Kvantmaailma üllatused pakuvad ka uusi rakendusi
Möödunud nädala lõpus toimus Tallinnas Viru hotelli konverentsikeskuses Soome füüsikaühingu aastakoosolek, mis korraldati koos Eesti füüsika seltsiga.
Üritust toetas ka Tallinna volikogu. Teemaks oli “Füüsika ületab piire”. Üks paeluvamaid esinejaid oli tuntud Austria füüsik Anton Zeilinger, keda Eesti Raadio teadustoimetaja Priit Ennetiga ka intervjueerisime. Zeilinger on teinud kuulsaid katseid, milles ilmneb osakeste põimumine ja teleportatsioon ehk siis seisundite välkkiire edasikandumine, mida tavamõte just liiga kergesti hoomata ei suuda.
•• Hiljuti kirjeldas Shahriar Afshar USA-s katset, milles tema väitel ilmnevad üheaegselt nii footoni laineline kui ka korpuskulaarne omadus. See räägib vastu kuulsale Bohri komplementaarsuse printsiibile. Mida teie sellest arvate?
Jah, selliseid katseid kirjeldati ka mõne aasta eest. Me arutasime seda kolleegidega ja oleme arvamusel, et tegu on tõlgendusveaga. Tavaliselt tehakse viga, et eeldatakse mingite teisest eksperimendist saadud tulemuste kehtivust ka uues eksperimendis, kuid see pole kvantmehaanikas tõsi.
•• Kuidas saab kvantmehaanikas olla võimalik mittelokaalsus?
Meil on eksperimendi tulemused, milles keegi ei kahtle. Korrelatsioon on kahe kuni 114 kilomeetri kaugusel oleva punkti vahel. See tähendab, et otsustus, mida tehakse ühes otsas, mõjutab teist otsa silmapilkselt. See on tõsiasi. Teine asi on tõlgendamine. Mõned ütlevad, et maailm on mittelokaalne, see tähendab, et saab silmapilkselt mõjutada asju, mis asuvad kaugel eemal. Teised aga väidavad, et reaalsus sõltub vaatlejast. Võib-olla tuleb mõni noor Einstein ja vaatab asjale hoopis teise nurga alt.
•• Silmapilkne mõju aga on ju vastuolus üldrelatiivsusteooriaga ja valguse kiiruse lõplikkusega.
See tundub olevat vastuolus. Naljakas asi on see, et te ei saa ikkagi saata sõnumit valgusest kiiremini. Te saate lokaalset süsteemi vaid mõõta. Te saate küsida näiteks piljardipallilt, kas ta on siin või seal, kuid ei saa sellele ette kirjutada kindlat vastust. Seepärast räägitakse kvantmehaanika ja relatiivsusteooria rahumeelsest kooseksisteerimisest.
•• Kas siis reaalsus ei ole reaalne?
Mõned eksperimendid osutavad, et kui te näete praegu aknast Eesti lippu, siis võib ju olla kindel, et see on ikka sinimustvalge, vaatan ma seda või mitte. Kvantmehaanikas on asi teisiti. Kui küsin footonilt, mis värvi see on, võib see öelda, et punane, aga enne mõõtmist ei saa ma eeldada, et see on punane. Vaatlus loob selles mõttes reaalsuse. Meil pole ideed, kus on piirid, ei saa ju ka öelda, et reaalsust pole ilma vaatlejata.
•• John Wheeler on ütelnud, et kõik tuleb bitist. Teie aga, et kõik tuleb kubitist ehk kvantbitist. Kuid kas ilma inimeseta on üldse infot? Kust tuleb bitt? Kas kassi jaoks pole mitte ükskõik, kas bitt on või seda bitti pole? Kui ta pole just mitte Schrödingeri kass…
Isegi kass kasutab bitti. Ta ei tea muidugi biti tähendust, kuid ta otsustab ju, kas toit on siin või ei ole. See on ju bitt. Iga elav olend kasutab infot. Sügavam küsimus on, mis on info olemus. Sellel on ju väga kummaline olemus. See on objektiivne, on millestki, aga ka subjektiivne, sest vajab subjekti, mis seda kasutab. Võib-olla osutab info sellele, kuidas minna täielikult objektiivse maailma kirjeldamise taha. Igaüks meist on teadlik oma teadvusest, kuid see on ometi väga subjektiivne asi. Pole viisi tõestada, kas mul on teadvust või ei ole.
•• Kas siis teadvus on kvantnähtus?
See läheks liiga kaugele. Teadlasena ei saa ma seda väita, sest pole tõendeid. Võib aga juhtuda, et jälgija ja jälgitava vahele eraldusjoone tõmbamine pole just kõige õigem.
•• Kuid mis oli enne elu? Kas siis oli informatsiooni?
Kui tahan olla oma argumentidega järjekindel, siis pean tähendama, et jälgiv süsteem ja jälgitav süsteem ei pruugi eksisteerida ühel ja samal ajal. Nii et võin olla ka mõne eelajaloolise sündmuse jälgija.
•• Väga nutikas. Kvantmehaanikat võib interpreteerida võib-olla 1001 viisil. Me võime ehitada maailma üles stringiteooriast lähtuvalt, kuid see viis võib osutuda keerulisemaks kui olemas-
olevad teooriad. Kas siis Ockhami habemenoa printsiip, mis nõuab võimalikult lihtsat seletust, ei kehti kvantmehaanikas?
Tundub, et selle printsiibi rakendamine teaduses on küllalt edukas. Loome seadused nii lihtsad kui võimalik, ja seda me peame ka ilusaks. Siis saab maailma seletada võimalikult vähese arvu sümbolitega. Kuid keegi ei tea, kas see printsiip kehtib alati. Mina arvan, et peame sellest siiski kinni pidama ja Kopenhaageni tõlgendus on kõige lihtsam. Selgust toob tulevik, mil selgub ühe või teise teooria rakendatavuse võimalikkus. Küllap asendab mõni uus teooria ka kvantmehaanikat.
•• Mida arvata paljude maailmade teooriast ehk multiversumist?
Muidugi ei ole Ockhami printsiibiga kooskõlas arvata, et universum paljuneb iga mõõtmisega. Minu arvates püüavad inimesed väita, et reaalsus on siiski olemas. Sel kombel jõutaksegi väga veidrate tulemusteni. Ega multiversum aita seletada, miks minu teadvus on universumi selles osas. Üks selle teooria suuri pooldajaid on David Deutsch, kes on ka kvantarvutite pioneer. Kirjutasin talle ühe auhinna saamise puhul meili, kus õnnitlesin teda, öeldes, et mul on õnn elada sellel universumi harul, kus elab ka tema.
•• Millal saame siis minna poodi ja osta sealt kvantarvuti?
Millal-küsimus on paha küsimus. Ees on palju raskusi, ent olen optimist ja arvan, et ühel heal päeval on meil kvantarvuti olemas, ja see poeb ka mobiiltelefoni. Kvantarvuti põhimõte on ju väga lihtne. Keerulisem on filosoofia selle taga, samuti praktika.
•• Kvantmehaanikal paistab olevat tööstusmaailmas paha maine. Briti töösturid näiteks kinnitavad, et neil on vaja pooljuhtide füüsikuid, aga ärgu ülikoolid raisaku nende aega kvantmehaanikaga.
Tööstusrahval ei ole plaane, mis ulatuksid viiest aastast kaugemale. Nad on väga lühinägelikud. 1943. aastal ütles IBM-i president, et maailmas on turgu vaid viie arvuti jaoks. Siis oli see tõesti nõnda, kuid asi muutus kiiresti. Pooljuhte pole ju ilma kvantmehaanikata võimalik mõista. Iga 18 kuuga muutuvad arvutidetailid kaks korda pisemaks, nagu Moore’i seadus väidab. Nii et piiriks ongi, et iga elektron esindab üht bitti.
•• Kas inimene saab selle kõigega hakkama või hakkab ta füüsiliselt ühinema arvutiga?
Kui tehnoloogia edeneb, tulevad masinad, mis ületavad inimaju. Ma ei tea, kas see toob kaasa mõtlemise uue kvaliteedi.
•• Nii et info on siis mõneti nagu keel, nii nagu matemaatika? Kui teadus on infost, siis kas info on ontoloogiliselt olemas?
Info on see, mida võib rääkida. Me räägime alati millestki. Nii et see on tõepoolest seotud keelega. Kus on aga piirid, mida võib ütelda, ja kus on reaalsuse piirid? Keele piirid on maailma piirid, nagu Ludwig Wittgenstein ütles.
•• Kas ühel heal päeval saame kõik teada?
Tahaksin osata sellele vastata.
•• Mis aga on kõige üllatavam, mida kvantmehaanika viimasel ajal on avastanud?
Kõige üllatavam on see, et ka esmapilgul kõige elukaugemad eksperimendid on andnud midagi, mis võiks olla kasulik. Kui 1960. aastatel ülikoolis õppisin, ütles üks professor, et me ei näe kunagi üksikuid aatomeid. Nüüd aga on see juba ammu võimalik skaneeriva tunnelmikroskoobi vahendusel. See on ju üllatav.
