Kredit:Jurik Peter / Shutterstock
Forestil dig, at du sætter dig ned og tager din yndlingsbog op. Du ser på billedet på forsiden, køre dine fingre hen over det glatte boghylster, og lugt den velkendte boglugt, mens du bladrer gennem siderne. Til dig, bogen består af en række sanseoptrædener.
Men du forventer også, at bogen har sin egen selvstændige eksistens bag disse optrædener. Så når du lægger bogen på sofabordet og går ind i køkkenet, eller forlade dit hus for at gå på arbejde, du forventer, at bogen stadig ser ud, føles, og dufter, som den gjorde, da du holdt den.
At forvente, at objekter har deres egen uafhængige eksistens - uafhængige af os, og alle andre objekter - er faktisk en dybtliggende antagelse, vi gør om verden. Denne antagelse har sin oprindelse i den videnskabelige revolution i det 17. århundrede, og er en del af det, vi kalder mekanistisk verdensbillede . Ifølge denne opfattelse verden er som en kæmpe urværksmaskine, hvis dele er styret af faste bevægelseslove.
Dette syn på verden er ansvarlig for meget af vores videnskabelige fremskridt siden det 17. århundrede. Men som den italienske fysiker Carlo Rovelli hævder i sin nye bog Helgoland, Kvanteteorien - den fysiske teori, der beskriver universet i de mindste skalaer - viser næsten helt sikkert, at dette verdensbillede er falsk. I stedet, Rovelli hævder, at vi bør antage et "relationelt" verdenssyn.
Hvad vil det sige at være relationel?
Under den videnskabelige revolution, den engelske fysikpioner Isaac Newton og hans tyske kollega Gottfried Leibniz var uenige om rummets og tidens natur.
Newton hævdede, at rum og tid virkede som en "beholder" for universets indhold. Det er, hvis vi kunne fjerne indholdet af universet - alle planeterne, stjerner, og galakser – vi ville stå tilbage med tomt rum og tid. Dette er det "absolutte" syn på rum og tid.
Leibniz, på den anden side, hævdede, at rum og tid ikke var andet end summen af afstande og varigheder mellem alle genstande og begivenheder i verden. Hvis vi fjernede universets indhold, vi ville også fjerne rum og tid. Dette er det "relationelle" syn på rum og tid:de er kun det rumlige og tidsmæssige relationer mellem objekter og begivenheder. Det relationelle syn på rum og tid var en central inspiration for Einstein, da han udviklede generel relativitetsteori.
Rovelli bruger denne idé til at forstå kvantemekanikken. Han hævder kvanteteoriens objekter, såsom en foton, elektron, eller anden fundamental partikel, er intet andet end de egenskaber, de udviser, når de interagerer med— i forbindelse med - andre genstande.
Disse egenskaber af et kvanteobjekt bestemmes gennem eksperiment, og inkludere ting som objektets position, momentum, og energi. Sammen udgør de et objekts tilstand.
Ifølge Rovellis relationelle fortolkning, disse egenskaber er alt, hvad der er for objektet:der er intet underliggende individuelt stof, der "har" egenskaberne.
Så hvordan hjælper dette os med at forstå kvanteteori?
Overvej det velkendte kvantepuslespil af Schrödingers kat. Vi putter en kat i en boks med et dødeligt middel (som et hætteglas med giftgas) udløst af en kvanteproces (som et radioaktivt atoms henfald), og vi lukker låget.
Kvanteprocessen er en tilfældig begivenhed. Der er ingen måde at forudsige det, men vi kan beskrive det på en måde, der fortæller os de forskellige chancer for, at atomet henfalder eller ej i en vis periode. Fordi forrådnelsen vil udløse åbningen af hætteglasset med giftgas og dermed kattens død, kattens liv eller død er også en ren tilfældig begivenhed.
Ifølge den ortodokse kvanteteori, katten er hverken død eller levende, før vi åbner kassen og observerer systemet. Et puslespil står tilbage om, hvordan det ville være for katten, Nemlig, at være hverken død eller levende.
Men ifølge den relationelle fortolkning, ethvert systems tilstand er altid i forhold til et andet system. Så kvanteprocessen i kassen kan have et ubestemt udfald i forhold til os , men har et bestemt resultat for katten .
Så det er helt rimeligt, at katten hverken er død eller levende for os, og på samme tid at være definitivt død eller levende selv. En kendsgerning i sagen er reel for os, og en kendsgerning i sagen er reel for katten. Når vi åbner kassen, kattens tilstand bliver bestemt for os, men katten var aldrig i en ubestemt tilstand for sig selv.
I den relationelle fortolkning er der ingen global, "Guds øje" syn på virkeligheden.
Hvad fortæller det os om virkeligheden?
Rovelli hævder, at da vores verden i sidste ende er kvante, vi bør tage hensyn til disse lektioner. I særdeleshed, genstande som din yndlingsbog kan kun have deres egenskaber i forhold til andre genstande, inklusive dig.
Heldigvis, som også omfatter alle andre objekter, såsom dit sofabord. Så når du går på arbejde, din yndlingsbog bliver ved med at dukke op, når du holdt den i hånden. Ikke desto mindre, dette er en dramatisk gentænkning af virkelighedens natur.
På dette synspunkt, verden er et indviklet net af indbyrdes relationer, sådan at objekter ikke længere har deres egen individuelle eksistens uafhængig af andre objekter - som et endeløst spil med kvantespejle. I øvrigt, der kan meget vel ikke være nogen selvstændig "metafysisk" substans, der udgør vores virkelighed, som ligger til grund for dette net.
Som Rovelli udtrykker det:"Vi er intet andet end billeder af billeder. Virkelighed, inklusive os selv, er intet andet end et tyndt og skrøbeligt slør, hinsides ... der er intet."
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.
Sidste artikelMultimateriale, multi-foton 3D laser mikro- og nanoprint
Næste artikelForskere udvikler kompakte, intens XUV -laser