Ny luft til et alternativ til Bohrs kvantemystik
I 1927 satte Bohr sig for alvor i førersædet inden for kvantemekanikken, men måske burde han og Heisenberg have taget de Broglies alternative teori mere alvorligt, mener to fysikere i ny bog.
Læs også
-
Vejs ende er nået for udgivelsen af Niels Bohrs samlede værker
Læs mere om
Dokumentation
Den femte Solvay-konference i oktober 1927 var kvantemekanikkens vendepunkt. Det var her, Bohr tog brodden af Einsteins kritik udtrykt i det berømte citat ”Gud spiller ikke med terninger”, og Københavnerfortolkningen vandt accept.
Men måske tromlede Bohr og Heisenberg for hurtigt en alternativ beskrivelse fra den franske fysiker Louis de Broglie ned.
Det mener fysikeren Antony Valentini fra Imperial College i London, som sammen med sin kollega Guido Bacciagaluppi fra University of Aberdeen til efteråret får udgivet en ny bog om 1927 Solvay-konferencen med titlen ”Quantum Theory at the Crossroads”.
Bogen indeholder bl.a. den første komplette engelske oversættelse af konferencens foredrag og diskussioner, som blev udgivet på fransk i 1928 under titlen ”Électrons et Photons”. Foredrag og diskussioner på selve konferencen foregik både på engelsk, tysk og fransk. Direkte referater af de berømte samtaler mellem Bohr og Einstein kan man dog ikke finde i den nye bog – de var uformelle diskussioner, som slet ikke blev omtalt i den officielle rapport fra konferencen.
Kvantemekanikkens store praktiske betydning
Kvantemekanik er en af videnskabens mest betydningsfulde teorier og af stor praktisk betydning. Tænk blot på, hvordan verden ville være uden halvlederelektronik eller lasere. Der kan således ikke stilles spørgsmål om dens succes til at forklare naturen. Men måske er kvantemekanik kun en teori for en særlig ligevægtstilstand, som gælder i universet i dag. Måske findes der, som Einstein hævdede det, en mere fundamental teori bagved.
Det mener Antony Valentini, som er en af de meget få fysikere, der i dag seriøst arbejder videre med de Broglies teori, som blev genopdaget i 1950’erne af David Bohm.
Måske kan nye satellitmålinger endda vise, om Valentini, Bohm og de Broglie har ret. Den kosmiske baggrundsstråling, som er eftergløden efter Big Bang, er stort set ensartet i alle retninger – det er præcis dette faktum, der er den bedste indikation på, at universet begyndte i et Big Bang. Men der findes små forskelle, som stammer fra kvantefluktuationer i det tidlige univers, og som er blevet forstørret i takt med universets udvidelse.
Valentini har beregnet, at disse fluktuationer vil udvikle sig forskelligt, alt efter om man bruger klassisk kvantemekanik eller tager udgangspunkt i den teori, som de Broglie præsenterede på Solvay-konferencen i 1927, men som ikke vandt stor opbakning dengang og siden gik i glemmebogen i mange år.
Den amerikanske satellit WMAP, som tidligere har kortlagt den kosmiske baggrundsstråling, havde ikke målenøjagtighed til at afgøre sagen. Den europæiske Planck-satellit, som snart begynder sine målinger halvanden millioner kilometer borte fra Jorden, vil have større målenøjagtighed, så herfra kan muligvis komme spændende nyt inden for de næste år.
Her, der og allevegne på en gang
Københavnerfortolkningen er Bohrs filosofiske lære om, at vi kun kan se verden, når den bliver målt og ikke, som den er sig selv. En elektron vil eksempelvis være både her, der og alle vegne på samme tid – sandsynligheden for at finde den et bestemt sted er bestemt af dens bølgefunktion. Men forsøger en observatør at måle bølgefunktionen, "kollapser" den til et punkt, der hvor partiklen måles.
Det var på denne måde, Bohr kunne forklare det berømte dobbeltspalte-eksperiment, hvor elektroner, der skydes enkeltvis mod en plade med to spalter, vil danne et interferensmønster, der svarer til, at elektronerne både gik gennem den ene og den anden spalte på samme tid. Da det er et forhold, som er komplet uforklarligt med klassisk mekanik, rummer dobbeltspalteeksperimentet hele essensen af kvantemekanikken.
Louis de Broglie præsenterede på konferencen i 1927 en alternativ teori. Han mente, at en partikel altid kun findes et sted af gangen, men at dens bane styres af en ledebølge, som han på fransk kaldte "onde pilote" og som engelsk hedder "pilot wave". I dobbeltspalte-eksperimenter vil elektronens "pilot wave" som enhver anden bølge gå gennem begge spalter, men elektronen kun går gennem den ene.
De Broglie forklarede, at dobbeltspaltens forstyrrelse af pilot wave’n helt præcis kan forklare det, som man observerer, uden Bohrs mystik med partikler, der var her, der og alle vegne.
Skujlte variable
Pilot waves er en teori med skjulte variable (hidden variable theory) i lighed med det, som Einstein også promoverede i sin berømte artikel ”Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete?” fra 1935 sammen Podolsky og Rosen – en artikel, der i dag er kendt som "EPR" efter de tre forfattere.
John Bell opstillede i 1964 et teoretisk udsagn, hvor Einsteins såkaldte lokale, skjulte variable vil medføre anderledes resultater af visse eksperimenter end kvantemekanikken. Så var det kun at vente til tiden og teknologien gjorde det muligt at lave sådanne eksperimenter. Det er lykkedes siden 1980’erne. Og eksperimenterne viser entydigt gang på gang, at lokale skjulte variable, som blev promoveret i EPR-artiklen, ikke kan være rigtig beskrivelse af naturen.
Eksperimenterne udelukker dog i princippet ikke en teori med ikke-lokale skjulte variable, og det er netop en teori af den slags pilot-wave er.
Til tidsskriftet Science forklarer Valenti, at han burde arbejde meget mere med at lave forudsigelser ud fra pilot-wave teori:
»En del af problemet er, at jeg er den eneste, der arbejder på det. Det er en vanskelig opgave,« konstaterer han.






