Teoria wielu światów mechaniki kwantowej zakłada, że dla każdego możliwego wyniku danego działania, wszechświat rozpada się, aby pomieścić każdy z nich. Teoria ta usuwa obserwatora z równania. Nie jesteśmy już w stanie wpłynąć na wynik zdarzenia po prostu obserwując je, jak mówi Zasada Niepewności Heisenberga.
Ale teoria wielu światów obraca powszechnie akceptowaną teorię mechaniki kwantowej na jej ucho. A w nieprzewidywalnym wszechświecie kwantowym to naprawdę coś mówi.
Reklama
Przez większą część ubiegłego wieku najbardziej akceptowanym wyjaśnieniem, dlaczego ta sama cząstka kwantowa może zachowywać się w różny sposób, była interpretacja kopenhaska. Chociaż ostatnio jest ona wypierana przez interpretację Many-Worlds, wielu fizyków kwantowych nadal zakłada, że interpretacja kopenhaska jest poprawna. Interpretacja kopenhaska została po raz pierwszy przedstawiona przez fizyka Nielsa Bohra w 1920 roku. Mówi ona, że cząstka kwantowa nie istnieje w jednym lub drugim stanie, ale we wszystkich możliwych stanach jednocześnie. Tylko wtedy, gdy obserwujemy jej stan, cząstka kwantowa jest w zasadzie zmuszona do wyboru jednego prawdopodobieństwa, i to jest stan, który obserwujemy. Ponieważ za każdym razem może być zmuszona do innego obserwowalnego stanu, wyjaśnia to, dlaczego cząstka kwantowa zachowuje się błędnie.
Ten stan istnienia we wszystkich możliwych stanach jednocześnie nazywamy spójną superpozycją obiektu. Suma wszystkich możliwych stanów, w których obiekt może istnieć — na przykład, w formie fali lub cząstki dla fotonów, które podróżują w obu kierunkach jednocześnie — tworzy funkcję falową obiektu. Kiedy obserwujemy obiekt, superpozycja załamuje się i obiekt jest zmuszony do jednego ze stanów swojej funkcji falowej.
Kopenhaska interpretacja mechaniki kwantowej Bohra została teoretycznie udowodniona przez to, co stało się słynnym eksperymentem myślowym z udziałem kota i pudełka. Nazywa się to kotem Schrödingera i zostało po raz pierwszy przedstawione przez wiedeńskiego fizyka Erwina Schrödingera w 1935 roku.
W swoim teoretycznym eksperymencie Schrödinger umieścił kota w pudełku, wraz z odrobiną materiału radioaktywnego i licznikiem Geigera – urządzeniem do wykrywania promieniowania. Licznik Geigera został zaprojektowany w taki sposób, że gdy wyczuł rozpad materiału radioaktywnego, uruchomił młotek, który miał rozbić kolbę z kwasem cyjanowym, który, uwolniony, zabiłby kota.
Aby wyeliminować wszelką pewność co do losu kota, eksperyment miał się odbyć w ciągu godziny, na tyle długo, by część materiału radioaktywnego mogła się rozłożyć, ale na tyle krótko, by było również możliwe, że żaden z nich nie ulegnie rozpadowi.
W eksperymencie Schrödingera kot został zamknięty w pudełku. Podczas swojego pobytu tam, kot zaistniał w niewiadomym stanie. Ponieważ nie można było tego zaobserwować, nie można było stwierdzić, czy kot był żywy czy martwy. Istniał natomiast w stanie zarówno życia, jak i śmierci. Jest to coś w rodzaju odpowiedzi fizyki kwantowej na stare pytanie zen: Jeśli drzewo spada w lesie i nie ma nikogo w pobliżu, kto mógłby je usłyszeć, to czy wydaje ono dźwięk?
Ponieważ interpretacja kopenhaska mówi, że obserwowany obiekt jest zmuszony do przyjęcia jednego lub drugiego stanu, kwantowy eksperyment samobójstwa nie działa zgodnie z tą teorią. Ponieważ kierunek kwarka mierzony przez spust może być obserwowany, ostatecznie kwark zostanie zmuszony do przyjęcia kierunku zgodnego z ruchem wskazówek zegara, który spowoduje wystrzelenie z pistoletu i zabicie człowieka.
Ale czy to wszystko nie jest po prostu głupie? Czy te eksperymenty myślowe i interpretacje kwantowe naprawdę nas czegoś uczą? W następnym rozdziale przyjrzymy się niektórym z możliwych implikacji tych pomysłów.