Kan årsagsordenen mellem hændelser ændre sig i kvantemekanikken?

Forskere ved universitetet i Wien og det østrigske videnskabsakademi udvikler en ny teoretisk ramme til at beskrive, hvordan kausalstrukturer i kvantemekanik transformeres. De analyserer under hvilke betingelser kvantemekanikken gør det muligt for verdens årsagsstruktur at blive "uklar". I dette tilfælde, en fast begivenhedsrækkefølge er ikke mulig. Resultaterne offentliggøres i det anerkendte tidsskrift Fysisk gennemgang X .

Ideen om, at begivenheder indtræffer efter hinanden i en fast kausal orden, er en del af vores intuitive billede af den fysiske verden. Forestil dig, at Alice kan sende en besked til Bob via en ledning, der forbinder dem. Alice beslutter sig for at grille og kan invitere Bob via trådforbindelsen. Hvis han bliver inviteret, Bob beslutter at forberede nogle Ćevapčići til at tage med. Dette er et eksempel, hvor den begivenhed, hvor Alice beslutter at invitere Bob til grillen, påvirker den begivenhed, hvor Bob beslutter at tilberede mad. En sådan hændelsesorden karakteriserer en bestemt årsagsstruktur. Imidlertid, forskning i kvantemekanikkens grundlag tyder på, at på kvante niveau, årsagsstrukturer kan være "ubestemt." I en ubestemt årsagsstruktur er der muligvis ikke en fast rækkefølge, hvor begivenheder sker, dvs. om Alice påvirker Bob eller Bob påvirker Alice, er muligvis ikke defineret.

Hvis kausalitet virkelig er på ubestemt tid, hvor kommer ubestemte årsagsstrukturer fra? Kan de opnås dynamisk, så bestemte årsagsstrukturer bliver ubestemt? Og, hvis så, under hvilke betingelser kan dette ske? Svar på disse spørgsmål ville være bemærkelsesværdigt, fordi de ville kaste lys over årsagssammenhængens natur i kvanteverdenen.

I en nylig artikel, offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgang X , en gruppe fysikere ledet af Časlav Brukner ved universitetet i Wien og Wien Institute for Quantum Optics and Quantum Information fra det østrigske videnskabsakademi viste, at hvis dynamikken i årsagsstrukturer er kontinuerlig og reversibel, en bestemt årsagsstruktur kan aldrig blive ubestemt. I vores eksempel, en bøjning eller strækning af tråden (kontinuerlig og reversibel transformation), der forbinder Alice og Bob, ville ikke føre til ændringer i årsagsstrukturen, fordi Alice stadig kan nå Bob. Hvis man vil ændre årsagsstrukturen, man skulle enten afbryde og tilslutte ledningen (ikke kontinuerlig) eller udskifte ledningen (ikke reversibel). Forskerne undersøgte også mere komplekse situationer, hvor flere parter er involveret. For eksempel, afgørelser truffet af en tredje person, Charly, kan under visse omstændigheder afgøre, om årsagsårsagen til fremtidige begivenheder er bestemt eller ubestemt.

"Vores resultater viser, at under fysisk rimelige forudsætninger om kontinuitet og reversibilitet vil en verden med decideret kausal orden aldrig blive en verden med en ubestemt kausal orden og omvendt, "siger Esteban Castro, en af ​​forfatterne til papiret. Denne indsigt kan føre til en mere fuldstændig forståelse af, hvad årsagssammenhængens rolle er i kvanteverdenen.