Матриця відпочиває. Австралійські фізики довели ілюзорність буття

Ендрю Траскотт (ліворуч) і Роман Хакимов (праворуч) здійснюють на практиці знаменитий уявний експеримент Уилера, який доводить одне з фундаментальних прогнозів кванто виття теорії

Квантовий експеримент вчених з Національного університету Австралії підтверджує відому теорію про те, що реальність не існує до тих пір, поки її не виміряє сторонній спостерігач.

Принаймні, це актуально для об'єктів дуже дрібного масштабу.

Результати експерименту були опубліковані в авторитетному виданні Nature Physics.

Дослідники намагалися повторити відомий експеримент, який лежить в основі дуже дивного передбачення квантової фізики про природу реальності. Згідно з цим передбаченням, немає ніякої реальності до тих пір, поки ми її не виміряємо, принаймні, в дуже маленькому масштабі.

У простого обивателя ця теза викликає відчуття "стійкого марення", та й із загальною теорією відносності Ейнштейна багато підвалин квантової теорії поки що узгодити не вдалося.

Втім, це не заважає фізикам активно експериментувати в цій сфері, а квантові комп'ютери, що реально працюють, вже давно нікого не дивують.

Реальність не існує

Дослідники задалися простим на перший погляд запитанням. Якщо мова йде про об'єкт, який може поводитися або як частка, або як хвиля, то в який момент часу об'єкт "вирішує", як саме поводитися?

За загальною логікою, об'єкт повинен 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.

---

Експеримент доводить, що спостереження за атомом в майбутньому впливають на його поведінку в минулому

---

Але відповідно до квантової теорії, це не так.

Квантова теорія припускає, що результат залежить від того, як об'єкт вимірювали в кінці його шляху.

І група австралійських фізиків під час свого експерименту знайшла докази того, що все відбувається саме так.

"Наше дослідження доводить, що вимір вирішує все. На квантовому рівні реальність не існує, якщо ви її не бачите", – робить висновок керівник дослідження Ендрю Траскотт, фізик з Австралійського національного університету в Канберрі.

Вперше подібний експеримент був запропонований американським фізиком-теоретиком Джоном Вілером у 1978 році. Зараз він відомий в науці як експеримент Вілера з відкладеним вибором.

Вілер пропонував використовувати промені світла, відбиті дзеркалами, але в ті часи технології не дозволяли провести такий експеримент повною мірою. Майже 40 років по тому група австралійських дослідників змогла реалізувати ідею експерименту Вілера з використанням атомів гелію, які взаємодіють з лазерними променями.

Дослідники заточили атоми гелію в стан "конденсату Бозе-Ейнштейна", яке 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 в ролі нерівномірної решітки.

Потім на 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 різних шляхи.

Але при повторному експерименті, коли другу "сітку" не було додано, атом вибирав лише один можливий шлях.

На думку дослідників, той факт, що друга "сітка" була додана вже після того, як атом перетинав перше "роздоріжжя", передбачає, що атом, образно кажучи, так і не визначився зі своєю природою до того, як піддався спостереженню (або вимірюванню ) вдруге.

"Пророцтва квантової фізики щодо взаємодії об'єктів можуть здаватися дивними, коли мова йде 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 і взаємодіють з електричними полями, робить картину ще більш неймовірною.

Простіше кажучи, якщо взяти той факт, що атом вибирав певний шлях на першому роздоріжжі, експеримент доводить, що майбутні вимірювання можуть впливати на минуле атома, пояснює керівник дослідження Енді Траскотт.

"Атом не здійснював шлях між умовними точками А і B, – пояснює він. – Тільки після вимірів в кінцевій точці спостереження ставало зрозуміло чи повів себе атом як хвиля, розділяючись за двома напрямками, чи як частка, вибираючи один".

Що це означає?

Незважаючи на те, що все це звучить дико для невтаємниченої людини, автори дослідження говорять, що експеримент є підтвердженням квантової теорії. Принаймні, в найдрібніших масштабах.

Ця теорія вже дозволила створити ряд цілком дієздатних технологій у сфері лазерів і комп'ютерних процесорів, але досі таких яскравих експериментів, що підтверджують її, не було.

Траскотт і Хакімов по суті знайшли підтвердження того, що реальність не існує, поки ми її не спостерігаємо.

Це одна з основних тез квантової теорії. Саме її неймовірність з точки зору обивателя, для якого дощ не перестає йти, навіть якщо ти закриєш очі, щоб не бачити його, роблять квантову теорію "відірваною від реальності".

Досі не було знайдено ніяких доказів того, що цей принцип діє в реальності. Уявний експеримент Вілера, так само як і практичний експеримент Траскотта, що підтверджує його, поки що відносяться лише до квантового рівня.

У той же час, ряд філософів вважає, що навіть будучи непридатною для макрорівня, квантова теорія може бути корисною для обивателя, оскільки (будучи грубо сформульованою) говорить, що світ є в точності таким, яким ми його бачимо.