Een kwantumexperiment door wetenschappers van de National University of Australia bevestigt de bekende theorie dat de werkelijkheid pas bestaat als een externe waarnemer haar meet.
Dit geldt tenminste voor objecten op zeer kleine schaal.
De resultaten van het experiment zijn gepubliceerd in de gezaghebbende publicatie Nature Physics.
Onderzoekers hebben geprobeerd een beroemd experiment na te bootsen dat ten grondslag ligt aan de zeer bizarre voorspelling van de kwantumfysica over de aard van de werkelijkheid. Volgens deze voorspelling is er geen realiteit totdat we het meten, althans op zeer kleine schaal.
Voor een gewone man op straat roept dit proefschrift een gevoel van "aanhoudend delirium" op, en zelfs met Einsteins algemene relativiteitstheorie zijn veel van de fundamenten van de kwantumtheorie nog niet verzoend.
Dit weerhoudt natuurkundigen er echter niet van actief op dit gebied te experimenteren, en werkelijk werkende kwantumcomputers hebben lang niemand verrast.
De werkelijkheid bestaat niet
Promotie video:
De onderzoekers stelden zichzelf op het eerste gezicht een simpele vraag. Als we het hebben over een object dat zich kan gedragen als een deeltje of als een golf, op welk moment 'beslist' het object dan hoe het zich moet gedragen?
Volgens de algemene logica zou een object in zijn oorsprong ofwel een deeltje ofwel een golf moeten zijn, en daarom maakt het niet uit wie metingen of waarnemingen van het object verricht, aangezien de aard hiervan niet zal veranderen.
Het experiment bewijst dat waarnemingen van het atoom in de toekomst zijn gedrag in het verleden beïnvloeden
Maar volgens de kwantumtheorie is dit niet het geval.
De kwantumtheorie suggereert dat de uitkomst afhangt van hoe het object aan het einde van zijn pad werd gemeten.
En een groep Australische natuurkundigen vond tijdens hun experiment bewijs dat alles op die manier gebeurt.
“Ons onderzoek bewijst dat meten alles is. Op kwantumniveau bestaat de werkelijkheid niet als je die niet kunt zien”, besluit studieleider Andrew Truscott, een natuurkundige aan de Australian National University in Canberra.
Voor het eerst werd een dergelijk experiment in 1978 voorgesteld door de Amerikaanse theoretisch natuurkundige John Wheeler. Het is nu in de wetenschap bekend als Wheeler's Delayed Choice Experiment.
Wheeler stelde voor om lichtstralen te gebruiken die worden weerkaatst door spiegels, maar op dat moment stond de technologie het niet toe om een dergelijk experiment volledig uit te voeren. Bijna 40 jaar later kon een groep Australische onderzoekers het idee van het Wheeler-experiment implementeren met behulp van heliumatomen die interageren met laserstralen.
De onderzoekers hielden heliumatomen vast in een "Bose-Einstein-condensaat" -toestand waardoor kwantumeffecten op macroscopisch niveau konden worden waargenomen, en verwijderden vervolgens alle atomen op één na.
Dit enkele atoom werd vervolgens tussen twee laserstralen geleid, die in dezelfde rol fungeerden als het fijne gaas voor lichtbundels. Die. in de rol van een ongelijk rooster.
Vervolgens werd een tweede dergelijke "mesh" toegevoegd langs het pad van het atoom.
Dit leidde tot een vervorming van het pad van het atoom, het ging op beide mogelijke paden zoals een golf dat zou doen. Met andere woorden, het atoom nam twee verschillende paden.
Maar in een herhaald experiment, toen het tweede "raster" niet werd toegevoegd, koos het atoom slechts één mogelijk pad.
Volgens de onderzoekers suggereert het feit dat het tweede "raster" werd toegevoegd nadat het atoom het eerste "kruispunt" kruiste, dat het atoom, figuurlijk gesproken, zijn aard niet definieerde voordat het werd waargenomen (of gemeten) een tweede keer.
"Kwantumfysische voorspellingen over objectinteracties kunnen vreemd lijken als het gaat om licht dat zich gedraagt als een golf", legt Roman Khakimov uit, een onderzoeker van de Australian National University die aan het onderzoek deelnam.
Maar hij zegt dat experimenten met atomen die massa hebben en een wisselwerking hebben met elektrische velden het beeld nog ongelofelijker maken.
Simpel gezegd, als je accepteert dat het atoom een bepaald pad heeft genomen op het eerste kruispunt, bewijst het experiment dat toekomstige metingen het verleden van het atoom kunnen beïnvloeden, legt onderzoeksleider Andy Truscott uit.
"Het atoom reisde niet tussen de voorwaardelijke punten A en B", legt hij uit. "Pas na metingen op het laatste observatiepunt werd het duidelijk of het atoom zich gedroeg als een golf die zich in twee richtingen splitste, of als een deeltje dat er een koos."
Wat betekent het?
Ondanks het feit dat dit allemaal gek klinkt voor de niet-ingewijden, zeggen de auteurs van de studie dat het experiment een bevestiging is van de kwantumtheorie. In ieder geval op de kleinste schaal.
Deze theorie heeft het al mogelijk gemaakt om een aantal redelijk werkbare technologieën te creëren op het gebied van lasers en computerprocessors, maar tot nu toe zijn er nog geen zulke slimme experimenten geweest die dit bevestigen.
Truscott en Khakimov vonden in wezen de bevestiging dat de werkelijkheid niet bestaat totdat we haar observeren.
Dit is een van de fundamentele stellingen van de kwantumtheorie. Het is zijn onwaarschijnlijkheid vanuit het standpunt van de leek, voor wie de regen niet ophoudt met vallen, zelfs als je je ogen sluit om hem niet te zien, die de kwantumtheorie "losmaakt van de werkelijkheid".
Tot dusver is er geen bewijs gevonden dat dit principe in werkelijkheid werkt. Wheeler's gedachte-experiment, evenals het praktische experiment van Truscott, dat het bevestigt, behoren tot nu toe alleen tot het kwantumniveau.
Tegelijkertijd zijn een aantal filosofen van mening dat de kwantumtheorie, zelfs als ze niet toepasbaar is op het macroniveau, nuttig kan zijn voor de leek, omdat ze (ruwweg geformuleerd) zegt dat de wereld precies is zoals we die zien.
