Kvantový experiment vědců z Národní univerzity Austrálie potvrzuje známou teorii, že realita neexistuje, dokud ji nezměří vnější pozorovatel.
Alespoň to platí pro velmi malé objekty.
Výsledky experimentu byly zveřejněny v autoritativní publikaci Nature Physics.
Vědci se pokusili replikovat slavný experiment, který je základem velmi bizarní predikce kvantové fyziky o povaze reality. Podle této predikce není realita, dokud ji nezměříme, alespoň ve velmi malém měřítku.
Pro obyčejného člověka na ulici tato práce vyvolává pocit „přetrvávajícího deliria“, ai s Einsteinovou obecnou teorií relativity se mnoho základů kvantové teorie dosud nesladilo.
To však nebrání fyzikům aktivně experimentovat v této oblasti a ve skutečnosti pracující kvantové počítače nikoho dlouho nepřekvapily.
Realita neexistuje
Propagační video:
Vědci si položili jednoduchou otázku na první pohled. Pokud mluvíme o předmětu, který se může chovat jako částice nebo jako vlna, pak v jakém okamžiku se objekt „rozhodne“, jak se bude chovat?
Podle obecné logiky by objekt měl být buď částice nebo vlna ve svém původu, a proto nezáleží na tom, kdo provádí měření nebo pozorování objektu, protože jeho povaha se od toho nezmění.
Experiment prokazuje, že pozorování atomu v budoucnosti ovlivní jeho chování v minulosti
Ale podle kvantové teorie tomu tak není.
Kvantová teorie naznačuje, že výsledek závisí na tom, jak byl objekt měřen na konci jeho cesty.
A skupina australských fyziků v průběhu experimentu našla důkazy, že se všechno děje tímto způsobem.
„Náš výzkum dokazuje, že měření je všechno. Na kvantové úrovni realita neexistuje, pokud ji nevidíte, “uzavírá vedoucí studie Andrew Truscott, fyzik na australské národní univerzitě v Canberře.
Poprvé byl takový experiment navržen americkým teoretickým fyzikem Johnem Wheelerem v roce 1978. Ve vědě je nyní znám jako Wheelerův experiment s opožděným výběrem.
Wheeler navrhl použít paprsky světla odrážející zrcadla, ale v té době technologie neumožňovala provedení takového experimentu v plném rozsahu. Téměř o 40 let později byla skupina australských vědců schopna realizovat myšlenku Wheelerova experimentu s využitím atomů helia interagujících s laserovými paprsky.
Vědci uvěznili atomy helia ve stavu „Bose-Einsteinův kondenzát“, který umožňuje pozorovat kvantové efekty na makroskopické úrovni, a poté odstranit všechny kromě jednoho z atomů.
Tento jediný atom byl potom veden mezi dvěma laserovými paprsky, které působily ve stejné roli jako jemné paprsky, působící na paprsky světla. Ty. v roli nerovnoměrné mříže.
Poté byla přidána druhá taková "síťka" podél cesty atomu.
To vedlo ke zkreslení dráhy atomu, vedlo to oběma možnými cestami jako vlna. Jinými slovy, atom se vydal dvěma různými cestami.
Ale v opakovaném experimentu, když nebyla přidána druhá „mřížka“, atom vybral pouze jednu možnou cestu.
Podle vědců skutečnost, že druhá „mřížka“byla přidána poté, co atom prošel první „křižovatkou“, naznačuje, že atom, obrazně řečeno, nedefinoval svou podstatu před pozorováním (nebo měřením)) podruhé.
"Kvantové fyzikální předpovědi o interakcích s objekty se mohou zdát podivné, pokud jde o světlo, které se chová jako vlna," vysvětluje Roman Khakimov, výzkumník australské národní univerzity, který se studie zúčastnil.
Ale on říká experimenty s atomy, které mají hmotnost a interagují s elektrickým polem, aby byl obraz ještě neuvěřitelnější.
Jednoduše řečeno, pokud přijmete skutečnost, že atom se vydal na první křižovatce určitou cestou, experiment prokáže, že budoucí měření mohou ovlivnit minulost atomu, vysvětluje vedoucí studie Andy Truscott.
"Atom necestoval mezi podmíněnými body A a B," vysvětluje. "Teprve po měření v posledním pozorovacím bodě bylo jasné, zda se atom choval jako vlna, rozdělující se ve dvou směrech nebo jako částice, vybírající jeden."
Co to znamená?
Navzdory skutečnosti, že to všechno zní nezasvěcené osobě, autoři studie tvrdí, že experiment je potvrzením kvantové teorie. Alespoň v nejmenším měřítku.
Tato teorie již umožnila vytvořit řadu docela funkčních technologií v oblasti laserů a počítačových procesorů, ale dosud neexistovaly žádné takové experimenty, které by to potvrdily.
Truscott a Khakimov v zásadě našli potvrzení, že realita neexistuje, dokud ji nebudeme dodržovat.
Toto je jedna ze základních tezí kvantové teorie. Je to jeho nepravděpodobnost z pohledu laika, pro kterého déšť nepřestává padat, i když zavřete oči tak, abyste jej neviděli, způsobuje, že kvantová teorie byla „rozvedena od reality“.
Dosud nebyl nalezen žádný důkaz, že tento princip funguje ve skutečnosti. Wheelerův myšlenkový experiment, stejně jako praktický experiment Truscotta, který jej potvrzuje, zatím patří pouze do kvantové úrovně.
Zároveň řada filozofů věří, že i když je kvantová teorie nepoužitelná na makroúrovni, může být pro laika užitečná, protože (zhruba) je řečeno, že svět je přesně takový, jak ho vidíme.