Στα τέλη της δεκαετίας του 1970, ο θρυλικός φυσικός John Wheeler πρότεινε μια ριζοσπαστική ερώτηση: Πότε ακριβώς αντιλαμβάνεται το σύμπαν ότι παρατηρούμε ένα κβαντικό πείραμα; Και έχει πραγματικά σημασία; Η απάντηση αντιβαίνει σε ό,τι νομίζαμε ότι ξέραμε.
Το πείραμα σκέψης του Wheeler, που τελικά έγινε πραγματικό πείραμα, περιλάμβανε το διάσημο πείραμα διπλής σχισμής. Ας πούμε ότι έχετε μια πηγή φωτός και μια οθόνη με δύο λεπτές, κάθετες σχισμές. Όταν φωτίζετε τις σχισμές, το φως συμπεριφέρεται σαν κύμα. Παρεμβαίνει στον εαυτό του, δημιουργώντας ένα μοτίβο σαν κύματα στον απέναντι τοίχο, με εναλλαγές φωτεινών και σκοτεινών περιοχών.
Η συμπεριφορά των μεμονωμένων φωτονίων
Αν κάνετε το φως τόσο αδύναμο, ώστε να περνά ένα μόνο φωτόνιο κάθε φορά, το καθένα συμπεριφέρεται σαν σωματίδιο, χτυπώντας σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Παρ’ όλα αυτά, μετά από αρκετά φωτόνια, εμφανίζεται το ίδιο μοτίβο παρέμβασης. Η συνήθης ερμηνεία είναι ότι η κυματική φύση ενός μόνο φωτονίου παρεμβαίνει στον εαυτό της για να δημιουργήσει το μοτίβο.
Η παρατήρηση και η εξάλειψη της κυματικής συμπεριφοράς
Όταν τοποθετήσετε έναν ανιχνευτή στις σχισμές για να δείτε ποια σχισμή πέρασε το φωτόνιο, η κυματική συμπεριφορά εξαφανίζεται. Βλέπουμε μόνο τη σωματιδιακή φύση και ποτέ δεν εμφανίζεται το μοτίβο παρέμβασης. Στα κβαντικά πειράματα πρέπει να επιλέγουμε αν θα παρατηρήσουμε τη κυματική ή τη σωματιδιακή φύση, αλλά ποτέ και τα δύο ταυτόχρονα.
Η «καθυστερημένη επιλογή» του Wheeler
Ο Wheeler αναρωτήθηκε τι θα συμβεί αν καθυστερήσουμε την επιλογή. Τι θα γινόταν αν τοποθετούσαμε τον ανιχνευτή αφού το φωτόνιο είχε ήδη περάσει τις σχισμές; Προσέφερε μια αναλογία: φανταστείτε ένα μακρινό φωτεινό σώμα, όπως ένα κβάζαρ, που στέλνει φως για δισεκατομμύρια έτη φωτός. Μερικές δέσμες φτάνουν απευθείας, ενώ άλλες καμπυλώνονται μέσω ενός βαρυτικού φακού. Και οι δύο δέσμες φτάνουν ταυτόχρονα στη Γη, όπου μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα πείραμα για να μελετήσουμε είτε την κυματική είτε τη σωματιδιακή φύση του φωτός.
Το πείραμα «κβαντικής γόμας καθυστερημένης επιλογής» έδειξε ότι ακόμα και με καθυστέρηση, τα φωτόνια φαίνεται να «γνωρίζουν» ποια επιλογή θα κάνουμε και αλλάζουν τη συμπεριφορά τους.
Το πείραμα «delayed choice quantum eraser»
Σε μια πιο εξελιγμένη εκδοχή, τα φωτόνια περνούν από τις σχισμές και μετά αποφασίζεται αν θα παρατηρήσουμε τις σχισμές. Ακόμα και αφού τα φωτόνια έχουν ήδη χτυπήσει την οθόνη, αν διαβάσουμε την πληροφορία για το ποια σχισμή πέρασε, δεν εμφανίζεται μοτίβο παρέμβασης. Αν αγνοήσουμε την πληροφορία, το μοτίβο εμφανίζεται.
Το μάθημα του Wheeler
Ο Wheeler υποστήριξε ότι δεν έχει νόημα να μιλάμε για φωτόνια «εν πτήσει». Έχουμε μόνο μετρήσεις και παρατηρήσεις – τα τελικά αποτελέσματα των πειραμάτων μας. Η σειρά των γεγονότων και τι συνέβη κατά τη διάρκεια του πειράματος δεν έχει σημασία. Τα φωτόνια δεν βρίσκονται πραγματικά εν πτήσει όπως φανταζόμαστε, και η κυματοσωματιδιακή δυαδικότητά τους δεν λειτουργεί όπως συνήθως πιστεύουμε.
Αυτό που παρατηρούμε – είτε σωματίδια είτε κύματα – είναι αυτό που παίρνουμε. Και μόνο όταν κάνουμε τη μέτρηση, η φύση αποκαλύπτει ποια όψη της πραγματικότητας θα δείξει.
