ฉันอยู่ที่ห้องสมุด หมกมุ่นอยู่กับการค้นคว้าบทความแรกของฉันเกี่ยวกับฟิสิกส์ควอนตัม เมื่อโทรศัพท์ของฉันดังขึ้นและฉันก็กลับสู่ความเป็นจริง พ่อแม่ของฉันโทรมา ฉันรีบออกจากพื้นที่ศึกษาเงียบๆ เพื่อคุยกับพวกเขาหลังจากทักทายและซุบซิบตามปกติ ฉันอดไม่ได้ที่จะแบ่งปันสิ่งที่ฉันได้เรียนรู้กับพวกเขา ฉันได้เรียนรู้นักทฤษฎีบางคนคิดว่าปฏิสัมพันธ์ของควอนตัมมีส่วนรับผิดชอบในการสร้างโครงสร้างอวกาศและเวลาของจักรวาลของเรา นักวิจัยเหล่านี้หวังว่าจะใช้แบบจำลองอย่างง่ายและเครื่องมือทาง
คณิตศาสตร์เพื่ออธิบายว่าทั้งอวกาศและเวลาเกิดขึ้นได้อย่างไร
แม้ว่าการตรวจสอบเพิ่มเติมจะมีความสำคัญอย่างยิ่งในการอนุมานทฤษฎีนี้กับเอกภพที่มีลักษณะเฉพาะเช่นเดียวกับของเรา แต่นี่อาจเป็นก้าวแรกที่มีแนวโน้มไปสู่แรงโน้มถ่วงควอนตัมและ “ทฤษฎีของทุกสิ่ง” ที่แสวงหามายาวนาน
“มันไม่น่าตื่นเต้นเหรอ?” ฉันถามพ่อแม่ของฉันซึ่งฟังอยู่ปลายสายอย่างตกตะลึง ด้วยเจตจำนงที่จะทำให้พวกเขาเข้าใจความหมายที่ลึกซึ้งอย่างไม่น่าเชื่อของแนวคิดนี้ ฉันพบว่าฉันต้องเริ่มต้นด้วยการอธิบายพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัม
เพื่อให้เข้าใจถึงกลศาสตร์ควอนตัมอย่างแท้จริง เราต้องละทิ้งกรอบความคิดแบบคลาสสิกของเรา ตอนนี้ มีสองสิ่งที่ฉันแน่ใจ: ฉันอยู่ที่เซาท์เคนซิงตัน ลอนดอน ฉันกำลังยืนพักผ่อน อธิบายกลศาสตร์ควอนตัมให้ครอบครัวฟัง และพวกเขากำลังนั่งอยู่บนโซฟาห่างออกไป 2,197 กม. ถ้าเราเป็นอนุภาคควอนตัม เช่น โปรตอนและอิเล็กตรอน สิ่งเหล่านี้จะไม่เป็นจริง ในกลศาสตร์คลาสสิก เรามีคำตอบที่ชัดเจนเมื่อถูกถามถึงตำแหน่งและโมเมนตัมของระบบ ณ เวลาหนึ่งๆ แต่ข้ามขอบเขตจากยุคคลาสสิกไปสู่อาณาจักรควอนตัม แล้วคุณจะพบว่ากฎเหล่านี้พังทลาย เช่นเดียวกับที่นักฟิสิกส์ทำในช่วงต้นศตวรรษที่ 20
ในระดับควอนตัม เราไม่มีทางทำนายได้อย่างแม่นยำทั้งตำแหน่งของอนุภาคและโมเมนตัม ณ เวลาหนึ่งๆ และเพื่ออธิบายระบบใดๆ เราจำเป็นต้องมีฟังก์ชันคลื่น ซึ่งเป็นคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของสถานะควอนตัมของระบบ ซึ่งมีข้อมูลทั้งหมดที่สามารถวัดได้ เพื่อจัดการกับธรรมชาติของความน่าจะเป็นของการวัดควอนตัม นั่นเป็นเหตุผลที่อนุภาคควอนตัมแสดงออกมาทางคณิตศาสตร์ในลักษณะที่รวบรวม
ความเป็นไปได้หลายอย่างที่มีอยู่ใน “การซ้อนทับ” ของสถานะต่างๆ
ในเวลาเดียวกัน เมื่อเราทำการวัด ฟังก์ชันคลื่นจะยุบและเลือกค่าที่แน่นอนเพียงค่าเดียว ซึ่งสอดคล้องกับสิ่งที่เราสังเกตเห็น นั่นคือการวัดที่ทราบค่าแน่นอน
หลังจากแนะนำพ่อแม่ของฉันอย่างรวดเร็ว และจู่ๆ ก็นึกถึงค่าโทรศัพท์ ฉันตัดสินใจมุ่งตรงไปที่จุดโฟกัสของบทความที่ฉันกำลังทำอยู่ นั่นคือ การพัวพันด้วยควอนตัม ด้วยความกระตือรือร้นเกินกว่าจะสงสัยว่าพวกเขาได้ปฏิบัติตามคำอธิบายของฉันจนถึงตอนนี้หรือไม่ ฉันพยายามอธิบายว่าแนวคิดนี้เป็น “ลักษณะเฉพาะของกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งบังคับให้แยกออกจากแนวความคิดดั้งเดิมทั้งหมด” เช่นเดียวกับที่เออร์วิน ชเรอดิงเงอร์ประกาศเกือบ 90 ปีก่อน ( Math. Proc. Camb. Philos. Soc . 32 446 ).
สิ่งกีดขวางเป็นปรากฏการณ์เชิงควอนตัมเชิงกลล้วน ๆ โดยที่อนุภาคตั้งแต่สองอนุภาคขึ้นไปสามารถมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกันมากกว่าที่ฟิสิกส์คลาสสิกอนุญาต หมายความว่าหากเราระบุสถานะของอนุภาคหนึ่งได้ ก็จะแก้ไขสถานะควอนตัมของอีกอนุภาคทันที ไม่ว่าอนุภาคนั้นจะอยู่ใกล้หรือไกลเพียงใด นอกจากนี้ยังหมายความว่าหากสองอนุภาคที่พันกันดังกล่าวอยู่ในสถานะซ้อนทับกัน การยุบตัวของฟังก์ชันคลื่นของหนึ่งในนั้นหมายถึงการยุบตัวพร้อมกันของอีกอนุภาคหนึ่งในทันที ความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งนี้ดูเหมือนจะอยู่เหนืออวกาศและเวลา ดังนั้นเราจึงสามารถระบุสถานะของอนุภาคหนึ่งได้ง่ายๆ โดยการวัดคู่ที่พันกันยุ่งเหยิง ไม่ว่าระยะห่างระหว่างพวกมันจะห่างกันเท่าใดก็ตาม ตัวอย่างเช่น หากคุณทราบการหมุนของอนุภาคหนึ่ง คุณก็สามารถระบุได้ว่าอีกอนุภาคหนึ่งนั้นเป็นอย่างไร เป็นไปได้ไหม บางที
แต่ท้ายที่สุดแล้วเรากำลังมองหาอะไร และอวกาศ-เวลาควอนตัมจะมีลักษณะอย่างไร Albert Einstein หักล้างกฎความโน้มถ่วงสากลของ Isaac Newton ด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (GR) ของเขา มันอธิบายแรงโน้มถ่วงว่าเป็นคุณสมบัติทางเรขาคณิตของปริภูมิ-เวลา โดยที่พลังงานและโมเมนตัมของสสารและการแผ่รังสีกำหนดความโค้งของปริภูมิ-เวลาโดยตรง แต่ GR ก็ถูกกำหนดขึ้นภายในขอบเขตของฟิสิกส์คลาสสิกเช่นกัน ในความพยายามที่จะรวมกลศาสตร์ควอนตัมและแรงโน้มถ่วงเข้าด้วยกัน นักวิจัยได้ค้นหาทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัมที่สอดคล้องกันมานานแล้ว วิธีแก้ปัญหาที่น่าดึงดูดใจอย่างหนึ่งมีรากฐานมาจากแนวคิดข้างต้นที่ว่า บางทีโครงสร้างของอวกาศ-เวลาอาจเป็นคุณสมบัติที่เกิดขึ้นใหม่ของการพัวพันทางควอนตัมบางประเภท สมการสนามสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ในท้ายที่สุด
“รู้สึกเหมือนมีเวทมนตร์ไม่ใช่เหรอ?” ฉันขอพ่อแม่ของฉัน ความเงียบที่งุนงงของพวกเขาไม่ได้ทำให้ความกระตือรือร้นของฉันสั่นคลอน หลังจากที่ฉันวางโทรศัพท์และกลับมาที่โต๊ะทำงาน ฉันนึกภาพตัวเองเป็นนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีรุ่นบุกเบิก ฮวน มัลดาเซนา และเจอราร์ด โฮฟต์ นึกถึงตอนที่พวกเขาอยู่บนหน้าผาของการค้นพบที่เริ่มให้ความเชื่อมโยงระหว่างโลกควอนตัมและ อวกาศ-เวลา
[ข้อจำกัดความรับผิดชอบ: แม้ว่านักวิทยาศาสตร์ที่แสดงด้านล่างจะเป็นเรื่องจริง แต่สถานการณ์และคำพูดนั้นเป็นเรื่องสมมติ ผู้เขียนจินตนาการขึ้นเพื่อจุดประสงค์ในบทความนี้]
แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง
