5979
BLOG
Splątanie kwantowe, J.Wheeler i... czas
BLOG
Fizyk amerykański John Wheeler, postać zwana “ikoną” fizyki XX wieku, z racji nie tylko wielkich i rzeczywistych osiągnięć w fizyce i astrofizyce, ale także z racji swych hiperoryginalnych poglądów na istotę i dzieje myśli naukowej, funkcji i celów badania przyrody, życia i działalności instytucji naukowych USA i Europy, wreszcie z uwagi na barwną popularyzację fizyki, otóż John Archibald Wheeler jest autorem projektu eksperymentu (przeprowadzonego kilkakrotnie) o nazwie “ eksperyment z opóźnionym wyborem “ [1].Sercem tego eksperymentu jest interferomet Macha- Zhendera,o którym już pisałem w post-cie zatytułowanym : “Funkcja falowa “psi”, równanie Schroedingera i rzeczywistość”.I faza eksperymentu.Interferometr jest niepełny ,zawiera tylko jedno zwierciadło półprzepuszczalne.Żródło emituje pojedyncze fotony. Foton poda na zwierciadło Z(1) i z jednakowym prawdopodobieństwem wybiera jedną z dwóch dróg, trafiając na koniec na jeden z dwóch detektorów ,którymi mogą być np. fotopowielacze FP(1) , FP(2). Aparatura w takim stanie służy do wykazania korpuskularnej natury światła.II faza eksperymentu.Gdy foton już wybrał jedną z dróg na zwierciadle pierwszym i jest w drodze do detektora, wstawiamy drugie zwierciadło półprzepuszczające Z(2), w miejscu gdzie spotykają się tory prawdopodobne fotonu. I co się okazuje ?Teraz detektory wykazują interferencję (destrukcyjną i konstruktywną),czyli falową naturę fotonu, co świadczy, iż po wyjściu ze zwierciadła Z(1) foton rozdzielił się na dwie części i biegł dwiema drogami naraz.Opóźniony wybór polega na tym, że zwierciadło Z(2) wstawiamy dużo później w stosunku do przejścia fotonu przez zwierciadło Z(1).Foton już dawno wybrał jedną tylko drogę jako cząstka, a my wstawiając dopiero teraz zwierciadło Z(2) powodujemy zmianę jego wyboru drogi z przeszłości! Pomiar w teraźniejszości za pomocą Z(2) zmienia przeszłość wydarzenia na Z(1) !To tak jakby przeszłość była organizowana przez przyszłość.J.A.Wheeler podał również wersję “ kosmiczną” eksperymentu z “opóźnionym wyborem”.Rzekomo dwa różne święcące obiekty na niebie zaobserwowane przez astronomów, oznakowane przez 0957 i 561 A,B okazały się być dwoma obrazami jednego i tego samego obiektu zwanego kwazarem. Podwójny obraz jednego kwazara ,powstaje na skutek ugięcia światła biegnącego od kwazara , w pobliżu masywnej galaktyki, znajdującej się między kwazarem a Ziemią. Jest to efekt przewidziany przez ogólną teorię względności Alberta Einsteina i opisałem go szczegółowo w jednym z poprzednich postów o tytule: ”Podwójny pierścień Einsteina”.Powstają dwa ugięte promienie, czyli fotony biegną po dwóch różnych drogach do Ziemi. Każdy foton po opuszczeniu kwazara i natrafiający na przestrzeń w pobliżu masywnej galaktyki ,wybiera z jednakowym prawdopodobieństwem ugięcie i obejście galaktyki z jednej lub z drugiej strony.Wheeler zauważył, że jest to identyczna sytuacja jaka występuje w fazie I w aparaturze M-Z z jednym zwierciadłem Z(1).Jeżeli teraz wstawimy przed obiektywem teleskopu zwierciadło Z(2), to spowodujemy, że fotony, które opuściły kwazara i biegły obok masywnej galaktyki miliardy lat temu, będą przebiegać, po dwóch drogach naraz jako paczki falowe i po przybyciu na Ziemię dają interferencję.Oznacza to ,że jesteśmy w stanie wpływać dzisiaj na to, co działo się miliardy lat temu !Wheeler napisał:*“jest błędem twierdzić ,że przeszłość już istnieje ,raz na zawsze w każdym szczególe. Przeszłość jest teorią. Przeszłość nie istnieje jeśli nie została zarejestrowana w teraźniejszości .przez wybór takiego a nie innego pomiaru i aparatury dzisiaj, decydujemy o tym co się wydarzyło w przeszłości. Zjawiska wywołane dzisiaj ,rozciągają się wstecz w czasie w zakresie swych konsekwencji”.Można więc wyobrazić sobie taki dialog:*Wszechświat: ja stworzyłem przestrzeń, czas i ciebie.*Człowiek: Tak, bez ciebie nic by nie powstało. Ale ty sam, nie mógłbyś zaistnieć bez elementarnych aktów obserwacji przez świadomość taką, jak moja. Oto radykalna wersja kopenhaskiej filozofii rzeczywistości bazująca na współczesnej fizyce.Eksperyment z “ opóźnionym wyborem”, którego schemat opracował J.A.Wheeler, jako pierwszy w historii fizyki, wynika logicznie z równania falowego E.Schroedingera.Równanie to, podobnie jak równanie falowe elektrodynamiki lub mechaniki klasycznej, jest symetryczne względem przekształcenia zwanego odwróceniem czasu. Ewolucja układu kwantowego w czasie, od dowolnego momentu o wartość t do przodu ,będzie równoważna ewolucji układu od tego momentu wstecz, o tę samą wartość t.Eksperyment z opóźnionym wyborem pokazuje, że sens pojęć przeszłość, teraźniejszość i przyszłość w mechanice kwantowej jest inny niż w fizyce klasycznej. Rzeczywistość kwantowa –według kopenhaskiej filozofii QM - jest mieszanką możliwości w każdym czasie, a odpowiednia obserwacja wybiera taką, czy inną historię. Nie oznacza to jednak ,że dzisiejsze działania zmieniają przeszłość ,jedynie wymazują wpływ przeszłości na teraźniejszość lub zmieniają ten wpływ.Taki eksperyment z “wymazywaniem kwantowym zaproponowali w 1982 roku Marlan Scully i Kai Druhl .Jest to pewien wariant doświadczenia Younga polegający na wprowadzenie mechanizmu znakowania fotonu przechodzącego przez szczeliny ,tak by można było później stwierdzić, przez którą szczelinę ten foton przeszedł. Wyniki całej serii eksperymentów tego typu, opisane są w publikacji [2]. Literatura[1] Delayed choice experiments and the Bohr-Einstein dialog,Conf.Amer.Phil.Soc. and Roy.Soc.,London,1980[2] Physical Review Letters,t.84,1,s.1-5
