Kwantowe eksperymenty potwierdzają iluzoryczną naturę rzeczywistości

Kategorie: 

Źródło: Pixabay.com

Właściwie nikt na świecie nie rozumie mechaniki kwantowej. Nadal nie jest jasne, dlaczego eksperyment potrzebuje obserwatora, który determinuje zachowanie systemu i powoduje podjęcie jednego z dwóch stanów w tak zwanej superpozycji kwantowej. Niektórzy twierdza, że to jest dowód nie wprost na to, że nasza rzeczywistość jest hologramem.

 

Mechanika kwantowa jest praktycznie interwencją świadomej myśli w materialnej rzeczywistości. Obecnie istnieje wiele interpretacji mechaniki kwantowej, ale interpretacja Kopenhaska jest najbardziej znany. W 1920 roku jej podstawy zostały sformułowane przez Nielsa Bohra i Wernera Heisenberga.

 

Podstawą interpretacji kopenhaskiej jest funkcja falowa, która jest funkcją matematyczną, która zawiera informacje o wszystkich możliwych stanach układu kwantowego, w którym istnieje on jednocześnie. Według interpretacji kopenhaskiej, stan systemu i jego położenie w stosunku do innych stanów, można określić jedynie na podstawie obserwacji, funkcja falowa jest używany tylko do matematycznego obliczania prawdopodobieństwa w celu znalezienia układu w jednym lub w innym stanie kwantowym.

 

Niemniej jednak, liczba zwolenników interpretacji kopenhaskiej raczej spada, a głównym powodem jest tajemniczy chwilowe załamanie funkcji falowej w trakcie eksperymentu. Słynny eksperyment myślowy Erwina Schrödingera słabej z kotem powinien pokazać absurdalność tego zjawiska. Przypomnijmy szczegóły.

 

Wewnątrz czarnej skrzynki siedzi czarny kot, a wraz z nim butelki z trucizną i mechanizm, który może uwolnić truciznę losowo. Na przykład, kiedy radioaktywny atom dokona rozkładu, co uruchamia truciznę. Aktualny czas rozpadu atomu jest nieznany. Znany jest tylko okres jego półtrwania, w którym powstaje rozkład z prawdopodobieństwem 50%, że do rozkładu dojdzie.

 

Jest oczywiste, że dla zewnętrznego obserwatora kot w skrzynce jest w dwóch stanach: jest jednocześnie żywy, jeśli wszystko pójdzie dobrze i martwy, gdy rozpad nastąpił trucizna zabiła kota. Oba te stany są opisane przez falę funkcji kota, która zmienia się w czasie.

Im więcej czasu minęło, tym bardziej prawdopodobne staje się, że rozpad promieniotwórczy wystąpił. Ale jak tylko otworzyć okno, funkcja falowa się zakończy, a my natychmiast zobaczymy jaki jest wynik tego niezbyt humanitarnego eksperymentu.

 

W rzeczywistości, dopóki obserwator nie zobaczy, co jest w skrzyni, kot będzie nieskończenie w równowadze między życiem i śmiercią, czyli będzie jednocześnie żywy i martwy. Jego los może być określony tylko przez działania obserwatora. To absurdalne, ale właśnie to wykazał Schrodinger.

 

Według ankiety przeprowadzonej wśród fizyków, a prowadzonej przez gazetę The New York Times, dyfrakcja elektronowa to eksperyment, który jest jednym z najbardziej ekscytujących badań w historii nauki. Jaka jest jego natura?

 

Jeśli skierujemy strumień, który emituje wiązkę elektronów w stronę płytki z dwoma szczelinami spodziewalibyśmy się zobaczyć na znajdującym się z tyłu światłoczułym ekranie dwóch śladów, ale faktycznie pojawi się dużo bardziej skomplikowany wzór składający się na przemian z białych i czarnych pasów. Wynika to z faktu, że elektrony przechodzące przez szczelinę zaczynają zachowywać się nie tylko jako cząsteczki, ale przede wszystkim jako fala. Eksperyment działa również w przypadku fotonów i każdy może go sam przeprowadzić.

 

Fale oddziałują na siebie w przestrzeni, zderzając się i wzmacniając w wyniku złożonej struktury interferencji powodujących na przemian jasne i ciemne pasma pojawiające się na ekranie. Jednocześnie, wynik eksperymentu nie zmienia się, nawet gdy elektrony są badane jedna po drugiej. Nawet pojedyncza cząstka może być falą i przechodzi jednocześnie przez dwie szczeliny. Postulat ten został zaproponowany właśnie we wspomnianej interpretacji kopenhaskiej mechaniki kwantowej, gdzie cząstki mogą jednocześnie demonstrować swoje "normalne" właściwości fizyczne i funkcje, takie jak fala.

 

Aby jeszcze bardziej zagmatwać tę skomplikowaną historię należy przypomnieć o paradoksie obserwatora. Gdy podczas tych eksperymentów fizycy próbowali ustalić za pomocą posiadanych narzędzi, przez którą szczelinę elektron faktycznie przechodzi rozkład na ekranie zmieniał się radykalnie. Elektrony zdawały się tworzyć swoje fale jakby okiem obserwatorów. Opisanie danego eksperymentu nie mogło być zrealizowane bez fizycznego oddziaływania na niego poprzez sam fakt obserwacji i zdefiniowania w ten sposób układu.

 

Eksperymenty na dyfrakcję cząstek przeprowadzono nie tylko z elektronami, ale także innymi, znacznie większymi obiektami. Na przykład, fulereny, cząsteczki składające się z kilkudziesięciu atomów węgla. Grupa naukowców z Uniwersytetu w Wiedniu wykonała eksperyment, podczas którego napromieniowała cząsteczki fulerenów za pomocą ruchomych wiązek laserowych. Następnie ogrzewane przez źródło zewnętrzne cząsteczki zaczęły świecić nieuchronnie pokazując swoją obecność obserwatorowi.

 

Okazuje się, że fulereny z powodzeniem unikają przeszkód wykazując właściwości fali, podobne do poprzedniego przykładu z elektronami docierającymi do ekranu w nieoczekiwany sposób. Ale obecność fulerenów powoduje, że pod wpływem obserwatora zaczęły się zachowywać jak cząstki elementarne.

 

Jeden z najbardziej znanych w świecie prawa fizyki kwantowej jest zasada nieoznaczoności Heisenberga, zgodnie z którym nie jest możliwe do określenia prędkości i położenia obiektu kwantowego w danym momencie. Możemy zmierzyć pęd cząstki, ale nie możemy określić dokładnie jej pozycji, a tylko wyznaczyć przybliżoną jego orbitę.

 

Ostatnie eksperymenty przeprowadzone USA stanowią bardzo cenny wkład w tej dziedzinie. Efektów kwantowe w tych eksperymentach nie wykazano na poziomie elektronów lub nanocząsteczek, ale większych przedmiotów na przykład niewielkich taśm aluminiowych.

 

Taśma umiejscowiona była z obu stron tak, aby jego środek znajdował się w stanie zawieszenia i mógł wibrować pod wpływem czynników zewnętrznych. Ponadto, została umieszczona w pobliżu urządzenia zdolnego do dokładnego rejestrowania jej położenia. Eksperyment ujawnił kilka ciekawych rzeczy. Po pierwsze, każdy pomiar odnoszący się do pozycji obiektu zmieniał się za każdym razem.

 

Eksperymentatorzy wyznaczali współrzędne taśmy z dużą dokładnością, ale zgodnie z zasadą nieoznaczoności Heisenberga, nie zmieniła się jej prędkość i tym samym późniejsza pozycja. Po drugie, co jest zupełnie nieoczekiwane, niektóre pomiary prowadzone na taśmie wskazywały na to, że dochodziło do jej chłodzenia. Tak więc, obserwator może zmieniać nawet właściwości fizyczne obiektów.

Czujne oko obserwatora dosłownie zmienia świat. Elektrony i fulereny przestają pokazywać swoje właściwości falowe, płyty aluminiowe się chłodzą, a niestabilne cząstki elementarne mogą nawet spowolnić swój rozpad. Dlaczego nie traktować tego jako zaangażowania naszych umysłów do tworzenia świata? Czy Carl Jung i Wolfgang Pauli - jedni z pionierów mechaniki kwantowej - mieli rację, gdy oświadczyli, że prawa fizyki i świadomość powinny być postrzegane jako komplementarne względem siebie?

 

Jesteśmy o krok od uznania tego, że świat wokół nas jest tylko iluzorycznym wytworem naszego umysłu. Jest to pomysł jednocześnie potworny i kuszący. Spróbujmy zatem jeszcze raz odwołać się do fizyków. Coraz mniej ludzi wierzy w interpretację kopenhaską mechaniki kwantowej właśnie w związku z tajemniczym załamaniem funkcji falowej i skłaniają się do bardziej przyziemnego i niezawodnego zjawiska dekoherencji kwantowej.

 

Wszystkie opisane tutaj eksperymenty i obserwacje wskazują na to, że eksperymentatorzy nieuchronnie wpływają na obserwowany system. Prowadzi to do konkluzji, że nie można obejrzeć systemu bez interakcji z nim. Każda interakcja w jakiś sposób modyfikuje własności.

 

Podczas tej interakcji układu kwantowy traci swoje pierwotne właściwości i staje się posłuszny względem "ważniejszego" systemu. To wyjaśnia paradoks kota Schrödingera, bo kot jest bardzo dużym systemem i nie może być oddzielony od reszty świata. Sama konstrukcja tego eksperymentu myślowego nie jest zatem z tego punktu widzenia do końca poprawna.

 

W każdym razie, jeśli przyjmiemy, rzeczywistość jako akt świadomości stojący na tle podstawy tworzenia tego, co widzimy dookoła nas, zatem dekoherencja jest znacznie wygodniejszym podejściem. Być może nawet zbyt wygodnym. Z takim podejściem, cały świat staje się klasycznie jedną wielka konsekwencją dekoherencji.

 

 

Ocena: 

1
Średnio: 1 (1 vote)
Dodaj komentarz

loading...

Skomentuj