Titta

UR Samtiden - Kunskapens gränser

UR Samtiden - Kunskapens gränser

Om UR Samtiden - Kunskapens gränser

Några av världens främsta forskare och filosofer talar på temat kunskapens gränser. Inspelat den 12 juni 2016 på Pop House Hotel, Stockholm. Arrangörer: Fri tanke förlag och Kungliga Vetenskapsakademien.

Till första programmet

UR Samtiden - Kunskapens gränser : Kvantfysikens ogreppbara världDela
  1. Jag ska försöka vara funktionell,
    det vill säga prata om experiment.

  2. Det ni ser här är ett teleskop
    på Teneriffa, där vi utför experiment.

  3. Vi är inte på Kanarieöarna
    av de anledningar som ni tror.

  4. Det är inte för ostarna eller vinet.

  5. Vi är där för att vi kan utföra
    kvantkommunikation på långt avstånd-

  6. -för att testa några av våra idéer.

  7. Här har vi
    det paradigmatiska exemplet-

  8. -som av allmänheten
    brukar kallas absurt-

  9. -och som Erwin Schrödinger,
    österrikisk Nobelprisvinnare i fysik-

  10. -kallade kvantmekanikens bisarra
    konsekvenser - Schrödingers katt.

  11. Jag ska gå igenom det lite
    eftersom många missförstår det.

  12. Man har en radioaktiv atom,
    vi hörde om radioaktivitet tidigare.

  13. Den här atomen
    kanske sönderfaller inom en timme-

  14. -eller så sönderfaller den inte.

  15. Om den sönderfaller
    registreras det av en geigermätare-

  16. -och då ramlar en hammare ner-

  17. -och krossar en glasbehållare med gift-

  18. -som dödar katten som är
    i samma kammare som anordningen.

  19. Om atomen inte sönderfaller,
    så är katten pigg och glad.

  20. Kvantmekaniken säger
    att när timmen är över så är atomen-

  21. -i superposition
    av sönderfallen och inte sönderfallen.

  22. Om kvantfysiken är giltig för allt-

  23. -är katten också
    i superposition av död och levande.

  24. Folk säger ofta
    att katten är både död och levande-

  25. -och att det inte kan vara så,
    så därför är experimentet galet.

  26. Men det är lite svårare än så. Katten
    är i superposition av död och levande.

  27. När kammaren öppnas
    kan katten vara både död och levande-

  28. -och båda möjligheterna är lika troliga.

  29. Men sannolikheten
    är helt slumpmässig.

  30. Den här radioaktiva atomens
    eventuella sönderfall-

  31. -är slumpmässigt på ett helt nytt sätt.

  32. Vi vet inte orsaken till kvanthändelser,
    och det finns heller ingen orsak.

  33. Einstein gillade inte slumpen.
    Han uttryckte sin olust för den-

  34. -och sa: "Jag är övertygad om att Gud
    inte spelar tärning med universum."

  35. Här ser ni en tärning,
    en sån såg ni tidigare också.

  36. I klassisk fysik tror vi
    att en tärnings rörelser-

  37. -åtminstone i princip kan beskrivas
    med deterministiska lagar.

  38. Om man vet hur man rör handen-

  39. -så kan man förutspå
    vilken siffra det blir.

  40. Man kan i alla fall skapa en historia
    som förklarar vilken siffra det blir.

  41. I kvantmekaniken är det inte möjligt
    att hitta på en sån historia-

  42. -om det är kvanttärningar.

  43. Så att den här nya slumpen
    styr enskilda kvanthändelser-

  44. -är nåt jag vill
    att ni ska komma ihåg efter det här.

  45. Det sägs faktiskt att Niels Bohr-

  46. -sa så här till Einstein
    efter det här uttalandet:

  47. "Säg inte åt Gud
    hur han ska styra världen."

  48. Nästa sak
    jag vill att ni ska komma ihåg-

  49. -är begreppet "entanglement"
    eller på tyska "Verschränkung".

  50. Jag vet inte...
    Det måste finnas ett svenskt ord.

  51. -"Sammanflätning".
    -Okej... Det där var för svårt.

  52. -"Sammanflätning".
    -"Sammanflätning".

  53. "Sammanflätning"... Intressant.

  54. Tanken är att man har två partiklar
    som interagerar och flyger isär så här.

  55. I kvantmekaniken förblir de
    intressant nog sammanlänkade-

  56. -för alltid, tills man observerar dem.

  57. Om man får resultat från den ena...

  58. Man kanske kollar
    hur snabbt den flyger.

  59. Då vet man
    även den andra partikelns hastighet.

  60. Siffran måste vara densamma,
    även om de flyger åt olika håll.

  61. Men innan man observerar dem
    har de ingen definierad hastighet.

  62. Och resultatet är helt slumpmässigt!

  63. Vi får ett slumpmässigt resultat,
    och oavsett avståndet-

  64. -så får vi samma resultat
    för den andra partikeln.

  65. Hur kan två slumpmässiga händelser
    vara sammanflätade?

  66. Einstein gillade det inte och
    kallade det "spöklik avståndsverkan".

  67. Erwin Schrödinger
    förklarade situationen så här:

  68. Man har två tärningar,
    som är sammanflätade.

  69. De visar samma siffra, sex,
    och så kastar man dem igen.

  70. Nu visar båda tärningarna tre,
    och nästa gång visar båda ett.

  71. Här finns bara två möjliga förklaringar.

  72. Den ena är att det finns
    en inre mekanism i tärningarna-

  73. -som definierar vad resultatet blir.

  74. Eller så pratar de med varandra,
    de kommunicerar.

  75. Nånting som man
    upptäckte förra året är-

  76. -att vi med moderna experiment
    kan förkasta båda förklaringarna.

  77. Tärningarna visar samma siffra, men
    de pratar inte, det är ingen mekanism-

  78. -det är bara så världen fungerar.

  79. Här är lite reklam för Österrike.
    Ni borde åka dit om ni inte varit där.

  80. Det här är Erwin Schrödingers grav
    i Alpbach i Tyrolen, en vacker by.

  81. Det här är Schrödingerekvationen,
    och den förklarar många saker.

  82. Den förklarar fasta tillståndets fysik
    och hur chippen i era mobiler fungerar.

  83. Den förklarar universums utveckling-

  84. -och elektronernas utbredning, vilket
    i sin tur förklarar kemi, och så vidare.

  85. Det som är så fantastiskt med fysik
    är att det här bara är fem symboler.

  86. Tänk att fem symboler kan förklara
    nästan hela universum, det är magiskt.

  87. Här är bilder över platsen
    för vårt sammanflätningsexperiment.

  88. Vi utför det
    mellan öarna La Palma och Teneriffa.

  89. Vårt syfte är att hitta
    ett nytt kommunikationssystem.

  90. Här ser vi stationen, som ni såg innan.

  91. Jag har berättat
    om tre grundläggande begrepp.

  92. Jag upprepar dem: superposition-

  93. -slumpmässighet och sammanflätning.

  94. När folk började jobba med det här,
    och jag hade tur-

  95. -som fick vara med på 70-talet-

  96. -så gjorde vi det av nyfikenhet.
    Vi ville bara utföra experiment.

  97. De kunde inte utföras tidigare
    eftersom man inte hade tekniken.

  98. Till vår stora överraskning-

  99. -visade det sig vara användbart,
    till exempel i eventuella kvantdatorer.

  100. Ett användningsområde
    är teleportering.

  101. Det existerar i science fiction, ni
    har nog hört "Stråla upp mig, Scotty".

  102. Vet ni varför teleportering uppfanns
    i filmvärlden?

  103. Ni kanske inte vet...
    Det var för att spara på utgifterna.

  104. Att simulera landningar och starter
    på olika planeter är väldigt dyrt-

  105. -men att stråla upp och ner
    kostar inte så mycket.

  106. Men det fanns
    ett problem med det hela.

  107. Idén är inte så dum.
    Man skannar in originalet-

  108. -överför informationen till mottagaren-

  109. -och sätter ihop originalet igen
    med hjälp av informationen.

  110. Problemet är att enligt Heisenbergs
    osäkerhetprincip så är det omöjligt.

  111. Om man har ett objekt säger principen
    att man bara kan känna till-

  112. -antingen position eller rörelsemängd,
    man kan aldrig känna till båda två.

  113. Det "Star Trek"-folket gjorde var-

  114. -att de uppfann
    Heisenbergkompensatorn.

  115. På en numera
    klassisk presskonferens-

  116. -så fick Gene Roddenberry frågan:

  117. "Hur fungerar
    Heisenbergkompensatorn?"

  118. Och han gav ett fantastiskt svar!
    Han sa: "Utmärkt, tack."

  119. Jag nämner det här för att det är kul,
    men även för att, precis som i medicin-

  120. -så är botemedlet ofta
    relaterat till orsaken, till problemet.

  121. Orsaken till att teleportering
    inte fungerar är kvantmekaniken-

  122. -men kvantmekaniken står även för
    botemedlet - använd sammanflätning.

  123. Så här fungerar
    teleportering i experimentet.

  124. Man måste kringgå...

  125. Vi kan inte känna till
    både position och rörelsemängd-

  126. -så vi måste uppfinna en metod-

  127. -och det gjordes
    av sex kolleger under tidigt 90-tal...

  128. Vi måste uppfinna en metod för att
    överföra informationen från A till B-

  129. -utan att bestämma eller mäta den.

  130. Ingen behöver känna till informationen-

  131. -det ska bara skickas,
    och det kan sammanflätning göra.

  132. Jag ska inte gå in på detaljerna,
    men man tar ett sammanflätat par.

  133. Man har ett objekt
    som man vill överföra.

  134. Man sammanflätar objektet
    med det andra objektet i paret-

  135. -och så skickas informationen
    utan att den är bestämd.

  136. Heisenberg får hålla tyst nu,
    han kan inte säga nåt om det här.

  137. Det här är inte bara för skojs skull,
    det är begreppsmässigt intressant-

  138. -för informationen kan överföras
    även om stationer saknar förbindelse.

  139. Det är begreppsmässigt
    ganska anmärkningsvärt.

  140. Det här är inte bara fantasier.
    Vi samarbetar till exempel just nu-

  141. -med den kinesiska
    vetenskapsakademin-

  142. -för att få upp en satellit i rymden
    för att testa detta med olika stationer-

  143. -för sammanflätning är-

  144. -nånting som kan skapa
    system för säker kommunikation.

  145. Då handlar det om kvantkryptering.

  146. Ni minns de två tärningarna
    som visar samma slumpmässiga siffra.

  147. Vi kan skapa två sekvenser
    med slumpmässiga siffror-

  148. -om vi mäter
    till exempel fotoners polarisation.

  149. Man får två identiska sekvenser-

  150. -och man kan använda den ena
    för att koda informationen-

  151. -och den andra
    för att avkoda informationen.

  152. Poängen är att koden,
    de slumpmässiga sekvenserna-

  153. -inte behöver transporteras,
    för den existerar på båda platserna-

  154. -tack vare
    Einsteins spöklika avståndsverkan.

  155. Det är en intressant situation-

  156. -att en kul filosofisk idé
    kan ge oss en tillämpning.

  157. Ett annat användningsområde
    för teleportering är...

  158. Man kan se det här
    som en kvantdators utdata-

  159. -och det här blir kvantdatorns indata.

  160. Många personer tror
    att teleportering är systemet-

  161. -med vilket framtida kvantdatorer
    kommer att prata med varandra.

  162. Det här är en bild av...

  163. Jag nämnde kvantdatorer.
    På det området händer just nu mycket.

  164. I hela världen finns det...
    Till min stora överraskning-

  165. -börjar man nu tillämpa de här idéerna.

  166. En kvantdator använder superposition,
    ibland använder den slumpen-

  167. -och den använder sammanflätning.

  168. Jag vill förklara
    varför en kvantdator...

  169. En kvantdator använder atomer,
    strängar med atomer, till kodningen-

  170. -och interaktionen mellan atomerna
    gör att den kan behandla information-

  171. -eller så använder den fotoner
    eller nåt annat kvantsystem.

  172. Varför har då en kvantdator
    fler möjligheter än en vanlig dator?

  173. I en vanlig dator är
    grundenheten för information en bit.

  174. En bit är
    antingen en nolla eller en etta.

  175. Den representeras i datorn på nåt sätt-

  176. -kanske genom spänning
    eller nåt magnetiskt tillstånd eller så.

  177. En bit är antingen ett eller noll,
    annars är datorn trasig.

  178. Då får man köpa en ny.
    - Fem minuter, okej.

  179. Poängen är att i en kvantdator-

  180. -kan varje bit vara
    i superposition av noll och ett-

  181. -och det ger oss
    fler möjligheter än en vanlig bit.

  182. Bitarna kan även vara sammanflätade,
    så de kan påverkas av varandra.

  183. De här två sakerna är
    anledningen till att en kvantdator-

  184. -kommer att kunna lösa problem
    som en vanlig dator inte kan lösa-

  185. -under hela universums livstid,
    och det är ganska intressant.

  186. Statusen är-

  187. -att under de senaste två-tre åren-

  188. -så har seriösa företag som Google
    och Microsoft engagerat sig i det här-

  189. -och de lägger ner stora summor
    på den här forskningen.

  190. Detsamma gäller för Kina.

  191. För bara några veckor sen
    satte EU av en miljard euro till detta.

  192. Det är så roligt,
    för det är en kapplöpning-

  193. -eftersom ingen vet
    hur kvantdatorn kommer att se ut.

  194. Vi har mycket arbete framför oss,
    men alla tror att vi får kvantdatorer.

  195. I framtiden har vi nog kvantinformation,
    för det finns inga egentliga hinder.

  196. Det finns många utmaningar,
    och vi behöver många klipska forskare-

  197. -men det finns inga skäl
    till varför det inte skulle fungera.

  198. Så situationen just nu är fantastisk.

  199. Det här är ett av de mest intressanta
    områdena, åtminstone inom fysiken-

  200. -och de grundläggande frågorna
    diskuteras fortfarande öppet av alla.

  201. Vad är meningen?
    Varför existerar superpositionen?

  202. Varför existerar slumpen?

  203. Vissa saker tyder på
    att man bör närma sig frågan-

  204. -genom att betrakta information
    som en grundbeståndsdel i universum.

  205. Det är en intressant tanke,
    att information kanske är-

  206. -mer grundläggande
    än materia och så vidare.

  207. Om man betraktar det på det sättet,
    så kan man förklara sammanflätning-

  208. -och man kan
    förstå slumpen på ett nytt sätt-

  209. -vilket innebär att informationen
    som kännetecknar två system-

  210. -kan överskrida begränsningarna
    för tid och rum. Det är nästan poetiskt.

  211. Nu är jag vid slutet... Vid slutet
    av presentationen, inte mitt slut.

  212. Jag vill tacka för er uppmärksamhet.

  213. Det här är en bild
    av min grupp på institutets tak.

  214. I bakgrunden
    ser ni teleskopet som vi använder.

  215. Det heter Hedy Lamarr
    Quantum Communication Telescope.

  216. Hedy Lamarr var
    en känd skådespelerska från Wien.

  217. Hon blev tvungen att fly
    på grund av nazisterna.

  218. 1943 fick hon patent
    på en kryptografiuppfinning-

  219. -som hon kallade för frekvenshoppare.

  220. Det var ett seriöst patent,
    och som en hyllning till henne-

  221. -döpte vi vårt teleskop till Hedy Lamarr
    Quantum Communication Telescope.

  222. Och med det säger jag tack så mycket!

  223. Översättning: Malin Kärnebro
    www.btistudios.com

Hjälp

Stäng

Skapa klipp

Klippets starttid

Ange tiden som sekunder, mm:ss eller hh:mm:ss.

Klippets sluttid

Ange tiden som sekunder, mm:ss eller hh:mm:ss.Sluttiden behöver vara efter starttiden.

Bädda in ditt klipp:

Bädda in programmet

Du som arbetar som lärare får bädda in program från UR om programmet ska användas för utbildning. Godkänn användarvillkoren för att fortsätta din inbäddning.

tillbaka

Bädda in programmet

tillbaka

Kvantfysikens ogreppbara värld

Produktionsår:
Längd:
Tillgängligt till:

Anton Zeilinger, professor vid institutet för kvantoptik och direktör för vetenskapsakademien i Österrike, förklarar kvantfysikens fenomen med sammanflätande partiklar på stora avstånd, våg-partikel-dualitet och superpositioner och hur vi ska förstå kvantvärlden på ett intuitivt sätt. Inspelat den 12 juni 2016 på Pop House Hotel, Stockholm. Arrangörer: Fri tanke förlag och Kungliga Vetenskapsakademien.

Ämnen:
Fysik
Ämnesord:
Fysik, Kvantfysik, Matematisk fysik, Naturvetenskap, Teoretisk fysik
Utbildningsnivå:
Högskola

Alla program i UR Samtiden - Kunskapens gränser

Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Kunskapens gränser

Vad vi inte kan veta

Kommer vi till en punkt när vetenskap har svarat på alla stora frågor vi har om universum, eller finns det en gräns för vad vetenskapen kan ge svar på? Denna fråga ställer Marcus du Sautoy i sin föreläsning. Han är professor i matematik och programledare för vetenskapsprogram på BBC och har skrivit boken "What we cannot know". Boken berör bland annat matematikens förmåga (eller oförmåga) att förutse, kaosteori och kvantfysik med bland annat Heisenbergs osäkerhetsprincip. Inspelat den 12 juni 2016 på Pop House Hotel, Stockholm. Arrangörer: Fri tanke förlag och Kungliga Vetenskapsakademien.

Produktionsår:
2016
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Kunskapens gränser

Språk och verklighet

Lera Boroditsky talar om hur våra olika språk kan påverka vårt sätt att se på världen. Hon är professor i kognitionsvetenskap och studerar hur kunskap byggs utifrån samspelet mellan hjärna, språk och omvärld, och hur olika kulturer och språk påverkar vårt sätt att tänka. Ett exempel är att det kan uppstå missuppfattningar mellan språk som läser från vänster till höger och från höger till vänster, och att människor i vissa kulturer tänker på tid som framför respektive bakom sig medan man i andra kulturer anser att det förflutna är framför, något man har upplevt och kan se. Inspelat den 12 juni 2016 på Pop House Hotel, Stockholm. Arrangörer: Fri tanke förlag och Kungliga Vetenskapsakademien.

Produktionsår:
2016
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Kunskapens gränser

Kvantfysikens ogreppbara värld

Anton Zeilinger, professor vid institutet för kvantoptik och direktör för vetenskapsakademien i Österrike, förklarar kvantfysikens fenomen med sammanflätande partiklar på stora avstånd, våg-partikel-dualitet och superpositioner och hur vi ska förstå kvantvärlden på ett intuitivt sätt. Inspelat den 12 juni 2016 på Pop House Hotel, Stockholm. Arrangörer: Fri tanke förlag och Kungliga Vetenskapsakademien.

Produktionsår:
2016
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Kunskapens gränser

Digitaliserad konst och vetenskap

Idag finns nästan all musik och konst digitaliserad och tillgänglig för de flesta. Vad kan vi utläsa av denna data? Går det att skapa en hit med hjälp av all denna information? Armand Leroi, författare och professor i evolutionsbiologi, berättar om möjligheterna och begränsningarna. Enligt Leroi har popmusiken genomgått tre stora revolutioner: 1964, 1982 och 1991. Med en graf kan han berätta hela pophistorien. Inspelat den 12 juni 2016 på Pop House Hotel, Stockholm. Arrangörer: Fri tanke förlag och Kungliga Vetenskapsakademien.

Produktionsår:
2016
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning
Spelbarhet:
UR Skola
Längd:
TittaUR Samtiden - Kunskapens gränser

Artificiell intelligens, humor och kreativitet

Hur tänker vi, och varför väljer vi de ord och uttryck som vi gör? Douglas Hofstadter har skiftat sitt fokus från artificiell intelligens till kognitionsvetenskap och det mänskliga tänkandet. Här talar han om analogier och hur människor använder dessa för inlärning, problemlösning och kreativitet. Ett exempel är när någon berättar om en upplevelse och en åhörare reagerar med reflektionen "det är exakt vad som hände mig". Trots att situationen, miljön och människorna vid den givna situationen var annorlunda accepterar vi reaktionen. Vi använder övertygande analogier hela tiden. Inspelat den 12 juni 2016 på Pop House Hotel, Stockholm. Arrangörer: Fri tanke förlag och Kungliga Vetenskapsakademien.

Produktionsår:
2016
Utbildningsnivå:
Högskola
Beskrivning

Mer högskola & fysik

Spelbarhet:
UR Skola
Längd
Titta UR Samtiden - 100 astronauter på svensk jord

Att leka Stålmannen 24 timmar om dygnet

I rymden får man reda på hur den mänskliga kroppen fungerar både fysiskt och psykiskt. Astronauten Samantha Christoforetti berättar om sin senaste rymdresa, där hon gör experiment på sig själv för att testa blodet och de mänskliga vävnaderna. Allting samtidigt som hon flyger runt som Stålmannen 24 timmar om dygnet. Inspelat den 21 september 2015 i Konserthuset, Stockholm. Arrangör: KTH.

Spelbarhet:
UR Skola
Längd
Titta UR Samtiden - 100 astronauter på svensk jord

Så påverkas kroppen av långa rymdfärder

Ben, hjärta, ögon och muskler - allt påverkas och försämras i rymden. Astronauten Tom Marshburn berättar hur man måste träna hela tiden för att hålla sig i form som astronaut. Dessutom lär vi oss om salladsodling i rymden och ny robotforskning för att förbättra rymdpromenader. Inspelat den 22 september 2015 på KTH, Stockholm. Arrangör: KTH.