Timpul s-ar putea derula dinspre viitor
spre trecut, lucrurile pot exista simultan în multiple stări, iar vechea
dilemă a copacului care se prăbușește într-o pădure ar putea să nu fie
legată doar de prezența unui martor care să-l audă căzând ci și, cumva,
de a ști dinainte dacă va fi sau nu văzut, conform unui nou studiu
publicat de revista Nature Physics, informează site-ul secondnexus.com.
În general cu toții suntem de acord că
trecutul este cel ce influențează prezentul care la rândul său
influențează viitorul. Probabil că aproape nicio persoană care nu suferă
de afecțiuni psihice sau nu este sub influența drogurilor nu ar putea
susține că evenimentele viitoare le pot influența pe cele din trecut. Și
totuși acest lucru ar putea să se schimbe în lumea plină de paradoxuri a
fizicii cuantice.
Pentru un om obișnuit, înțelegerea lumii
observabile, dominată de fizica newtoniană, clasică, ține de „bunul
simț”. Timpul se scurge dinspre trecut spre viitor, lucrurile nu pot
exista decât într-un singur loc într-un anumit timp, iar dacă un copac
cade într-o pădure fără ca nimeni să-l observe va produce un sunet.
Niște fizicieni de la Universitatea Națională din Australia (ANU) nu
sunt însă de acord că lucrurile sunt atât de simple.
Noul studiu publicat în Nature Physics
„demonstrează că totul ține de măsurarea directă”, susține profesorul
asociat Andrew Truscott de la Research School of Physics and Engineering
din cadrul ANU. „La nivel cuantic, realitatea nu există dacă nu este
observată direct”, a adăugat el.
Această concluzie aparent absurdă derivă
din rezultatele a două experimente, dintre care unul mai vechi, un
„clasic” pentru fizica cuantică și unul care a fost încheiat cu succes
în urmă cu doar câteva săptămâni.
Experimentul clasic:
Oamenii de știință au observat de mult
timp comportamentul ciudat al particulelor de lumină, fotonii, în cadrul
așa-numitului Experiment al celor două fante. Atunci când lumina a fost
proiectată asupra unui ecran în care se află două fante înguste,
fotonii s-au comportat într-un mod neprevăzut, de-a dreptul schizoid.
Experimentul implică o configurație simplă, un „tun” care trage cu
particule de lumină (fotoni), unul câte unul prin două fante mici
dintr-un ecran — un laser care produce lumina. Lumina este atenuată în
așa fel încât să emită doar câte un singur foton. Acești fotoni trec
prin cele două fante, existând și o cameră care înregistrează tiparul
din spatele ansamblului celor două fante. De vreme ce fotonii trec unul
câte unul, unii printr-o fantă, alții prin cealaltă, ar trebui ca ei să
lase o urmă cu două dungi pe perete, dar nu se-ntâmplă acest lucru. În
schimb aceștia creează în mod misterios mai multe dungi, dincolo de
locurile de pe perete corespunzătoare fantelor de trecere. Acesta ar fi
rezultatul așteptat atunci când o rază constantă de lumină s-ar răspândi
pe perete ca o undă. Rezultatul care se obține ar fi posibil numai dacă
particula ar trece prin ambele fante în același timp, cu alte cuvinte,
particula este în două locuri deodată în același timp. Atunci când sunt
puși senzori în jurul fantelor pentru a urmări fotonii, acest tipar de
undă dispare. Dacă excludem senzorii din experiment, patternul de undă
revine. Acest lucru sugerează că putem schimba modul în care se comportă
realitatea pur și simplu prin observarea directă. Cu alte cuvinte
realitatea însăși nu ar fi reală. Celebrul fizician austriac Anton
Zeilinger consideră că răspunsul modern la această întrebare este că
drumul fotonului nu este un element al realității. Acest experiment
poate fi replicat și cu electroni și cu orice alt tip de particulă.
Acest principiu se află în centrul
fizicii cuantice. O particulă așa cum este fotonul se comportă ca și
când ar avea mai multe stări indefinite, în suspensie. Ea nu are
proprietăți fizice și este definită în schimb de un set de probabilități
conform cărora ar putea exista într-una sau alta din respectivele
stări. Aceste probabilități nu sunt doar rezultatul unor teorii
bombastice din fizica modernă ci se află la baza noțiunilor noastre
moderne de chimie și fac posibile tehnologii precum microprocesoarele și
reacțiile nucleare. Modernitatea nu ar fi existat așa cum o cunoaștem
fără aceste proprietăți bizare ale particulelor.
Aici intervine cea de-a doua ciudățenie:
Atunci când fizicienii observă un foton în mod direct, în cadrul unui
experiment, însuși faptul că este observat îl face să cadă într-una
dintre cele două stări posibile ale sale — fie particulă, fie undă.
Orice ar face oamenii de știință, ori de câte ori observă în mod direct
un foton este ca și când chiar fotonul „ar decide” cum să fie văzut.
Astfel, se crede că actul de a observa aduce fotonul din tărâmul cuantic
al probabilităților în cel real. Acest principiu este explicat de
celebra paradigmă a pisicii lui Schrödinger unde o pisică ipotetică,
pusă într-o cutie închisă alături de niște otravă, nu este nici vie,
nici moartă, până când deschidem cutia și operăm o observație directă
asupra sa.
Cel de-al doilea experiment:
Această concluzie bizară conform căreia
actul de observație directă definește realitate (realitatea nu există în
afara observației) circulă de mult timp în rândul fizicienilor, fiind
susținută și de un experiment propus de americanul John Wheeler încă din
1978, experiment despre care se credea că nu va putea fi niciodată pus
în practică. Din acest motiv a primit numele de „Experimentul cognitiv
al alegerii întârziate” (cognitiv pentru că nu putea fi pus în
practică). Acest experiment își propunea să răspundă la o întrebare
aparent simplă: Când mai exact un foton alege să se comporte ca o
particulă sau ca o undă? Atunci când este tras, înainte de a trece prin
fantă sau poate după ce a trecut de fantă?
John Wheeler a propus în experimentul
său cognitiv introducerea unui al doilea ecran, dar doar după ce fotonul
a trecut deja de primul ecran. Introducerea acestui al doilea ecran ar
fi o decizie aleatoare în cadrul experimentului — uneori se introduce al
doilea ecran, alteori nu. De asemenea, atunci când este introdus în
experiment, acest al doilea ecran este conceput să producă același timp
de interferență ca și primul ecran. Astfel, teoretic, un om de știință
ar fi putut urmări în ce stare se află fotonul după ce a trecut de
primul ecran și dacă rămâne în aceeași stare și după ce trece de al
doilea.
Dificultatea tehnică a fost că nimeni nu
a reușit să introducă în experiment cel de-al doilea ecran la timp,
imediat după ce fotonul a trecut de primul ecran și înainte de a ajunge
la perete. Această problemă părea insurmontabilă până acum câteva
săptămâni. Echipa de fizicieni australieni a transformat acest
experiment de gândire într-unul cât se poate de concret, de laborator,
cu ajutorul unei instalații de lasere. Subiectul lor de experiment nu a
fost însă un foton ci un atom de heliu, care deși este mult mai masiv
decât un foton, ar trebui, din punct de vedere teoretic, să aibă același
comportament în cadrul experimentului — și anume să existe într-o stare
indefinită și apoi, odată observat, să se comporte fie ca o particulă
fie ca o undă. Laserele au fost folosite pe post de grilaje, unul în
fața celuilalt, iar cel de-al doilea laser era pornit aleator, în cadrul
experimentului.
Rezultatul acestui experiment este chiar
mai ciudat decât se așteptau fizicienii specializați în domeniul
cuantic: De fiecare dată când cele două grilaje laser erau pornite,
atomii de heliu s-au comportat mereu ca unde. De fiecare dată când al
doilea grilaj laser nu era introdus în sistem, atomul de heliu a trecut
prin sistem sub formă de particulă. Ceea ce este fascinant, sau de-a
dreptul înfricoșător, este că decizia privind prezența celui de-al
doilea grilaj laser în sistem a fost cu totul aleatoare și din punctul
de vedere al atomului de heliu care tocmai a trecut de primul grilaj,
nici măcar nu s-a întâmplat încă !
Cu alte cuvinte, este ca și cum atomul
de heliu ar fi putut vedea în viitor și ar fi știut dacă va exista cel
de-al doilea grilaj laser chiar în timpul în care trecea prin primul
astfel de grilaj. Ori cu alte cuvinte, eventuala prezență în viitor a
celui de-al doilea grilaj pare să determine starea din prezent a
atomului de heliu care trece prin primul grilaj laser ! Dacă atomul de
heliu apare ca particulă sau ca undă este determinat cu precizie de ceva
ce încă nu s-a întâmplat, ci urmează să se întâmple în viitor. Pe
scurt, viitorul determină prezentul!
Cum este acest lucru posibil? Cum este
posibil ca un eveniment viitor — activarea celui de-al doilea grilaj din
sistem — să determine starea din trecut a atomului de heliu? Timpul ar
trebui să se scurgă înapoi.
Profesorul Andrew Truscott ne oferă
explicația: ‘Atomii nu au parcurs distanța dintre punctele A și B. Abia
când au fost măsurați, la sfârșitul drumului, a devenit reală una dintre
cele două stări posibile, de particulă sau de undă”. Dacă ar fi să
credem că acești atomi chiar au ales o anumită cale, sau căi, atunci
trebuie să acceptăm că o măsurătoare viitoare determină trecutul acestor
atomi, a mai adăugat el.
Ideea că viitorul afectează trecutul are
implicații profunde care transcend lumea fizicii cuantice. O astfel de
idee pune sub semnul întrebării, spre exemplu, conceptul de liber
arbitru. Acest experiment, care va fi fără îndoială repetat, precum și
implicațiile sale vor ridica mai multe întrebări decât vor oferi
răspunsuri.
0 comentarii:
Trimiteți un comentariu