Realitatea depinde de observator, nu există în mod obiectiv
Suntem obișnuiți cu conceptul de realitate obiectivă. Desigur, fiecare dintre noi are propriile idei despre lumea din jurul nostru, dar trebuie să existe, totuși, și un fel de realitate generală. Sau nu?
Un studiu recent al oamenilor de știință de la Universitatea Federală ABC (UFABC) din Sao Paulo (Brazilia) arată că orice fel de realitate apare doar atunci când este fixată de un observator.
Rezultatele lucrării au fost publicate în revista Communications Physics.
Principiul Bohr
Sarcina specialiștilor brazilieni a fost aceea de a testa principiul complementarității, propus în 1928 de celebrul fizician danez Niels Bohr. Potrivit acestuia, aceleași obiecte au proprietăți complementare care nu pot fi observate sau măsurate simultan.
De exemplu, dacă efectuați un experiment cu doi electroni, veți putea determina poziția în spațiu doar a unuia dintre ei.
În 1927, la Bruxelles, în timpul celei de-a cincea conferințe Solvay a fizicienilor și chimiștilor, a avut loc o dispută între Bohr și Albert Einstein. Era vorba despre teoria cuantică, domeniu aflat abia la început în acel moment.
Einstein a insistat asupra faptului că stările cuantice ale particulelor au propria lor realitate, independentă de influența operatorilor. Bohr a susținut că sistemele cuantice obțin propria lor realitate numai după crearea unui model experimental, adică după ce oamenii de știință încep să lucreze cu ele.
“Dumnezeu nu se joacă cu zarurile”, a replicat Einstein.
“Sistemul se comportă ca o undă sau o particulă în funcție de context, dar nu poți prezice ce va face”, a replicat Bohr, referindu-se la conceptul dualist prezentat mai devreme, în 1924, de fizicianul francez Louis de Broglie, esența dintre care materia poate arăta ca o undă la un moment-dat și ca o particulă la un alt moment.
Wheeler și alții
Ulterior, Bohr, care nu a fost de acord cu Einstein, a reușit să formuleze în detaliu principiul său de complementaritate și, astfel, a oferit altor oameni de știință numeroase experimente menite să confirme sau să infirme ipoteza sa.
Așadar, în 1978, fizicianul teoretician american John Archibald Wheeler a încercat să regândească experimentul efectuat în 1801 de Thomas Young pentru a studia proprietățile luminii folosind o fantă dublă.
În timpul acestui experiment, operatorii au direcționat lumina către un perete în care au fost făcute două fante paralele. Când razele de lumină au trecut prin una dintre ele, ca urmare a difracției, acestea au fost suprapuse luminii din cealaltă fantă, interferând cu aceasta. Aceasta însemna că lumina se mișca în valuri. Se dovedește că are, simultan, natura unei particule și a unei unde.
Wheeler, pe de altă parte, a folosit un dispozitiv pentru cercetare care funcționează în două moduri de măsurare: unde și particule. Cercetările sale au confirmat doar principiul complementarității lui Bohr.
Cu toate acestea, cercetători mai recenți care au încercat să aplice principiul suprapunerii cuantice la experimentele cu particule au descoperit că acestea pot prezenta un comportament hibrid, cum ar fi suprapunerea în valuri, mai degrabă decât să se completeze reciproc.
Legile lumii cuantice
Ce au reușit să realizeze oamenii de știință brazilieni moderni?
“În experiment, am folosit tehnici de rezonanță magnetică nucleară similare cu cele utilizate în imagistica medicală”, explică liderul echipei, Roberto M. Serra, cercetător în știința și tehnologia informației cuantice la UFABC.
“Particulele precum protonii, neutronii și electronii au spin nuclear, care este o proprietate magnetică similară cu orientarea acului busolei. Am manipulat spinurile nucleare ale diferiților atomi dintr-o moleculă folosind radiații electromagnetice. În această configurație, am creat un nou dispozitiv de interferență pentru spinul nuclear al protonului pentru a-și explora valul și realitatea parțială în domeniul cuantic.”
Potrivit colegului lui Serra, Pedro Ruas Dieguez, cercetător la Centrul Internațional pentru Teoria Tehnologiilor Cuantice (ICTQT), experimentele au oferit aproximativ aceleași statistici ca și cele precedente, dar în același timp au confirmat principiul complementarității Bohr.
Cu toate acestea, faptul că o particulă de materie, în anumite situații, se poate comporta ca o undă și lumina ca o particulă rămâne încă unul dintre cele mai interesante mistere ale fizicii cuantice.
Se pare că realitatea depinde într-adevăr de observator și nu există în mod obiectiv, iar acest lucru, într-o oarecare măsură, ne extinde capacitățile.
“Cu cât dezvăluim mai mult mecanica cuantică, cu atât putem oferi mai mult tehnologii cuantice revoluționare care depășesc omologii lor clasici, inclusiv computere cuantice, criptografia cuantică, senzori cuantici și dispozitive termice cuantice”, afirmă Serra.
