”Fint experiment, men du kanske vill gå ut och mäta några siffror”

Forskning & Framsteg fick en exklusiv intervju med John F. Clauser efter att han belönats med Nobelpriset i fysik. Amerikanen fick kämpa för att göra sitt banbrytande experiment med kvantsammanflätade fotoner – nu berättar han vad han tror att det säger om kvantmekanikens status som fundamental teori.

Publicerad
man sitter i soffa, tittar in i kameran, mjukt orange ljus

”Självklart!”, svarar John F. Clauser på frågan om han ser fram emot att åka till Stockholm för att ta emot årets Nobelpris i fysik.
Bild: TT-Bild

Tillsammans med Alain Aspect och Anton Zeilinger delade amerikanen John F. Clauser på årets Nobelpris i fysik för sitt experimentella arbete med kvantsammanflätning. Clauser är den äldste i trion, och den som först genomförde ett banbrytande experiment som visade att fotoner kan dela ett gemensamt kvanttillstånd trots att de befinner sig långt bort från varandra.

Vad har varit svårast med dina experiment som testar kvantsammanflätning?

– Från början var det svåraste att få möjligheten. Alla sa till mig att det [reds anm: att mäta fotoners kvantsammanflätning] inte var möjligt, så varför bry sig? Dessutom hade ingen gjort det tidigare, och vi hade inga pengar. För att göra experimentet var vi tvungna att bygga allt från grunden.

Hur reagerade folk när du lyckades med det första experimentet?

– Vi fick ett resultat på 6,3 sigma, vilket var riktigt imponerande [reds anm: sigma är ett mått på hur säkert ett resultat är, och fysiker kräver minst 5 sigma för att ett resultat ska anses vara bevisat]. Men folk sa: ”Det är ingen stor grej, du fick resultatet som alla förväntade sig, det är inget nytt.” Ingen erbjöd mig något jobb för att fortsätta med experimentet.

Det verkar som att du var tvungen att kämpa mycket i början?

– Absolut, det var svårt. Alla sa: ”Fint experiment, men du kanske vill gå ut och mäta några siffror, sluta slösa tid och pengar och i stället börja göra riktig fysik.”

Med tanke på det, vilka råd skulle du ge till unga forskare som vill arbeta med ett ämne som inte tillhör den vetenskapliga huvudfåran?

– Om du bevisar något som alla tror är sant, och du är den första att göra det, kommer det förmodligen att ta 50 år innan du får ett erkännande! Det är den dåliga nyheten. Den goda nyheten är att jag hade väldigt roligt. Jag gillade utmaningen med den experimentella fysiken. Jag smutsade ner händerna, jag var omgärdad av skärolja, det var fullt av kablar och jag byggde massor av elektronik. Det var kul!

Korrelerar på långt avstånd

Kvantsammanflätning handlar om hur mätningar av partiklar kan vara korrelerade även om partiklarna befinner sig långt ifrån varandra. En rimlig förklaring är att det finns dolda variabler som skapar dessa korrelationer. Med variabler menas att det är fysikaliska egenskaper som styr utfallet av mätprocessen, men de är dolda i bemärkelsen att vi inte vet exakt vilka dessa egenskaper är.

John F. Clauser

  • John F. Clauser föddes 1942 i Pasadena, Kalifornien, USA. Tillsammans med doktoranden Stuart Freedman (1944–2012) blev han år 1972 den förste som experimentellt visade att fotoner kan flätas ihop på det sätt som kvantmekaniken förutspår. John F. Clauser arbetade då vid University of California, Berkeley, USA.
  • Är en hängiven seglare och skrev en av sina viktigaste artiklar om kvantmekanik medan han seglade på Atlanten.
  • Är i dag 80 år gammal, men fortfarande vetenskapligt aktiv. Så sent som för ett år sedan skrev han en artikel om kvantmekanikens matematiska formulering.

År 1964 visade fysikern John Stewart Bell att om sådana dolda variabler är lokala – det vill säga partiklarna kan bara påverkas av variabler i sin omedelbara omgivning – så ger de upphov till experimentella mätresultat som skiljer sig från dem som kvantmekaniken förutspår. Att variabler är lokala är nära sammanbundet med det faktum att ingen påverkan i naturen kan ske snabbare än med ljusets hastighet.

John F. Clauser vidareutvecklade Bells idéer. 1974 formulerade han en teori för lokal realism tillsammans med Michael Horne. Enligt denna modell består verkligheten av objekt – som partiklar och atomer – som besitter fysikaliska egenskaper oberoende av vår mätning av dem (därav namnet realism). Dessa partiklar och atomer påverkas endast av processer i deras omedelbara närhet (därav namnet lokal).

Clauser och Horne formulerade en matematisk olikhet som visar hur det går att experimentellt testa om det är lokal realism eller kvantmekanik som bäst beskriver hur naturen fungerar.

Vad är dina tankar om lokal realism i dag?

– Den lokala realismen var död vid ankomsten. Vi hade bevisat att den inte kunde stämma. Clausers och Hornes olikhet testar naturens objektivitet och frånvaron av verkan på distans.

– Det första antagandet är att naturen består av objekt, och att dessa objekt är distribuerade över rum och tid. Det andra antagandet är att du inte kan skicka signaler snabbare än med ljusets hastighet. Om du lägger saker i en låda och gör en mätning i en annan låda mycket långt bort, kan de experimentella parametervalen som du gör i den ena lådan inte påverka experimentresultaten i den andra lådan, och vice versa. Dessa antaganden utgör lokal realism. Michael Horne och jag visade att dessa antaganden inte kan vara sanna.

– Nu kanske du undrar vad detta sade oss om den allmänna relativitetsteorin? Jag misstänker starkt att det är just detta faktum som gör allmän relativitetsteori och kvantmekanik oförenliga.

F&F Evenemang:

En kväll om livet efter digitaliseringen

En tankeväckande och lärorik kväll med teknikhistorikern Nina Wormbs, sociologen Malin Åkerström, filosofen Hans Ruin och litteraturvetaren Jesper Olsson. 25 januari på Playhouse Teater i Stockholm.

Läs mer och boka

Tror du att kvantmekanik är en färdig teori, eller finns det en mer fundamental beskrivning på en djupare nivå?

– Jag misstänker att det finns en mer grundläggande teori under kvantmekaniken, men det är en ren gissning. Jag vet inte vad en sådan teori består av. Jag erkänner också att jag är helt förvirrad, jag har ingen aning om vad allt det här betyder. Efter att ha ägnat ett helt liv åt att försöka lösa dessa problem, vet jag fortfarande inte vad det rätta svaret är.

Ser du fram emot att åka till Stockholm?

– Vem skulle inte göra det? Självklart, var inte dum! Alla vill vinna ett Nobelpris. Och jag är väldigt glad.

– Mina medarbetare är döda sedan lång tid. Mitt anspråk på berömmelse är att jag har levt tillräckligt länge.

Prenumerera på Forskning & Framsteg!

10 nummer om året och dagliga nyheter på webben med vetenskapligt grundad kunskap.

Beställ idag
Publicerad

Upptäck F&F:s arkiv!

Se alla utgåvor