Aluška.org: Věděním ke svobodě

Podle známé teorie kvantové fyziky se chování částic mění v závislosti na tom, zda je nebo není přítomen jejich pozorovatel. Tato hypotéza říká, že realita je určitým druhem iluze, která existuje jen tehdy, když se na ni díváme. V minulosti byla v oblasti kvantové fyziky provedena řada experimentů, které ukazují, že to může být skutečně pravda.

Nedávno přišli fyzici z Australské národní univerzity (Australian National University) s dalšími důkazy, které potvrzují iluzorní povahu fyzické reality. Tito vědci provedli experiment s opožděnou volbou, který už byl několikrát proveden v minulosti a nyní jen potvrdil, že realita neexistuje, dokud není pozorována, respektive měřena.
Vědci tvrdí, že toto zjištění se vztahuje přinejmenším na atomární škálu. Autorem tohoto experimentu je americký teoretický fyzik John Wheeler.

John Wheeler

Některé částice, jako jsou např. fotony a elektrony, se chovají jako částice a vlnění zároveň. Vyvstává zde tedy otázka: Jaká je přesná příčina toho, že se foton nebo elektron chová buď jako částice, nebo jako vlnění? Experiment Johna Wheelera tuto otázku parafrázuje trochu jinak, protože jeho úkolem je zjistit, ve kterém okamžiku se částice „rozhodne“, zda se bude chovat jako částice, nebo jako vlnění.
Výsledky experimentu vědců z Australské národní univerzity, které byly zveřejněny v žurnálu Nature Physics, poukazují na to, že částice je při svém „rozhodování“ ovlivněna způsobem, kterým je měřena. Toto zjištění je v naprostém souladu s předpoklady kvantové teorie.

„Znovu to dokazuje, že „rozhodování se“ částic je opravdu přímo ovlivněno jejich měřením, resp. pozorováním. Na kvantové úrovni realita zkrátka neexistuje, pokud se na ni nedíváme,“ vyjádřil se pro tisk vedoucí výzkumu Dr. Andrew Truscott.

Experiment
Experiment Johna Wheelera byl ve své původní podobě poprvé proveden v roce 1978. Při tomto experimentu byly použity světelné paprsky a zrcadla, v nichž se tyto paprsky odrážely. Avšak vzhledem k tehdejší úrovni použité techniky by bylo moc náročné experiment zopakovat, a proto nebylo možné formulovat nějaké jednoznačnější závěry.
Technika však šla neuvěřitelně dopředu, což znamená, že vědci dnes mají možnost provádět Wheelerův experiment opakovaně a s vysokou úspěšností. Používají při tom atomy hélia, které jsou rozptýleny laserovým světlem.

Tuto metodu použil ve svých experimentech i tým vědců pod vedením Dr. Truscotta. Přesně sto atomů hélia vědci použili na přeměnu do hmotného skupenství, které je ve fyzice známé jako Boseho-Einsteinův kondenzát.
Z tohoto kondenzátu pak vědci postupně „odštěpovali“ jeden atom po druhém, až jim nakonec zůstal jen jeden atom hélia.
Dalším krokem v experimentu bylo použití laserových paprsků, které pronikaly mřížkou se dvěma štěrbinami. Laserové paprsky při průniku štěrbinami mřížky vytvářely na druhé straně mřížkový vzor, jenž přesně odpovídal tvaru mřížky.

Vlevo profesor Andrew Truscott, vpravo PhD student Roman Khakimov

Při průletu přes mřížku se jednotlivé atomy rozptylují do různých směrů, podobně jako když paprsky světla pronikají přes klíčovou dírku.
Atom má proto na „výběr“: buď se bude chovat jako částice a proletí jen jednou štěrbinou v mřížce, nebo se bude chovat jako vlnění a proletí oběma štěrbinami.
Aby to atom neměl tak jednoduché, vědci při experimentu použili i generátor náhodných čísel. Ten měl za úkol ještě více zkombinovat možné dráhy, po kterých by se mohl atom hélia pohybovat, čímž vlastně vytvořili ještě druhou, komplikovanější mřížku.
Celý proces probíhá při obrovské rychlosti – druhá mřížka je vygenerována až poté, co atom hélia proletí přes první mřížku.

Výsledným jevem bylo, že přidání druhé mřížky ovlivnilo samotný proces měření!
Ukázalo se, že atom pronikl oběma štěrbinami, což znamená, že se choval jako vlnění.
A také, když druhá mřížka při experimentu použita nebyla, měření probíhalo bez problémů a atom pronikl jen jednou štěrbinou. Jinými slovy, v tomto případě se choval jako částice.

Interpretace
Druhá mřížka byla „postavena“ před atom až tehdy, když atom pronikl první mřížkou. Proto by bylo rozumné předpokládat, že při průniku první mřížkou se atom ještě „nerozhodl“, jestli se bude chovat jako částice, nebo jako vlnění.
Podle Dr. Truscotta můžeme tento výsledek interpretovat dvěma způsoby. Tím prvním je, že atom se „rozhoduje“ podle toho, jakou metodu vědci při jeho měření použijí. A druhým je, že měření, které v experimentu nastane, již ovlivňuje chování fotonu. Nebo trochu jinými slovy, budoucí měření ovlivňuje minulost fotonu.

„Díky tomuto experimentu můžeme vidět, že atom neprochází z místa A do místa B. Atom se začne projevovat buď jako částice, nebo jako vlnění až poté, co byl změřen na konci své dráhy,“ vysvětluje Dr. Truscott.

Vědci se tedy shodují, že tento experiment ještě více potvrzuje opodstatněnost kvantové teorie. Výsledky experimentu jsou novým důkazem, který potvrzuje správnost myšlenky, že realita neexistuje bez pozorovatele.
Pod váhou dalšího výzkumu v oblasti kvantové fyziky a dalších fascinujících důkazů se možná naše chápání skutečnosti jednoho dne zcela změní.

připravila www.aluska.org 2020
podle zdroje: https://phys.org/news/2015-05-quantum-theory-weirdness.html