Результати експерименту були опубліковані в авторитетному виданні Nature Physics. Дослідники намагалися повторити відомий експеримент, який лежить в основі дуже дивного передбачення квантової фізики про природу реальності. Згідно з цим передбаченням, немає ніякої реальності до тих пір, поки ми її не виміряємо, принаймні, в дуже маленькому масштабі.
У простого обивателя ця теза викликає відчуття «стійкого марення», та й із загальною теорією відносності Ейнштейна багато підвалин квантової теорії поки узгодити не вдалося. Втім, це не заважає фізикам активно експериментувати в цій області, а реально працюючі квантові комп'ютери вже давно нікого не дивують.
Реальність не існує.
Дослідники задалися простим на перший погляд питанням. Якщо мова йде про об'єкт, який може поводитися або як частинка, або як хвиля, то в який момент часу об'єкт «вирішує», як саме поводитися? Згідно із загальною логікою, об'єкт повинен бути або часткою, або хвилею за своїм походженням, а отже не має значення, хто проводить вимірювання або спостереження за об'єктом, оскільки його природа від цього не зміниться.
Але відповідно до квантової теорії, це не так. Квантова теорія передбачає, що результат залежить від того, як об'єкт вимірювали в кінці його шляху. І група австралійських фізиків під час свого експерименту знайшла докази того, що все відбувається саме так. "Наше дослідження доводить, що вимір вирішує все. На квантовому рівні реальність не існує, якщо ви її не бачите ", - підсумовує керівник дослідження Ендрю Траскотт, фізик з Австралійського національного університету в Канберрі.
Вперше подібний експеримент був запропонований американським фізиком-теоретиком Джоном Вілером в 1978 році. Зараз він відомий в науці як експеримент Уілера з відкладеним вибором. Вілер пропонував використовувати промені світла, відображені дзеркалами, але в ті часи технології не дозволяли провести такий експеримент повною мірою. Майже через 40 років група австралійських дослідників змогла реалізувати ідею експерименту Вілера з використанням атомів гелію, що взаємодіють з лазерними променями.
Дослідники уклали атоми гелію в стан «конденсату Бозе-Ейнштейна», яке дозволяє спостерігати квантові ефекти на макроскопічному рівні, а потім видалили всі атоми крім одного. Цей єдиний атом потім пропустили між двома лазерними променями, які виступали в тій же ролі, в якій дрібна сітка виступає для променів світла. Тобто. у ролі нерівномірної решітки. Потім на шляху атома була додана друга така «сітка».
Це призвело до спотворення шляху атома, він відправився обома можливими шляхами так, як це зробила б хвиля. Іншими словами, атом проходив два різних шляхи. Але при повторному експерименті, коли друга «сітка» не була додана, атом вибирав лише один можливий шлях. На думку дослідників, той факт, що друга «сітка» була додана вже після того, як атом перетинав перше «роздоріжжя», передбачає, що атом, образно кажучи, так і не визначився зі своєю природою до того, як зазнав спостереження (або вимірювання) вдруге.
«Передбачення квантової фізики щодо взаємодії об'єктів можуть здаватися дивними, коли мова йде про світло, яке веде себе як хвиля», - пояснює Роман Хакімов, співробітник Австралійського національного університету, який брав участь у дослідженні. Але за його словами, експерименти з атомами, які мають масу і взаємодіють з електричними полями, робить картину ще більш неймовірною.
Простіше кажучи, якщо прийняти той факт, що атом вибирав певний шлях на першому роздоріжжі, експеримент доводить, що майбутні вимірювання можуть впливати на минуле атома, пояснює керівник дослідження Енді Траскотт. "Атом не здійснював шлях між умовними точками А і B, - пояснює він. - Тільки після вимірювань в кінцевій точці спостереження, ставало зрозуміло чи повів себе атом як хвиля, розділяючись за двома напрямками, або як частинка, вибираючи один ".
Що це означає?
Незважаючи на те, що все це звучить дико для непосвяченої людини, автори дослідження кажуть, що експеримент є підтвердженням квантової теорії. Принаймні, в найдрібніших масштабах. Ця теорія вже дозволила створити ряд цілком працездатних технологій в області лазерів і комп'ютерних процесорів, але досі таких яскравих експериментів, що підтверджують її, не було. Траскотт і Хакімов по суті знайшли підтвердження того, що реальність не існує, поки ми її не спостерігаємо.
Це одна з основоположних тез квантової теорії. Саме його неймовірність з точки зору обивателя, для якого дощ не перестає йти, навіть якщо ти закриєш очі, щоб його не бачити, роблять квантову теорію «відірваною від реальності». Досі не було знайдено жодних доказів того, що цей принцип діє в реальності. Мислений експеримент Вілера, так само як і підтверджує його практичний експеримент Траскотта, поки відносяться лише до квантового рівня.
Водночас, ряд філософів вважає, що навіть будучи неприменимою до макро рівня, квантова теорія може бути корисною для обивателя, оскільки (будучи грубо сформульованою) свідчить, що світ є в точності таким, яким ми його бачимо.
