Pytanie, kiedy Wszechświat „zauważa”, że jest obserwowany, brzmi jak science fiction, ale leży u podstaw jednego z najbardziej niepokojących odkryć w fizyce kwantowej. Eksperymenty sięgające eksperymentów myślowych fizyka Johna Wheelera z końca lat 70. XX wieku pokazują, że rzeczywistość nie jest ustalona, dopóki nie zostanie zmierzona, i nawet wtedy nasze wybory dotyczące sposobu pomiaru mogą retrospektywnie wpłynąć na to, co się wydarzyło.
Eksperyment z podwójną szczeliną: kwantowy punkt wyjścia
Podstawą tych oszałamiających odkryć jest eksperyment z podwójną szczeliną. Wyobraź sobie, że światło pada przez dwa wąskie otwory. Światło zachowuje się jak fala, tworząc na ekranie wzór interferencyjny – naprzemienne paski światła i ciemności, niczym fale wody przepływające przez dziury. Potwierdza to falową naturę światła.
Ale co się stanie, gdy wyślesz fotony pojedynczo? Co zaskakujące, nawet pojedyncze fotony tworzą ten sam wzór interferencji, co sugeruje, że każdy foton w jakiś sposób zakłóca sam siebie. Tutaj robi się dziwnie: jedna cząstka zachowuje się jak fala.
Obserwacja zmienia wszystko
Jeśli spróbujesz określić przez którą szczelinę przechodzi każdy foton, umieszczając detektor w dziurach, zachowanie fali zniknie. Fotony zachowują się teraz ściśle jak cząstki, uderzając w ekran w dyskretnych punktach, bez wzoru interferencyjnego. Akt obserwacji powoduje, że foton „wybiera” pomiędzy falą a cząstką. To nie tylko nasze instrumenty; chodzi tu o fundamentalną naturę samego pomiaru.
Opóźnienie wyboru Wheelera: rzeczywistość retrospektywna
John Wheeler poszedł jeszcze dalej. Zapytał, czy Wszechświat zachowałby się w ten sam sposób, gdybyśmy odłożyli decyzję o obserwacjach do czasu, aż foton przejdzie przez szczeliny. Czy wybory dokonane w teraźniejszości mogą mieć wpływ na to, co wydarzyło się w przeszłości?
Wheeler zaproponował analogię, wykorzystując odległe światło kwazarów zakrzywione przez grawitację. Wybierając, czy mierzyć te promienie – jako fale, czy jako cząstki – pozornie retrospektywnie określamy zachowanie fotonów. Późniejsze eksperymenty potwierdziły jego przewidywania. Nawet opóźniony wybór powoduje, że foton „pamięta” naszą decyzję. Oznacza to, że czas nie jest sztywną strukturą i wszechświat nie wejdzie w określony stan, dopóki go do tego nie zmusimy.
Kwantowa gumka: wyrzucanie przeszłości
„Opóźnienie wyboru gumki kwantowej” idzie jeszcze dalej. W tej wersji eksperyment decyduje, czy śledzić, przez którą szczelinę przechodzi foton, po tym, jak foton już uderzył w ekran. Jeśli informacja zostanie zarejestrowana, nie powstaje żaden wzór interferencji. Ale jeśli informacja zostanie odrzucona, obraz pojawi się ponownie. Wszechświata nie obchodzi, czy w ogóle zmierzyliśmy ścieżkę, pod warunkiem, że usuniemy jej zapis.
Konsekwencje: wykraczające poza zdrowy rozsądek
Wheeler argumentował, że mówienie o fotonach „w locie” nie ma sensu. Są tylko pomiary i obserwacje; kolejność nie ma znaczenia. W dualności falowo-cząsteczkowej nie chodzi o to, czym są fotony, ale o to, jak z nimi współdziałamy.
To, co dostajemy – cząstki lub fale – jest tym, co dostajemy. I dopiero po dokonaniu tego pomiaru natura pokazuje nam, który aspekt rzeczywistości mamy pokazać.
Eksperymenty te nie sugerują, że wszechświat celowo nas oszukuje; pokazują raczej, że nasze rozumienie rzeczywistości jest zasadniczo niepełne. Wszechświat nie ma żadnych istniejących wcześniej właściwości, dopóki ich nie zmierzymy, a nasze wybory w teraźniejszości mogą mieć wpływ na przeszłość. Zmusza nas to do zmierzenia się z niepokojącą możliwością, że rzeczywistość nie jest stałą całością, ale dynamiczną interakcją pomiędzy obserwacją a istnieniem.
