Einstein tévedett: Isten mégis vethet kockát

Einstein, akinek a fizikai világkép gyökeres átalakítását, s nem kis részben a kvantumfizika felfedezését köszönhetjük, tévedett ebben a kérdésben

Több mint százezer önkéntes vett részt abban a kísérletben, amely igazolja, hogy Einstein tévedett a világ természetével kapcsolatban: a kvantumfizika pont olyan bizarr, amilyennek látszik.

BIG Bell Test

Az első Bell-tesztek a technikai tökéletlenségek miatt még nehezen voltak értelmezhetők, de az 1980-as évek óta egyre szaporodtak a lokális realizmust megcáfolni látszó kísérletek. Azonban ezekkel szemben újabb kétségek és kifogások merültek fel, amelyek elsősorban az Alice és Bob által szimultán elvégzett mérések véletlenszerűségére irányultak.

A két zseni, Niels Bohr (a pamlag bal szélén ülve) és Albert Einstein másként vélekedtek a mikrovilágban érvényesülő határozatlanságról Forrás: Wikimedia Commons

A mérések közötti korrelációt az is magyarázhatja, ha a mért részecskék és a mérést meghatározó rendszer valamiképpen összefügg egymással – érveltek a kritikusok, akik szerint az einsteini lokális realizmus elvetéséhez a mérést valóban megjósolhatatlanná kell tenni. 2015-ben ezért egy nagy nemzetközi összefogás keretében véletlenszerű fizikai eseményeket használtak ahhoz, hogy megjósolhatatlan mérési paramétereket generáljanak,

2016-ban pedig elindították a BIG Bell Testet, ahol a megjósolhatatlanság forrásául nem gépeket vagy fizikai jelenségeket, hanem az emberi elme szabad akaratát választották.

A barcelonai Fotontudományi Intézet által koordinált kísérletben az önkéntes résztvevők a világ minden pontjáról bitek – nullák és egyesek – véletlenszerű sorozatait küldték be egy online videojátékon keresztül. E bitsorozatokat a szintén a világ számos pontján – Brisbane-ben, Sanghajban, Bécsben, Rómában, Münchenben, Zürichben, Nizzában, Barcelonában, Buenos Airesben, a chilei Concepciónban és a Colorado állambeli Boulderben – felállított mérőállomásokra irányították, ahol azokat fénypolarizálók és más laboratóriumi eszközök beállításához használták. Ezzel garantálták, hogy a kísérletben létrehozott összefonódott kvantumrészecskék semmiképpen nem befolyásolhatták a mérési beállításokat. A résztvevők több mint 90 millió véletlenszerű bitet állítottak elő, így nagyon nagy számú méréssel lehetett ellenőrizni a Bell-egyenlőtlenség fennállását vagy megsértését.

Bináris kód Forrás: Science Photo Library/IGOR STEVANOVIC / SCIENCE PHOTO LIBRARY/Igor Stevanovic / Science Photo

Kétféle mérés

A kísérlet során kétféle mérést végeztek.

Az egyikben egy magányos foton és egy több millió atomból álló, csapdába ejtett „felhő" közötti, míg a másikban egy szilárd fotonpárforrás által előállított két különböző színű foton közötti kvantum-összefonódást tanulmányozták.

Az eredmények mindkét esetben markánsan ellentmondtak a lokális realizmus jóslatainak, vagyis minden eddiginél biztosabban kijelenthető, hogy Einsteinnel szemben Bohrnak volt igaza: a határozatlan kvantumállapotok mögött nincsenek objektív realitással bíró „rejtett változók", az összefonódott részecskék pedig igenis azonnal és egyidejűleg reagálnak a mérésre a tér tetszőlegesen távoli pontjain. Vagyis az Einstein által képviselt lokális realizmus a mai tudásunk szerint nem tartható.

Niels Bohr (a képen középen) és Werner Heisenberg, a 20. századi elméleti fizika két nagy alakja. Heisenberg nevéhez fűződik a híres határozatlansági reláció Forrás: Wikimedia Commons

„A BIG Bell Test elképesztően bonyolult és ambiciózus vállalkozás volt, ami lehetetlenül nehéznek hangzott az elején, de több tucatnyi elkötelezett tudós, tudományos kommunikátor, újságíró és a média erőfeszítéseinek, és persze a 2016. november 30-án közreműködő sok tízezer résztvevőnek hála mégis valóra vált" – nyilatkozta Carlos Abellan, az ICFO kutatója és a projekt egyik szervezője.

Szuperhúrok művészi illusztrációja Forrás: Science Photo Library/MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Mark Garlick/Science Photo Libra

Morgan Mitchell, az ICFO professzora és a BIG Bell Test vezetője hozzátette: „Ami a leginkább lenyűgöz, hogy az Einstein és Niels Bohr közötti vita annak ellenére, hogy több mint 90 éve próbáljuk rigorózus módon kísérletileg eldönthetővé tenni, még mindig tartalmaz valamilyen emberi és filozofikus elemet. A Higgs-bozon és a gravitációs hullámok létezésének bizonyítását nagyszerű eszközeinknek – a fizika törvényeit tesztelő fizikai rendszereknek – köszönhetjük.

A lokális realizmus kérdése viszont olyan, amit nem tudunk pusztán berendezések segítségével megválaszolni. Úgy tűnik, ahhoz, hogy színvallásra késztessük a Világegyetemet, nekünk magunknak is benne kell lennünk a kísérletben."