Det må låta som en drömmares önsketänkande, men sett ur kvantmekanikens synvinkel så kan man faktiskt argumentera för att det är just så här som universum fungerar på riktigt: det finns ett universum där Vladimir Putin invaderade Ukraina – vårt universum – och så finns det ett där han inte gjorde det, där fred fortfarande råder.
Men ännu viktigare, det finns ett – nej, flera – universum där Vladimir Putin inte ens existerar, eller där han åtminstone inte är Rysslands president. Det här om man utgår från en tolkning av kvantmekaniken som kallas flervärldstolkningen eller Everetts många världar-tolkning, efter den amerikanska fysikern Hugh Everett som föreslog den här tolkningen 1957.
Flervärldstolkningen var inte värst populär när den presenterades, men har på den senare tiden vunnit allt större gehör bland fysiker, däribland Stephen Hawking, frid över hans minne. Men det hela är ändå inte helt mainstream: den mest accepterade tolkningen av kvantmekaniken är den blott en aning mindre utflippade Köpenhamnstolkningen.
Det här går vi på djupet med i veckans Kvanthopp. Så ska vi också reda ut huruvida den fria viljan existerar på riktigt eller inte. Kvantmekaniken har sitt att säga om det också.
Ditt livs vägskäl
Föreställ dig följande scenario. Du är ung och på väg till en anställningsintervju. Du har två alternativ: ta bussen eller tåget till staden. Du singlar slant. Krona, du tar bussen. Men bussen får motorstopp mitt på motorvägen. Du blir försenad från intervjun och får inte jobbet du sökte.
Dessutom halkar du på en isig trappa i brådskan och slår huvudet. Du får en elak migrän som plågar dig resten av ditt liv, som du lever i bitterhet och fattigdom.
Det var alltså krona. Alternativ två, klave. Du tar tåget. VR är pålitlig och punktlig som vanligt (ähum) och du anländer bekvämt och i tid till din destination. Du får jobbet du ville ha. Du blir en framgångsrik och berömd diplomat, du leder fredsförhandlingar som förhindrar tredje världskriget. Du får Nobels fredspris. Alla älskar dig.
Det som avgjorde ditt fortsatta öde, ögonblicket som allting hängde vid, var ju när du singlade slant, eller hur? I kvantmekanikens så kallade Köpenhamnstolkning skulle det här kallas en vågfunktion som kollapsar. En liten stund befinner sig slanten i så kallad superposition medan den snurrar i luften ovanför din hand.
Den befinner sig i det där besynnerliga tillståndet där den är både krona och klave och bådadera på en gång tills du observerar den. Då tvingar du kvant-slanten att välja, krona eller klave, med andra ord. Vågfunktionen kollapsar och riktningen för resten av ditt liv är utstakad.
Det är så här som det funkar på atomnivån. Som då en elektron svischar runt en atomkärna. I ett ögonblick är elektronen bokstavligen överallt och ingenstans samtidigt i sitt skal, tills ögonblicket då du observerar den och tvingar den att välja sin position.
Så här funkar det alltså enligt kvantmekanikens Köpenhamnstolkning. Den kan betraktas som kvantmekanikens mainstream, liksom. Men det finns en annan tolkning, som har vunnit alltmer terräng under de senare årtiondena. Jag nämnde den redan i introduktionen: många världar-tolkningen. Som innebär just det som namnet antyder.
I många världar-tolkningen tar du inte bussen eller tåget. Slanten du singlar, den som får dig att välja endera, landar inte på krona eller klave. Det blir krona och klave. I det ögonblicket du observerar slanten, efter att ha singlat den, i ditt livs vägskäl, delas universum itu. Ett där slanten landar på krona och ett där den landar på klave.
Märk väl att här inte finns någon vågfunktion som kollapsar. Det finns ingen vågfunktion i flervärldstolkningen. Det finns bara många världar.
Schrödingers katt är inte död eller levande, den existerar i två olika universum, ett där den är död och ett där den lever.
På samma sätt existerar du i två olika universum, ett där du missar din jobbintervju och blir bitter, sjuk och bortglömd, och ett där du hinner till intervjun och räddar världen och får Nobels fredspris.
Dags att reda ut begreppen
Men vänta nu! Stopp och belägg! Vadå kvantmekanik, vadå Köpenhamnstolkningen, vadå många världar och vadå Schrödingers katt? Och hej: tänk om du väljer att skippa slanten helt och hållet och fattar ett medvetet, aktivt och överlagt beslut om vilket transportmedel du ska ta. Med andra ord, var är den fria viljan i allt det här?
En liten andningspaus för att reda ut begreppen är kanske på sin plats innan vi går längre ned på djupet. För det första, vad är kvantmekaniken eller kvantfysiken? Vi har varit inne på det tidigare här i Kvanthopp, men vi tar en liten sammanfattning.
Världen som vi förstår den går just nu att förklara med hjälp av två stora, övergripande teorier. Relativitetsteorin, den speciella och den allmänna. Einsteins teori om det riktigt stora. Om gravitationen.
Och å andra sidan, kvantteorin eller kvantmekaniken, som förklarar det riktigt lilla. Atomernas inre liv. Båda teorierna, relativiteten och kvantmekaniken, gör ett prima jobb på sitt eget område. Bådadera är otroligt framgångsrika när det kommer till att förklara världen mycket exakt.
Dessvärre har ingen ännu riktigt lyckats med att förena de två. Den så kallade teorin om allting, kvantgravitationen, har hittills gäckat alla som har letat efter den, inklusive Albert Einstein och Stephen Hawking.
Året var 1905 då Albert Einsteins speciella relativitetsteori först såg dagens ljus, den som säger att ljusets hastighet i vakuum är lika för alla observatörer. Den allmänna relativitetsteorin publicerades 1915. I den säger Einstein bland annat att ansamlingar av massa och energi “kröker” rummet, en effekt som vi uppfattar som gravitation.
Relativitetsteorin är i grund och botten deterministisk till sin natur. Determinism är uppfattningen att varje fysisk händelse är helt och hållet orsakad av tidigare händelser, allt sedan universums början, allt enligt vad naturlagarna tillåter. Med andra ord, den som argumenterar för att den fria viljan är en illusion, känner sig sannolikt mera hemma i sällskap med Einstein och hans lärjungar.
Enligt determinismens logik har varje händelse en orsak som gör att den inträffar på det enda sätt som det kunde ha hänt. Du har alltså inte någon fri vilja. Du tar bussen eller tåget, och vilkendera du än tar så var det precis så som det måste ske. Det kunde aldrig ha blivit på något annat sätt. Allt som har hänt hittills i universums historia och i ditt liv har lett upp till att det ska gå exakt så.
Kvantmekaniken och katten i lådan
Kvantmekaniken ser däremot väldigt annorlunda på världen. Den växte fram i slutet av 1920-talet. Till pionjärerna räknas namn som Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Niels Bohr, Max Born och Paul Dirac.
Schrödingers katt är ju antagligen det som gemene man känner till bäst av kvantmekaniken. I det här tanke-experimentet befinner sig en katt i en sluten låda tillsammans med en ampull med giftgas som har en 50/50 sannolikhet för att utlösas, beroende på om en radiaktiv molekyl sönderfaller eller inte.
Som kvantmekanikens Köpenhamnstolkning ser på saken är katten alltså både levande och död, den är i så kallad superposition, tills någon öppnar locket och observerar hur det står till. Då kollapsar kattens vågfunktion. Nu är den antingen död eller levande.
Kvantmekaniken sysslar såklart inte med katter på riktigt, kvantmekaniken beskriver materiens och energins beteende i den riktigt lilla världen, i mikrokosmos. Schrödingers katt är bara en symbol för de konstiga saker som är på gång där nere.
De kvantmekaniska effekterna märks oftast inte på den delen av storleksskalan där vi rör oss i vardagen. Våra kroppar, prylarna runt omkring oss, bussen som kör på motorvägen, de styrs huvudsakligen av Newtons och Einsteins lagar. Men för att beskriva system som atomer och molekyler är kvantmekaniken helt nödvändig.
Skillnaden mellan kvantmekaniken och den klassiska mekaniken, Newtons mekanik, är att kvantmekanikens förutsägelser är statistiska. Man kan alltså inte förutsäga vilket resultat en enskild mätning kommer att ge, man kan bara ge sannolikheterna för olika, möjliga utfall. Och det utfallet kommer alltså då den så kallade vågfunktionen kollapsar.
Vågfunktionen är inget konkret, fysiskt fenomen, den är bara det matematiska molnet av sannolikheter och möjligheter som sedan konkretiserar sig till en punkt, då utgången observeras och katten befinns vara antingen död eller levande, liksom. Eller då den singlade slanten landar och du ser vad den visar, krona eller klave. Eller i laboratoriet, när positionen för en elektron eller en foton observeras.
Och sett ur Heisenberg och Bohrs perspektiv existerar ingenting sådant som determinism. Som kvantmekaniken ser det är enskilda händelser inte förutbestämda av händelser i det förflutna. På atomnivå gäller inte orsak och verkan på samma sätt som i den makroskopiska världen, där händer saker och ting bara helt enkelt, utan någon som helst anledning.
Fri vilja, ja tack
Med andra ord: är du en hängiven anhängare till den fria viljan, då är kvantmekaniken, och uttryckligen Köpenhamnstolkningen din teori. Köpenhamnstolkningen, kvantmekanikens traditionella mainstream, kallas alltså så för att det var i Köpenhamn där Niels Bohr hade sitt institut för teoretisk fysik, där flera andra viktiga kvantteoretiker också verkade. Bland annat Heisenberg, Pauli och Dirac.
Och som de såg det så spelar Gud visst tärning – nej, det var inget teologiskt ställningstagande. Det var en hänvisning till Einsteins berömda påstående "Gud spelar inte tärning" i debatten med Niels Bohr om slumpmässigheten i kvantmekaniken. Den retade Einstein helt enormt.
Einstein var som sagt determinist, han hatade den här tanken på att partiklar bara ploppar upp helt slumpmässigt och kaotiskt. Så där som de på riktigt ser ut att göra på atomnivå. Kvantmekanikens Köpenhamnstolkning bygger uttryckligen på ett slumpmässigt spel med tärningar istället för ett färdiglagt pussel i all evinnerlighet. Med andra ord, fri vilja till max!
Men grejen är alltså att den här debatten mellan determinister som Einstein och indeterminister som Heisenberg och Bohr, den har aldrig avgjorts. Vi har inga slutgiltiga bevis för någondera synsättet, fri vilja eller förutbestämt.
Kvantmekaniken är fortfarande vår bästa teori om den subatomära världen, men vi vet bara inte om kvantnivån är alltings fundament, eller om det finns en annan nivå av verklighet som den i sin tur vilar på. Som sätter kvantmekanikens kaos och slumpmässighet i någon sorts system. Just nu ser det inte ut att finnas någon sådan nivå.
Den amerikanska fysikern Richard Feynman sade en gång att “om du tror att du förstår kvantmekaniken så förstår du inte kvantmekaniken”.
Och det är ganska pang på nöten. Kvantvärldens regler, som Feynman uttryckte det, är inte de regler som vi är bekanta med från vardagsverkligheten – reglerna för det där som vi kallar "sunt förnuft". Inte ens de riktigt insatta vet hur det funkar, bara att det funkar. Och det finns inga garantier för att vi någonsin kommer att lyckas avslöja det här med “hur”.
Relativitetsteorins och determinismens synsätt, att allt händer just så som det måste hända, utan någon riktig fri vilja, tja, det kan också vara så. Eller så inte. Vi kan vare sig förneka eller bevisa att alla fysiska händelser är helt orsakade av tidigare händelser, åtminstone med någon säkerhet.
Det här innebär också att vi inte vet om den fria viljan existerar eller om den är en illusion. Framtida forskare kanske kan lösa den här frågan, men just nu vet vi helt enkelt inte svaret.
Det stora grälet här är hur som helst mellan Einsteins relativitetsteoretiker och Bohrs Köpenhamnstolkare. Det är de som representerar determinism versus indeterminism, förutbestämdhet versus fri vilja.
Den tredje vägen: många världar-tolkningen
Men varför stanna här – vi har en tredje väg som redan nämndes här. En som är lite mera både och. Flervärldstolkningen. Många världar-tolkningen.
Flervärldstolkningen, även kallad Everetts många världar-tolkning, är en annan tolkning av kvantmekaniken som föreslogs 1957 av den amerikanske fysikern Hugh Everett. Tolkningen går ut på att varje tänkbart resultat realiseras vid en mätning av ett kvantmekaniskt system. Det blir alltså aldrig antingen krona eller klave, utan bäggedera. Ett nytt universum skapas för varje möjligt utfall.
Och jag understryker än en gång, det här är inte bara en vild science fiction-dröm, lånad från någon Marvel-serietidning. Det här är en av de ledande tolkningarna av den ledande teorin som beskriver hur verkligheten fungerar.
Visst, flervärldstolkningen är mer eller mindre galen om man försöker tillämpa sunt förnuft på den, men alla tolkningar av kvantmekaniken – de är, vadå, sex stycken till antalet – är mer eller mindre galna. Och man ska helst lämna sunt förnuft hemma när man går och tittar på dem. Men när man snackar om kvantmekanik är galet inte nödvändigtvis samma som fel.
Som sagt, flervärldstolkningen härstammar från den amerikanske fysikern Hugh Everett. Men Everett var omedveten om att Erwin Schrödinger, han med katten, hade varit inne på samma spår tidigare. Everetts version av många världar-tolkningen är mer matematisk medan Schrödingers är mer filosofisk. Båda forskarna drevs hur som helst av en strävan att bli av med Köpenhamnsskolans irriterande idé om "vågfunktionens kollaps".
Som Schrödinger brukade påpeka för alla som ville lyssna, finns det ingenting i ekvationerna (inklusive hans egen berömda vågekvation) som pekar mot någon sorts kollaps. Elektronen “kollapsar” inte till positionen där vi observerar den, lika lite som myntet “kollapsar” till krona eller klave. Det här med “vågfunktionens kollaps”, menade Schrödinger, var bara något som Niels Bohr och Köpenhamnsgänget klistrade på teorin för att förklara varför vi bara ser ett enda specifikt resultat av ett experiment – en död katt eller en levande katt och inte en död och levande katt.
Men bara för att vi inte kan se mer än ett utfall – en enda lösning på vågfunktionen – behöver det inte betyda att de alternativa lösningarna inte existerar. Enligt flervärldstolkningen kan du både ta tåget och bussen till staden, samtidigt – fast inte i samma universum.
Universum existerar då vi ser på det?
Och sedan hade vi det här med Köpenhamnsskolans påstående om att en partikel “bestämmer” sin position bokstavligen som ett resultat av att vi tittar på den. Baserat på Köpenhamnstolkningen kan du bokstavligen argumentera för att den fysiska verkligheten bara existerar då du observerar den. Titta på din kaffekopp. Nu finns den. Blunda. Nu finns den inte. Och trädet som faller i skogen när ingen hör det har definitivt inget ljud.
I en artikel från 1952 påpekade Schrödinger det löjliga i att tro sådant här, att en partikel som är i superposition skulle tvingas till existens bara för att vi tittar på den. Superposition är alltså det här mystiska men verkliga tillståndet där en partikel bokstavligen existerar i en mängd olika tillstånd eller på flera olika ställen samtidigt. Det är det som kvantdatorer bygger på.
Det var, skrev Schrödinger, "helt absurt" att vågfunktionen skulle "styras på två helt olika sätt, i vissa fall av vågekvationen, men i andra fall genom direkt interferens från observatören”. Det vill säga att din blick skulle få myntet att visa antingen krona eller klave.
Också om Schrödinger själv inte tillämpade sin idé på sin berömda katt, löser flervärldstolkningen kattens dilemma elegant. När lådan öppnas i ett universum avslöjas en död katt. I det andra universum finns det en levande katt.
Men det skapas inte ett nytt universum bara för det, det har alltid funnits två världar, identiska med varandra ända fram till det ögonblick då giftampullen i lådan avgjorde kattens öde. Eller tills du valde att antingen ta bussen eller tåget till staden.
På samma sätt så “väljer” en partikel inte sin position eller sitt spinn när den observeras. Det vi ser är bara partikelns position i “vårt” universum. Parallellt med vårt existerar det ett otal andra universum, ett för varje tänkbar position eller kvanttillstånd som en partikel kan ha.
Alla tänkbara världar existerar
Utgår man från Schrödingers flervärldstolkning så existerar alltså inte bara ett universum där du tog bussen till staden, och ditt liv gick åt pipan och ett där du tog tåget och fick ett Nobelpris. Enligt det här existerar ett universum för alla tänkbara val som du någonsin kunde tänkas göra. Allt som kan hända, händer. I något universum.
Det finns i så fall en oändlig mängd universum där ditt liv går annorlunda, allt från lite annorlunda till väldigt annorlunda. Kort sagt, ett multiversum. Nangijala och Nangilima och så vidare i all oändlighet. Det finns såklart också versioner av universum där du inte existerar överhuvudtaget. Eller där Vladimir Putin antingen inte existerar alls, eller så är han, öh, skomakare eller någonting.
På 1950-talet, när Erwin Schrödinger lade fram sina tankar om många världar, var det inte många som ens tog någon notis. Flervärldstolkningen ignorerades och glömdes, den betraktades som omöjlig, helt enkelt.
Så Hugh Everett, doktorand vid Princetonuniversitetet, utvecklade sin egen, helt oberoende version av många världar-tolkningen. Den ignorerades nästan lika fullständigt. I Everetts version av flervärldstolkningen delas universum upp i olika versioner av sig själv när en kvanthändelse inträffar, när du singlar din slant.
Everett jämförde det hela med en amöba som delar sig i två dotterceller. Om amöbor skulle ha hjärnor, då skulle varje dotter komma ihåg en identisk livshistoria fram till punkten där delningen skedde. Efter det här skulle de ha sina egna personliga minnen. Lite som du, efter att du har singlat din slant och tagit både bussen och tåget till staden.
Hugh Everett marknadsförde aldrig sin hypotes desto mer. Han sadlade om och tog ett jobb på det amerikanska försvarsministeriet Pentagon, där han jobbade med kärnvapenstrategi. Han försvann ganska totalt från den akademiska radarn.
Kvantdatorn bevisar multiversum?
Vår tids främsta proponent för många världar-tolkningen är den brittiska fysikern David Deutsch från Oxforduniversitetet. Det var han som gav Schrödingers ursprungliga hypotes det mesta av sitt nuvarande vetenskapliga kött på benen. Också om Deutsch från början inte ens kände till Schrödingers tankar kring det här.
Deutsch övertygelse om att flervärldstolkningen är det rätta sättet att förstå kvantvärlden ledde in honom på kvantberäkningsområdet. Han blev alltså en av kvantdatorns pionjärer. Inte för att han skulle ha haft något större intresse för datorer, utan på grund av sin tro på att en fungerande kvantdator eventuellt kunde användas till att bevisa existensen av parallella universum genom interferensen som de orsakar vårt eget.
Enligt flervärldstolkningen som Deutsch ser den, existerar inte bara en värld där du tar tåget till staden och en där du tar bussen. Enlig den existerar vilken värld som helst som någonsin har beskrivits i ett skönlitterärt verk, någonstans i multiversum. Förutsatt att den följer fysikens lagar. Det finns verkligen, till exempel, en Sherlock Holmes-värld, men inte en Harry Potter-värld.
Tiden är också en del av flervärldstolkningen. Som Hugh Everett såg det existerar tiden egentligen inte, den flödar åtminstone inte. Allt som någonsin har hänt eller kommer att hända existerar samtidigt. Illusionen av tidens flöde kommer sig av att det vi uppfattar som "jag" rör sig som en våg genom multiversum. Vi sicksackar fram genom alla tänkbara och möjliga versioner av världen. Men multiversum förändras egentligen inte. Alla tillstånd existerar redan.
Och var lämnar det då den fria viljan, om alla utgångar av alla val vi någonsin kan göra redan existerar? Flervärldstolkningen kan ju strikt taget betraktas som deterministisk.
Nå, det betyder ju inte att vi inte kan navigera genom multiversums oändliga möjliga världar. Genom våra val kan vi styra in oss själva på de spår vi vill följa. Alla våra framtider, allt vi någonsin kan bli finns redan, men det är upp till oss själva att avgöra vilket äventyr vi vill uppleva. Så med andra ord, den fria viljan existerar på sätt och vis också i multiversum.
Slutligen: som J.B.S Haldane sade, universum är inte bara konstigare än vi föreställer oss, det är konstigare än vi kan föreställa oss. Och inget av det jag har sagt i det här avsnittet är nödvändigtvis sant.
Och fri vilja eller inte, vi måste hur som helst besluta oss för vad vi vill ha till lunch imorgon.