Австралійські фізики довели ілюзорність буття
Australian National University
Ендрю Траскотт (ліворуч) і Роман Хакімов (праворуч) здійснюють на практиці знаменитий уявний експеримент Уїлера, який доводить одне з фундаментальних передбачень квантової теорії
Australian National University
Дослідники намагалися повторити відомий експеримент, який є основою дуже дивного передбачення квантової фізики про природу реальності. Згідно з цим прогнозом, немає ніякої реальності доти, доки ми її не виміряємо, принаймні, у дуже маленькому масштабі.
У простого обивателя ця теза викликає відчуття "стійкого марення", та й із загальною теорією відносності Ейнштейна багато підвалин квантової теорії поки узгодити не вдалося.
Втім, це не заважає фізикам активно експериментувати в цій галузі, а квантові комп'ютери, що реально працюють, вже давно нікого не дивують.
Реальність не існує
Дослідники задалися простим на перший погляд питанням. Якщо йдеться про об'єкт, який може поводитися або як частка, або як хвиля, то в який момент часу об'єкт “вирішує”, як саме поводитися?
Відповідно до загальної логіки, об'єкт має бути або часткою, або хвилею за своїм походженням, а отже не має значення, хто проводить вимірювання або спостереження за об'єктом, оскільки його природа від цього не зміниться.
Але згідно з квантовою теорією, це не так.
Квантова теорія передбачає, що результат залежить від цього, як об'єкт вимірювали наприкінці його шляху.
І група австралійських фізиків під час свого експериментузнайшла докази того, що все відбувається саме так.
“Наше дослідження доводить, що вимір вирішує все. На квантовому рівні реальності не існує, якщо ви її не бачите”, - підсумовує керівник дослідження Ендрю Траскотт, фізик з Австралійського національного університету в Канберрі.
Вперше подібний експеримент було запропоновано американським фізиком-теоретиком Джоном Уілером у 1978 році. Зараз він відомий у науці як експеримент Уїлера з відкладеним вибором.
Вілер пропонував використовувати промені світла, відбиті дзеркалами, але на той час технології не дозволяли провести такий експеримент повною мірою. Майже через 40 років група австралійських дослідників змогла реалізувати ідею експерименту Уїлера з використанням атомів гелію, що взаємодіють з лазерними променями.
Дослідники уклали атоми гелію в стан "конденсату Бозе-Ейнштейна", який дозволяє спостерігати квантові ефекти на макроскопічному рівні, а потім видалили всі атоми, крім одного.
Цей єдиний атом потім пропустили між двома лазерними променями, які виступали в тій же ролі, в якій дрібна сітка виступає для променів світла. Тобто. у ролі нерівномірної решітки.
Потім шляху атома була додана друга така “сітка”.
Це призвело до спотворення шляху атома, він вирушив обома можливими шляхами так, як це зробила б хвиля. Іншими словами, атом проходив два різні шляхи.
Але при повторному експерименті, коли друга “сітка” була додана, атом вибирав лише одне можливий шлях.
На думку дослідників, той факт, що друга "сітка" була додана вже після того, як атом перетинав перший "роздоріжжя", передбачає, що атом, образно кажучи, так і не визначився зі своєю природою до того, як піддався спостереженню(або виміру) вдруге.
"Пророцтва квантової фізики щодо взаємодії об'єктів можуть здаватися дивними, коли йдеться про світло, яке поводиться як хвиля", - пояснює Роман Хакімов, співробітник Австралійського національного університету, який брав участь у дослідженні.
Але за його словами, експерименти з атомами, які мають масу та взаємодіють з електричними полями, робить картину ще більш неймовірною.
Простіше кажучи, якщо прийняти той факт, що атом вибирав певний шлях на першому роздоріжжі, експеримент доводить, що майбутні виміри можуть впливати на минуле атома, пояснює керівник дослідження Енді Траскотт.
“Атом не робив шлях між умовними точками А та В, - пояснює він. - Тільки після вимірювань у кінцевій точці спостереження, ставало зрозуміло повів себе атом як хвиля, поділяючись за двома напрямами, або як частка, вибираючи один”.
Що це означає?
Ця теорія вже дозволила створити низку цілком працездатних технологій у галузі лазерів та комп'ютерних процесорів, але досі таких яскравих експериментів, що підтверджують її, не було.
Траскотт і Хакімов по суті знайшли підтвердження тому, що реальності немає, поки ми її спостерігаємо.
Це одна з основних тез квантової теорії. Саме його неймовірність з точки зору обивателя, для якого дощ не перестає йти, навіть якщо ти заплющить очі, щоб його не бачити, роблять квантову теорію "відірваної від реальності".
Досі не було знайдено жодних доказів того, що цей принцип діє насправді. Думковий експеримент Уїлера, так само як і підтверджує його практичний експеримент Траскотта, поки що відносяться лише до квантового рівня.
В той же час,ряд філософів вважає, що навіть будучи незастосовною до макрорівню, квантова теорія може бути корисною для обивателя, оскільки (будучи грубо сформульованою) свідчить, що світ є точно таким, яким ми його бачимо.