კვანტური გადახლართულობის ფენომენის უცნაურობაზე, ალბათ, ყველანი ვთანხმდებით. თუმცა, გამომდინარე იქიდან, რომ ფენომენი აისახება ბევრად მცირე მასშტაბებზე, ვიდრე ჩვენი ყოველდღიური გამოცდილებებია, ეს ამბავი დიდად არ გვაწუხებს. მაგრამ იქნებ კვანტური მექანიკა და გადახლართულობა ვრცელდება ძალიან მცირე მასშტაბებს მიღმაც?

მეცნიერებმა აჩვენეს, რომ მაკროსკოპული (თუმცა ციცქნა) ობიექტები შეიძლება განთავსდეს გადახლართულ მდგომარეობაში, მაგრამ არსებობს ზომის ლიმიტი კვანტური გადახლართულობისთვის? ანდაც, უფრო შორს რომ წავიდეთ, შესაძლებელია თუ არა ადამიანის, თავის ცნობიერებასთან ერთად, "გადახლართვა"? საკითხავი, აი, ეს არის!

ასევე იხილეთ: 4 ცნობილი მითი კვანტური ფიზიკის შესახებ

ამ კითხვების დასმა არა მხოლოდ გვაძლევს საშუალებას, გამოვიკვლიოთ კვანტური მექანიკის საზღვრები, არამედ მას შეუძლია, მიგვიყვანოს ფიზიკის ერთიან თეორიამდე, რომელიც ერთნაირად მუშაობს ყველაფერზე ელექტრონებიდან პლანეტებამდე.

გადახლართული დაფები

დაახლოებით, ბოლო ხუთი წლის განმავლობაში, მეცნიერები ცდილობდნენ, გადახლართულ მდგომარეობაში მოეთავსებინათ დიდი ზომის ობიექტები. ისინი არ მოიცავს მხოლოდ ცალკეულ ნაწილაკებს, არამედ ათასობით ან თუნდაც მილიარდობით ატომის ნაკრებებს.

2021 წელს ფიზიკოსთა ორმა დამოუკიდებელმა ჯგუფმა — ერთი ფინეთის აალტოს უნივერსიტეტში და მეორე ავსტრალიის ახალი სამხრეთ უელსის უნივერსიტეტში — შეძლო ორი პატარა დაფის გადახლართვა. ეს დაფა მხოლოდ 10 მიკრომეტრის ზომის იყო — პატარა, მაგრამ მაინც მაკროსკოპული. მათი ძალისხმევის გამო, გუნდებმა მოიგეს წლის მსოფლიო აღმოჩენა ფიზიკაში (Physics World Breakthrough of the Year).

სტანდარტებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტის მეცნიერებმა შეძლეს, უშუალოდ დაჰკვირვებოდნენ გადახლართულობას მაკროსკოპული დაფების სისტემებს შორის, ხოლო კოპენჰაგენის უნივერსიტეტის ნილს ბორის ინსტიტუტის ჯგუფმა კვანტურად გადახლართულ მდგომარეობაში ჩააყენა ორი განსხვავებული მაკროსკოპული ობიექტი: რამდენიმე მილიმეტრიანი დაფა გადახლართული იყო ღრუბელთან, რომელიც შეიცავს ცეზიუმის მილიარდ ატომს.

მიუხედავად იმისა, რომ ეს ობიექტები ჯერ კიდევ ძალიან მცირეა, ისინი შეიცავს ატომების დიდ ნაკრებებს. სისტემები, რომლებშიც ნაწილაკების დიდი რაოდენობაა, იწვევს უფრო რთულ გადახლართვას. ისინი ასევე ასახავს იმას, თუ როგორ შეიძლება გადახლართულობა გადავიდეს მაკროსკოპულ სამყაროში. ამდენად, შეგვიძლია, კიდევ ერთხელ დავსვათ კითხვა: სად არის ზომის ლიმიტი, როცა საქმე გადახლართულობას ეხება?

თეორიული ზღვარი შეიძლება არ არსებობდეს, თუმცა რაც უფრო დიდდება ობიექტები, იზრდება გრავიტაციის როლი, რომელიც გავლენას ახდენს მათ ტალღურ ფუნქციაზე. ნებისმიერ შემთხვევაში, ეს საინტერესო კითხვაა იმდენად, რამდენადაც მივყავართ მეტაფიზიკის სფეროში. მაგალითად, შეიძლება თუ არა ადამიანები — ცნობიერება და ყველაფერი სხვა — მოთავსდნენ გადახლართულ მდგომარეობაში?

ასევე იხილეთ: ჩვენი ტვინები კვანტური კომპიუტერივით მუშაობს? — ახალი კვლევა

გადახლართული ადამიანები

ნობელის პრემიის ლაურეატი ფიზიკოსი ევგენი ვიგნერი ფიქრობდა ცნობიერების როლზე კვანტურ ფიზიკაში 1960-იანი წლების დასაწყისში. იმ დროს ბევრი ფიზიკოსი არ მიიჩნევდა, რომ რაიმე განსაკუთრებული იყო ცნობიერებაში ან ადამიანის გონებაში, თუმცა ვიგნერი მათ არ ეთანხმებოდა. იგი, უყურებდა რა კვანტურ მექანიკას, ამტკიცებდა, რომ ტალღური ფუნქციის დასაშლელად ცნობიერება იყო საჭირო. ამის საილუსტრაციოდ მან მოიფიქრა სააზროვნო ექსპერიმენტი, რომელსაც ხშირად "ვიგნერის მეგობარს" უწოდებენ.

დავუშვათ, რომ გვყავს მეცნიერი, სახელად ხატია, იზოლირებულ ლაბორატორიაში. ხატია ზომავს სისტემას, რომელშიც, ვთქვათ, ელექტრონის სპინი შეიძლება იყოს ზემოთ ან ქვემოთ. მისი დახურული ლაბორატორიის გარეთ, სხვა მეცნიერმა, დათომ, არ იცის, რა გაზომვა გააკეთა ხატიამ. მისი გადმოსახედიდან, ელექტრონის ტალღური ფუნქცია არ იშლება — ის ჯერ კიდევ ზევით და ქვევით სუპერპოზიციაშია. შროდინგერის კატის მსგავსად, დათოს პერსპექტივიდან, ხატიამ დაკვირვება გააკეთა როგორც ზედა, ისე ქვედა სპინებზე. მხოლოდ მაშინ, როცა ის გააღებს ლაბორატორიის კარს და ხატია აცნობს მის მიერ გაკეთებულ გაზომვას, დათო ხედავს ტალღის ფუნქციის დაშლას.

მაშ, როდის იშლება ტალღის ფუნქცია: როცა ხატია აკეთებს დაკვირვებას, თუ როცა ამას დათო აკეთებს? არსებობს მეცნიერებაში ერთი ობიექტური ჭეშმარიტება? თუ ასეა, დაკვირვებები, რომლებსაც ხატია და დათო აკეთებენ, თანხვედრაში უნდა იყოს. მაგრამ თუ ორი დამკვირვებელი ხედავს სხვადასხვა რამეს, ჩვენი მეცნიერების საფუძვლები კითხვის ნიშნის ქვეშ დგება.

თუ ეს ყველაფერი სასაცილოდ გეჩვენებათ, გილოცავთ, რადგან ვიგნერის აზრს ჩასწვდით. მისი მტკიცებით, ცნობიერება მეტისმეტად განსაკუთრებული რამაა და მას რაღაცების შეცვლა შეუძლია. ზოგიერთი ადამიანი ამტკიცებს, რომ ვიგნერის პარადოქსის გადაჭრა აუცილებელია კვანტური მექანიკის სრული გაგებისთვის, მათ შორის, იმის გასაგებად, შესაძლებელია თუ არა მისი შეჯერება მაკროსკოპულ სამყაროსთან.

კვანტური მექანიკა და რეალობის ბუნება

2020 წელს, ავსტრალიის გრიფიტის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა გააფართოვეს ვიგნერის პარადოქსი და დაუმატეს კვანტური გადახლართულობა. უფრო მეტიც, მათ რეალურად შეამოწმეს იგი. მათ დასვეს არსებითი კითხვა: შეუძლიათ თუ არა დამკვირვებლებს, რომ შეთანხმდნენ ერთ "ჭეშმარიტებაზე"?

მათი ექსპერიმენტი, დაახლოებით, ასე მიმდინარეობს: გვყავს ორი მეცნიერი — მარიამი და ხატია — ორ დახურულ ლაბორატორიაში და ისინი ზომავენ გადახლართული ფოტონების წყვილს. მარიამისა და ხატიას გარდა არავინ იცის ამ ექსპერიმენტის შედეგი. ლაბორატორიის გარეთ არის "სუპერ დამკვირვებლების" კიდევ ერთი წყვილი, ნინო და ცოტნე. მათი გადმოსახედიდან, ფოტონები ჯერ კიდევ მდგომარეობების სუპერპოზიციაში არიან. უფრო მეტიც, მარიამი და ხატია თავად ხვდებიან გადახლართულ მდგომარეობაში, რაც, არსებითად, იმას ნიშნავს, რომ მარიამი და ხატია გადახლართულნი არიან თავიანთ ნაწილაკებთან და, შესაბამისად, ერთმანეთთან. ამიტომ, როცა მარიამი აკეთებს დაკვირვებას, ხატიაც იმავე დაკვირვებას გააკეთებს და პირიქით.

შემდეგ ნინო და ცოტნე შემთხვევით ირჩევენ, ან გააღონ მეგობრების ლაბორატორიის კარი და ჰკითხონ, რა ნახეს ან ჩაატარონ სხვა ექსპერიმენტი.

მოდით შევჩერდეთ და ვიფიქროთ იმაზე, რაც ვიცით, ან თუნდაც იმაზე, რაც ვფიქრობთ, რომ ვიცით რეალურ სამყაროზე. პირველი: თუ მარიამი და ხატია აკეთებენ დაკვირვებას, ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ მათი დაკვირვება ერთსა და იმავე ჭეშმარიტებაზე მიუთითებს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, რაც მათ ნახეს, მართლაც მოხდა. მეორე: ნინოსა და ცოტნეს აქვთ არჩევანის თავისუფლება, რომ გააღონ კარი და ჰკითხონ მარიამსა და ხატიას, რა ნახეს ან ჩაატარონ სხვა ექსპერიმენტი. და ბოლოს, არჩევანი, რომელსაც ისინი აკეთებენ, არ უნდა მოქმედებდეს იმ შედეგებზე, რაც უკვე ნახეს მარიამმა და ხატიამ. მაკროსკოპულ სამყაროში, ყველა ეს განცხადება, როგორც ჩანს, სიმართლეს უნდა შეესაბამებოდეს.

როდესაც მათ რეალურად ჩაატარეს ეს ექსპერიმენტი, მკვლევრებმა გამოიყენეს არა ადამიანები, არამედ "მარტივი დამკვირვებლები" — გადახლართული ფოტონები, რომლებსაც აქვს როგორც ზევით, ასევე ქვევით პოლარიზაცია, სანამ არ დააკვირდებიან. ამ ექსპერიმენტში დაკვირვება ხდება მაშინ, როდესაც ფოტონი ირჩევს ერთ-ერთ გზას ორიდან, რაც დამოკიდებულია მის პოლარიზაციაზე. როდესაც ეს არჩევანი გაკეთდება, ფოტონი, არსებითად, შეინიშნება. ეს არჩევანი ასრულებს მარიამისა და ხატიას დაკვირვების როლს ექსპერიმენტში. ფოტონების დეტექტორის გაზომვები კი თამაშობს "სუპერ დამკვირვებლების", ნინოსა და ცოტნეს, როლს. ისინი ირჩევენ ან გამოავლინონ ფოტონი (ეკვივალენტურია იმისა, რომ მარიამსა და ხატიას ჰკითხონ, რა დაინახეს) ან არა. ამ გზით, ექსპერიმენტი აკეთებს საკუთარ გაზომვებს.

თუკი ის, რაც ჩვენ სწორად მიგვაჩნია (მაკროსკოპული სამყაროს ჩვენს გამოცდილებაზე დაყრდნობით) მართლაც სწორია, ექსპერიმენტმა უნდა აჩვენოს გარკვეული კორელაციები არჩეულ ბილიკებს შორის. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჩვენი წარმოდგენა რეალობის შესახებ — რომ არსებობს უნივერსალური ჭეშმარიტება დაკვირვებებში, რომ ჩვენ გვაქვს არჩევანის თავისუფლება და რომ ეს არჩევანი არ შეიძლება მოქმედებდეს იმაზე, რაც ხდება წარსულში ან მანძილზე — არ შეესაბამება კვანტურ მექანიკას.

მოკლედ, რა აჩვენა მათმა ექსპერიმენტმა? მათ მიერ ნანახი კორელაციების რაოდენობა შეესაბამებოდა იმას, რასაც კვანტური მექანიკა იწინასწარმეტყველებდა.

შეიძლება ვინმემ იკამათოს, რომ ამ ექსპერიმენტში მხოლოდ "მარტივი დამკვირვებლები" გამოიყენეს და ყველაფერი შეიძლება შეიცვალოს, თუკი შეგვეძლება, ჩავატაროთ ექსპერიმენტი, სადაც დამკვირვებლები რეალური ადამიანები არიან. მაგრამ რატომ? რატომ შეცვლიდა ცნობიერება ექსპერიმენტის შედეგებს? რა არის განსაკუთრებული ცნობიერებაში?

ტვინი აგიფეთქდათ? ასეც უნდა იყოს.

შესაძლოა, ვერასოდეს მივაღწიოთ იმ ეტაპს, რომ შეგვეძლოს ასეთი ექსპერიმენტის ჩატარება, მაგრამ ამაზე ფიქრი რამდენიმე საინტერესო კითხვას ბადებს. რატომ არის, რომ ის, რაც ჩვენ გვჯერა სამყაროს მუშაობის პრინციპის შესახებ, არ შეესაბამება კვანტურ მექანიკას? არსებობს თუ არა ობიექტური რეალობა, თუნდაც მაკროსკოპული მასშტაბით? ან ის, რასაც თქვენ ხედავთ, განსხვავდება იმისგან, რასაც მე ვხედავ? გვაქვს თუ არა არჩევანი იმაში, რასაც ვაკეთებთ?

ერთი რამ ცხადია: ჩვენ ვერ ვხედავთ მთლიან სურათს. შესაძლოა, კვანტური მექანიკის ჩვენი გაგება არასრული იყოს, ან, შესაძლოა, რაღაც შეიცვალოს, როდესაც მას მაკროსკოპულ სამყაროში გადავიტანთ. მაგრამ შეიძლება ჩვენი, როგორც ჩვენ გარშემო არსებული სამყაროს შეგნებული დამკვირვებლების, როლი მართლაც უნიკალურია.