Dlaczego ty i twój kolega widzicie to samo?
Pytanie tytułowe nie jest żartem. Nie jest nawet zabiegiem stylistycznym. To jedno z fundamentalnych pytań, które zadają sobie dziś fizycy w dobie współczesnego rozumienia, czym jest kwantowa rzeczywistość, w której wszyscy żyjemy.
Nasze codzienne życie, sposób w jaki doświadczamy rzeczywistości jest bezpośrednio związane z tym, co widzimy, słyszymy, czujemy i dotykamy. Za pomocą naszych zmysłów definiujemy świat, który nas otacza. To one dają nam rozpoznanie intuicyjne rzeczy i sytuacji, które napotkamy na swojej drodze. Nie zastanawiamy się na przykład, jak podnieść naczynie z wodą lub jak zareagować na spotkanie ze zwierzęciem.
Są jednak elementy naszej rzeczywistości, które wymykają się naszym naturalnym doświadczeniom życia
Gdybyśmy owe naczynie z wodą wrzucili do czarnej dziury, to nie moglibyśmy polegać na naszych zmysłach, by zrozumieć, co się z nim dzieje. W podobny sposób nie moglibyśmy oczekiwać zrozumienia tego, jak zachowują się najmniejsze cząstki wody w naszym naczyniu, gdybyśmy spojrzeli na nie pod najmniejszym możliwym mikroskopem.
Te ekstremalnie wielkie i ekstremalnie małe elementy naszej rzeczywistości - mimo iż realne tak jak każda inna rzecz, którą potrafimy rozpoznać i zdefiniować naszymi zmysłami - zachowują się zupełnie inaczej niż to, czego moglibyśmy oczekiwać na podstawie naszego doświadczenia.
To słynny paradoks reżimu klasycznego, czyli przypisywania nowym fenomenom cech logicznych naszemu rozumieniu rzeczywistości. Tymczasem rzeczywistość jest zdecydowanie bardziej złożona i w gruncie rzeczy w większości przypadków wymyka się spod kontroli poznawczych naszych zmysłów. I choć wielu nazywa to szarlataństwem lub nawet szaleństwem, dziś wiemy już na sto procent, że nasz Wszechświat i prawa nim rządzące są z natury rzeczy… absolutnie dziwne.
Na przykład niezwykle trudno jest nie tylko zrozumieć, co wręcz przyjąć do wiadomości fakt, iż stan obiektu fizycznego jest nieokreślony, dopóki nie zostanie zmierzony przez obserwatora.
Udowodnił to słynny eksperyment myślowy Erwina Schrödingera
Wyobraźmy sobie kota umieszczonego w zamkniętym pudełku wraz z trującym gazem, który zostanie uwolniony po uderzeniu przez cząstkę pochodzącą z radioaktywnego rozpadu odpowiedniego pierwiastka. Ponieważ nie możemy dokładnie przewidzieć, kiedy nastąpi ten rozpad, nikt poza pudełkiem nie wie, czy i kiedy kot umrze.
Innymi słowy - dopóki pudełko nie zostanie otwarte, możemy opisać kota jako będącego w superpozycji zarówno martwego, jak i żywego. By rozwiązać tę zagadkę potrzebujemy obserwatora, nazywanego przez fizyków klasycznym obserwatorem.
Kim jest obserwator?
I czy my ludzie jesteśmy takimi klasycznymi obserwatorami? I dlaczego do cholery w naszym codziennym życiu nie widzimy żadnych kwantowych efektów, mimo iż udowodniliśmy po stokroć, że istnieją?
90 proc. naszego postrzegania rzeczywistości pochodzi z oczu - stypulują najnowsze wyniki badań. Przekładając to na język fizyki - rozumiemy i doświadczamy świat przede wszystkim za pomocą odbierania i dekodowania w naszych mózgach fotonów, czyli pakietów energii odbijających się od obiektów fizycznych. Światła - mówiąc wprost. Dlaczego więc fotony nie wydaja się przenosić żadnych informacji o kwantowych właściwościach obiektów?
Odpowiedź jest dość oczywista, choć jej zrozumienie musi powodować niemałą konfuzję
Obiekty fizyczne są bombardowane ogromną liczbą fotonów w każdej sekundzie i to ostatecznie zmusza je do osiągnięcia stanu równowagi, w którym się nie poruszają. Światło przenosi z obiektu fizycznego informację o właściwości stanu stacjonarnego. Innymi słowy - staje się, bo obserwator dokonuje jego obserwacji.
Czy to oznacza, że stany kwantowe nie są rzeczywiste, skoro możemy je zobaczyć? Nie, są rzeczywiste, ale ich kwantowość jest szybko niszczona. To właśnie bombardowanie obiektów fotonami i odbieranie tego przez obserwatora - w tym przypadku przez nasze oczy - powoduje załamanie się stanu kwantowego, by przybrać formę pozwalającą się zdekodować przez nasz mózg.
Stany klasyczne (te, które widzimy i rozumiemy) są zatem pozycjami, które utrzymują się po tym, jak wszystkie inne stany kwantowe zostaną zabite.
I tu dochodzimy do pytania tytułowego - dlaczego ty i twój kolega widzicie to samo?
Otóż dzieje się tak dlatego, że nasze oczy przechwytują tylko niewielką część rozproszonych fotonów, a każda ich frakcja niesie ze sobą dokładnie te same informacje - stacjonarne właściwości obiektu, które przetrwały rozrzucenie przez cząstki światła.
Gdy system osiągnie równowagę z otoczeniem, przechwycenie dowolnego fragmentu zaangażowanych fotonów daje dokładnie te same informacje. Stąd obserwacja staje się klasycznie obiektywna - ty i twój kumpel widzicie to samo.
Ok, żeby nie było, że to ja jestem taki mądry i obwieszczam światu oczywistości
To, co powyżej opisałem, to kwintesencja tzw. darwinizmu kwantowego. Tenże darwinizm kwantowy wspaniale wyjaśnia, dlaczego dla nas ludzi Wszechświat wydaje się klasyczny (odbierany przez nasz zmysły i intuicyjnie odkodowywany dzięki naszym doświadczeniom) i dlaczego nigdy nie widzimy żadnych efektów kwantowych.
A czemu darwinizm? Podstawową zasadą darwinizmu jest przetrwanie najlepiej przystosowanych do otaczających warunków. Właśnie w ten sposób powstają stany klasyczne rzeczywistości. Wszystkie stany nieklasyczne nie nadają się po prostu do przetrwania.
To jednak nie oznacza, że nie istnieją
Tak jak kot Schrödingera, który jest zarówno żywy jak i martwy, dopóki nie dokonamy obserwacji załamując jego stan kwantowy, tak jak Księżyc na niebie nie istnieje dopóki fotony odbijające się od jego powierzchni nie dotrą do naszych oczu wykluczywszy wcześniej wszystkie inne, nasze życie w całości definiowane jest przez to, co możemy odkodować naszymi mózgami po tym, jak nasze zmysły prześlą mu odpowiednie uproszczone informacje.
Ponad wszelką wątpliwość wiemy już dziś, że to jest jednak absolutnie mały ułamek faktycznej rzeczywistości, uproszczenie, byśmy w ogóle mogli doświadczać rzeczywistości.
Jeśli masz ochotę na więcej rozkmin tego typu, to zapraszam tutaj:
