În articolul de azi voi răspunde la întrebarea unui cititor care afirmă următoarele: „În ceea ce priveşte colapsul funcţiei de undă, aflăm dintr-un citat al unei cărţi scrisă de Grant Callin că extratereştrii ne spun următoarele: „Deci voi aţi dezvoltat o întreagă fizică care se bazează pe premisa că un observator conştient este necesar pentru ca funcţia de undă să colapseze? Ce egoism minunat! Ce amuzant!””.
Cum aţi putea afla dacă pisica lui Schrödinger este vie sau moartă?
Întrebări:
Ce condiţii trebuie să îndeplinească un „observator" pentru ca să provoace colapsul unei funcţii de undă? Poate fi un gândac de bucătărie un observator calificat pentru acest scop? Poate un parameci? Sau un virus?
În articolele mele anterioare m-am referit la întrebări la care fizica actuală are un răspuns. Dacă aţi fost atenţi la acest aspect, atunci veţi fi recompensaţi cu o recunoaştere sinceră a faptului că noi (mă refer aici la fizicieni) nu avem nicio idee despre cum se produce colapsul funcţiilor de undă.
In continuare urmează un curs de mecanică cuantică de zece secunde. La un nivel fundamental, tot ce există în Univers se comportă ca o undă de probabilitate. Particulele se află literalmente în mai multe locuri în acelaşi timp, fiecare cu o anumită probabilitate. Luaţi un electron şi trimiteţi-l spre un ecran cu două fante şi, uimitor, electronul trece prin ambele fante simultan. Dar să presupunem că amplasaţi o pereche de camere video care monitorizează fanta prin care trece electronul şi brusc, iată dovada, „funcţia de undă colapsează" şi într-adevăr electronul trece prin numai una dintre cele două fante. Actul observaţiei influenţează cumva sistemul studiat.
Trebuie să fac aici câteva comentarii:
1. Aţi putea crede că un electron este ca un Tasmanian Devil (n.t.: Diavolul tasmanian este un marsupial carnivor) microscopic şi care este atât de agitat încât noi nu putem afirma cu siguranţă unde se află acesta. Electronul nu este aşa. Pe baza a ceea ce cunoaştem până în prezent, nu există absolut nicio modalitate de a afla prin care fantă a trecut electronul, cu excepţia cazului în care noi îl observăm în mod direct.
2. Cineva ar putea afirma faptul că atunci când noi „observăm" o fantă sau alta, noi trimitem, într-adevăr, câţiva fotoni către ele. Nu este atunci o surpriză faptul că vom afecta sistemul. Ei bine, eu am noutăţi pentru voi! În anul 1978, John Wheeler a propus experimentul său de „alegere întârziată" în care a amplasat un detector pentru a observa fantele după ce particula a trecut deja de ele şi acest experiment a fost realizat cu doar câţiva ani în urmă. Se pare că puteţi forţa retroactiv ca funcţia de undă să colapseze.
Voi nu observaţi ciudăţeniile lumii cuantice în viaţa de zi cu zi, astfel încât este nevoie de ceva muncă pentru a inventa un exemplu în care acestea să apară. Cazul cel mai absurd şi cu siguranţă cel mai renumit este reprezentat de pisica lui Schrödinger. Ideea este că un sadic închide o pisică într-o cutie ce conţine o fiolă de otravă şi un izotop radioactiv (care se dezintegrează în mod aleatoriu). Dacă izotopul se dezintegrează, atunci pisica moare. Dacă nu, pisica trăieşte. Dar pot să vă asigur că ea va fi foarte supărată pentru tot restul zilelor sale. Singura modalitate prin care putem obţine colapsul funcţiei de undă (şi să forţăm retroactiv ca izotopul să se dezintegreze sau să nu se dezintegreze) este de a deschide cutia şi de a privi înăuntru.
Acest lucru este destul de neplăcut. Ce este atât de special la un observator? Ai nevoie de un doctorat sau este suficientă o diplomă de licenţă? Este o pisică un observator destul de bun? Cel puţin a mea mă observă tot timpul.
Cel mai ciudat lucru în legătură cu toate acestea este că noi suntem formaţi din particule cuantice. Întregul Univers ar trebui de fapt să aibă o funcţie de undă gigant, extrem de complicată iar tu, eu, cât şi electronul să facem parte din ea.
Probabil vă gândiţi că noi nu provocăm colapsul funcţiei de undă atunci când deschidem cutia. Noi doar aflăm dacă trebuie să pregătim înmormântarea pisicii sau nu. Şi nu sunteţi singurii care credeţi asta. Schrödinger nu a propus într-un mod serios experimentul cu pisica. Acest experiment a reprezentat modul în care el a luat în derâdere „interpretarea Copenhaga" a mecanicii cuantice, despre care în mod normal aţi auzit.
În cazul în care interpretarea Copenhaga vă deranjează, mai există şi alte opţiuni. „Interpretarea de cauzalitate", a lui David Bohm, se bazează pe ideea că indiferent dacă observaţi sau nu electronul, acesta trece într-adevăr printr-o fantă sau alta, pisica este moartă sau vie, iar deschiderea cutiei vă informează, nu Universul. Nu există niciun colaps al funcţiei de undă, există doar variabile ascunse pe care noi nu le putem măsura.
O altă opţiune o reprezintă „interpretarea universurilor paralele" a lui Hugh Everett. Ideea de bază este că trăim într-un univers al unui multivers.. Fiecare posibilitate cuantică are loc într-un nou univers paralel. În experimentul cu fanta dublă, electronul trece printr-o fantă sau alta şi interferenţa se produce din interacţiunea cu electronii din alte universuri. Cred că sunteţi familiarizaţi cu acest concept.
Ar putea să nu ne pese de toate aceste interpretări deoarece ele furnizează predicţii identice în universul nostru. Mecanica cuantică ne-a permis să realizăm calcule foarte precise şi încă multe altele fară a fi nevoiţi să ne facem griji cu privire la implicaţiile filozofice. Fizicianul David Mermin a rezumat, probabil, cel mai bine această situaţie: „Taci şi calculează".
Traducere de Cristian-George Podariu după how-smart-do-you-need-to-be-to-collapse-a-wave-function.
