0. Ku Wstępowi.
Zmierzamy!
Bo oto już on, czyli Wstęp.
Bardzo mi przykro. Nie dlatego, że znowu się czytamy, tylko że się dawno nie czytaliśmy.
Może kiedyś się zobaczymy? Wy, Czytelnicy, i ja, który popełniam tu Posty. Na pewno dalibyście mi bobu za miesiące milczenia!
Mogę się ukarać obietnicą, że będę już grzeczny i trochę się... poczytamy.
Jak jest po angielsku 'ocet winny'? 'Ocet guilty', bo tylko winny się tłumaczy.
To tyle w kwestii usprawiedliwień. Na szczęście najważniejsza w 'Fizyce dla Laika czyli...' jest Fizyka, a nie ja, dlatego liczę, że mi się upiecze.
Czy wystarczy? Bo kolor, a właściwie linie promieniowania elektromagnetycznego, czyli po prostu obraz mojej twarzy niebezpiecznie przesunął się ku czerwieni. Takie ze mnie ciało niebieskie, czerwony ze wstydu karzeł. No i się ukarałem niniejszym, teraz czas na merytorykę.
1. Dwie Rzeczywistości w Jednym Wszechświecie.
Czy istnieje taka możliwość, że w tym samym miejscu i czasie istnieją dwie Rzeczywistości? Odpowiedzi mogą być różne, zależnie od punktu widzenia, a ten od punktu siedzenia, a krzesło może zawierać tego czy owego naukowca, rolnika, panią domu bądź też astronautę.
Dlatego - zależy kogo pytamy, zależy jak ten ktoś patrzy i gdzie się znajduje. Ok, dość już słowotwórstwa, nie chcę się popisywać ale wybaczcie - muszę się jakoś rozkręcić po pół roku, eeee… O to już tak długo? O matko, wyrosła mi broda do kolan. Dajcie sekundę. No i te paznokcie, obawiam się, że piła łańcuchowa może nie wystarczyć. Ale przynajmniej precyzyjniej stukam w klawisze ;)
Otóż my zabieramy się do odpowiedzi na postawione zaraz za nagłówkiem pytanie z punktu widzenia mechaniki kwantowej. Oraz - z punktu widzenia fizyka kwantowego, obserwującego obiekty kwantowe, siedzącego na kwantowym krześle, które jest jednocześnie żywe i martwe... Tak, mogą istnieć.
Pytanie postawione powyżej ma źródło w eksperymencie myślowym dotyczącym obserwowania tego samego fotonu z dwóch perspektyw i zanotowaniu różnych wyników obserwacji. Dziś badacze przeprowadzają realne badania odnośnie owego starego jak wasze dziadostwo (skoro wujek i ciocia to wujostwo... ;)), bo pochodzące gdzieś z czasów powojennych, projektu doświadczenia.
Najgorszy w tym całym eksperymencie jest fakt, że obie wersje wyników, choć różne, są... poprawne.
13.02.2019 - oto data publikacji rezultatów w znanym naukowym dzienniku 'arXiv'.
Potwierdzono, iż nawet w wypadku, gdy dwóch obserwatorów opisało różne stany w przypadku tego samego fotonu, sprzeczne ze sobą Rzeczywistości, które niejako 'zawierają' (najprościej rzecz ujmując: Cruyff i Deyna obserwują piłkę - Cruyff mówi, że wpadła w okienko, Deyna, że przeszła bokiem, jednak sędzia mówi, że obaj mają rację ;)) wynik obserwacji jednego bądź drugiego obserwatora, są prawdziwe...
Co więcej, Martin Ringbauer, współautor badania, naukowiec z Wydziału Fizyki Doświadczalnej na Uniwersytecie w Insbrucku, stwierdza: 'Można sprawdzić obie wersje i obie będą poprawne'.
2. Co na to Amerykańscy Naukowcy?
Amerykańscy Naukowcy do Austriackich Naukowców: 'Jesteście gupi, że wpadliście na to pierwsi. Gupi, gupi, gupi!'
Głupi żart, przecież Wszyscy wiemy, że Amerykańscy Naukowcy przeprowadzili takie samo doświadczenie już 50 lat temu, mają wyniki cztery razy lepsze, mają większe fotony nawet! Wielkości piłki do baseballa! Co tam, arbuza! A komentarz w prasie, skierowany w Austrię, to tylko dezinformacja. Ale co ja, tam. Nie jestem specem od teorii spiskowych. Odsyłam do innych żurnalistów naukopochodnych. Ja się bawię tylko w fizykę, politykiem nigdy nie byłem ;)
3. 'Przyjaciel Wignera'.
To taka nasza Sowa i Przyjaciele, wracając do poprzedniego nagłówka. Tylko w miejscu Sowy znajduje się Wigner. A kto to jest Wigner? Dobra, już nie będę, obiecuję. Fakt jest faktem, że trochę się przymilam i serwuję jak koktajle (czy tam suchary) swoje najwyśmienitsze żarty. Okej? ;)
'Przyjaciel Wignera' to myślowe doświadczenie z 1961 roku, zaproponowane przez Eugene Wignera, laureata Nagrody Nobla z Fizyki w roku 1963.
Obserwujemy foton, kwant światła. Kiedy obserwator w odizolowanym środowisku, takim jak laboratorium, mierzy zachowanie fotonu, stwierdza, że polaryzacja cząstki (oś, wokół której się obraca) ma kierunek poziomy albo pionowy.
Jednakże, zanim dokonano obserwacji, foton, jak nakazuje prawo superpozycji w mechanice kwantowej, ma polaryzację pionową i poziomą jednocześnie. Już gdzieś o tym pisałem, zajrzyjcie do Annałów 'Fizyki dla Laika...' :)
Kiedy dokona się pomiaru, foton musi mieć już tylko jedną z dwóch możliwych polaryzacji. Obserwowany, przyjmuje jedną, z dwóch możliwych, w danym przypadku, opcję . I tu pojawia się niesamowitość świata mechaniki kwantowej. Bo dla osoby, która znajduje się poza naszym wyizolowanym środowiskiem (Laboratorium), i która nie zna wyników pomiarów, foton nadal znajduje się w stanie superpozycji. Rzeczywistość osoby spoza Laboratorium w pewien sposób różni się od Rzeczywistości osoby badającej kwant światła.
Tymczasem - Bohrem i lasem - żadna z dwóch, jakże odmiennych obserwacji nie jest błędna tak długo, jak interpretujemy ją w ramach mechaniki kwantowej. Przez wiele lat eksperyment myślowy Wingera uznawany był jedynie za ciekawostkę przyrodniczą. Kwantową, naukową, wymyślny trik. Ale, znowu po wielu latach, przyjrzano się doświadczeniu Wingera bliżej i wzięto go na widelec, tapetę, jak wolicie. Ringbauer mówi - 'Wzięliśmy go na poważnie'.
4. Eksperymentujemy z krewnymi, przyjaciółmi i znajomymi Wingera.
Dlaczego tak długo ociągano się z przyrządzeniem pasztetu z 'Przyjaciela Wignera'? Czyżby był już 'teoretycznie' niesmaczny? ;)
Konieczny okazał się rozwój technologii, jak to zwykle w fizyce bywa. Dodatkowo, w latach 60 nie można było 'operować' systemami kwantowymi w laboratoriach na tyle skutecznie, by móc w pełni zrealizować założenia doświadczenia Wignera. Poza tym, z tego, co wiem, Amerykanie nie umieją przyrządzać pasztetów. Ale w tej kwestii odsyłam do blogów kulinarnych ;)
Ringabuer i koledzy przygotowali zatem jeszcze bardziej ekstremalną wersję eksperymentu Wignera. Wprowadzili dwa 'Laboratoria', w których odbywało się doświadczenie, oraz dwie pary splątanych fotonów. Splątanie kwantowe, pokrótce, oznacza, że 'koleje losów' dwóch splątanych cząstek są ściśle ze sobą powiązane, oraz że gdy znamy stan jednego z nich, automatycznie wiemy, co dzieje się z drugim, bez potrzeby sprawdzania.
Fotony w realnej wersji doświadczenia Wignera były rzeczywiste, tylko 'osoby' (Alicja, Bob i 'przyjaciel' każdego z nich) nie istniały naprawdę, lecz zastępowały obserwatorów eksperymentu.
Dwaj przyjaciele Alicji i Boba znajdowali się w jednym z dwóch z 'Laboratoriów'; każdy z nich zbadał foton ze splątanej pary. Splątanie 'wygasło', superpozycja zniknęła i dokonał się kolaps - polaryzacja każdego fotonu z osobna została określona jako jedna z dwóch możliwych. Zapisali wyniki w pamięci kwantowej - kopia wyniku znajdowała się w polaryzacji drugiego fotonu.
Alicja i Bob, znajdujący się 'poza' 'Laboratoriami', mogli dokonać swoich własnych obserwacji na dwa możliwe sposoby. Mogli sprawdzić wynik swojego przyjaciela, który został zapisany w pamięci kwantowej i, w ten sposób, dojść do takich samych wniosków o polaryzacji fotonu.
Jednakże mogli dokonać swojego własnego pomiaru splątanych kwantowo fotonów. W tym eksperymencie, znanym jako doświadczenie interferencyjne, jeśli fotony zachowują się jak fale i nadal znajdują sie w superpozycji stanów, wtedy Alicja i Bob zobaczyliby wzór ciemnych i jasnych prążków, gdzie doliny i grzbiety fal światła sumują się lub znoszą. Jeśli cząstki 'dokonały już wyboru' stanu, w jakim się znajdują (co oznacza brak superpozycji, jej kolaps), zobaczylibyśmy inny wzór, niż gdyby ów 'wybór' nie został dokonany.
Winger zaproponował wcześniej, że oznaczałoby to, iż fotony nadal znajdują się w stanie splątanym. Pomimo faktu, że dokonał się kolaps superpozycji, a co, za tym idzie, splątania. Paradoks? Żeby tylko...
Autorzy nowych badań odkryli, że nawet w ich podwójnym scenariuszu utrzymują się wyniki wysunięte wcześniej przez Wignera.
Alice i Bob mogli dojść do wniosków na temat fotonów, które były prawidłowe i możliwe do udowodnienia, a jednocześnie różne od obserwacji ich przyjaciół - które także były prawdziwe i możliwe do zweryfikowania.
4. Suma sumarów i innych smarów.
Mechanika kwantowa opisuje świat na tak małej skali wielkości, że zwykłe prawa fizyki dostają po grzebiecie, bo surfują na fali w kierunku doliny ;) Czyli zwyczajnie, jak to na fali - załamują się.
Jeśli wyniki pomiarów Ringbauera nie są ostateczne - jak sugerują nowe rezultaty badań - oznacza to, że posady całej mechaniki kwantowej niebezpiecznie sie chwieją. Oraz, że samo jej znaczenie jest niebezpiecznie kwestionowane.
'Wygląda na to, że, w odróżnieniu od fizyki klasycznej, wyniki pomiarów nie mogą być uznawane za ostateczną prawdę, lecz muszą być rozumiane względem obserwatora, który dokonał pomiaru' - stwierdza Ringbauer. 'Musimy zweryfikować to, co mówimy o mechanice kwantowej'.
Aha, zapraszam na Patronite! To nie takie trudne założyć tam konto i wesprzeć klikanie w klawiaturę! :)
Oraz na Facebook fanpage; więcej nas, jest ciaśniej ale weselej! ^_^
