Świat cząstek elementarnych jest… abstrakcyjny. Chaotyczny wręcz, a momentami ociera się zgrabnie o granice absurdu. Odnalezienie w tym absurdzie ładu to właśnie zadanie współczesnej fizyki. I tutaj ścisłym umysłom na ratunek przychodzą eksperymenty myślowe. To one pozwalają lepiej zrozumieć rzeczy, do których opisu w zasadzie brakuje nam słów np. jaka jest rola Obserwatora we Wszechświecie?
Kot Schrödingera (oby żywy)
Eksperyment ten został zaproponowany raczej jako forma żartu, na podstawie wniosków z przeprowadzanych w tamtych latach badań. Wykazywały one, że pojedyncze cząstki elementarne mogą znajdować się w superpozycji, czyli kilku stanach jednocześnie. W momencie dokonania aktu obserwacji cząstka „decyduje się” na wybranie jednego z dostępnych stanów. Przed aktem obserwacji cząstka może być obecna np. w 2 stanach jednocześnie.
Mózg paruje?
Właśnie dlatego Ernest Schrödinger zaproponował swój słynny eksperyment myślowy z kotem. Jest on prosty w założeniach.
Wsadzamy sierściucha do szczelnie zamkniętego pudła ze śmiertelną trucizną. Trucizna uruchamia się w momencie
rozpadu umieszczonego w pudełku jądra atomowego pierwiastka promieniotwórczego. Po dokonaniu rozpadu jądro emituje falę promieniowania jonizującego, która może zostać wykryta przez umieszczony w pudełku detektor.
I tutaj zaczynają się schody, ponieważ w świetle rozumienia mechaniki kwantowej do momentu otworzenia pudełka kot jest w superpozycji- zarówno żywy jak i martwy. I to dosłownie żywy i martwy jednocześnie. Dopiero Obserwator, czyli w tym wypadku naukowiec otwierający pudełko, dokonuje kolapsu funkcji falowej załamując tym samym falę prawdopodobieństwa i decyduje niejako o wyniku eksperymentu. Wielu znamienitych naukowców po kres swoich dni nie wierzyło w prawidłowość mechaniki kwantowej.
We need to go deeper
Upłynęło sporo lat, zanim świat fizyki na dobre pogodził się z wprowadzonym przez kwanty elementem losowości. Dziś w tej dziedzinie w zasadzie trzeba pogodzić się z szukaniu logiki w jej braku. Daje nam to jednak ogromne pole do manewru w kontekście prób zrozumienia naszej (hipotetycznej) roli we Wszechświecie. Kwantowy stan rzeczy wprowadza bowiem wiele kluczowych pytań, których samo postawienie przyprawia o ból głowy.
I tutaj wchodzi Eugene Wigner, cały na biało
Laureat nagrody Nobla w dziedzinie fizyki zaproponował bowiem kolejny eksperyment myślowy konieczny do zrozumienia natury rzeczywistości. Pamiętamy cały czas o pół-martwym, pół-żywym kocie Schrödingera. Kot zamknięty jest w pudełku, którego pilnuje Wigner (mamy tu więc do czynienia z kotem Wignera). Przed drzwiami laboratorium stoi przyjaciel Wignera. Wigner otwierając pudełko z kotem załamuje fale prawdopodobieństwa, wie już jaki jest wynik eksperymentu. Kot Wignera jest albo żywy, albo martwy. Nic pomiędzy.
Ale…
Przed laboratorium nadal stoi przyjaciel Wignera. I tutaj co bystrzejsi już wiedzą jakie pytania musimy przed sobą postawić. Czy w rzeczywistości przyjaciela Wignera kot nadal jest pół-żywy, pół-martwy? A może już martwy i jeszcze żywy? W sumie to, martwy, żywy i martwo-żywy…
I choć może nam się to wydawać abstrakcyjne to tak właśnie działa świat cząstek elementarnych
Do momentu, aż przyjaciel Wignera nie otworzy drzwi laboratorium, nie załamie fali prawdopodobieństwa. Wigner miał możliwość napotkania żywego bądź martwego kota, natomiast przyjaciel ma szanse na zobaczenie 3 różnych ewentualności. Żywy kot, martwy kot lub nadal zamknięte pudełko.
Nawet jeśli Wigner lamentuje w laboratorium nad truchłem kota, jego przyjaciel nadal może otworzyć drzwi w rzeczywistości. w której kot jednak przeżył.
To jaka w końcu jest rola Obserwatora we Wszechświecie?
Poeta powiedziałby, że każdy kreuje swoją własną rzeczywistość. Dziś wiemy to choćby dzięki temu, że eksperyment myślowy Wignera w sumie udało nam się powtórzyć. Nie dokładnie jak ten wyżej opisany, ale jednak. Świat fizyki kwantowej jest niesamowity i niezwykle ciekawy. Prawdę mówiąc każdy z eksperymentów tutaj opisanych oraz nawet część pokrótce tłumaczonych pojęć zasługują na osobny artykuł. Dajcie znać czy Waszym zdaniem także.
