A kék citrom projekt - Kvantum radar 4.

| 2014. december 31. 23:33 | Frissítve:

Mivel lézeres-távcsöves kísérletünk 2014-ben kicsit nagyobb és egyben egzotikusabb helyszínre költözik, idén egészen új perspektívából közelítjük meg a kérdést.

Figyelem! A "Kék Citrom" projekt a 2010-ben kezdődött Kvantum-radar kísérletsorozatunk idei folytatása, ezért eredeti cikkünk ismerete nélkül, önmagában nem értelmezhető!

Előzmények

Kvantum-radar 1. (eredeti, 2010)
Sikeres fotonhasítás (2012)
Kvantum-hipertér 2013 (jobbra >>)

Tartalom

  • Szubjektív színek
  • Piknik a lila pázsiton
  • A Kvantum-összefonódás intimitása
  • Egy Zombi-macska, egy tudós és barátja
  • Miért ne keverjük a fizikát ezorétiával
  • A kísérlet és a kísérletező összefonódása
  • A szuperpozíció összeomlásának illúziója
  • Tervezzünk kísérletet!
  • Egy- és több szemlélős előtesztelés
  • A Dupla vakteszt lényege
  • A kiértékelési fázis
  • Predikciók és értelmezés
  • A lehetetlen lehetősége
  • Gyakorlati akadályok kezelése
  • Ellentétes alternatívák szuperpozíciója
  • Zárószó

 

 

Előszó

Amíg gyermekek vagyunk, mindenre nyitottak és kíváncsiak vagyunk, majdnem mindenben hiszünk, és kevés dolog tűnik kőbe vésettnek. Aztán, ahogy felnövünk, a mindennapok rutinja, problémáink vagy sikereink, örömünk vagy csalódásaink szépen, lassan, szinte észrevétlenül elhitetik velünk, hogy ez csak valami fajta álomvilág, keserédes illúzió lehetett; és amivel felnőttként szembe kell néznünk, és amelynek meg kell felelnünk, az az objektív, „kőkemény”, a fantáziának már nem sok teret adó objektív valóság.  Abban viszont még felnőttként is egyetértünk, hogy ugyanazokat az objektívnek hitt eseményeket, élményeket, tényeket egyénileg más- és más szubjektív érzetekkel társítjuk, másképp látjuk, másképp ítéljük meg. De mi van akkor, az objektívnek hitt tények valójában továbbra is  szubjektívek? Hunyjuk be a szemünket, és menjük vissza egy pillanatra gyermekkorunkba, és emlékezzünk, milyen volt – ha még vissza tudjuk idézni akkor önmagunkat.

Vajon hányan gondolkoztunk el gyermekkorunkban arról, hogy mások is ugyanúgy látják-e a világot, mint mi? Vajon ugyanolyannak érzik-e, élik-e meg legalapvetőbb audiovizuális ingereket - formákat, hangokat, színeket? Lehetséges-e, hogy amit mi zöldnek látunk, azt mások lilának? Előfordulhat-e, hogy a többiek szemében például a pázsit rózsaszín? Mi van, ha mások számára egy citrom valójában olyan színű, amilyet mi kéknek hívnánk, ha az ö szemükkel látnánk? És végül a legfontosabb – kiderülne-e egyáltalán, valaha ez a látszólagos ellentmondás?  Ellenőrizhető-e ez egyáltalán?

Kérdezzük meg!

Mi sem egyszerűbb ennél. Csak fognunk kell egy citromot, oda kell kacsintanunk kedvenc játszópajtásunknak, és egy óvatlan pillanatban a fülébe súgni a mindennél egyszerűbb kérdést – milyen színűnek látod? Miután barátunk, vagy barátnőnk megbizonyosodott arról, hogy ninc sehol kandi-kamera, és ez nem a ma oly népszerű, video-megosztókon milliós nézettséget hozó „beugratós” videók egyike, előbb nyilván megkérdezi, hogy megbolondultunk-e, végül, némi unszolás után megkapjuk a talán kissé ingerült választ – „hát sárga, nem látod? Ez egy citrom, milyen színűnek kellene lennie?”

Ok, hát megkérdeztük, és a citrom szerinte is tök sárga, ennél sárgább nem is lehetne. De ebből kiderül-e hogy ő tényleg ugyanolyannak látja-e a citromot, mint mi? Nos, a legkevésbé sem. Ettől még nyugodtan láthatja a citromot olyan színűnek, amit mi kéknek neveznénk – ám ő akkor is ki fog tartani amellett, hogy az sárga, és sárgának is fogja hívni azt. Egyszerűen azért, mert a citromot egész életében így és ilyennek látta, és amikor megtanult beszélni, ehhez a színhez, az általa keltett képhez, érzethez párosította  a „sárga” szót.

A színek ugyanis végső soron a tudatunkban keletkező, szubjektív érzetek, és semmilyen, de semmilyen – eddig ismert – objektív módon nem bizonyosodhatunk meg arról, hogy ugyanaz a szín ugyanazt az érzetet keltik-e mindannyiunkban.

De mit mond erről a tudomány?

Nos, az emberi élettannak foglalkozó biokémikusok, pszichológusok, sőt, még a fizikusok is – a fentieket olvasva most jó eséllyel,  dühösen horkantanak fel, és kikérik maguknak ezt az áltudományosnak ható, ezotérikusnak tűnő halandzsát. Cikkünk szerzőjét pedig melegebb éghajlatra, rosszabb esetben az általános iskola környezettan órájára küldik vissza, a következő érvekkel -

Balra - az elmélet, Jobbra lent - prizmával bontott fény

A színek fizikailag többségében nagyon is jól definiálhatók - konkrétan, a látható fény egyes hullámhosszaihoz rendelt elnevezések. A szivárványban a (még) láthatatlan, alacsonyabb frekvenciájú infravöröstől a piroson, sárgán, zölden és kéken át a (már) nem látható ultraibolya tartományokig terjednek. A biokémikusok pedig rámutatnának arra, hogy az emberi szemben található, színérzékelésért felelős ún. „csapocskák” egyértelműen  ezen spektrális tartományok valamelyikére érzékenyek (kék, zöld és vörös receptoraink vannak). A retinára vetülő fényt ezek fogják fel, és továbbítják látóidegeinken keresztül agyunkba, elsődlegesen az ott található látás-központba. Ennek alapján a színek objektív, élettanilag is jól meghatározható jellemzők. De mi történik akkor, ha egy „lehetetlen színt” látunk? Egy olyat, amely nincs is benne a szivárványban, és nem felel meg egyetlen hullámhossznak sem? Ugyanis van ilyen, csak a legtöbben nem tekintjük „kitüntetettnek”. Most mégis - éppen ezért – kell őt jobban megvizsgálnunk. Lássuk hát -

Létezik-e a „lila” szín?

Eláruljuk – Nem létezik. A lila, vagy amit annak hiszünk, egy olyan illúzió, amit már a tudatunk hoz létre, méghozzá akkor, ha a szivárvány két, ellentétes „végén” található fények keverednek egymással. A lila szín – és annak minden közkedvelt árnyalata – valójában a vörös, és a kék hullámhosszak vizuális „akkordja”, optikai harmóniája.  A mályva, az ibolya, az indigó, a bíbor, de még a százszorszép virágának szirmai is csupán e két optikai frekvencia különböző arányú keveredései. Ezek pedig, szemünkbe jutva, látóidegeink bonyolult rendszerében félig már „előfeldolgozva”, mégis, végső soron az elménk által a hozzájuk rendelt, szubjektív érzeteinkkel megélt vizuális palettájának elemei, és mint ilyeneknek, már koránt sincsen egyértelmű kapcsolata az objektív valósággal. Csak megtanultuk, hogy – bármilyennek is látjuk az ibolyát – mi az ehhez kapcsolódó, belső érzetet „lilának” fogjuk hívni – szubjektív érzeteink összehasonlíthatatlanságának tudatában is.

Ezek a színek nem léteznek - mégis látjuk őket. Miért ne láthatná valaki a füvet épp ilyennek?

(jobbra és fent)

Ezzel visszajutottunk oda, hogy a citrom néhányunk szemében / tudatában igenis lehet „kék”, de bármilyennek is érezzük azt, az ehhez kapcsolódó látványt mindannyian, egyezményesen „sárgának” hívjuk, és így – ha csak bele nem látunk valahogy egymás „fejébe” - soha nem derülhet is ki a különbség.

Mindez, belátható igazsága ellenére is csupán egy érdekes analógia, és még csak nem is tökéletes – ám, ennek segítségével érthetjük meg legkönnyebben az alábbi – a minket körülvevő, objektívnak hitt világ esetleges, rejtett szubjektivitásának feltárására irányuló, megtervezett kísérletünket, a „Kék citrom” projektet.

Előbb azonban vizsgáljunk meg még egy, kicsit más jellegű – ám szintén látásmódunkhoz kapcsolódó, elsőre extrémnek ható,  ám éppen ilyen illúzív következtetésekkel járó, ám tudományosan igazolható felvetést!

A kvantum-összefonódás intimitása

Amikor ránézünk egy mindennapi tárgyra, vagy élőlényre – legyen az egy piros pöttyös labda, egy közlekedési lámpa, egy csepp víz, vagy éppen egy távoli csillag – akkor valójában  a retinánkra eső egyedi fotonok sokaságát érzékeljük.

Ha többen is látjuk ugyanazt a tárgyat vagy élőlényt, akkor mindannyian az arról visszaverődő, vagy az által kibocsájtott fotonokat látjuk – de nem ugyanazokat a fotonokat. Ugyanazt az önálló  fotont ugyanis normál körülmények között soha, de soha nem láthatja két különböző megfigyelő – és ez nem csak emberek, vagy tudatosnak hitt élőlények vonatkozásában igaz. Két pálmalevél sem használhatja fotoszintézishez ugyanazt az önálló fény-részecskét, és két fényképezőgép sem rögzítheti ugyanazokat a önálló fotonokat.

Az, hogy ennek ellenére hasonlóan látjuk (vagy hasonlóan látottnak hisszük) a körülöttünk lévő világot, az csupán abból következik, hogy a legtöbb - mindennapjainkban érzékelhető tárgyról, élőlényről illetve fényforrásból - milliárdszor milliárd foton „irányul” mindannyiunk felé (mint ahogy a környező világegyetem többi tériránya felé is), és ezek nagyrészt ugyanazt az információt hordozzák.

Másképp fogalmazva – fény-részecskék statisztikai sokaságát látjuk mindannyian, amelyek így szinte tökéletesen megegyeznek a legtöbb esetben. A hasonlóság olyan mértékű, az esetleges eltérések pedig annyira ritkák, hogy azt hisszük, ugyanazt látjuk. Pedig valójában nagyon nem.

Épp ellenkezőleg – mindannyian mást látunk – és néha, nagyon-nagyon ritkán, - talán életünkben egyetlen-egyszer, nagyon különleges pillanatokban ezt az eltérést meg is tapasztalhatjuk. Ilyenkor általában úgy gondoljuk, hogy káprázott a szemünk, vagy szimplán nem arra néztünk – pedig tényleg mást láttunk, és ennek kvantumfizikailag jól igazolható háttere van.

Például, ha egy gyönyörű, tiszta és meleg nyári éjszakán kifekszünk párunkkal / barátainkkal egy mezőre, és az égboltot figyeljük szebbnél szebb hullócsillagokban, kívánságaink teljesülésében, vagy éppen jó tündérekben reménykedve – akkor van esély ennek megélésére. 

A hullócsillagok valójában hihetetlenül apró, néha csak porszemnyi mikro-meteoritok, amelyen elképesztő sebességgel csapódnak a föld légkörébe, ott felizzanak – emiatt fényt bocsájtanak ki, fotonok formájában – majd elenyésznek. A nagyobb fényű hullócsillagokat persze mindketten / mindannyian láthatjuk, de tegyük fel, hogy egy porszemnél is milliárdszor kisebb, akár elemi  részecske (elektron, ion, stb.) érkezik, ugyanilyen sebességgel.  Szintén becsapódik a légkörbe, és az első levegőmolekulával ütközve, „szublimál” - és kibocsájt egyetlen-egy fotont.

Ez a foton – a kvantumfizikai törtvényeinek megfelelően - tulajdonképpen bárhol elnyelődhet – egy tó vizében, az erdőben egy falevélen, egy kődarab felszínén, de önálló fény-részecskeként csakis és kizárólag egyetlen ilyen, jól meghatározható entitással léphet kapcsolatba. Ha történetesen ez a foton egy emberi megfigyelő szemébe jut, akkor a többiek azt már nem láthatják – még elvben sem.

Ugyanez a jelenség nem csak relatíve közeli – a földünkhöz közeli – objektumok viszonylatában játszódhat le, hanem távoli csillagok, galaxisok vonatkozásában is. Ha például egy tízmilliárd fényévnyire lévő nap szupernóvaként felrobban, akkor annak fénye beragyogja az ottani galaxist, ám a kibocsájtott fotonok eloszlása térben a távolsággal exponenciálisan csökken, és mire ideérnek hozzánk, addigra az egész Földre már csak nagyon kevés – esetleg egyetlen fény-részecske jut. Ekkor ugyanaz történhet, mint a hullócsillagok esetében – ezt csak egy szemlélő érzékelheti, ha egy ember szemének retináján csapódik be, akkor azt csak egyvalaki láthatja, vagy – ha úgy tetszik – csak az ő számára „létezik”.

Úgy is fogalmazhatunk, hogy az a távoli csillag utolsó felvillanásával létrejövő, az esemény tényét hordozó foton abban a pillanatban egy virtuális „hidat” képez, az emberi ésszel szinte  felfoghatatlan kiterjedésű téren és időn át a csillag újjászületése előtti utolsó „felvillanása”, és a szemlélő között.

Ez pedig végső soron nem más, mint egy bensőséges, mások számára soha nem érzékelhető összefonódás a távoli csillag és a szemlélő között. Az a felvillanás, az a végtelenül halvány „szikra” az égbolt végtelenjében csakis egyvalakié lehet – ezt értjük a kvantumfizikai összefonódás „intimitásán”. És mivel ezt az objektív jelenséget csak egy kiválasztott szemlélő élheti meg, az ő szubjektív valósága (az ő általa megélt valóság) szükségszerűen különbözni fog a többiekétől, akik semmit sem láttak mindebből – még elvben sem.  Másképp megfogalmazva, egy önálló foton mindig csakis egyetlen szemlélővel létesíthet intim, személyes kapcsolatot, és azt soha, senki más nem láthatja, ellenőrizheti, vagy érzékelheti. A halvány, egyszeri, és immár megismételhetetlen felvillanást csak egyvalaki láthatja. Az a csillag „csak az övé” - senki másé.

De mi dönti el, hogy kit, vagy mit „választ” egy foton?
Miért, és kié lehet a szubjektív élmény?

A miértet és a hogyant nem tudjuk – pontosabban, a kvantumfizika elvi kiszámíthatatlanságában rejlőnek, érzékelhető ok-okozati előzmény nélküli történésnek hisszük -, de kísérletileg igazolhatjuk, hogy a leírtak pontosan így történnek. Azt is nagyon fontos megértenünk, hogy egy, a szemlélőtől tetszőleges távolságban kibocsájtott fotonnak nincs előre meghatározott „iránya”, vagy „röppályája”, amin - mint egy vonalzóval húzott, képzeletbeli egyenesen - végighalad a világegyetemen, így az sem előre eldöntött, hogy ki, vagy mi lesz a szemlélő, amivel interakcióba lép.

Ahhoz, hogy ennek lezajlását egyáltalán elképzelhessük, először is egy borzasztóan nehéz, ám elengedhetetlenül szükséges, lépést kell tennünk. El kell szakadnunk a hétköznapi értelemben vett „terjedésről” alkotott képünket, fel kell adnunk a tárgyak, vagy élőlények mozgásáról alkotott belső képünket, és a teljes, ezzel összefüggő gondolkodásmódunkat; ehhez pedig először fel kell ismernünk korlátainkat.

Görcsösen ragaszkodunk ugyanis ahhoz a (kizárólag makroszintű, mindennapi világunk leírásában használható) tévképzetünkhöz, hogy a terjedés egy olyan mozgás, amely során egy objektum egy jól meghatározható irányban kiindul egy pontból, majd bizonyos időegységek elteltével mindig egy-egy konkrét, megadott, jól meghatározható helyen található az irányából következő íven, egyenesen vagy „röppályán”, majd egyszer csak elérkezik végcéljához. Ez a gondolkodásmód teljesen hamis, és csak azért használható mindennapjainkban, mert megint csak egy tárgyat alkotó elemi részecskék statisztikai sokaságára értelmezzük azt (és ez praktikus vonatkozásban elegendő is).

Amikor azonban egy (pl. távoli csillag szupernóvájából eredő, általa gerjesztett gerjesztett), magasabb energiaállapotú részecske kibocsájt egy fotont, akkor szó sincsen sem irányról, sem röppályáról. A foton minden lehetséges irányba egyszerre „terjed”, egy fénysebességgel táguló gömb (vagy virtuális buborék) felszínén, tetszőlegesen helyen, sőt, ha a foton kibocsájtásának időpillanatát is a kvantumfizika véletlenszerűségével kombináljuk – akkor időben is végtelen számú, egymásban hagymahéj-szerűen növekvő, egymáshoz hihetetlenül közeli buborékok felszínén. A fotonnak, legalábbis a mi, idődimenziót is tartalmazó vonatkoztatási rendszerünkben, azaz az emberi szemlélők által érzékelhető valóságban nincs előre meghatározott „célja”, csupán észlelésének valószínűsége, esélye. (Ebből a szemszögből vizsgálva a fotont sokkal inkább úgy írhatjuk le, mint „esélyt annak észlelésére” a fénysebességgel táguló, akár többszörös valószínűségi „buborékok” felszínén.)

Ugyanaz a foton elnyelődhet itt, Földünkön, egy emberi észlelő szemében (egy levél felszínén, valamelyik sivatag homokjában, vagy egy akár egy vízcseppben), de a Marson vagy a Vénuszon, az Androméda-galaxisban, és a világegyetem túlsó felében is. Ha viszont egyszer elnyelődött valahol, akkor máshol már nem teheti meg ezt. De honnan tudja a foton „lehetősége” a világegyetem túlsó végében, hogy ő éppen már elnyelődött például itt, a Földön, egy észlelő szemében?

A válasz, annak ellenére, hogy ezt nehéz elképzelnünk - valójában végtelenül triviális. Egyszerűen azt kell csupán elfogadnunk, hogy ugyanarról a fotonról beszélünk - tehát teljesen mindegy, milyen messze vannak egymástól „lehetőségeik” térben és időben; gondoljunk csak a kvantum-radar kísérletben szándékosan, egy nemlineáris optikai kristály által parametrikusan lekonvertálódott ikerpárokra (ott sem számított a tér- és időbeli távolság, kísérletileg igazoltan).

De van egy, ezzel egyenértékű, a relativitás elméletéből következő ok – éspedig, hogy a foton számára nem telik az idő. A fény-részecske szemszögéből az összefonódás a kibocsájtó objektum és a szemlélő között azonnali; függetlenül attól, hogy mi, emberek eközben másodpercek, évek vagy évmilliárdok eltelését érzékeljük. A foton – saját vonatkoztatási rendszeréből szemlélve – zérus ideig létezik. Kibocsájtásának pillanatában más el is nyelődött – és mivel fénysebességgel terjed, a távolság sem értelmezhető számára. A fotonok szemszögéből nézve egyáltalán, semmilyen dimenzió nem létezik (térbeli sem), már csak ezért sem kell aggódniuk olyan buta, emberi fogalmaknak való megfelelésük miatt, mint „irány”, „röppálya”, „sebesség”, vagy bármelymás, kronologikus illúzió.

Az, hogy mi ezeket az illúziókat mégis valósnak éljük meg, természetesen meghökkentő és különös, ám éppoly szép is egyben. Hogy a fotonok valósága „valódibb-e”, mint a mi illúzióink, az viszont már sokkal inkább metafizikait, esetleg filozófiai, mintsem fizikai kérdés – mi viszont szeretnénk vizsgálatainkat szigorúan fizikailag is ellenőrizhető, empirikus kísérletek sorával igazolni (vagy cáfolni). Ha a kísérlet azt látszik igazolni, hogy nincs is objektív valóság – hát (ne) legyen. De ezt akkor sem filozofikus metaforák halmozásával, hanem megtervezhető, definiálható, jól meghatározható predikciókkal rendelkező, experimentális úton tegyük – erről szól a Kvantum-radar felvetést a másik irányból megközelítő „Kék citrom” projekt. Előbb azonban feltétlenül meg kell említenünk egy világhírű honfitársunk ezzel kapcsolatos elméleteit.

A Kék citrom projekt Wigner és Schrödinger felvetéseinek tükrében

Mielőtt tehát belevágnánk a „szubjektív valóságok” tesztelésére kialakítandó, saját kísérleti felvetésünk megvalósításához, vissza kell térnünk egy másik, már-már elcsépelt, ennek ellenére lenyűgöző és máig megoldatlan gondolat-kísérlethez, illetve annak látszólag pofátlan egyszerűsége ellenére a fizikusokat már egy évszázada őrületbe kergető dilemmához. És ha ez nem lenne elég, meg kell ismernünk egy magyar származású, zseniális fizikust, aki egy „kicsit” továbbgondolta a kísérletet.

A  zombi-macska esete a tudós mit sem sejtő barátjával

Schrödinger dobozba zárt élőhalott cicájáról – melynek létét egy kvantumfizikai szinten, és a kvantumfizika törvényeinek megfelelően lezajló, két egyenlő eséllyel bekövetkező, ám homlokegyenest ellentétes eredménnyel  járó „orosz rulett” határozta meg – már részletesen írtunk előző cikkünkben, így ezt most nem ismételjük meg teljes részletességgel. A lényeg, hogy a macska élete egy olyan esemény kimenetelétől függ, mely a részecskék világában (mind-) kétféleképpen bekövetkezhet. Márpedig, ami kvantumfizikai szinten megtörténhet, az meg is történik. Egyszerre. Akkor is, ha az a mi józan világképünk szerint lehetetlen. És mielőtt valaki elhessegetné az egészet azzal, hogy „filozófiai hülyeség”, azok vessenek ismét egy pillantást az interferométer hullámzó fény-csíkjaira. Ez az egyik legszebb, legkézzelfoghatóbb bizonyíték arra, hogy a részecske-szintű események minden további nélkül, mindennapi világképünkre fittyet hányva, vígan tobzódnak a lehetőségek végtelenjében, és a legkisebb erőfeszítés nélkül, könnyedén vannak egyszerre több helyen, térben és időben, egymással ellentétes állapotokban, sőt, ezek tetszőleges kombinációjában.

De mi köze ehhez egy Nobel-díjas magyar fizikusnak, és főleg, sosem volt barátjának?

Wigner Jenő a következő felvetéssel egészítette ki Schrödinger macskájának amúgy is talányos paradoxonját. Mi történne, ha a dobozt elsőként a nála korábban helyszínre érő barátja nyitná ki (aki egy tőle független szemlélő),  és látná, hogy mi történt a cicával (tegyük fel, hogy szegény pára végérvényesen és visszavonhatatlanul jobblétre szenderült) – ám az instant karma a gonosz kísérletezőre a felismerés pillanatában lecsapna, és fejére esne egy Tom és Jerry-s rajzfilmekből ismert, a labor-szekrény tetején ott felejtett üllő, így a kísérlet eredményének megfigyelését (amit látott, kinyitva a dobozt) már nem adhatná át senkinek. Ezután érkezne a helyszínre Wigner, akit viszont már a labor ajtajában várna az ép és egészséges, játszani vágyó, vagy éppen éhesen nyávogó cica – mely csodák csodájára nagyon is élő, és eszében sincs még meghalnia. Pedig amikor barátja kinyitotta a dobozt, és belenézett, akkor bizony döglött volt, mind a kilenc életét beleértve.

Wigner ezt egyébként teljesen komolyan gondolta, és minden oka meg is volt rá, hogy nyitva hagyja ezt a látszólag képtelen lehetőséget.  Hiszen a macska sorsa egy kvantumfizikai szintű folyamat két, egyenlő eséllyel bekövetkező, ám ellentétes kimenetelű lejzajlásán múlt - amit két, térben és időben elkülönített szemlélő figyelt meg, akik így egymástól függetlennek tekinthetőek. Így – Wigner felvetésében, és figyelembe véve a kvantumfizikai alaptörvényeit – elvi akadálya nem lenne annak, hogy két, független, egymással kapcsolatba nem lépő szemlélő ellentétes eredményűnek lássa ugyannak az eseménynek a kimenetelét.

Ha leegyszerűsítjük Wigner felvetését, tulajdonképpen azt a kérdést tette fel, hogy két, egymástól függetlennek tekintett, ugyanazon a rendszeren mérés (megfigyelés) juthat-e ellentétes eredményre ugyanabban a világegyetemben.  (Érdekes, hogy Wigner a két „mérést” (a doboz kinyitását, és a macska állapotának ellenőrzését) két időben egymás utáni megfigyelés vonatkozásában hasonlította össze, mivel így az idő, mint a hullámfüggvény összeomlásában esetlegesen szerepet játszó dimenzió egészen más eredményt adhat, mintha párhuzamos, de független vizsgálatokat javasolt volna – mi egyébként éppen ezt célozzuk meg a „Kék citrom” projektben.)

Megjegyzés - Wigner felvetése ebben a formában valóban csak akkor állná meg a helyét, ha nem létezne objektív valóság semmilyen szinten, hiszen az eredményt elsőként megismerő kísérletező - még ha fejére is esene egy Kengyelfutó Gyalogkakukkos üllő - akkor sem tudná megakadályozni, hogy az általa megismert információ millió egyéb módon ne hasson az őt körülvevő makrofizikai környezetre. A doboz kinyitásával - Wigner barátjától függetlenül is - a "mérés" szinte végtelenül sokféle módon lépne interakcióba a környezettel, fénysebességgel terjedve tovább a világegyetemben; ezért aztán kvantum-elméleti szemszögből nézve vajmi kevés szerepe van az "instant karma" lecsapásának a gonosz tudósra. 

Jobbra - Egy zseniális vizualizáció arról, amit egyébként "lehetetlen" megjeleníteni - éspedig, hogy kb. miként képzelhetnénk el, mit látna egy videokamera, ha felvenné a macskát még a doboz kinyitása előtt - azaz megfigyelné annak állapotát, anélkül, hogy "ránézne".

Ekkor kérdőjelezte meg először a világhírű magyar tudós az objektív valóság létét, ám elméletével „csapdába” sétált, amelyből később nem látott kiutat. Ennek ellenére érdemes megismerni ezt, mivel éppen ezen „csapda” elkerülésére kívánunk alternatívát ajánlani. 

Wigner értelmezése

A Nobel-díjas magyar fizikus nem kevesebbet állított (vagy vetett fel), mint hogy a hullámfüggvény valójában soha nem omlik össze az objektív világegyetemben, kivéve, ha azt egy „öntudattal rendelkező” szemlélő megtekinti azt - megéli, érzékeli a mérés eredményét, és a valóság így ölt egyértelmű formát.  Leegyszerűsítve – Wigner korai felvetése szerint - a hullámfüggvény összeomlását a megfigyelő „öntudata” okozza, saját elméjében, önnön szubjektív valóságában történik meg csupán. Ha viszont ez igaz (lenne), akkor jogos (volna) a felvetés, hogy két, egymástól független megfigyelő miért ne láthatna ellentétes eredményt ugyanazon kísérlet lezajlásakor, kiértékelésekor?

Wigner felvetése egyébként abszolút logikus – és máig nem cáfolt -, ám rengeteg, „kínos” problémát vet fel, amelyek messze túlmutatnak a fizika határain (érintve a pszichológiát, metafizikát, de még akár a filozófiát is). Ráadásul lehetséges, hogy egyes értelmezési nem is vizsgálhatóak empirikus, kísérleti úton, sőt, sokan ezen a ponton túl már masszívan ezotériával keverik a tudományt - ezért mi még véletlenül sem kívánunk ebben az irányban haladni tovább.

Alapelvünk ugyanis, hogy – bármilyen józan észnek ellentmondó titkokat, vagy éppen különös és meghökkentő paradoxonokat rejt a kvantumfizika rejtélyes világa – azokat csakis ellenőrizhető, megismételhető kísérletek sorával szeretnénk kutatni. Itt viszont rögtön a Wigner által is éppen ezen gondolatmenettel leírt akadályba ütközünk, amelyet az a dilemma okoz, melyet a részecskefizika világában úgy szoktak leírni, hogy  - 

„A kísérlet és a kísérletező összefonódása”

A lényeg, hogy – kvantumfizikai jellegű kísérleteknél - a hullámfüggvények állapotát, teljességét-szabadságát (vagy redukcióját / a szuperpozíció összeomlását) végső soron maga a kísérletező, vagy kísérletezők érzékeli és értékeli ki – teljesen függetlenül attól, hogy ehhez milyen műszereket, számítógépeket, képi vagy audiovizuális rögzítő-eszközöket használnak, és azt, hogy hány, elvi lépésben adják át egymásnak a műszerek, vagy kísérletezők a (vélt vagy valós) információt. Fontos felismernünk, hogy ilyenkor minden egyes kísérletező - akaratán kívül - valójában maga is elkerülhetetlenül a kísérlet résztvevőjévé-alanyává válik (nem tudja „kívülről” szemlélni a folyamatot, még elvben sem) – végül pedig csak szubjektívan fogadhatja be az őt ért ingereket. Emiatt így például abból, hogy Wigner barátja halottnak látta szegény macskát, még nem következik, hogy a hullámfüggvény valójában végérvényesen összeomlott – csupán az, hogy Wigner barátja „szemében”, vagyis szubjektív megítélésében összeomlani látszott. Ugyanakkor a szuperpozíció nem biztos, hogy objektíven is megszűnt létezni (Koppenhágai értelmezés) és az sem, hogy teljességgel dekoherens módon került át egy másik, alternatív világegyetembe (Everett-féle „Multiverzum” megközelítés).

Még az sem segít, ha valaki megpróbálja mondjuk egy függetlennek hitt eszközzel – pl. egy videokamerával felvenni, és később visszajátszani a kísérletet, mivel a videokamera (annak állapota) is összefonódik a kísérlettel; Schrödinger macskájának estében, ha a dobozba beleteszünk egy videokamerát, akkor egyszerűen „megkettőződik” az is. Az egyik kamera rögzíti szegény cica halálát, a másik nem, és aki a dobozt kinyitva a jobblétre szenderült macskát látja, az ezt a videokamerát tudja csak megtekinteni, és ezt tudná barátjának elmondani – a kamera összefonódik a macska sorsával, az első megfigyelőé a másodikéval, és így tovább. Ebből a szempontból „szerencsére” legalább az az egy teljességgel lényegtelen, hogy a kísérletezőnek van-e mai fogalmaink szerint értelmezett „öntudata”, vagy egy egyszerű tárgyi eszköz. Az empirikus, kísérleti fizika nem tesz, és nem is tehet különbséget a kettő között. Az elvi probléma ettől függetlenül megmarad; a kísérletező – beleértve tárgyi eszközeit is – nem tudja magát függetleníteni  a kísérlet lezajlásától, hanem maga is óhatatlanul befolyásolja annak kimenetelét, és az sem derül ki a végén, hogy tényleg csak egy módon - az általa tapasztal kimenetellel zajlott-e le a kísérlet (vagy volt egy, esetleg több, olyan kimenetele, amit ő nem élt meg, nem érzékelt, így az objektív kép alkotásának lehetősége elveszik számára).

Különösen érdekes a fentieket a „Kvantum-radar” kísérleti felvetésünk alapjául szolgáló, ún. „Késleltetett választásos kvantumradír” kísérlet vélt vagy valós - paradoxonjának tükrében megvizsgálni, mivel így eltérő értelmezések egészen szélsőséges palettájával, spektrumával találkozhatunk a kísérlet, és a kísérletező összefonódásának vonatkozásában. Vajon tényleg „visszahatott” jövő a múltra? Szimmetrikussá vált a kauzalitás? Az „idő” mint dimenzió lényegtelenné vált a részecske-ikerpárok sorsának alakulását illetően? Vagy – és ez az egyik legérdekesebb lehetőség- hogy a szuperpozíció csak akkor omlott össze (ha egyáltalán összeomlott valaha), amikor megtörtént a szignál, és az idler ágon beeső fotonok párosítása? Illúzió volt csupán a közelebbi detektor-ernyőn megtörtént becsapódás, amely mindössze az egyik lehetséges állapot-redukció összefonódása volt az azt figyelő detektorral, és közvetve a detektort figyelő kísérletezővel? Ezek a kérdések ugyanis mind-mind ezt a problémakört járják körül.

A szuperpozíció összeomlásának szubjektivitása

Vegyük észre, hogy Schrödinger macskájának esetében - beleértve a gondolatkísérlet Wigner féle, kiterjesztet változatait is - végig abból indultunk ki, hogy a mérés, vagy megfigyelés a teljes rendszeren mindenképpen megtörténik, tehát az állapotredukció, és a szuperpozíció szubjektív vagy objektív módon értelmezett összeomlása kiindulási alapfeltétel volt. Nem azt vizsgáltuk, hogy egy-egy megfigyelő számára összeomlik-e a szuperpozíció, hanem azt, hogy a hullámfüggvény redukciója lehetett-e egyedi, azaz egymástól eltérő az egyes megfigyelők esetében. De mi lenne, ha sikerülne egy olyan kísérletet összeállítanunk, amelyben még az sem volna  ismert a benne részt vevők számára, hogy történik-e egyáltalán állapot-redukcióval járó mérés? Másképp fogalmazva, megmaradhatna-e a szuperpozíció, ha a kísérlet alanya nem is tudna a mérés tényéről, így nem tudna összefonódni az ezzel kapcsolatos, a kísérlet kimenetelét érintő elvárásaival, azaz a folyamat ehhez kapcsolódó eredményeinek szubjektív megélésével?

Tudjuk, hogy élő ÉS halott macskát még soha, senki nem látott, vagyis ez (szerencsére) nem járható út – ezért vegyük újra elő a kétrés-kísérletet, vagy bármely más, optikai rendszerben előidézhető  interferometriát.

Kísérleteinkből tudjuk, hogy interferencia-mintázatot csak akkor látunk, ha nem mérünk „bele” semmiképpen a rendszerbe, annak semelyik ágába / részébe, azaz nem próbálunk meg információt szerezni arról, hogy mikor, merre és milyen állapotban van az interferáló részecske. Azért nem, mert ennek „megmérése” – függetlenül a mérés módjától - szükségszerűen a hullámfüggvény redukciójához,ill. a szuperpozíció összeomlásához vezet, végső soron megszüntetve az interferenciát.

Azt is tudjuk, vagy tudni véljük – kísérleti úton alátámasztottan – hogy ehhez (Wigner felvetésétől most elvonatkoztatva) nem feltétlenül szükséges emberi szemlélő, vagy „öntudat” jelenléte, sem a mérések eredményeinek kiértékelése. A hullámfüggvény, illetve a szuperpozíció összeomlásához már az is elég, ha a mérésre képes eszköz működőképes állapotban jelen van a rendszerben - és az interferencia azonnal megszűnik. Még akkor is, ha ún. „kölcsönhatás-mentes” mérést kísérlünk meg elvégezni a rendszerben, például úgy, hogy az az interferáló részecskék kvantumfizikailag összefonódott fotonok, melyeknek csupán az „ikertestvéreit” figyeljük meg (Lásd. ismét Kvantum-radar c. cikkünket).

Ugyanakkor egy (talán) kulcsfontosságú kérdést (jelen cikk szerzőjének tudomása szerint) még senki nem vizsgált empirikus, szisztematikus módon; ez pedig éppen a kísérlet és a kísérletet végzők összefonódása kapcsolatos a fent leírt, interferometrikus kvantumrendszerek vonatkozásában.

Magyarra fordítva - Mi van, ha a kísérletező nem tudja, sőt, nem is sejti, hogy mérés történik, vagy történhet a rendszerben?  Összeomlik-e akkor is (számára) az interferencia-mintázat, ha nem tud a mérés tényéről, sőt, teljeses mértékben azt feltételezi, hogy nincs, és nem is történhet mérés, ami összeomlaszthatja a szuperpozíciót? Láthatna-e ő interferencia-képet annak ellenére, hogy tudta nélkül „mérés” történt a rendszerben?

Még ennél is érdekesebb felvetés, hogy mi történne, ha a „mérést” nem is egy másik kísérletező, hanem valamilyen természeti jelenség egyetlen részt vevő kísérletező számára nem ismert módón lezajló folyamat okozná?

Vizsgáljunk meg egy-egy ilyen esetet, és tervezzünk ennek eldöntésére is saját kísérletet!

Tegyük fel, hogy hogy az interferométer egyszerű kétrés-kísérlet, az interferáló részecskék pedig (most) elektronok. Azért, mert az elektronok sokkal könnyebben lépnek kölcsönhatásba más elemi részecskékkel, mint például a tömeggel és töltéssel nem rendelkező fotonok –ennek ellenére mégis képesek jól láthatóan, vidáman interferálni egy fluoreszcens ernyőre vetítve (külön-külön kvantumokként „kibocsájtva” őket is).

Kísérletileg igazoltan tudjuk, hogy - ha nem mérünk bele szándékosan egy ilyen, egyedi elektronok sokasága által működő interferométerbe -, akkor minden esetben megcsodálhatjuk a fluoreszcens ernyőn felvillanó „becsapódások” által szépen lassan, azok összessége által kialakuló, hullámzó fényességű interferencia-csíkokat.

De mi van akkor, ha a folyamat során gyakorlatilag minden egyes elektronon a háttérben aljas módon rejtett „mérést” végeznek a kísérletezőktől független, számukra nem is ismert, természetes eredetű, állandóan zajló folyamatok, kölcsönhatások – mint például az elektron-neutrínó interakciók? (Utóbbiakat kizárni ugyanis még fényévnyi vastag ólomfalú Faraday-kalitkával sem lehetséges teljesen).

Az elektron-neutrínó interakció helyett felvethetjük a mindenütt jelen lévő „mezők” és az elektronok kölcsönhatását ebben az esetben (mely, ha az interakció során irreverzibilis információt hordoz, illetve ad át környezetének az elektron helyzetéről / állapotáról, akkor elkerülhetetlenül kimeríti a „mérés” fogalmát). Az elektron ugyanis mozgása során, töltött részecske lévén perturbációkat hoz létre a körülötte lévő elektromágneses térben – kérdés, hogy elvben kinyerhető lenne-e ebből információ. Ugyanez hatványozottan igaz a gravitációra is – hiszen az elektronnak nem csak töltése, de tömege is van. Ez azt jelenti, hogy az interferométerben kénytelen-kelletlen kölcsönhatásba lép a gravitációs mezővel, vagy az azt alkotó Higgs-bizonok sokaságával. (Megjegyzés – a szintén magyar vonatkozású, ún. Diósi-Penrose elmélet szerint elsődlegesen éppen a gravitáció okozhat hullámfüggvény-összeomlást kvantum-rendszerekben). De ha ez az interakció úgy változtatja meg az elektront körülvevő elektromágneses, vagy gravitációs teret, hogy annak hatására a minket körülvevő, tágabb környezet irreverzibilis, az elektron egyes elkülöníthető állapotaival összefonódott információt „nyer” ki a rendszerből, mely így – fénysebességgel terjedve – hozzájárul a minket körülvevő világegyetem evolúciójához – akkor hogy lehetséges, hogy mégsem omlik össze az interferencia-mintázat?

Márpedig a gyakorlat azt mutatja, hogy az interferencia a fenti mezők jelenléte, és (elektronok esetén) a velük való kölcsönhatás elkerülhetetlensége ellenére még sem omlik össze. D miért nem?

Csak azért, mert a kísérletező nem tud ezekről az interakciókról? Vagy mert nem képes mérni a mezőkkel való kölcsönhatás eredményét, és így nem képes „összefonódni” a kísérlet egészével?

Ne felejtsük el, az empirikus kísérleti fizika nem értelmezi, nem privilegizálhatja az emberi „öntudat” fogalmát, szerepét egy kvantumszintű rendszer evolúciójának vizsgálatakor. Ha mégis az derülne ki, hogy ilyen esetekben a központi szerepet játszó részecskék szuperpozíciójának vélt, vagy valós összeomlása valahogy ennek függvénye, annak beláthatatlan következményei lennének.

A „Kék citrom” projekt lényege éppen az, hogy felvetésünkkel  lehetséges alternatívát próbálunk nyújtani ezen dilemmák a feloldására . Lássuk, hogyan kísérelhetjük meg mindezt!

A kísérletek topológiája, előtesztelése és visszajátszása

Két, egymáshoz hasonló topológiájú, de eltérő célú vizsgálatot készítünk elő. Az első kísérletben szabadon hagyjuk interferálni a részecskéket (nem mérünk bele direktben a rendszerbe), míg a másodink esetben ún. „kölcsönhatás-mentes” (közvetett, kvantum-összefonódáson alapuló) mérést végzünk, de a kísérletben részt vevők tudta nélkül.

Az első változatban tehát semmiképpen nem mérünk bele a rendszerbe (meghagyjuk a hullámfüggvények szabadságát, így óvjuk a kísérlet „lelkét” jelentő szuperpozíciót), és csak az azt vizsgáljuk, hogy az ennek eredményeképpen létrejövő interferencia-mintázat egyes elemeit láthatják-e másképp – párhuzamosan – független szemlélők. Kezdjük ezzel!

Kísérleti összeállítás (A) - A vázlatos kép kattintásra nagyítható!

Állítsunk össze egy „klasszikus” kétrés-kísérletet (vagy bármilyen más, optikai tartományban működő interferométert), és teszteljük le először a létező legkönnyebben előállítható monokromatikus fénysugárral (akár egy egyszerű lézerpointerrel is megtehetjük ezt).  Ha az arányokat és távolságokat ideálisan választjuk meg, máris feltűnnek a jól ismert, hullámzóan váltakozó fényben ragyogó „sávok”, minták a szemközti ernyőn, vagy falon – mi pedig, ahogy a kvantum-radar felvetés esetében, most is egy ilyen inteferométerből indulunk ki.

A következő lépés „házilag” sajnos már nem kivitelezhető, ám egy egyetemi optikai laborban ez is megoldható – a lézersugarat olyan fényforrással helyettesítjük, amely a fotonokat külön-külön, „egyesével” – azaz időben egymástól jól elkülöníthető időközökben – bocsátja ki, és vetíti az ernyőre (ún. „Single photon source”). Ez megint csak lehet egy spontán parametrikus lekonvertálásra (foton-hasításra) alkalmas, nemlineáris optikai (pl. BBO) kristály, akár ugyanaz is, amit a kvantum-radarhoz is szükséges; csak most, amúgy nem kevéssé paradoxnak tűnő módon, éppen az ott felvetettek „ellenkezőjét” fogjuk vele vizsgálni - már amennyiben a világegyetem szubjektív volta ellentétes az objektív valóságról alkotott elképzeléseinkkel.

Cikksorozatunk korábbi részeiből már tudjuk, hogy - egészen elképesztő, józan ésszel alig felfogható módon - annak ellenére, hogy a különálló fotonok egyenként, egymástól függetlenül, elkülönítve  jutnak el a fényforrástól az interferométeren át az ernyőig, azon idővel mégiscsak kialakítják pontosan ugyanazt az interferencia-mintázatot, mintha folytonos lézersugárral világítottuk volna meg (a külön-külön elnyelődő fotonok összességének eloszlását vizsgálva). Ebből levonhatjuk azt a nem kevéssé meghökkentő, ám ma már megkérdőjelezhetetlennek tűnő következtetést, hogy az egyedi fotonok az interferométerben külön-külön is minden lehetséges utat egyszerre járnak be, minden lehetséges helyen egyszerre vannak jelen, és így „önmagukkal” – pontosabban önmaguk virtuális énjeivel, „lehetőségével” interferálnak.  Azt is tudjuk, hogy ha bármilyen módon megpróbáljuk megmérni, hogy melyik résen, vagy az interferométer melyik ágán haladnak az egyes fotonok, akkor az interferencia-kép összeomlik, a hullámfüggvény összeomlik – a hullámzó sávok megszűnnek.

Ennek a misztikumával, és a vele kapcsolatban felmerülő, máig nem megoldott rejtélyekkel bőségesen foglalkoztunk már korábbi, 2010-es írásunkban is - most azonban másra vagyunk kíváncsiak, pontosabban, éppen az ellenkező irányból közelítjük meg a kérdést. Most, legalábbis a kísérlet első fázisában szabadon hagyjuk interferálni a fény-részecskéket, és nem direkt nem vizsgáljuk esetleges ikertestvéreiket sem (nehogy éppen ők okozzák közvetve a hullámfüggvény összeomlását).

Térjünk vissza a külön-külön elnyelődő-becsapódó fotonok ernyőjéhez, és – ha sikerült megnyugtatóan igazolni, hogy az elnyelődési pontok sokasága szép, stabil interferencia-mintázatot alkot, akkor továbbléphetünk kísérletünkben.

Az ernyő helyére rendkívüli érzékenységű foton-detektorok sokaságát helyezzük (minél többet, annál jobb), lehetőség szerint a legnagyobb fényerősségű csúcsok és a mellettük lévő legsötétebb, „árnyékos” hullám-völgyek környékét célozva. Tehát a detektorokat úgy helyezzük el, hogy már minél könnyebben, gyorsabban (kevesebb foton kibocsájtása mellett) lehessen egyértelműen észrevenni az épülő mintázatban kialakulóban lévő kontraszt-viszonyokat.

Nagyon fontos kiemelnünk, hogy ezek a foton detektorok (szaknyelven SPCM, vagy „Single Photon Counting Module”) szándékosan  nem irány-érzékenyek – nincs előttük lencse, vagy más fókuszáló apparátus, amellyel bármilyen információt lehetne szerezni arról, milyen irányból, milyen útvonalon érkezik a felületükre a becsapódó foton. Csupán a felületükre eső fény-részecske jelenlétét érzékelik, egy „felvillanási” számlálóval kombinálva az eseményt. A foton-számláló detektorok, egy (akár közvetlen internet-kapcsolttal is rendelkező) számítógép segítségével külön-külön bármikor kiolvashatóak, újra és újra, tetszőlegesen sokszor – mely lehetőségnek mostani kísérletünkben kulcsszerepe lesz.

A kísérlet egy szemlélős tesztelése

Illesszünk minden egyes foton-detektorhoz egy-egy, szabad szemmel is jól látható LED-et, amely felvillan, ha az érzékelőt „eltalálja” egy foton. Állítsuk be úgy a különálló fény-részecskék kibocsájtására szolgáló lézeres (vagy egyéb) forrásunkat, hogy az ne legyen túl intenzív (a cél, hogy a folyamat lezajlása a kísérletező által szabad szemmel is lekövethető legyen, vagyis a forrás átlagosan maximum néhány mp-enként bocsásson ki detektálható fotont).  Készítsünk elő egy jegyzetelésre alkalmas felületet (amely lehet egyszerű papír, de akár egy mobil telefon, vagy tablet is – a lényeg, hogy saját kezűleg tudjunk rajta jegyzetelni,  és ne legyen rálátása senki másnak (elektronikus jegyzet esetén a tablet  / telefon, stb.  legyen repülős módban, ne kapcsolódjon semmilyen hálózathoz). Teremtsünk teljes sötétséget, nullázzuk le a foton-számlálókat, kapcsoljuk be a foton-forrást, ezzel együtt indítsunk egy nagyon pontos, jól látható kijelzővel rendelkező időzítőt, és várjunk.

Ha, és amikor egy-egy foton becsapódik, akkor írjuk fel az időt, illetve – saját kézzel – rajzoljuk, vagy jelöljük papíron / tableten, stb. felületen, hogy hol, melyik detektornál történt a becsapódás.

A felvillanások teljességgel véletlenszerű időpillanatokban fognak bekövetkezni (néha kettő, vagy több szinte azonnal egymás után, néha viszont hosszú szünetekkel), és a becsapódások helye is teljességgel előre kiszámíthatatlan lesz – a kísérlet így működik jól. Kis idővel azt kell, hogy tapasztaljuk, hogy jegyzetünk felületén nemsokára elkezd kialakulni, formát ölteni a pontok összességének interferencia-mintázata.

Ha a minta már elég egyértelműen kirajzolódott (ehhez általában legalább 50-100 pont szükséges), akkor megállíthatjuk a folyamatot, és a listába felírt időpontokból kiszámíthatjuk a becsapódások között eltelt átlagos időt. Ennek később nagy jelentősége lesz a kísérlet kiterjesztése során.

Fontos, hogy a kísérletet teljesen egyedül, zárt térben kell végrehajtanunk, és annak lezajlását semmilyen más eszközzel nem rögzíthetjük (nem készíthetünk róla videofelvételt, illetve nem tárolhatjuk semmilyen más, tőlünk független módon / eszközzel, hogy mikor és hol történtek az egyes foton-elnyelődések – ezzel ugyanis éppen a szubjektivitás vizsgálatát lehetetlenítenénk el).

A kísérlet kiterjesztése két, független szemlélőre

Alakítsuk át a kísérleti elrendezést úgy, hogy az egészet egy klasszikus „kihallgató szobába” helyezzük át, amelyre csak a jól ismert, kizárólag a megfigyelő irányból átlátszó tükör-üvegen keresztül lehet rálátni.  És ezen a ponton legyünk telhetetlenek – ne is egy, hanem rögtön két, egymástól teljesen független ilyen megfigyelő-helységet is alakítsunk ki egymás mellett. Rendkívül fontos, hogy a két megfigyelő nem láthat rá egymásra, nem hallhatják egymást, semmilyen módon nem kommunikálhatnak vagy cserélhetnek információt (jegyzeteléshez esetleg használt tableteiken, mobiltelefonjaikon keresztül sem).

Megjegyzés - természetesen a tökéletes függetlenítés gyakorlati kivitelezése itt a Földön, még laboratóriumi körülmények között, elvi okok miatt is lehetetlen, ám nagyobb léptékekben lehet rá megoldás - lásd később, cikkünk utolsó harmadában ("Gyakorlati nehézségek és leküzdésük").

Nullázzuk le ismét a számlálókat, teremtsünk teljes sötétséget, és indítsuk újra a kísérletet.

Ha sikerült a tökéletes elválasztás, és világegyetemünkben a kvantumfizikai szintű hullámfüggvények látszólagos összeomlása nem a Koppenhágai értelmezés szerint következik be, akkor a két megfigyelő – elvileg – teljesen másként láthatja lezajlani ugyanazt az eseménysort. Azaz a fotonokat más sorrendben, más tér- és időbeli eloszlással láthatják becsapódni, ám ennek ellenére a végeredmény – végtelen hosszú idő elteltével – ugyanaz kell, hogy legyen. (Végtelen ideig nyilván nem folyhat a kísérlet, ám minél több idő telik el, a külön-külön „látott” és feljegyzett pontok alkotta interferencia-mintázatok egyre jobban kell, hogy hasonlítsanak egymásra.)

A nagy kérdés, hogy mi történik, ha a megfigyelők ezután találkoznak, és összehasonlítják jegyzeteiket? Bármilyen képtelenségnek tűnhet is, jegyzeteik találkozásuk pillanatában mégis vagy egyezni fognak, vagy legalábbis egyezőnek fogják őket látni.

Ha nem így lenne, világegyetemünk már réges-régen „lebukott” volna ilyesfajta kisstílű trükkjeivel, és réges-régen tudnánk, hogy az univerzum szubjektív hely, annak minden, elképesztő és teljességgel felfoghatatlan következményeivel együtt. Ám ilyesmire eddig nem volt példa. De vajon miért nem ?

A Koppenhágai értelmezés szerint egyszerű a helyzet – eszerint a világegyetem csupán egyetlen „evolúciós vonallal” rendelkezik, és a kvantumfizikai szintű eseményeknek mindig kizárólag egyetlen, jól meghatározható kimenetele lehet; a hullámfüggvény vagy így, vagy úgy omlik össze, a végeredményt minden megfigyelő ugyanúgy látja, és az egész világegyetem jövője eszerint alakul.

Az ún. „Multiverzum-elmélet” ennél sokkal érdekesebb – ebben az értelmezésben a hullámfüggvény csak az egyes megfigyelő számára „omlik össze” – külön-külön- egy jól meghatározhatónak tűnő módon, valójában azonban ilyenkor a világegyetem egészének evolúciója „elágazik”, két (vagy több) független folytatása lesz, és minden egyes evolúciós vonalon mást és mást látnak az egyes szemlélők. Az egyikük halott macskát, egy másik nagyon is élőt. Tehát a hullámfüggvény valójában sohasem omlik össze (alternatív, ám éppoly valós világegyetemekben él tovább), viszont az evolúciós vonalak úgy válnak szét, hogy ezek az egymásnak ellentmondó, lehetetlen kombinációk alesetei mindig csak egy-egy alternatív univerzumban jelenhetnek meg objektívan megfigyelhetőnek hitt eredményként. A legfontosabb felvetések egyike a „Multiverzum-elméletben”, melyet most vizsgálni fogunk, az a „dekoherencia” kitétel, amely szerint ezek az univerzumok már nem kapcsolódnak többé egymáshoz, és semmiféle lehetőség nincs arra, hogy egymásra bármilyen hatással legyenek, az abban létező tárgyak vagy élőlények egymással energiát, vagy információt cseréljenek, kölcsönhatásba lépjenek. Magyarul, a halott macskát látó megfigyelő nem tudhat róla, hogy létezik egy énje, amely most is játszik az élő cicával, és még ha tudná, sem léphetne vele kapcsolatba, hogy kicseréljék élményeiket – még elvben sem. Azonban ez a fajta dekoherencia nem bizonyított, csupán azért hisszük így, mert soha nem szoktunk beszélgetni a „másik énünkkel”, vagy énjeinkkel, vagy ha mégis – igen gyorsan bolondnak, vagy jobb esetben skizofrénnek hisznek minket. De mi van, ha a feltételezés téves, és van esély a dekoherens világok közötti átjárásra, vagy információcserére, annak érzékelésére? Mi van, ha a dekoherencia nem visszafordíthatatlan, nem exkluzív, nem teljes, és nem végleges? Ezt ugyanis a tudománytörténet során eddig elvégzett vizsgálataink ezt nem mutathatták volna ki.

Ezek indokolják, hogy végezzük el a kísérletet teljesen másként.

A Dupla vakteszt lényege

Találjunk megoldást arra, hogy a függetlennek tekintett szemlélők soha ne szembesüljenek paradoxonnal, azaz semmilyen módon ne tudják összehasonlítani saját megfigyeléseiket (utólag sem), és mi mégis láthassunk eltéréseket – ha vannak ilyenek. Ehhez viszont azt is biztosítani kell, hogy maga a kísérletet megtervező, és kivitelező személy se tudjon rámutatni – még elvben sem, és utólag sem – az esetleges ellentmondásokra; csupán a statisztikai eredmények legyenek hozzáférhetőek, a szemlélő és az általa látottak összepárosíthatósága nélkül.

Az ilyen kísérleteket általában ún. „Dupla vakteszt”-eknek hívják a pszichológia tudományában és tudományos értelemben vett hitelességük igen magas fokú; olyannyira, hogy a fizika és a humán percepció, érzékelés és látásmód ilyen extrém helyzetben megvalósuló találkozásánál csak ezt a bonyolult elvet követhetjük.

A dupla-vak teszteknek tehát az a lényege, hogy sem a kísérlet alanyai sem tudják, hogy mit látnak / érzékelnek (és így nincsenek elvárásaik sem, hogy mit „kellene” látniuk / érzékelniük), és maga a kísérletező sem tudja, hogy mely megfigyelések mely alanyhoz tartoznak (így neki sem lehetnek elvárásai / sejtései a külön-külön beérkező eredményekkel kapcsolatban).

A következő lépésben valami egészen szokatlant kell tennünk – Ki kell terjesztenünk a kísérletet elkülönített megfigyelők százaira, vagy még inkább ezreire. Lássuk, hogy ez lehetséges-e!

Független, párhuzamos szemlélők bevonása a kísérletbe

Először is, szükségünk van nagy számú –  a kísérlet kiértékelésében részt vevő, egymástól függetlennek tekinthető alanyok sokaságára. Minél több ilyen résztvevője van a kísérletnek, annál jobb – jelen esetben néhány száz ember a minimum, de néhány ezer kiértékelővel jóval letisztultabb, egyértelműbb lehetne az eredmény.

A fent említett interferometrikus kísérlet ezen változata teljesen zárt, minden külső behatástól / tényezőtől elkülönített térben zajlik, közvetlen humán megfigyelője nincsen. A foton-detektorok állapotát (az általuk érzékelt fotonok számát) egy háttér-szerver automatikusan olvassa ki, egymás után, újra és újra „végignézve” az egyes detektorokat, például úgy, hogy 1 másodperc alatt dolgozza fel az összeset (majd kezdi elölről az egészet).  Minden egyes detektor állapotának kiolvasása során csak azt vizsgálja, hogy történt-e már foton-érzékelés a kísérlet kezdete óta (az egyszerűség kedvéért most azt nem vizsgáljuk, hogy egynél több is történt-e, csak a volt / nem volt elnyelődés kérdését).  A az eredményt – mely így egy egyszerű igen / nem lehet – egy komplex, szintén hozzácsatolt  rejtjel-kulccsal titkosítja, mely a tartalmazza hogy melyik foton-detektorhoz tartozik az érzékelés, és azt is, hogy pontosan melyik időpillanatban „vett mintát” abból a kísérleti elrendezés. A legfontosabb, hogy ezt a rejtjel-kulcsot (meta-információt) a kísérletben részt vevők nem ismerik, így semmilyen módon nem tudhatják meg, hogy mi az, amit kiértékelnek.  A kódolt mérési eredményt ezután – az alanyok által értelmezhetetlen, visszafejthetetlen kulccsal titkosított meta-információkkal együtt – a rendszer automatikusan kiküldi egy véletlenszerűen választott résztvevőnek. A továbbítást követően azonnal törli – visszaállíthatatlanul felülírja – az arra vonatkozó információkat (e-mail cím, stb.), hogy melyik résztvevő alany számára továbbította az aktuális mérési eredményt. Mindez néhány tized- vagy századmásodperc alatt zajlik le (a detektorok, illetve a kísérletben részt vevők számától is függően). Ezután, és csak ezután lép tovább a következő foton-detektorra, letapogatva az összeset – majd elölről kezdve a teljes ciklust.

Ez néhány ezer-, vagy tízezer ilyen lépésen keresztül zajlik, majd jöhet a kiértékelés.

Egy külön erre a célra kifejlesztett, kliens oldali célszoftver megjeleníti számára a mérést, például ellentétes szimbólumokat, vagy éppen színeket párosítva a két lehetséges állapothoz, és egyetlen, eldöntendő kérdést tesz fel az alanynak – milyen színt lát a képernyőn? Feketét, vagy fehéret? Lilát, vagy zöldet? Citromsárgát, vagy kéket? (Az voltaképpen lényegtelen, hogy milyen szimbólum-, vagy színpárt választunk, ám a megfeleltetésnek ugyanolyannak kell lennie minden egyes résztvevőnél – tehát pl. kék-sárga párosításnál ugyanúgy, konzekvensen mindenkinél kék szín kell, hogy jelezze, ha nem volt mérhető foton-elnyelődés a vonatkozó detektoron az adott pillanatig, és citromsárga, ha volt – stb.)

A résztvevő kiválaszthatja, hogy mit lát (vagy vél látni) a képernyőn, és a választ a kliens oldali célszoftver  (az eredeti mérési információt eldobva) visszaküldi a központi szervernek – a titkosított, időkódokat és detektor-azonosítókat tartalmazó meta-információkkal együtt.

Ezt minden, a kísérletben részt vevő alany elvégzi (egy-egy résztvevő akár 10-100 független ilyen csomagot is feldolgozhat), így a szerverhez ideálisan végül több ezer-tízezer válasz érkezik be.

Ezeket a válaszokat a következőképpen dolgozza fel –

Először is, minden egyes válasz-üzenet kapcsán – még azok megnyitása előtt, pontosabban azok beérkezésének pillanatában, megint csak azonnal - véglegesen és visszavonhatatlanul felülírja / törli a kiértékelő személyt bármilyen módon azonosító információkat (e-mail cím, stb). Ezután kizárólag a csomagok érdemi tatalmával foglalkozik, így már maga a kísérletet végző személy sem tudja semmilyen sem megállapítani, kitől jöttek az egyes válaszok, és az adott személyek milyen más adatcsomagokat értékeltek még ki esetleg (ettől „dupla” a vak-teszt). Egy eljárás sorba rendezi az üzeneteket a hozzájuk tartalmazó időkód szerint, majd előkészít egy „virtuális képernyőt”, amelynek egymás melletti elemei (pixelei) az egyes detektorok helyének felelnek meg az eredeti interferométerben.  A virtuális képernyő elemeit „kinullázza”, mivel a kiértékelési fázisban most ténylegesen összegezni kell majd a megfigyelt becsapódások számát (most nem elég csupán arról dönteni, hogy az megtörtént-e az egyes észlelők szerint).

Ezután jön a lényeg – a rendszer elkezdi lépésenként „visszajátszani” az eseményeket, amelyek azonban most már nem feltétlenül objektívak, hanem a kísérletben részt vevő, független alanyok szubjektív megfigyelésein (értékelésein) alapulnak.

Ha a minket körülvevő világegyetem objektív valóság (és a hullámfüggvények összeomlása a Koppenhágai értelmezések szerint történik, vagy a Multiverzum-elmélet szerint teljesen dekoherens módon válnak szét a független valóság-verziók minden egyes megfigyelésnél), akkor pontosan ugyanazt az eredményt kell, hogy kapjuk, mintha a kísérletező saját maga, egyedül figyelte volna meg a kísérlet lefolyását.

Ha azonban a világegyetem nem teljesen objektív hely – vagyis ugyanazon események a szubjektív megfigyelései bizonyos, ideális körülmények között eltérhetnek egymástól – akkor egészen mást fogunk látni a „playback” során. A predikció az, hogy – a világegyetem szubjektív volta esetében - az összegzett mintázat nem változik ugyan (azaz jellegét tekintve interferometrikus hullámokká áll majd össze), ám annak lezajlása valami egészen különleges és megdöbbentő eltérést mutat majd.

Konkrétan azt várhatjuk, hogy az összességében észlelt becsapódások időegységre vetített (pl. másodpercenkénti) száma megnő, a közöttük eltelő átlagos idő pedig ezzel arányosan lerövidül - méghozzá annak függvényében, hogy a résztvevő megfigyelők, (illetve a nekik időegység alatt kiküldött adatcsomagok) összesített száma milyen arányban áll az eredeti, egyszemlélős kísérletben ugyanekkora időegység alatt tapasztalt becsapódások számával.

Ez önmagában még nem okozna meglepetést – hiszen, ha többször küldjük ki „majdnem ugyanazt” a mérési eredményt, akkor logikus, hogy annak nagyobb számú megfigyelése nagyobb számú becsapódást is ad. Csakhogy egy teljesen objektív világegyetemben mindenki ugyanahhoz az időpillanathoz, és ugyanahhoz a detektorhoz kapcsolná a növekményt – egy, bizonyos fokú szubjektivitást is megengedő fizikai valóságban ezek az észlelések (növekmények) ugyanazon időegység alatt más-más detektorokon és az időegységen belül más-más pillanatokban jelentkeznének.

Ez most így nyilván nagyon bonyolultan hangzik, Ezért vetítsük ezt le egy konkrét példára nézve!

Tegyük fel, hogy 100 foton-detektorunk van egymás mellett, amelyek összesen – ha csak egyetlen személy, a helyben lévő kísérletező szemléli őket – másodpercenként áltagosan 1, azaz 1 db foton „elnyelődését” érzékelik. Ez persze kijöhet úgy is, hogy néha 2 mp-ig egy sem „érkezik”, majd fél-fél másodpercen belül egy-egy; de lehetnek 3-4 mp-es „szünetek” is, amiket teljesen véletlenszerűen, de előbb-utóbb 3-szor, 4-szer több becsapódás egyenlít ki.  Ezek az időtartamok és sűrűségi fluktuációk teljesen véletlenszerűen ingadozhatnak, ám a lényeg, hogy hosszabb időtávon belül kiadják az 1 foton-megfigyelés / mp átlagot.

Most zárjuk ki a helyben lévő kísérletezőt, állítsuk be a mintavételezést úgy, hogy a rendszer minden egyes másodpercben végignézze (századmásodpercenkénti időközökkel) mind a száz, egymás mellett lévő, különálló foton-detektort, és ezt ismételgesse újra és újra. A folyamatosan keletkező eredményeket (tehát hogy történt-e becsapódás) véletlenszerűen küldje szét a rendszer – a korábban leírt meta-információkkal – a kísérletben részt vevő, például 1000 független megfigyelő számára. Ez azt jelenti, hogy egy másodperc alatt a megfigyelők 10 %-a kap kiértékelendő csomagot. Folytassuk a kísérletet például 100 másodpercen keresztül (hogy minél finomabban és egyértelműbben kitűnhessenek az interferencia-mintázatban, illetve annak időbeli fejlődésében fellépő különbségek),  így összesen 10.000 adatcsomagot küldünk ki, azaz egy résztvevőnek átlagosan 10 megfigyelést kell szubjektívan kiértékelnie.

Várjuk meg, hogy visszaérkezzenek a szubjektív (vagy annak vélt) megfigyelések, és indítsuk el „lassítva” a visszajátszást.

A "visszajátszás" és az eredmények értelmezése

Ha a világegyetemünk szigorúan objektív (azaz a hullámfüggvények összeomlása Koppenhágai értelmezés szerint működik, vagy az Everett-féle „Multiverzumok” teljes mértékben dekoherensek), akkor az időrendi sorrendben történő visszajátszás során mindig csak egyetlen, jól meghatározott detektor számlálója növekedhet, az viszont „ugrásszerűen” – azaz minden, független megfigyelő ugyanabban a pillanatban, ugyanannak a fotonnak a becsapódását érzékelte. Ha 100 db megfigyelés vonatkozik egy adott szenzorra, és abból 10 esetben kaptunk vissza növekményt, akkor - egy szigorúan objektív világban - mind a 10 db foton-becsapódást megerősítő megfigyelésnek ugyanarra az időintervallumra kell esnie (pontosabban, az azt leíró függvénynek szigorúan folytonos növekményt kell mutatnia).  Egy szigorúan objektív világban nem fordulhatna elő az, hogy egy megfigyelő foton-becsapódást érzékel egy adott detektoron, míg egy másik, tőle független megfigyelő bármely, ehhez képest jövőbeli pillanatban még nem látja / nem érzékeli azt, ugyanannak a detektornak a vonatkozásában. Modellezve ezt az „objektív” eredményt, a visszajátszás során átlagosan 1 mp-ig nem tapasztalnánk növekményt egyetlen „virtuális” szenzoron sem, majd hirtelen nagy számú észlelő erősítené meg a növekményt ugyanazon a detektoron (aha 10-en látták ugyanazt és ugyanabban az időszeletben, akkor 10-el növekedne ugrásszerűen egy adott számláló, míg a többi érintetlen maradna).

Ha viszont világunk megenged bizonyos szintű szubjektivitást (még pontosabban, a szubjektív megfigyelések koherens „együtt létezését”), akkor a visszajátszás során minden egyes, időben egymást követő, függetlenül kiértékelt becsapódás más- és más szenzorokra, és időpontokra eshet. Fenti példát modellezve, a visszajátszás során nem kellene átlagosan 1 mp-nyi észlelést várnunk a hirtelen megugró, azonos detektorokra eső növekmények tömegére. Ehelyett sokkal gyakrabban, ráadásul más és más detektorokra esnének növekmények.

Rendkívül fontos kiemelnünk, hogy a növekmények megfigyelésekhez viszonyított aránya még egy szubjektív világegyetemben sem lenne eltérő, csupán tér- és időbeli eloszlásuk különbözne. Ebből viszont már az legelső foton-érzékelési időintervallum végén (azaz 1, virtuálisan eltelt mp után) levonhatnánk az elkerülhetetlen következtetést – a független szemlélők ugyanannak az eseménysornak a tér- és időbeli lezajlását mind-mind másképp élték meg.

Ebből pedig – kísérletileg igazoltan – az következne, hogy a minket körülvevő világegyetem nem (vagy nem kizárólagosan) objektív valóság. Ilyen esetben kijelenthetnénk, hogy az univerzum – legalábbis részben - szubjektív hely, melyben az egymásnak ellentmondó „valóságok” bizonyos, ideális esetekben egyszerre létezhetnek, egymás „kioltása” nélkül; az egyetlen feltétel, hogy az szemlélők (független megfigyelők) ne szembesülhessenek – még elvben sem – ebből következő paradoxonokkal.

Még egy, nem kevéssé lenyűgöző eredménye lenne egy ilyen, szubjektív eltéréseket mutató „visszajátszásnak” – éspedig kiderülne belőle azt is, hogy a fotonok nem csak térben, hanem időben is interferálnak önmagukkal.  Az egyedi fotonok kibocsájtásának időpillanata ugyanis éppúgy egy előre teljeses mértékben kiszámíthatatlan, kvantumfizikai véletlenszerűséggel bekövetkező – csupán statisztikailag jellemezhető gyakoriságú - folyamat, mint azok térbeli interferenciája.

Úgy is fogalmazhatunk, hogy a foton nem egyszerűen önmagával, hanem saját lehetőségének múltjával és jövőjével is interferál (ezzel kapcsolatos felvetésünkről már írtunk 2010-es cikkünkben a „Multi-dimenzionális hiperhullámok koncepciója” fejezetben.)

A jelenség ebben a kísérleti összeállításban – a gyakorlatban – úgy nyilvánulna meg, hogy (kellő számú észlelő részvétele esetén) a visszaküldött adatcsomagokból „visszajátszott” interferencia-mintázat már azelőtt elkezdene megjelenni – vagy akár teljesen ki is alakulna – mielőtt a visszajátszásban letelne az objektívnek tekintet, átlagos foton-becsapódások közötti időt (jelen esetben 1 másodpercet). Vagyis, a interferencia-mintázat kialakulása már az első, ténylegesnek (hitt)  foton-becsapódás előtt megtörténhetne. Még szemléletesebben – ha a kísérlet így működik, akkor az interferencia-képet nem csak az objektívnek (hitt) fotonok, hanem már azok relatív statisztikai esélye – tehát a független szemlélők által kiértékelt, szubjektív érzékeléseiknek összege - is kirajzolhatja.

De ez lehetetlen, nem?

Nem feltétlenül. A kvantumfizika világában érték talán a legnagyobb meglepetések a tudományt, és ezen a területen találjuk a legtöbb, máig megoldatlan (vélt vagy valós) paradoxont, a legtöbb, észbontó és máig vitatott értelmezésű, mind elvi síkon, mind pedig a valóságban is elvégzett, többszörösen ellenőrzött, mégis képtelen és szinte felfoghatatlan eredményű kísérletet.

Általánosságban azonban azt elmondhatjuk, hogy a kvantumfizika egyvalamire kristálytisztán rávilágított – egy-egy vizsgált folyamat részecskefizikai szinten minden lehetséges, módon képes lezajlani, és minden, egymással látszólag ellentétben álló eredményt egyszerre, egy időben képes felmutatni.  Leegyszerűsítve, a világunk úgy működik, hogy ami megtörténhet, az meg is történik. Ha két ellentétes dolog is lehetséges, akkor mindkettő megtörténik.  És ha bizonyos ideális módon – direkt, vagy véletlenül – ezen folyamatok eredménye közvetlenül befolyásolja az általunk is érzékelhető, látható nagyságú elemekből, tárgyakból és élőlényekből  álló (makroszintű) világ bármely elemét, akkor nagyon is kézzelfogható következményekkel kell szembenéznünk.

Erről szól Schrödinger macskájának látszólagos paradoxona, és – ebből a szempontból vizsgálva – már nem is igazán az a kérdés, hogy a macska élő-e, vagy halott, mielőtt kinyitjuk a dobozt (mindkettő), hanem hogy miért nem látunk a valóságban élőhalott macskát a doboz kinyitása után soha. Vagy, ami még elgondolkodtatóbb, hogy ha két, független megfigyelő néz bele a dobozba, akkor miért látják mindketten mindig ugyanazt az eredményt? Miért nem láthat az egyikük jobblétre szenderült, a másikuk pedig vidáman hancúrozó macskát?

Azt ugyanis – a részecskék világában láthatóan teljesen haszontalan, így nyugodtan mellőzhető „józan észen” kívül - semmilyen ismert fizikai törvény nem gátolja, hogy egy kvantumfizikai szinten lezajló, két- vagy több lehetséges kimenetelű folyamat végeredményét független (ám ugyanazon világban élő) szemlélők mind-mind másképp éljék meg azt saját szubjektív érzékeikkel, emlékeikkel. Éppen ellenkezőleg - minél mélyebbre merülünk a kvantumfizikában, annál inkább meg kell, hogy kérdőjelezzük a független megfigyelések tényleges egyezőségét.

Ennek ellenére – mindeddig – nem sikerült soha kimutatni egyértelmű eltérést, ezért a tudomány még mindig azon az állásponton van, hogy a világunk elsősorban mégiscsak objektív. De mi van, ha rosszul tesszük fel a kérdést, vagy rosszul végezzük az ezzel kapcsolatos vizsgálatokat?

A fizika ugyanis tökélyre fejlesztette a jelenségek empirikus vizsgálatát, beleértve a kvantumfizikai megnyilvánulások észveszejtő furcsaságait is. Egyetlen tényezőt nem sikerült még helyén kezelnie benne, talán a legfontosabbat – magát a szemlélőt, aki végül az eredményeket kiértékeli (lásd. a Kísérlet és a kísérletező összefonódása c. fejezetünket).  Ez a terület pedig már a pszichológiával, a metafizikával és a filozófiával határos, ezért a kísérleti tudósok közül nem is sokan merészkednek erre. Pedig talán kellene, és lehetne is – erre tesz kísérletet a Kék Citrom projekt.

Gyakorlati megvalósíthatóság, elvi akadályok és leküzdhetőségük

Fontos megértenünk, hogy - bár a "Kék citrom" projekt fenti kivitelezése akár néhány egyetem ill. kutatóintézet (és hallgatóik, vagy más közösség) összefogásával megvalósítható lenne, számos elvi és gyakorlati akadályt a fenti leírásban nem vettünk figyelembe, melyek befolyásolhatják az eredményt - ám talán leküzdhetőek. Nézzük, melyek ezek!

Az "információs robbanás"

Először is, a szemlélőket normál, földi körülmények között nem lehet teljesen függetlennek tekinteni, mivel a foton-detektorok mérése (nem is beszélve a számítógépes kiértékelésről, e-mail küldésről, stb) már olyan makrofizikai szintű folyamatok, amelyek előre beláthatatlan módon, egyfajta "pillangó effektus" alapján kölcsönhathatnak a teljes helyi környezettel, ill. közvetve a többi megfigyelővel is - ami torzíthatja, vagy akár meg is semmisítheti a kimutatni kívánt "szubjektív" hatást.

Ez végső soron egy olyan, kvantumfizikai szintről eredő, információs "lökéshullám", amely a mérésben részt vevő minden egyes, egymással kölcsönhatásban lévő elemi részecske, mező, illetve makrofizikai szintű objektum szintjén, egy gömbhéj mentén fényebességgel tágulva "omlaszthatja" össze a megfigyelhető valóságot, annak "megélhető", mérhető, érzékelhető alternatíváit.

Ahhoz, hogy ezt elkerüljük, a szemlélőket térben olyan távol kellene egymástól helyezni, hogy azok ne essenek bele a vonatkozó foton-detektorok mérési időpillanatából kiinduló, jövő idejű fénykúpjaiba, és egymás szubjektív kiértékelési időpontjainak fénykúpjaiba sem. Még pontosabban, olyan messze kell őket helyezni egymástól, hogy a fénykúpok egészen addig ne érjenek össze, amíg az egyes szemlélők meg nem tekintették a mérés eredményét, és vissza nem küldték, amit látni véltek. Ha minderre elég lenne mondjuk 1 mp, akkor a Föld-Hold távolság megfelelő; de a Föld-Mars 8-10 perces szeparációja már a teljes kísérlet-sorozatot lehetővé tenné így. Ehhez persze azt is biztosítani kell, hogy az interferométer, a benne lévő detektorok és a szemlélők egymáshoz képesti, térbeli elhelyezkedése a fénykúpok "kereszteződése" nélkül valósulhasson meg, ami 3+1 dimenziós térben erősen korlátozza a lehetőségeket (bár elvben már két független szemlélő is elég lehet a kísérlet sikeréhez, tehát ez szerencsére nem kizáró ok is egyben).  A lényeg, hogy ha csak két független szemlélőnk van, akkor célszerű egyikükhöz az interferenci-maximumhoz, a másikukhoz az interferencia-minimumhoz eső detektor kimenetét rendelni (olyan helyen a mintázatban ahol interferencia hiányában se csúcs, se "völgy" nem lenne a fotonok statisztikai eloszlásában).

Vizsgáljunk meg ennek alapján még egy, legalább ilyen izgalmas topológiát!

Kísérleti összeállítás (2) - A kép kattintásra nagyítható!

Mint azt már előrevetítettük, ebben a változatban azt kíséreljük meg tesztelni, hogy megmaradhatna-e az interferencia (azaz elkerülhető-e a részt vevő kvantumok szuperpozíciós állapotának összeomlása), ha a rendszeren ugyan végeznénk mérést – ám erről a kísérlet szemlélői mit sem tudnának.

Ugyanazt a kísérleti összeállítást fogjuk használni, és szintén dupla-vak tesztet alkalmazunk, azzal a különbséggel, hogy most az ún. „Single photon source”, azaz egyedi fotonokat kibocsájtó fényforrásunkat mindenképpen úgy valósítjuk meg, hogy a fotonok kvantumfizikailag összefonódott állapotban legyenek ikertestvéreikkel, amiket („titokban”) vizsgálhatunk a nyalábok másik „ágán”.

Ehhez a legcélszerűbben megint csak egy forráslézert, egy nemlineáris, foton-hasításra (parametrikus lekonvertálásra) képest optikai kristályt használunk, és csak az egyik (pl. szignál) foton-nyalábot irányítjuk az interferométer apparátus és detektoraik, valamint közvetve a méréseket kiértékelő független megfigyelők felé. A másik (ún. „idler”) ágon – melynek fotonjai külön-külön kvantumfizikailag össze vannak fonódva az interferométerbe kerülő ikertestvéreikkel – egy olyan apparátuson vezetjük keresztül, ahol a kísérletező dönt arról, hogy egy-egy megfigyelési időszakban „belemér”-e az ikertestvérek állapotfüggvényébe, vagy nem.

Azt már a Kvantum-radar c. cikkünkben többször részletezett, független laborkísérletek sokaságából is tudjuk, hogy az ikerpárok bármely tagján végzett mérés összeomlasztja mindkettőjük állapotainak szuperpozícióját (tér- és időbeli távolságuktól  - sőt, sorrendiségüktől - függetlenül), vagyis ha a kísérletet végző úgy dönt, hogy egy adott időintervallumban következetesen megméri minden egyes foton állapot-jellemzőit az „idler” ágon, akkor azzal összeomlasztja az interferencia-képet a „signal” oldalon is. Ezt a kísérletet ezerszer elvégezték (legextrémebb, máig vitatott értelmezésű formája az ok-okozati viszonyok esetleges időbeli „visszahatását” felvető, a Kvantum-radar felvetésünk alapjául is szolgáló ún. „Késleltetett választásos kvantumradír kísérlet) – így ennek objektív eredményében, még ha nem is vagyunk képesek felfogni vagy értelmezni azt, önmagában nem kételkedhetünk.

Igen ám, de az eddig elvégzett kísérletek során (jelen cikk szerzőjének tudomása szerint) a kísérletet végzőket soha nem sikerült „függetleníteni” a kísérlettő l – azaz, tudtak a másik ágon végzett mérésről, vagy legalábbis annak lehetőségéről. Ezért megítélésük az eredményeket illetően nem lehetet objektív, mivel „összefonódtak” a kísérlettel.

Tegyünk egy próbát erre nézve is!

Elsőként a kontroll-mérést hajtjuk végre, teljesen ugyanúgy, mint a korábbi összeállításban – azaz a kísérletező által direkt manipulálható „idler” ágon most szándékosan nem mérünk bele az ikertestvér-fotonok állapotába, nem zavarjuk /omlasztjuk össze állapotfüggvényeket, és szabadon hagyjuk megjelenni a „másik oldalon” így létrejövő interferenciát.

A már leírt módszerrel kiértékeljük a független megfigyelők alkotta, „szubjektív” minta-elemek összességét, és ha visszaigazoltuk az interferencia-képet, akkor – egy jól rögzített időpillanatban - egyszer csak kinullázzuk a foton-detektorokat, majd ezzel egy időben átállítjuk az „idler” ágon a műszereket úgy, hogy azok egyértelműen megmérjék a fotonok ikertestvéreinek valamennyi állapot-jellemzőjét. Erről azonban mit sem szólunk a részt vevő megfigyelőknek, sőt, egyetlen, folytonosnak hitt adatfolyam (üzenetek megszakítatlan, elkülönítetlen sorában) küldjük ki számukra a „szignál” oldalon lévő detektorok vélt, vagy valós méréseit.

A visszaérkező eredmények esetében természetesen már elkülönítjük, hogy melyek voltak a váltás előtti, és utáni adatcsomagok – minden más információt viszont törlünk, hogy a dupla-vak teszt előnyei megmaradhassanak.

A nagy kérdés, hogy lesz-e jellegét tekintve különbség a két részre bontott mérés-sorozat elemei között?

Mert ha nem, akkor megint csak döbbenetes felfedezést tettünk.

Ha az ikertestvéreken elvégzett mérésről mit sem sejtő, független szemlélők szubjektívan megélt „eredményeinek” összege ebben az esetben is interferencia-mintázat, akkor bizony le kell, hogy vonjuk a következtetést – a hullámfüggvények összeomlása, azaz a minket körülvevő világegyetem valósága biztosan nem kizárólagosan objektív.

Felmerülhet persze, hogy utóbbi kísérleti elrendezésben esetben indokolt lehetne egy „tripla vakteszt” is, hiszen azt ugyan biztosított, hogy a megfigyelők nem tudják, hogy mit figyelnek meg, és a kísérletező sem tudja, hogy melyik megfigyelőtől érkeznek vissza mely eredmények – ám a kísérletező egy többlet-információval mégiscsak rendelkezik, éspedig azzal, hogy mely csomagok tartalmazzák a „titokban mért” ikertestvérek hatását, és melyek nem.

Ennek kiküszöbölésére az „idler” ágon alkalmazni lehetne például ugyanazt a „trükköt”, amelyet a „Késleltetett választásos kvantumradír kísérletben” is bevetettek annak megvalósítói (egy olyan, félig áteresztő tükrökből / nyalábosztókból álló topológia, ahol kvantumfizikai esélyek döntnek előre kiszámíthatatlan módon arról, hogy megtörténjen-e a „mérés”, vagy sem az aktuális foton-ikertestvéreken). Ebben a „tripla vaktesztben” a kísérletező még ezt sem tudná előre, ugyanakkor egy automatikus háttér-rendszer a tényt (tehát, hogy éppen történt-e mérés) titkosítva belekódolná az egyéni észlelőknek kiküldött csomagokba, a többi meta-információval együtt, és az ily módon létrehozott „mixet” csak később, a kiértékelés során válogatná szét automatikusan a visszajátszást végző rendszer. Így talán közelebb kerülhetnénk ahhoz, hogy mit gondoljunk a jól látható, mindennapi illúziók mögött rejtőző, tényleges, minket körülvevő világunkról.

De akkor végül mi a „valóság”?

Empirikus, fizikai kísérleteink azt sugallják, hogy a valóság nem más, mint hullámfüggvények összeomlása (legalábbis számunkra). Egyszerűen azért, mert a szuperpozíciós állapotot nem vagyunk képesek sem megfigyelni, sem megmérni –csupán annak, illetve hiányának következményeit. Ha ugyanis „megnézzük” mit csinál egy részecske, akkor már nem azt fogja csinálni, amint csinálna – ha pedig nem nézzük meg, akkor az arra utaló jeleket láthatjuk (pl.  interferencia).

De hogy a hullámfüggvények összeomlása objektív, vagy szubjektív folyamat (esetleg mindkettő), azt – eddig – nem sikerült megnyugtatóan tisztázni, sőt – vizsgálni sem nagyon. Pedig ez ma az egyik legnagyobb kérdés a tudomány világában,  és erre próbálunk megoldást kínálni a „Kék citrom” projekt felvetés segítségével, az itt leírt módokon.

Zárószó

A „Kék citrom” projektben egy egészen újszerű javaslatot tettünk arra, hogy hogyan próbáljuk meg függetleníteni a kísérletezőt a kísérlettől – mely természetesen nem biztos, hogy lehetséges egyáltalán. Ha azonban mégis sikerülne kimutatni (nem szándékos csalásból, vagy hibából származó) eltérést a „független” szemlélők megfigyelése között, akkor kijelenthetnénk, hogy a minket körülvevő világegyetem nem exkluzív, nem kizárólagos objektív valóság.

De a „Kék citrom” projekt fényében elképzelhető, hogy borzasztóan rossz kérdést teszünk fel, amikor felvetjük, hogy „szubjektív vagy objektív a valóság?”

Elképzelhető ugyanis, hogy a valóság egyszerre objektív és szubjektív. Nem kizárható, hogy világunk a szubjektív és az objektív valóság keveréke. Másképp fogalmazva – a valóság hullámfüggvények szubjektív összeomlása, az objektív valóság pedig a szubjektív megfigyelések szuperpozíciója.

Ezt a „Kék citrom” projekt sikere esetén pedig igen meggyőzően alátámaszthatná – Ám nem feltétlenül állna ellentétben a „Kvantum-radar” hipertérbe nyúló, a jövő idejű fénykúp hiperpalástjának felszínét, annak kvantumfizikai szintű megismerését célzó kísérletünkkel.

Az eredeti „Kvantum-radar” kísérletünk 2015-ben egészen új, és nem kevéssé egzotikus helyszínen folytatódik – a pikáns részletekkel hamarosan jelentkezünk! 

Budapest, 2014.12.31.
Nagy Gergely / Időkép.hu


Friss cikkeink, kapcsolódó információk és videók a témában -

Kvantum-radar 2013 | Sikeres fotonhasítás (2012) | Kvantum-radar (2010, eredeti)




Cimkék:


Kapcsolódó hírek

Nálad milyen az idő?

Van egy jó időjárás képed?

Fénykép beküldése
Tölts fel fotót!

Figyelmeztetés mára:

Figyelmeztető előrejelzés mára

Influenzatérkép

Influenzatérkép
hirdetés
Legutóbbi észlelések
Legutóbbi észlelések

Nálad milyen az idő?

Hirdetés

© Copyright Időkép Kft. 2004–2019. Adaptive Média Facebook Twitter Instagram
Impresszum | Médiaajánlat | Szerzői jog | ÁSZF | Elvihető tartalmak