Hva kvante-teori faktisk sier om virkeligheten?

Demonstrasjonen, som viste ideer til den store Isaac Newton på arten av lys, var utrolig enkel. Det "kan bli gjentatt med stor letthet, når solen skinner," sa den engelske fysikeren Thomas unge i November 1803 medlemmer av Royal society i London, som beskriver eksperiment, som nå kalles dobbel slit eksperimentet. Og unge var entusiastisk ung. Han kom opp med en elegant og nøye gjennomtenkt eksperiment, som viser bølgen arten av lys, og dermed avkreftet Newtons teori om at lys består av corpuscles, dvs. partikler.

Men fødselen av kvantefysikk i begynnelsen av 1900-tallet har vist at lys besto av små udelelige enheter eller quanta av energi som vi kaller fotoner. Den youngs eksperiment utført med enkel fotoner eller til og med individuelle partikler som elektroner og nevroner, er et mysterium som reiser spørsmål om virkelighetens natur. Noen har til og med brukt det til å kreve at quantum verden er påvirket av menneskelig bevissthet. Men gjøre et enkelt eksperiment kan vise dette?

bevissthet Kan bestemme virkeligheten?

I moderne quantum form, youngs eksperiment innebærer skyting individuelle partikler av lys eller saken gjennom to spalter, eller hull skåret ut i en gjennomsiktig barriere. På den ene siden av barrieren er en skjermen innspillingen ankomst av partikkel (si, en fotografisk plate i tilfelle av fotoner). Sunn fornuft leder oss til å forvente at fotoner vil finne sted, eller gjennom en eller gjennom et annet spor og samle relevante diskusjonen.

Men nei. Fotoner fall i visse deler av skjermen, og unngå den andre, skape vekselvis lyse og mørke. Disse såkalte forstyrrelser utkanten ligne bildet av møte mellom to bølger. Når toppene i en bølge er på linje med rygger av de andre, du får konstruktiv interferens (lyse band), og når toppene er på linje med bølgedaler, du får destruktiv interferens (mørkhet).

Men gjennom enheten er bare ett foton på en gang. Det ser ut til at foton passerer gjennom begge spaltene samtidig og i konflikt med seg selv. Dette er i motsetning til den vanlige (klassisk) forstand.

Matematisk sett, gjennom begge spaltene er ikke en fysisk partikkel eller en fysisk bølge, men bølgefunksjonen er et abstrakt matematisk funksjon som representerer staten av et foton (i dette tilfellet posisjon). Bølgefunksjonen oppfører seg som en bølge. Det faller på to spalter, og ny bølge kommer ut på den andre siden av sprekker formere seg og blande seg i mellom. Kombinert bølge-funksjonen gjør det mulig å beregne sannsynligheten for oppholdssted av fotonet.

Et Foton har en høy sannsynlighet for å være der de to bølge-funksjoner på en konstruktiv måte forstyrre, og lav — der forstyrrelser er ødeleggende. Måling — i dette tilfellet, samspillet av bølge-funksjoner med en fotografisk opptak fører til en "kollaps" av bølgefunksjonen, sin kollaps. I slutten, peker hun på en av de steder der fotonet inntreffer etter målingen.

Dette er åpenbart forårsaket av målingen bølge-funksjonen kollaps ble kilden til mange konseptuelle problemer i kvantemekanikk. Før kollapsen det er ikke mulig å si sikkert hvor fotonet, det kan være hvor som helst med ikke-null sannsynlighet. Det er ingen måte å spore banen til foton fra kilde til detektoren. Foton uvirkelig i den forstand som en ekte fly fra San Francisco til new York.

Werner Heisenberg, blant andre, tolket dette regnestykket slik at virkeligheten ikke eksisterer før observert. "Ideen om et objektivt virkelige verden som minste partikler eksisterer objektivt i samme forstand som det er steiner eller trær, uavhengig av, vi ser dem eller ikke, — umulig," skrev han. John Wheeler også brukt variant av dobbel slit eksperimentet, til å erklære at "ingen elementære quantum fenomen er et fenomen før det er registrert ("observert", "det står skrevet") fenomen."

Men kvante-teori absolutt ikke gi noen ledetråder til hva som regnes som "måling". Det bare postulerer at måleinstrumentet skal være en klassisk, uten å definere hvor grensen mellom klassisk og quantum, og etterlot dørene åpne for dem som tror at sammenbruddet fører til det menneskelige sinn. I mai i fjor, Henry Stapp og hans kolleger sa at dobbel slit eksperimentet og moderne varianter tyder på at "bevisste observatører kan være nødvendig" for å gi mening til quantum feltet, og at grunnlaget for den materielle verden er transpersonlig sinn.

Men disse eksperimentene er ikke empiriske bevis for slike påstander. I dobbel slit eksperimentet gjort med enkelt fotoner, det er bare mulig å verifisere den statistiske forutsigelser av matematikk. Hvis sannsynligheten overflaten i prosessen med chambering tusenvis av identiske fotoner gjennom en dobbel slit, teorien sier at bølgefunksjonen av hvert foton imploderte — på grunn av uklare en bestemt prosess som kalles måling. Det er alt.

I tillegg er det andre tolkninger av dobbel slit eksperimentet. Ta for eksempel teorien om de Broglie-Bohm, som Sier at virkeligheten er både bølge og partikkel. Fotonet er sendt til en dobbelsprekker på visse posisjon når som helst og går gjennom en spalte eller den andre; derfor, hvert foton har en bane. Det går gjennom en pilot bølge som går gjennom begge spaltene, griper og sender et foton i stedet for konstruktiv interferens.

I 1979, Chris gudni og hans kolleger ved Birkbeck College i London modellert prediksjon av teorien på baner av partikler som passerer gjennom et dobbelt slit. I løpet av de siste ti årene, forskere bekreftet at slike baner finnes, men, og det er brukt en kontroversiell teknikk kjent som svake måling. Til tross for den kontroversielle, eksperimenter har vist at teorien om de Broglie-Bohm er fortsatt i stand til å gjøre rede for virkemåten av quantum verden.

Viktigere, er at denne teorien ikke trenger observatører eller måling, eller ikke-bevissthet.

Er ikke nødvendig, og den såkalte teorier av kollaps, hvor det fremgår at wave funksjoner kollaps tilfeldig: de større antall partikler i et kvantesprang system, jo mer sannsynlig er det kollaps. Observatører bare spille inn på resultatet. Laget av Markus Arndt av Universitetet i Wien i Østerrike testet disse teoriene, sende større og større molekyler gjennom dobbel slit. Teorien om kollaps spår at når partikler blir tyngre enn en viss grense, de kan ikke lenger forbli i en quantum superposisjon og passerer gjennom begge spaltene samtidig, og dette ødelegger interferens mønster. Laget av Arndt sendt et molekyl med 800 atomer gjennom en dobbel slit og fortsatt så interferens. Søk terskel fortsetter.

Roger Penrose hadde vår egen versjon av teorien av kollaps, der høyere massen til objektet i superposisjon, jo raskere er det kollapser til en stat eller en annen på grunn av gravitasjonelle ustabilitet. Og igjen, denne teorien ikke krever observatør, og om noen bevissthet. Dirk Bouwmeester University of California, Santa Barbara undersøker ideen om Penrose med en versjon av dobbel slit eksperimentet.

Den Konseptuelle ideen er å ikke bare sette foton i en superposisjon av passerer gjennom to spalter samtidig, men å sette en av de spalter i en superposisjon og få til å være på to steder på samme tid. I henhold til Penrose, erstattet gapet vil enten forbli i en superposisjon, eller faller sammen med fotonet på fly, noe som vil føre til ulike mønstre av forstyrrelser. Denne kollapsen vil avhenge av masse hull. Boumeester arbeider på dette eksperimentet i ti år, og kan snart bevise eller motbevise uttalelser av Penrose.

I alle fall, disse forsøkene viser at vi ennå ikke kan gjøre noen uttalelser om arten av virkeligheten, selv om disse uttalelsene er godt støttet opp av matematisk eller filosofisk. Og gitt det faktum at nevrologer og filosofer sinn er uenige om arten av bevissthet, hevder at det fører til kollaps av bølge av funksjoner, det ville være for tidlig på beste og galt i verste fall.

Og hva er din mening? Fortell oss i vår