Helena Granström: Världen, som den egentligen inte är

"Den som inte blir chockad av kvantmekaniken ... har inte förstått den." Orden är den danske fysikern Niels Bohrs, och han lär ha vetat vad han talade om. Niels Bohr var en av dem som under 1900-talets första decennier bidrog till att formulera teorin. Mycket har förändrats sedan dess, men i just detta avseende ingenting: kvantmekaniken förblir chockerande – och minst lika svårbegriplig nu som då.

Niels Bohrs uttalande kan dessutom, utan att tänja på sanningen, göras ännu mer anslående: den som inte blir chockad av verkligheten har inte förstått den.

Under det gångna seklet har en rad experiment nämligen visat att världen i sig är kvantmekanisk. Det vill säga att mycket av det vi tagit för givet om den värld som omger oss är felaktigt på materiens lägsta nivå. Verkligheten är chockerande i den meningen att den står i direkt konflikt med vad både vår intuition och våra sinnen säger oss är sant.

Vi tror till exempel att tingen omkring oss har fasta egenskaper oavsett om vi betraktar dem eller ej. Att allt har en bestämd plats i rummet i varje givet ögonblick. Och att två objekt i var sin ände av universum inte kan påverkas av varandra utan att någon signal färdas mellan dem.

Fullt rimliga antaganden – som alla visat sig vara falska, åtminstone på atomär och subatomär skala. Men när man hämtat sig från den första chocken infinner sig genast en fråga: Hur kan verkligheten – den verklighet vi faktiskt ser omkring oss – te sig så annorlunda? Om träd, bilar, bord och våra egna kroppar alla består av partiklar som, med Niels Bohrs kollega Werner Heisenbergs ord, är ”möjligheter snarare än ting”, hur kan de själva framstå som stabila och beständiga?

Det finns ansatser till svar – med namn som dekoherens och spontan kollaps – men ingen förklaring är ännu slutgiltig. Inte heller har forskare kunnat fastställa någon tydlig övre gräns för i vilken skala kvantmekaniska effekter kan uppträda – 2025 års Nobelpris i fysik illustrerar att de kan observeras också i makroskopiska system. Gränsen mellan det lilla och det stora – det vill säga mellan kvantmekaniskt och klassiskt – förblir gäckande. Samtidigt ifrågasätter allt fler den tolkning av kvantmekaniken som Niels Bohr och hans medarbetare formulerade på 1920-talet, där denna gräns betraktas som ogenomtränglig.

Ett sätt att förstå kvantmekanikens chockeffekt är att se den som en konsekvens av språket. En elektron uppträder i vissa sammanhang som en våg, i andra som en partikel. Hur kan detta vara möjligt? Hur kan något vara både våg och partikel? Men både ”våg” och ”partikel” är begrepp hämtade från vår direkt upplevda sinnevärld. Kanske är det för mycket begärt att den atomära verkligheten ska låta sig förstås entydigt med hjälp av sådana ord.

Möjligen skulle man alltså kunna föreställa sig ett sätt att tänka och bilda begrepp som fick den chockerande kvantmekaniken – och därmed verkligheten – att framstå som något mer begriplig. Men särskilt ett av dess särdrag är svårt att se som någonting annat än besynnerligt: den så kallade icke-lokaliteten.

Antagandet om lokalitet är i vanliga fall så självklart att vi sällan reflekterar över det: Det som sker här kan påverka något där, men aldrig snabbare än ljuset. Om solen skulle slockna skulle vi märka det först efter åtta minuter.

Att lokaliteten bryts inom kvantmekaniken innebär något ytterst svårbegripligt: Det som sker med en partikel på solens yta kan påverka en partikel på jorden omedelbart, utan att någon informationsöverföring äger rum. Två objekt kan alltså uppträda som om de vore ett och samma – även om de befinner sig på tusentals mils avstånd, eller mer.

Det låter minst sagt mystiskt. Och mycket riktigt har kvantmekaniken utövat en stark dragningskraft på dem som vill fylla den med sin egen mystik, om det så är för att sälja hårfönar eller för att bota cancer. För att vända på Niels Bohrs utsaga: det finns inga garantier för att den som blir chockad av kvantmekaniken verkligen har förstått den.

Och kanske är det inte så underligt att kvacksalvarna ser sin chans. När etablerade fysiker själva säger saker som att ”universum existerar eftersom vi varseblir det” eller att ”idén om en värld som existerar oberoende av medvetandet står i konflikt med experimentresultaten”, framstår nästan vilket häpnadsväckande påstående som helst som fullt tänkbart.

Men kvantmekaniken kan förstås inte bara missbrukas, utan också tillämpas. Utan den hade vi till exempel gått miste om – eller sluppit, beroende på hur man ser det – både internet, smarta mobiler och hela it-samhället. Lasrar hade inte funnits, inte gps och inte elektronmikroskop. Även utan kvantdatorernas förebådade genombrott har kvantmekaniken inneburit en teknikrevolution. Att den ändå inte kan vara det sista ordet om verkligheten – eftersom den står i direkt konflikt med Albert Einsteins allmänna relativitetsteori, vår nuvarande bästa beskrivning av gravitationen – tycks mindre viktigt.

Likaså att den, i viss mening, upplöser innebörden hos begreppet ”verklighet” genom att beskriva partiklar som inte låter sig lokaliseras, som saknar egenskaper tills någon frågar efter dem och som tycks obekymrade om såväl avstånd som orsakssamband.

Förmågan att förändra denna verklighet har den uppenbarligen ändå.