1 rok temu

Rzeczywistość nie istnieje – chyba, że zaczniemy ją mierzyć…

shutterstock_210000454_web_1024

Australijscy naukowcy przeprowadzili ponownie słynny eksperyment fizyki kwantowej i potwierdzili jego absurdalnie brzmiące wyniki, na temat natury otaczającego nas świata – rzeczywistość w zasadzie nie istnieje, aż do momentu, w którym dokonamy pomiaru – przynajmniej w bardzo małej skali.

Twierdzenie brzmi jak paradoks. Naukowcy doszli do zadziwiającego wniosku próbując odpowiedzieć na następująco podstawione pytanie – jeśli badany obiekt może zachowywać się jak cząsteczka oraz jak fala, to w którym momencie obiekt o tym „decyduje”?

Na zdrowy rozsądek powinniśmy przyjąć, że jeśli obiekt ma różnorodne właściwości ze względu na swoją naturę, to sposób pomiaru nie powinien mieć wpływu na wynik pomiarów jego zachowania. Jednak teoria kwantowa przewiduje, że wszystko zależy od tego, w jaki sposób obiekt jest mierzony na końcu swojej drogi. I to jest dokładnie to, co australijscy naukowcy odkryli podczas eksperymentu.

„Dowiedliśmy, że pomiar jest wszystkim. Na poziomie kwantowym rzeczywistość nie istnieje dopóki na nią nie spojrzysz” ogłosił w oświadczeniu prasowym główny ekspert dowodzący zespołem badaczy Andrew Truscott.

Do wykazania tej tezy Australijski zespół odtworzył eksperyment fizyka Johna Wheelera z lat ’70-tych, znany jako „eksperyment opóźnionego wyboru”. W eksperymencie fizyk szukał odpowiedzi na pytanie na temat zachowania się światła, sprawdzając czy światło „wyczuwa” w jakiś sposób aparaturę pomiarową i czy „dostosowuje” swoje zachowanie do niej.

Untitled-2

Zwierciadło półprzepuszczalne umieszczamy (albo nie) na podstawie świadomej decyzji, „w ostatniej chwili”, tzn. już po tym, jak foton oddziaływał z pierwszym zwierciadłem na swojej drodze (i „wybrał” ścieżkę 1 lub 2). W zależności od tego czy umieścimy zwierciadło, czy też nie, naszą decyzją wpływamy na zachowanie fotonu w przeszłości!

Wheeler obijał wiązkę światła od lustra, niestety w owym czasie potrzebna do prawidłowych pomiarów technologia, była nie wystarczająca. Dziś prawie 40 lat później udało się odtworzyć eksperyment, tym razem jednak z zastosowaniem atomów helu, rozproszonych w świetle lasera.

„Teoria kwantowa na temat przewidywanych zakłóceń wydaje się już wystarczająco dziwna jeśli chodzi o światło, które w swojej naturze wydaje się być bardziej falą, jednak zastosowanie eksperymentu do atomów, które są skomplikowanymi cząstkami, posiadającymi masę i reagującymi na pole elektryczne jeszcze bardziej dodaje teorii tajemniczości”.

Aby prawidłowo odtworzyć eksperyment zespół uwięził kilka atomów helu w stanie zawieszenia zwanym jako kondensat Bosego-Einsteina, a następnie odrzucił je, aby pozostał tylko jeden atom. Ten pojedynczy atom został następnie rzucony na wiązkę laserów ułożonych we wzór kraty, tworząc skrzyżowanie na drodze atomu (podobnie jak solidne kraty powodują przerwy w wiązce światła wpadającego przez okno). Następnie dodano drugą warstwę laserowych krat, które rekombinowały ścieżkę, po pierwszym „skrzyżowaniu”.

W efekcie doszło do destruktywnej i konstruktywnej interferencji, której można oczekiwać w sytuacji, gdy atom poruszałby się obydwiema ścieżkami – jak fala. Nie dochodziło jednak do interferencji, w wypadku tylko jednego skrzyżowania – tak jakby atom wybrał tylko jedną z możliwych dróg.

Wynik pokazuje więc, że po pierwszym skrzyżowaniu atom nie określił jeszcze swojej natury – zrobił to dopiero po drugim skrzyżowaniu, po którym nastąpił pomiar.

„Atom nie podróżował z punktu A do B. Tylko w momencie, gdy wyniki były mierzone ujawniła się ich cząsteczkowa lub falowa natura”.

Mimo iż brzmi to niesamowicie wyniki eksperymentu odnoszą się do bardzo niewielkich cząsteczek.

Tymczasem nasza znajomość praw fizyki kwantowej wykorzystywana jest do konstruowania takich wynalazków jak diody LED, komputerowe układy scalone czy lasery.

Potwierdzenie teorii, że to obserwacja zmienia materię, generuje jednak szereg niesamowitych implikacji filozoficznych, o niektórych z nich możecie przeczytać tutaj.