Þróun heimsmyndar – Ný sýn á raunveruleikann í ljósi skammtaflækju

Skammtaflækja (e. quantum entanglement), eitt af meginfyrirbærum skammtafræðinnar, hefur breytt þeirri heimsmynd sem mótaðist á grundvelli klassískrar eðlisfræði. Í einföldu máli felst skammtaflækja í því að tvær (eða fleiri) skammtaagnir (quantum particles) geta myndað samstæðu sem samtvinnar eiginleika þeirra, sama hversu langt er milli agnanna. Það sem raunverulega gerist og hefur verið mælt, er að mæling á ástandi einnar samtvinnaðrar agnar virðist ákvarða niðurstöðuna fyrir hina ögnina, óháð fjarlægðinni á milli þeirra. Þetta ferli virðist gerast samstundis og brýtur þannig í bága við hefðbundna hugmynd um staðbundna áhrifavalda (local causality).

Hugtakið skammtaflækja hefur djúpstæðar heimspekilegar og tilvistarlegar afleiðingar sem hafa áhrif langt út fyrir svið eðlisfræðinnar. Hin klassíska heimsmynd, mótuð af lögmálum Newtons, byggðist á hugmyndinni um aðgreinda og sjálfstæða hluti í rýminu. Skammtaflækja kollvarpar þessari hugsun með því að benda á innbyggð tengsl í raunveruleikanum sem hefðbundin eðlisfræði getur ekki útskýrt.

Ein af þekktustu ráðgátum skammtaflækju er hraðinn á áhrifum milli samtvinnaðra agna, sem virðist brjóta gegn því lögmáli að ekkert geti farið hraðar en ljósið. Albert Einstein kallaði þetta „sérkennilega fjarlæga verkun“ (á ensku: “spooky action at a distance”) og var lengi efins um raunverulega tilvist fyrirbærisins. Í dag hafa mælingar á skammtaflækju hins vegar sannað að um raunverulegt fyrirbæri sé að ræða. Ein fremsta sönnunin fyrir þessu kemur úr tilraunum sem byggja á svokölluðum Bell-ójöfnum. Þær sýna að hefðbundnar kenningar, geta ekki útskýrt niðurstöðurnar. Tilraunir frá 20. öld, eins og Aspect-tilraunin árið 1981, og nýlegar endurbætur hennar hafa styrkt þessar niðurstöður.

Tæknilega séð hefur skammtaflækja opnað áður óþekkt svið. Með því að samtvinna skammtabita (e.qubit/quantum bit) í flæktu ástandi er hægt að framkvæma reikninga margfalt hraðar en með hefðbundnum tölvum. Þetta hefur leitt til byltingar í tækni þar sem flækjan gerir bæði útreikninga og gagnamiðlun öruggari og skilvirkari.

Hin heimspekilegu áhrif skammtaflækju á heimsmynd nútímans eru djúpstæð. Þegar skammtafræðin var fyrst kynnt á fyrri hluta 20. aldar var hún flestum óskiljanleg. Í dag hefur þekkingin orðið aðgengilegri, og ratað inn í almenna umræðu. Fyrir marga vekur hugmyndin um samtengingu agna spurningar um hvort allt í alheiminum sé tengt á einhvern hátt. Hugmyndir um einingu ósýnilegrar heildar sem er innbyggð í raunveruleikann er að því er virðist ekki mögulegt að rannsaka með hefðbundnum vísindarannsóknum. 

Þessi þróun hefur einnig vakið spurningar um samband okkar við náttúruna og möguleg tengsl milli allra hluta alheimsins. Sumir hafa sett fram vangaveltur um hvort skammtaflækja gæti opnað dyr að nýjum skilningi á raunveruleikanum, þar sem eðli tengsla og samtengingar væri sett í forgrunn. Slíkar hugmyndir, hafa orðið umfjöllunarefni í heimspeki og andlegum umræðum, þó þær séu ekki studdar beinum vísindalegum sönnunum. Hér eru nokkur dæmi:

David Bohm, eðlisfræðingur og heimspekingur (1917-1992), þróaði tilvísunarhugsun sína (implicate order), þar sem hann lagði til að alheimurinn væri samtengdur á dýpra stigi en skynsemi okkar sýnir. Hann sá skammtaflækju sem vísbendingu um undirliggjandi tengsl milli allra hluta. Í bók sinni Wholeness and the Implicate Order (1980) lýsir hann þessum tengslum og tengir þau við djúpstæðar hugmyndir um einingu alheimsins.

Henry Stapp er eðlisfræðingur sem hefur unnið með kenningar um skammtafræði og meðvitund. Hann hefur haldið því fram að skammtaflækja geti tengst því hvernig hugur og efni eru samtengd, sérstaklega með tilliti til þess hvernig ákvarðanir og mælingar virðast hafa áhrif á skammtaástand.

Erwin Schrödinger (1887-1961), einn af brautryðjendum skammtafræðinnar, sagði í ritum sínum að skammtaflækja sýndi að „heildin“ væri grundvallaratriði í skammtaheiminum og að við gætum ekki skilið hana út frá einstökum hlutum. Hann hélt því fram að tengsl skammtaagna bentu til þess að við þyrftum að hugsa á nýjan hátt um samband hluta og heildar.

Í bók sinni The Tao of Physics (1975) tengir Fritjof Capra skammtafræði, þar á meðal skammtaflækju, við hugmyndir úr austrænum heimspekihefðum, eins og taóisma og búddisma. Hann heldur því fram að skammtafræðin bendi til einingar alheimsins sem sé í samræmi við fornar andlegar kenningar.

Eðlisfræðingurinn Nick Herbert hefur skrifað um skammtaflækju í samhengi við hugmyndir um skynjun og meðvitund. Í bók sinni Quantum Reality: Beyond the New Physics (1985) skoðar hann hvernig skammtaflækja gæti verið lykillinn að skilningi á eðli meðvitundar og samtengingar.

Þetta sýnir svo ekki verður um villst að skammtaflækja hefur opnað dyr að nýjum möguleikum til að skilja heiminn – ekki aðeins í gegnum lögmál eðlisfræðinnar, heldur einnig með því að vekja grundvallarspurningar um tengslin á milli hluta og heilda, orsaka og afleiðinga. Fyrirbærið skorar á hin klassísku mörk milli hins efnislega og hins óefnislega og krefst þess að við endurhugsum grunnforsendur okkar um veruleikann sjálfan. Í stað einangraðra eininga blasir við framtíðarsýn þar sem samtenging og heildrænni sýn eru í forgrunni – þar sem það að skilja heiminn þýðir jafnframt að skilja hvernig allt í honum er óaðskiljanlega samtengt. Á þann hátt neyðir skammtaflækjan okkur til að takast á við þann möguleika að hinn efnislegi heimur sé aðeins hluti af stærri, órjúfanlegri veruleika sem enn bíður dýpri skilnings.

Þróun heimsmyndar: Frá eilífð til upphafs

Frá örófi alda hefur mannkynið velt því fyrir sér hvernig alheimurinn varð til og leitað svara við spurningum um tilurð hans. Í trúarlegum hefðum er gjarnan gert ráð fyrir ákveðnu upphafi, þar sem skapandi afl eða guðlegur máttur myndar heiminn úr engu. Þessar helgisögur hafa gegnt mikilvægu hlutverki við að veita tilgang og samhengi í menningarheimum. Á sama tíma hafa vísindi leitað leiða til að útskýra tilurð alheimsins með athugunum og rökfræði, oft með niðurstöðum sem virðast stangast á við trúarlegar sköpunarsögur. Í dag má hins vegar greina áhugaverða nálgun þar sem vísindi og trú virðast stefna saman í sameiginlega sýn á upphafið.

Kenningin um Miklahvell er ein af hornsteinum nútímavísinda og lýsir þeirri hugmynd að alheimurinn hafi byrjað í óendanlega þéttu og heitu ástandi fyrir um 13,8 milljörðum ára. Kenningin byggir á athugunum á rauðvikinu í ljósi fjarlægra stjarna og á greiningu á örbylgjukliðnum, sem er „eftirhljómur“ frá upphafi alheimsins. Þegar kenningin var fyrst sett fram á fyrri hluta 20. aldar, stóð hún í andstöðu við þá viðteknu vísindaskoðun að alheimurinn væri eilífur og óbreytilegur. Þrátt fyrir upprunalega andstöðu hefur kenningin nú fengið víðtæka viðurkenningu og er talin lykilskýring á uppruna alheimsins.

Það var belgíski rómversk-kaþólski presturinn og vísindamaðurinn Georges Lemaître, sem fyrst lagði fram grundvallarhugmyndina að baki Miklahvelli árið 1927. Lemaître byggði á jöfnum almennu afstæðiskenningar Einsteins og sýndi fram á að ef alheimurinn væri að þenjast út – eins og Edwin Hubble síðar staðfesti með athugunum sínum – þyrfti hann að hafa byrjað í óskiljanlega þéttum upphafspunkti. Hugmynd hans um „frum-atómið“ eða „frumkorn heimsins“ lagði grunninn að því sem við í dag köllum Miklahvell. Það sem gerir framlag Lemaîtres sérstaklega áhugavert er hvernig hann sameinaði vísindalega rannsókn sína og trúarlega sýn. Hann leit ekki á vísindalega þekkingu sem andstæðu trúarinnar, heldur sem leið til að skilja alheiminn sem guðlegt sköpunarverk.

Á öldum áður var mikið rætt um hvort heimurinn hefði yfirleitt átt sér upphaf eða hvort hann hefði alltaf verið til. Í þessum efnum stóð hefðbundin sköpunartrú oft í andstöðu við heimspekikenningar, eins og þær frá Aristótelesi, sem hélt því fram að heimurinn væri eilífur. Með þróun vísindanna varð sú skoðun ríkjandi að heimurinn væri eilífur, þar til uppgötvanir á borð við útþenslu alheimsins komu fram og leiddu til þess að vísindin snéru aftur að hugmyndinni um upphaf. Nú, þegar kenningin um Miklahvell hefur verið staðfest sem líklegasta skýringin á uppruna alheimsins, virðist þessi hugmynd bjóða upp á möguleika á sátt milli trúarlegra og vísindalegra sjónarmiða.

Það sem gerir þessa sameiningu áhugaverða er ekki aðeins vísindaleg sönnun fyrir ákveðnu upphafi, heldur einnig viðurkenning á þeirri leyndardómsfullu tilfinningu sem bæði trú og vísindi geta veitt. Þau stinga saman nefjum í leitinni að uppruna og tilgangi, hvort sem um er að ræða guðdómlega sköpun eða náttúrulega ferla. Með þessari nálgun virðast vísindi og trú vera að sameinast í nýrri heimsmynd þar sem þekking, undrun og tilgangur eru samþætt. Þetta er bæði áskorun og tækifæri til að öðlast dýpri skilning á alheiminum í heild sinni.

Þróun heimsmyndar: Hin mannlega fjölskylda

Erfðafræðirannsóknir hafa leitt í ljós að allar núlifandi manneskjur eiga sér sameiginlega kvenkyns og karlkyns forfeður, nefnda mítókondríal Evu og Y-litninga Adam. Mítókondríal Eva er sú kona sem allir erfa mítókondríal DNA frá í gegnum móður sína, en Y-litninga Adam er sá karl sem allir núlifandi karlar deila Y-litningi frá. Þau lifðu ekki endilega á sama tíma, en þessi uppgötvun staðfestir hvernig allar manneskjur tengjast í gegnum tvo sameiginlega forfeður.

Trúarlegar heimsmyndir hinna abrahamísku trúarbragða (kristindóms, gyðingdóms og islam) byggja á hugmyndinni um að mannkynið sé komið af einni konu og einum karli, nefndum Adam og Evu. Þessi hugmynd var almennt viðurkennd þar til þróunarkenning Darwins kom fram á 19. öld. Hún setti fram að mannkynið hefði þróast frá hópum sameiginlegra forvera og skoraði þannig á bókstaflegan skilning á trúarlegri sköpunarsögu. Í kjölfarið varð sú hugmynd, að mannkynið ætti sér upprunalega foreldra, oft talin einfeldningsleg eða röng innan vísindasamfélagsins og einnig utan þess.

Það var ekki fyrr en á síðustu áratugum, með framförum í erfðafræði og DNA-rannsóknum, að hugmyndin um sameiginlega forfeður fékk vísindalega stoð. Uppgötvanir um mítókondríal Evu og Y-litninga Adam sýndu fram á sameiginlegan uppruna mannkyns og endurvöktu á vísindalegan hátt að hluta til, að minnsta kosti þann skilning sem áður hafði eingöngu fengist með trú.

Þessi þekking undirstrikar hvernig mannkynið er hluti af einni sögu og einu genamengi. Hún færði hina vísindalegu og trúarlegu heimsmynd nær hvor annarri að nýju. Þó vísindin og trúin byggist á ólíkum grunni – vísindin á erfðafræði og þróun, trúin á opinberun og helgisögum trúarinnar – deila þau sameiginlegri sýn um tengingu allra manna.

Slík þekking getur stuðlað að aukinni samkennd og tilfinningu fyrir sameiginlegri ábyrgð, þar sem hún minnir okkur á að við erum öll hluti af sömu mannlegu fjölskyldu með órofa skyldur gagnvart hvoru öðru og framtíð okkar á jörðinni. Með því að viðurkenna sameiginlegan uppruna okkar má efla skilning á mikilvægi samstarfs í heimi þar sem framtíðin er sameiginlegt verkefni okkar allra, og þessi sameiginlega sýn trúar og vísinda ætti að efla siðferðisvitund og skilning á skyldum okkar, þar sem hugmyndin um frið, samkennd og ábyrgð verður ekki aðeins dýrmæt heldur einnig nauðsynleg.

Heimurinn er enn í sköpun

Þetta álit sem Fry hefur á Guði segir meira um ófullburða guðshugmynd hans en Guð. Hann virðist t.d. ekki gera ráð fyrir því að heimurinn sé ennþá í sköpun og þróun. Þannig séð geta hugmyndir okkar um algóðan, alvitran og al-fallegan Guð átt þátt í því að beina þróuninni inn á ákveðnar brautir, til dæmis þá braut að hvetja okkur til að gerast þátttakendur í sköpuninnni og sköpunarverkinu. Ein leið til þessarar þátttöku er sú að reyna að finna lækningu við beinkrabbameini. Þannig séð verður illska og böl heimsins sérstök áskorun á hendur mannkyninu, áskorun sem verður að svara. Hver mínúta sem varið er annað hvort til góðs eða ills vegur mun þyngra í þannig heimi heldur en í heimi þar sem ekki er gert ráð fyrir Guði.

„Guð er vitfirringur“

Helgidómarnir eru fallegir

Helgidómar trúfélaga eru yfirleitt fegurstu byggingar hvers svæðis. Þeir laða fólk að sér ekki bara til trúarlegra athafna heldur einnig ferðamenn sem njóta fagurs handverks, lista og menningar sem þar er gjarnan að finna. Hvert sem farið er í menningarborgum heimsins eru helgidómar trúarinnar yfirleitt miðlægir og sýnilegir en ekki faldir bakatil. Fólkið sem á svæðinu býr er oftast nær stolt af þeim og hefur tilfinningar til þeirra vegna þess hlutverks sem trúin gegnir. Veraldarhyggja vorra daga vill að helgidómarnir hverfi frá miðlægum svæðum en lætur vera að segja okkur hvað eigi að koma í staðinn.