Το πείραμα της κβαντικής γόμας

Δεν υπάρχει τίποτα καλύτερο από ένα μυστήριο πρόβλημα της φυσικής. Και τίποτε δεν καλύπτεται από περισσότερο μυστήριο απ΄ όσο το πείραμα της κβαντικής γόμας.

Μόνο που κάποιο τμήμα του μυστηρίου του δεν είναι από αυτά που θα θέλαμε.

Που βρισκόμαστε

Στο προηγούμενο άρθρο είδαμε το πείραμα των δύο σχισμών. Στη προσπάθεια να κατανοήσουμε τη φύση των στοιχειωδών σωματιδίων ήρθαμε αντιμέτωποι με κάποια μάλλον περίεργα αποτελέσματα. Συνοψίζοντας, τα βασικά ερωτήματα που μας δημιούργησαν οι προεκτάσεις του πειράματος είναι:

1. Οι πηγές ακτινοβολίας που χρησιμοποιήσαμε για τα πειράματά μας (δέσμες φωτός, δέσμες ηλεκτρονίων κτλ) συμπεριφέρονται ως κύματα, εκτός κι αν τις παρατηρήσουμε. Τότε “αποφασίζουν” να έχουν συμπεριφορά σωματιδίων, δίνοντας τα πειράματα αντίστοιχα αποτελέσματα.
2. Όταν στέλνουμε στις δύο σχισμές μεμονωμένα σωματίδια, αυτά εμφανίζουν συμπεριφορά κύματος. Στην οθόνη καταγράφονται κανονικά ως σωματίδια, το σύνολο της καταγραφής όμως εμφανίζει το μοτίβο που μόνο ένα κύμα μπορεί να εμφανίσει.

Εμείς επιθυμούμε διακαώς να μάθουμε τι κάνει το κάθε σωματίδιο. Από ποια σχισμή περνάει, με τι αλληλεπιδρά και γίνεται κύμα, πως συμπεριφέρεται γενικότερα. Κι επειδή δεν θα επιτρέψουμε στη φύση να μας ξεπεράσει, ρίχνουμε το δυνατό μας χαρτί.

Αλλά πρώτα, να δούμε κάποιες απαντήσεις – και να αρχίσουμε να ρίχνουμε φως σε κάποια φαινομενικά μυστήρια.

Κάποιες απαντήσεις: γιατί καταρρέει η συμβολή

Να θυμίσουμε από το προηγούμενο άρθρο: όταν στέλνουμε μια δέσμη φωτός στις δύο σχισμές στην οθόνη εμφανίζεται το φαινόμενο της συμβολής:

Το φως είναι κύμα, αποτελείται όμως και από σωματίδια. Στη προσπάθεια να δούμε τη διαδρομή που ακολούθησε το κάθε σωματίδιο, τοποθετήσαμε ανιχνευτές. Αυτή ο προσπάθεια όμως έφερε το ακόλουθο αποτέλεσμα:

Το αποτέλεσμα μοιάζει περίεργο, στη πραγματικότητα όμως είναι λογικό κι έχει την εξήγησή του. Τα κύματα είναι αυτό που ονομάζουμε “συνεκτικά”, είναι συνεχή. Αυτή η συνεκτικότητα είναι μέρος της αιτίας που μπορούν να συμβάλουν μεταξύ τους και να εμφανίζουν το αποτέλεσμα της εικόνας 1.

Τοποθετώντας τώρα κάποια συσκευή σε οποιοδήποτε μέρος της διαδρομής συμβαίνει κάτι απλό, και αυτό δεν είναι ότι το φως μας είδε και αποφάσισε να παίξει μαζί μας. Το απλό που συμβαίνει είναι ότι με τη συσκευή διαλύουμε τη συνεκτικότητα των κυμάτων. Το μοτίβο διαταράσσεται, δεν πραγματοποιείται συμβολή κυμάτων, καταγράφονται μόνο τα σωματίδια ως αυτά που είναι. Έχουμε το αποτέλεσμα λοιπόν της εικόνας 2.

Αυτό που θέλουμε τώρα εμείς, είναι να βρούμε ένα τρόπο να παρακολουθήσουμε τη διαδρομή των σωματιδίων χωρίς να διαταράξουμε τη συνεκτικότητα του κύματος. Ώσπου το 1999, μια ομάδα των πειραματιστών που αποτελούταν από τους Yoon-Ho Kim, R. Yu, S.P. Kulik, Y.H. Shih και Marlan. O. Scully είχε μια καλή ιδέα για το πως μπορεί να γίνει κάτι τέτοιο.

Και όχι μόνο αυτό, αλλά την υλοποίησε.

Δύο κβαντικώς διεμπλεκόμενα φωτόνια

Υπάρχει ένας ειδικός τύπος κρυστάλλου με την εξής ιδιότητα. Όταν απορροφά ένα εισερχόμενο φωτόνιο, δημιουργεί και αποβάλλει δύο νέα, το καθένα με τη μισή ενέργεια από το αρχικό. Το υπέροχο με τα δύο νέα αυτά φωτόνια είναι ότι βρίσκονται σε κβαντική διεμπλοκή μεταξύ τους, κάτι που με απλά λόγια μεταφράζεται στο ότι αν γνωρίζουμε τις ιδιότητες του ενός φωτονίου, αυτόματα ξέρουμε τις ιδιότητες και του άλλου.

Η ιδέα είναι να χρησιμοποιήσουμε χαμηλή ένταση φωτός στέλνοντας προς τις δύο σχισμές ένα φωτόνιο τη φορά. Πίσω από τις σχισμές θα έχουμε τον κρύσταλλο που για κάθε φωτόνιο που θα μπαίνει σε αυτόν, θα δημιουργεί δύο νέα.

Το πρώτο από τα δύο νέα φωτόνια θα σταλεί προς την οθόνη ώστε να σχηματίσει το μοτίβο της συμβολής. Το άλλο θα σταλεί προς τους ανιχνευτές, οι οποίοι αυτή τη φορά

• θα καταγράφουν από ποια σχισμή διέρχεται το κάθε φωτόνιο και
• δεν θα διαταράσσουν τη συνεκτικότητα του κύματος.

Έχουμε λοιπόν την ακόλουθη διάταξη με την οποία θα ξεκινήσουμε τα πειράματά μας:

Πριν από αυτό όμως.

Μια σημαντική παρένθεση

Δεν μπορώ παρά να επισημάνω κάτι σημαντικό σε αυτό το σημείο. Στην εισαγωγή του άρθρου μίλησα για κάποιας μορφής μυστηρίου που τυλίγει αυτή τη σειρά πειραμάτων, η οποία δεν θα είναι από αυτά που θα θέλαμε. Ας γίνω πιο σαφής.

Υπάρχει κάτι “θολό” σε ό,τι αφορά τη παρουσίαση του πειράματος της κβαντικής γόμας στο διαδίκτυο. Και αυτή τη φορά δεν αναφέρομαι στο πως εμφανίζεται το πείραμα από τα fake news sites – για να διαβάζετε εξ΄ άλλου αυτό το άρθρο πιθανότατα έχετε σταματήσει να κάνετε κλικ σε οποιοδήποτε από αυτά (ελπίζω τουλάχιστον). Αναφέρομαι στη παρουσίασή του από πολύ δυνατούς, έγκριτους πανεπιστημιακούς ή ερευνητές που είναι ταυτόχρονα και επικοινωνιολόγοι των φυσικών επιστημών. Μετά λοιπόν από πολύ σκέψη αποφάσισα να μη πω περισσότερα – για την ώρα – πάνω σε αυτό αλλά να κάνω το εξής.

Θα παρουσιάσω το πείραμα της διπλής γόμας όπως συνήθως παρουσιάζεται από τους εγκυρότερους επικοινωνιολόγους της επιστήμης. Μάλιστα σε κάποια σημεία, θα τραβήξω στα άκρα τη παρουσίαση αυτή. Θα μεταφέρω όλο το μυστήριο του πειράματος όπως αυτό παρουσιάζεται. Και στο τέλος και μόνο θα αναφερθώ στα θολά σημεία της παρουσίασης που ανέφερα παραπάνω.

Και θα δούμε πως, ενώ αρχικά κάποιες λεπτομέρειες της παρουσίασης θα φανούν ασήμαντες και τετριμμένες, είναι τελικά ικανές να κάνουν το όλο μυστήριο να καταρρεύσει.

Αλλά τι νόημα έχει ένα μυστήριο αν είναι να αποκαλύψεις από την αρχή τη λύση του;

Γυρίζουμε στα δικά μας. Έχουμε τα ερωτήματα που μας απασχολούν, έχουμε και τη διάταξη που θα δώσει τις απαντήσεις. Ξεκινάμε τα πειράματά μας με την ελπίδα να αποκαλύψουμε τα μυστικά της ύλης και ολόκληρου του σύμπαντος.

Σύμπαν σου ερχόμαστε. Τρέμε.

Πείραμα 1

Ροή σωματιδίων: ένα τη φορά
Διάταξη: βασική, χωρίς τη χρήση των ανιχνευτών.
Αποτέλεσμα: εμφάνιση φαινομένου συμβολής.

Πραγματοποιούμε το πείραμα χωρίς τη χρήση των ανιχνευτών Α, Β, ώστε να σιγουρευτούμε ότι ο κρύσταλλος δεν επηρεάζει τη συνοχή των κυμάτων. Κάτι που ισχύει, γιατί στη πραγματικότητα ο κρύσταλλος είναι πλέον η πηγή του φωτός.

Το αποτέλεσμα είναι ανάλογο με αυτό που είδαμε στην απλή μορφή του πειράματος της διπλής σχισμής. Παρά το ότι το κάθε σωματίδιο

• δεν αλληλεπιδρά με κάτι ώστε να δημιουργήσει συμβολή
• καταγράφεται στην οθόνη ως σωματίδιο,

το τελικό μοτίβο που εμφανίζεται στην οθόνη είναι αυτό της συμβολής. Όπως αναφέρεται, το ίδιο αποτέλεσμα καταγράφεται όταν χρησιμοποιούμε τους ανιχνευτές αλλά τους έχουμε απενεργοποιημένους.

Πείραμα 2

Ροή σωματιδίων: ένα τη φορά
Διάταξη: βασική. Οι ανιχνευτές Α, Β βρίσκονται σε λειτουργία.
Αποτέλεσμα: δεν παρατηρείται συμβολή, αλλά ούτε το μοτίβο της εικόνας 2. Εμφανίζεται ένα σύνολο καταγραφών χωρίς κανένα μοτίβο.

Παρά το ότι τίποτε δεν διαταράσσει τη διαδρομή του 1ου ζεύγους φωτονίων που πήγαν προς την οθόνη, η ανίχνευση των διδύμων τους από τους Α, Β ήταν αρκετή για να διαλύσει τη συνοχή του κύματος. Αυτό το αποτέλεσμα, ήταν μάλλον αναπάντεχο και μοιάζει αδιανόητο.

Αν αποφασίσουμε να αφήσουμε για λίγο τη φυσική και πιάσουμε τη μεταφυσική, μπορούμε να δούμε την εξής κατάσταση. Το κάθε διεμπλεκόμενο σωματίδιο που μπήκε στον ανιχνευτή στέλνει σήμα προς το δίδυμό του: “Με είδαν. Άσε το κύμα, κάνε ότι είσαι σωματίδιο“.

Μακάρι να ήταν τόσο εύκολη η εξήγηση.

Πείραμα 3

Ροή σωματιδίων: ένα τη φορά
Διάταξη: βασική. Οι ανιχνευτές Α, Β τοποθετούνται σε μεγαλύτερη απόσταση από την οθόνη.
Αποτέλεσμα: δεν παρατηρείται συμβολή.

Το επόμενο βήμα ήταν να τοποθετηθούν οι ανιχνευτές σε τέτοιο σημείο, ώστε το σωματίδιο που πηγαίνει προς κάποιον από αυτούς να διανύσει μεγαλύτερη απόσταση από το δίδυμό του που πηγαίνει προς την οθόνη:

Αν ο κόσμος λειτουργεί όπως νομίζουμε ότι λειτουργεί, στη διάταξη αυτή συμβαίνει το αδιανόητο:

• Ένα σωματίδιο φεύγει από τη πηγή φωτός και κατευθύνεται προς κάποια από τις σχισμές. Δεν γνωρίζουμε ακόμη προς ποια.
• Βγαίνοντας από τις σχισμές χωρίζεται σε δύο “δίδυμα” φωτόνια.
• Το 1ο από τα δίδυμα πηγαίνει προς την οθόνη. Το 2ο προς τον ανιχνευτή.
• Το 1ο φτάνει στην οθόνη. Το 2ο δεν έχει φτάσει σε κανέναν ανιχνευτή. Μέχρι στιγμής, συμβαίνει ό,τι ακριβώς συνέβη και στο πείραμα 1.
• Παρά το ότι δεν έχει διαταραχτεί η συνεκτικότητα κανενός από τα δύο κύματα μέχρι στιγμής, το 1ο σωματίδιο φτάνει στην οθόνη σε τέτοια θέση ώστε τελικά να μην εμφανιστεί συμβολή.
• Το 2ο σωματίδιο φτάνει στον ανιχνευτή.

Η αιτιότητα (φαίνεται να) έχει καταρρεύσει. Ακριβώς το (φαινομενικά) ίδιο αίτιο έχει δώσει διαφορετικό αποτέλεσμα.

Ο μεταφυσικός διάλογος τώρα μεταξύ των διεμπλεκόμενων φωτονίων πηγαίνει σε άλλο επίπεδο:

-2ο προς 1ο: “Ουφ, πάλι οι άνθρωποι. Με είδαν. Κάνε ότι είσαι σωματίδιο.“
-1ο: “Μα είμαι ήδη στην οθόνη!”
-2ο: “Οκ, γύρνα πίσω και ξαναπήγαινε, κάνε όμως το σωματίδιο αυτή τη φορά“.
-1ο: “Πες ότι έγινε ήδη“.

Άνω τελεία: τι έχουμε έως τώρα

Ας το δούμε από την αρχή.

Τα δύο διεμπλεκόμενα σωματίδια φωτός βγαίνουν από τον κρύσταλλο.

• Το πρώτο σωματίδιο. Κατευθύνεται προς την οθόνη όπου και θα καταγραφεί η θέση του επάνω σε αυτήν. Οτιδήποτε συνέβη στη διαδρομή του από τη πηγή φωτός έως την οθόνη μας είναι άγνωστο, δεν γνωρίζουμε από ποια σχισμή περνάει, δεν γνωρίζουμε τη θέση του κάθε στιγμή, δεν έχουμε καμία εικόνα για τη συμπεριφορά του.
  Στη διαδρομή του από τον κρύσταλλο έως την οθόνη δεν έχει διαταράξει τίποτε τον κυματισμό του. Παρ΄ όλα αυτά, η τελική του θέση στην οθόνη είναι τέτοια, ώστε το σύνολο των μεμονωμένων σωματιδίων που θα το ακολουθήσουν ή που έχουν προηγηθεί από αυτό, να σχηματίζουν ή όχι εικόνα συμβολής, ανάλογα με το τι θα συναντήσει το 2ο σωματίδιο.
• Το δεύτερο σωματίδιο. Βρίσκεται σε κβαντική διεμπλοκή με το πρώτο: η όποια μεταβολή στη κατάστασή του φαίνεται να επηρεάζει ακαριαία τη κατάσταση του πρώτου σωματιδίου.
  Κατευθύνεται προς “κάπου αλλού”. Αυτό το “κάπου αλλού” μπορεί να είναι ο πάγκος του εργαστηρίου, ο απέναντι τοίχος ή ένας ανιχνευτής που καταγράφει τη θέση του.
  Αν η κατεύθυνσή του είναι προς τον ανιχνευτή, τότε ανεξάρτητα του πότε θα φτάσει σε αυτόν, η τελική θέση του 1ου σωματιδίου στην οθόνη θα είναι διαφορετική από αυτή που θα είχε, αν η κατεύθυνση του 2ου ήταν οποιαδήποτε άλλη.

Μπορεί να γίνει ακόμη πιο περίεργο;

Βρισκόμαστε σε κβαντικό επίπεδο οπότε ναι. Μπορεί, και θα γίνει.

Το πείραμα της κβαντικής γόμας

Αν είσαι φυσικός και κάτι σου κολλήσει στο μυαλό δεν μπορείς να το βγάλεις, μέχρι να μπορέσεις να επαληθεύσεις ότι είναι σωστό ή λάθος.

Και ας κάνουμε τη πιο τρελή υπόθεση. Το σύμπαν μας παρακολουθεί, τα σωματίδια γνωρίζουν ότι τα παρακολουθούμε και αυτό είναι κάτι που δεν το θέλουν. Ξέρουν και τον τρόπο που τα παρακολουθούμε, γίνεται με έναν ανιχνευτή. Με κάποιο τρόπο ξέρουν ότι εμείς οι ίδιοι, το κατοικίδιό μας, το φυτό εσωτερικό χώρου που διαθέτουμε, δεν μπορούμε να τα παρακολουθήσουμε, ο ανιχνευτής όμως μπορεί. Αλλά μόνο όταν είναι αναμμένος.

Ή τέλος πάντων, μόνο όταν μπορεί να δώσει ακριβή πληροφορία.

Κι αν φτιάξουμε έναν ανιχνευτή, ο οποίος να είναι αναμμένος, να καταγράφει το σωματίδιο, αλλά η καταγραφή να είναι λανθασμένη; Ή για την ακρίβεια, η καταγραφή να μη μπορεί να δώσει αποτέλεσμα;

Δώσε μου πρόκληση να σου βρω τη λύση, είπε ο πειραματιστής και σκέφτηκε τη κατάλληλη διάταξη. Είναι σχεδόν η ίδια με τη παραπάνω, με μια μικρή παραλλαγή. Περιέχει επιπλέον τη συσκευή της κβαντικής γόμας, η οποία αλλοιώνει τα αποτελέσματα της μέτρησης. Ή αλλιώς, που “σβήνει” τη καταγραφή που έχουν κάνει οι ανιχνευτές Α κ΄ Β:

Ένα φωτόνιο που θα περάσει από τη σχισμή Α μπορεί να καταγραφεί ή να μη καταγραφεί στη συσκευή Α, με πιθανότητα 50%. Αν δεν καταγραφεί σε αυτή, έχει ίδια πιθανότητα να καταγραφεί είτε στη συσκευή Γ είτε στη Δ. Με απλά λόγια, ένα φωτόνιο που θα καταγραφεί πχ. στη συσκευή Γ δεν γνωρίζουμε από ποια σχισμή έχει μπει.

Η “γόμα” του συστήματος Γ κ΄ Δ αναιρεί, διαγράφει τις όποιες μετρήσεις παίρνουμε από τις συσκευές Α κ΄ Β.

Πείραμα 4

Ροή σωματιδίων: ένα τη φορά
Διάταξη: απενεργοποίηση των ανιχνευτών Α, Β κι ενεργοποίηση των Γ, Δ.
Αποτέλεσμα: εμφάνιση φαινομένου συμβολής.

Το σωματίδιο μπαίνει από κάποια σχισμή. Βγαίνει από αυτή, μπαίνει στο κρύσταλλο και χωρίζεται στα δύο. Το πρώτο από αυτά πηγαίνει σε κάποιο σημείο της οθόνης. Το δεύτερο συνεχίζει τη διαδρομή του αφού το πρώτο έφτασε στην οθόνη.

Το 2ο σωματίδιο συναντά έναν ανιχνευτή. Ο ανιχνευτής είναι σε λειτουργία. Ο ανιχνευτής δεν μπορεί να μας δώσει αποτέλεσμα για τη σχισμή που μπήκε το αρχικό σωματίδιο.

Μετά τη ροή πολλών σωματιδίων, στην οθόνη βλέπουμε το φαινόμενο της συμβολής.

“-Έπεσα πάλι σε ανιχνευτή”.
“-Είναι αναμμένος ή σβηστός;”
“-Αναμμένος, αλλά δεν μπορεί να τους πει από μπήκαμε”.
“-Μια χαρά, θα γίνω κύμα λοιπόν”.
“-Μα είσαι ήδη κύμα”.
“-Αυτό είπα κι εγώ μόλις τώρα”.

Συνειδητό σύμπαν, ταξίδια στο χρόνο και πως να κερδίσεις στο χρηματιστήριο

Και ήρθε η ώρα να δώσουμε τις ερμηνείες μας σε όλα αυτά. Η πρώτη και η προφανής είναι ότι το σύμπαν σκέφτεται. Το σύμπαν έχει συνείδηση, έχει χιούμορ και όποτε δεν έχει τι να κάνει αναζητά άλλες μορφές ζωής για να γελάσει μαζί τους. Αυτή είναι μια ολόσωστη ερμηνεία και δεν χωρά καμία αμφιβολία σε αυτό.

Μια άλλη εξίσου ολόσωστη ερμηνεία για το πείραμα της κβαντικής γόμας είναι πως τα δίδυμα φωτόνια μεταφέρουν πληροφορία στο παρελθόν. Με βάση αυτό, μόλις καταφέραμε να δημιουργήσουμε τη χρονομηχανή με την οποία θα μπορούμε να στέλνουμε μηνύματα πίσω στο χρόνο. Θα βλέπουμε ποια μετοχή ανέβηκε, θα στέλνουμε το μήνυμα στον εαυτό μας μια ημέρα πριν και θα την αγοράζουμε. Δείτε πως λειτουργεί:

• Συνδέουμε τους διακόπτες Α, Β με ένα διακόπτη που τους ενεργοποιεί ή τους απενεργοποιεί.
• Όταν οι διακόπτες είναι στο OFF θα δημιουργείται στην οθόνη παρεμβολή, όταν είναι στο ON θα έχουμε σωρό από σωματίδια.
• Κωδικοποιούμε το μήνυμά μας στο δυαδικό σύστημα. Μηδέν για τον ανοικτό διακόπτη κι Ένα για τον κλειστό. Τον ανοιγοκλείνουμε σε σταθερά χρονικά διαστήματα.
• Το μοτίβο που θα σχηματιστεί στην οθόνη θα μπορεί να αποκωδικοποιηθεί. Και το σημαντικότερο, θα δημιουργείται αυτόματα, ΠΡΙΝ ανοιγοκλείσουμε τους διακόπτες – θυμίζω, τα δίδυμα φωτόνια στέλνουν το μήνυμα για το αν συνάντησαν διακόπτη ή όχι στο παρελθόν τους.
• Τέλος, ενώ τα πρώτα φωτόνια που βγαίνουν από τον κρύσταλλο τα στέλνουμε αμέσως προς την οθόνη, αργούμε να στείλουμε τα δίδυμά τους προς τους ανιχνευτές. Πριν από αυτούς βάζουμε ένα σύστημα καθρεφτών στους οποίους τα φωτόνια αντανακλώνται. Τα απελευθερώνουμε και τα αφήνουμε να κινηθούν προς τους ανιχνευτές την επόμενη μέρα που θα στείλουμε το μήνυμα.
• Στο μεταξύ, έχουμε ήδη διαβάσει το μήνυμα που θα μας στείλουμε εχτές. Αγοράζουμε τις μετοχές, και η ανθρωπότητα γνωρίζει ένα νέο αστέρι να γεννιέται στο χώρο της οικονομίας και των επιχειρήσεων.

Φάτε σκόνη αγράμματοι κι αστοιχείωτοι χρηματιστές. Ας μαθαίνατε κβαντομηχανική αντί για οικονομία.

Ερμηνείες και ακριβή δεδομένα

Οκ, σοβαρεύομαι.

Διαβάζοντας τη παραπάνω παρουσίαση του πειράματος δεν θα κατηγορήσω κανέναν αν από το μυαλό του πέρασαν ερμηνείες σαν τις παραπάνω για το πείραμα της κβαντικής γόμας. Αν πράγματι συμβαίνει αυτό, να σας ενημερώσω για δύο πράγματα.

Το ένα είναι ότι, αφού δώσαμε τέτοιες “ερμηνείες”, τότε δεν γνωρίζουμε τι σημαίνει Φυσική Ερμηνεία ενός φαινομένου (Φυσική από τη φυσική, όχι φυσική από τη φύση). Το γνωρίζω πολύ καλά γιατί το έχω κάνει κι εγώ: ο καθένας μας κάνει κατά καιρούς κάποιες σκέψεις που στο μυαλό του, πιθανόν να αποτελούν μια “ερμηνεία” του φαινομένου που εξετάζει. Θα σας ζητήσω να κάνετε λίγη υπομονή έως το επόμενο άρθρο, όπου θα δούμε τι είναι στη πραγματικότητα μια Φυσική Ερμηνεία. Άρα, πότε αυτή θα έχει κάποια ελπίδα να δείχνει τι συμβαίνει στη πραγματικότητα σε ό,τι αφορά το κάθε φαινόμενο ή πότε δεν θα είναι παρά μια σκέψη απολύτως κατάλληλη για τις βραδινές κουβέντες που συνοδεύονται από οινοποσία.

Αλλά για την ώρα θα δούμε κάτι πιο σημαντικό. Θυμηθείτε, από την αρχή του άρθρου σας είπα ότι θα παρουσιάσω το πείραμα της κβαντικής γόμας όπως αυτό συνηθίζεται να παρουσιάζεται στο διαδίκτυο. Υπονόησα με αυτό ότι κάποιες λεπτομέρειες είτε δεν θα είναι ακριβείς είτε θα έχουν παραλειφθεί. Ενώ τόνισα ότι κάποια σημεία στο ίδιο το πείραμα (και όχι στη σημασία του!) είναι εντελώς θολά.

Για παράδειγμα, το πρώτο από τα παραπάνω πειράματα (πείραμα 1) φαίνεται ότι δεν έχει πραγματοποιηθεί.

Το πείραμα 1 δεν έχει πραγματοποιηθεί. Ε και;

Ρίξτε μια ματιά στα κύρια πειράματα που έχουν πραγματοποιηθεί. Όλο το αλλόκοτο βρίσκεται στα πειράματα 2, 3 και 4, το πείραμα 1 μοιάζει ασήμαντο. Δεν είναι όμως. Διαβάστε για παράδειγμα τα σχόλιά μου στο πείραμα 3. Η κατάρρευση της αιτιότητας που, όπως γράφω ότι (φαίνεται να) έχει συμβεί, υπάρχει μόνο εάν το πείραμα 1 έχει πραγματοποιηθεί κι έχει εμφανίσει φαινόμενο συμβολής.

Αν δεν πάρουμε αυτό ως δεδομένο, τότε ένα μεγάλο κομμάτι, ίσως και το μεγαλύτερο κομμάτι του μυστηρίου, έχει εξαφανιστεί.

Και υπάρχουν κι άλλες λεπτομέρειες που δεν τις έδωσα. Όπως για παράδειγμα ότι δεν υπάρχει στη πραγματικότητα ανιχνευτής Β αλλά μόνο Α: αν δούμε ένδειξη στον Α τότε το σωματίδιο έχει περάσει από τη σχισμή Α, αν δεν δούμε, τότε (υποθέτουμε ότι) έχει περάσει από τη Β. Ενώ, το σημαντικότερο, και οι ανιχνευτές Γ κ΄ Δ δεν είναι μονίμως σε λειτουργία. Για την ακρίβεια, στα πειράματα που έχουν γίνει με τη χρήση της κβαντικής γόμας, έχουμε σε λειτουργία ή μόνο τον Γ ή μόνο τον Δ!

Και ακόμη πιο σημαντικό, το μοτίβο παρεμβολής που εμφανίζεται σε κάθε μια από τις δύο περιπτώσεις είναι διαφορετικό:

Τι γίνεται με το πείραμα 1;

Στο σύνδεσμο που έχω στη περιγραφή του πειράματος 1 βλέπουμε τον καθηγητή Don Lincoln από το Fermilab να αναφέρει ότι το πείραμα έχει πραγματοποιηθεί, και μάλιστα και με την ύπαρξη ανιχνευτών σε κατάσταση μη λειτουργίας. Απεναντίας, η Sabin Hosenfelder σε αυτό το βίντεο τονίζει πως το πείραμα έχει συμβεί, αλλά στη πραγματικότητα έχει δώσει τα αντίθετα αποτελέσματα! Δεν υπάρχει μοτίβο συμβολής αλλά ένας απλός σωρός από σωματίδια!

Το paper της δημοσίευσης του πειράματος δεν διαφωτίζει περισσότερο τα πράγματα. Δεν αναφέρει ούτε αν έχει γίνει ούτε φυσικά δίνει κάποιο αποτέλεσμα γι΄ αυτό. Ενώ ο Sean Carol, κάποιος που όταν γράφει καλό είναι ο κόσμος να διαβάζει προσεκτικά, πολύ έντεχνα αποφεύγει να αναφερθεί στο αν έγινε ή όχι. Το μόνο που αναφέρει στο αντίστοιχο άρθρο του είναι πως αν θα γινόταν, αυτό που θα αναμέναμε θα ήταν να μην εμφανίζεται το φαινόμενο της συμβολής.

Παρεμπιπτόντως, ο καθηγητής S. Carol συχνά λειτουργεί όπως ο ανεκδιήγητος διπλανός μας στη παράσταση με τον μάγο. Αυτόν λέω, που ξέρει πως γίνονται όλα τα μαγικά, μας δίνει την εξήγησή τους πριν προλάβουμε να συνειδητοποιήσουμε τι είδαμε και μας κάνει να θέλουμε να τον πετάξουμε στη σκηνή τη στιγμή που βγαίνουν τα λιοντάρια. Στο άρθρο του παραπάνω συνδέσμου δίνει μια απλή (κι εντελώς άχαρη) εξήγηση για το πείραμα της κβαντικής γόμας.

Μια εξήγηση του πειράματος της κβαντικής γόμας

Τα σπιν των δύο φωτονίων που έχουν βγει από τον κρύσταλλο είναι καθορισμένα, έτσι ανεξάρτητα με το αν θα περάσουν ή όχι από τον ανιχνευτή Α δεν είναι δυνατόν να εμφανίσουν συμβολή – οποτεδήποτε στο μέλλον κι αν γίνει αυτό.

Από την άλλη κι όπως λέει ο ίδιος (δεν έχω όμως τρόπο να το διαπιστώσω εφ΄ όσον δεν γνωρίζω την ακριβή διάταξη του πειράματος), το σπιν που μετράται όταν αυτά μπαίνουν στους ανιχνευτές Γ κ΄ Δ μετράται σε διαφορετική διεύθυνση από το σπιν των διδύμων τους που καταγράφονται στην οθόνη. Τι σημαίνει αυτό; Σημαίνει ότι δεν υπάρχει πλέον διεμπλοκή μεταξύ των σωματιδιών, δεν υπάρχει καμία μεταφορά πληροφορίας (γνώση του σπιν), κι έτσι απλά εμφανίζεται συμβολή!

Επιπλέον κι αν σας ενδιαφέρει, διαβάστε το άρθρο του για να δείτε γιατί τα συμπληρωματικά μοτίβα των παραπάνω εικόνων C, D φέρνουν τελικά τα πράγματα στη θέση τους.

Και όπως φαίνεται τελικά, η γνώση μιας πραγματικότητας την απαλλάσσει από το μεταφυσικό και το μυστήριο. Μπορεί όμως κάποιος ότι την απαλλάσσει εξίσου κι από την ομορφιά;

Τελικά υπάρχει κάποιο μυστήριο στο πείραμα;

Η κβαντομηχανική είναι έτσι κι αλλιώς περίεργη και μυστήρια. Περιγράφει έναν κόσμο που μοιάζει να μη λειτουργεί όπως ο κόσμος που έχουμε συνηθίσει και όλο αυτό το μυστήριο βρίσκεται στο πείραμα της διπλής σχισμής και την επέκτασή του, το πείραμα της κβαντικής γόμας. Το ίδιο το πείραμα μοιάζει να δίνει περίεργα αποτελέσματα, δεν έχει προσθέσει όμως κάποιο επιπλέον μυστήριο.

Τα μόνα που πρέπει να εξηγηθούν πλέον, είναι αυτά που ήδη έχουν προκύψει από τη κβαντική φυσική. Τι είναι αυτή η δυαδική κατάσταση, τι συμβαίνει με τα διεμπλεκόμενα σωματίδια; Και τέλος πάντων, περνάει το σωματίδιο από κάποια σχισμή κι αν ναι γιατί σχηματίζει συμβολή;

Και τι σημαίνουν όλα αυτά;

Έχουμε κάποια πράγματα ακόμη να πούμε. Όπως έχω υποσχεθεί, θα δούμε πρώτα κάτι σημαντικό που θα μας χρειάζεται κάθε φορά που (θέλουμε να) σκεφτόμαστε με επιστημονικούς όρους. Το τι σημαίνει φυσική ερμηνεία ενός πειράματος ή ενός φαινομένου, όπως και το τι δεν είναι φυσική ερμηνεία.

Και μετά από αυτό, θα δούμε τρεις φημισμένες φυσικές ερμηνείες των πειραμάτων που είδαμε και γενικότερα φυσικές ερμηνείες της κβαντομηχανικής.

(Καλά που είπα ότι δεν θα χωρίσω το άρθρο σε 37 μέρη αλλά θα το κάνω μικρό και σύντομο. Δείτε παρακαλώ αμέσως πιο κάτω πως μπορείτε να υποστηρίξετε τη σελίδα!)