Vad är kvantosäkerhet?

Kvantosäkerhet, eller mer formellt Heisenbergs osäkerhetsprincip, är ett fynd i kvantfysiken som säger att man inte samtidigt kan veta både den exakta positionen och exakta momentum för en enda partikel. Osäkerhetsprincipen ger också matematiskt exakta (kvantitativa) konfidensgränser för mätpar. I huvudsak, ju mer exakt du vill veta ett värde, desto mer noggrannhet måste du offra när du mäter det andra.

På grund av sin koppling till kvantmekanikrevolutionen har kvantosäkerheten en varaktig plats i populärkulturen, där den ofta missuppfattas. Kvantosäkerhet i filmer och filmer används ibland felaktigt för att hänvisa till stora föremål, när det verkligen bara gäller partiklar. Idén om kvantosäkerhet presenteras också ofta på ett mystiskt sätt utan att nämna att konceptet går hand i hand med exakta kvantitativa förtroendegränser, som inte är så mystiska.

Föreställningen om kvantosäkerhet orsakade en skakning i början av 1900-talet, då fysiker försökte utarbeta informationen om kvantteorien genom motstridiga tolkningar. Neils Bohr och många andra fysiker förespråkade tolkningen i Köpenhamn, som säger att universum är fundamentalt fuzzy på den lägsta nivån, beskrivet av sannolikhetsfördelningar snarare än deterministiskt länkade, väldefinierade tillstånd. Werner Heisenberg, som härledde osäkerhetsprincipen från den matematiska strukturen i kvantteorin, förespråkade också Köpenhamnstolkningen. Albert Einstein sade dock inte, berömt att "Gud spelar inte tärningar".

Teorin om kvantosäkerhet, trots att den är förpackad med matematiskt exakta förtroendegränser, är verkligen ganska mystisk. Det finns fortfarande meningsskiljaktigheter i fysikgemenskapen om huruvida Köpenhamnstolkningen oundvikligen följer av kvantitetssäkerhet. Det moderna alternativet till Köpenhamn-tolkningen är tolkningen av många världar av kvantmekanik, som säger att verkligheten faktiskt är deterministisk.

I samband med den stora framgången för Newtons mekanik i mer än ett sekel tidigare var fysiker mycket motvilliga att ge upp deterministiska teorier utan otroligt tvingande bevis. Så de försökte komma med "dolda variabla" teorier, som försökte förklara kvantosäkerheten som en högnivåegenskap som framgår av mer grundläggande deterministiska interaktioner. Emellertid fann ett fynd som kallas Bells ojämlikhet att lokala dolda variabla teorier inte kunde användas för att beskriva kvantosäkerhet utan att postulera snabbare än ljus-korrelationer mellan alla partiklar i universum. Emellertid föreslås icke-lokala dolda variabla teorier för att förklara en deterministisk grund bakom kvantosäkerheten.