Elektrony są zarówno falami, jak i cząstkami? W jednej minucie zachowują się jak cząsteczka, a w następnej jak fala?
W tamtym czasie nikt nie mógł naprawdę uwierzyć, że cokolwiek z tego było rzeczywiście prawdą. Coś musi być nie tak, myśleli….
Dlatego naukowcy zmodyfikowali eksperyment, aby „obserwować” (za pomocą urządzenia pomiarowego) pojedynczy elektron przechodzący przez podwójne szczeliny, aby sprawdzić, czy naprawdę zachowuje się jak fala, a nie jak cząstka.
Jednak w chwili, gdy obserwowali elektron, wydarzyła się jeszcze dziwniejsza rzecz. Na ekranie pojawił się standardowy wzór „cząstek”, który wyglądał dokładnie tak, jakby wystrzelili kulki przez dwie szczeliny.
Prosta czynność „obserwowania” elektronu oznaczała, że powrócił on do zachowywania się jak cząstka zamiast jak fala, a zatem przeszedł tylko przez jedną szczelinę, a nie obie, i utworzył wzór podobny do wzoru jakie tworzyły kulki.
Tak więc… ostateczny wniosek jest taki: w swoim naturalnym stanie elektron jest raczej falą niż cząsteczką, dopóki nie zostanie zaobserwowany. Wtedy staje się cząstką o ustalonej pozycji w przestrzeni i czasie.
„Elektron jest bardzo osobliwy w tym sensie, że kiedy nie patrzysz, elektron może być tutaj, może być tam lub może być tam…. Może być w całym pokoju, że tak powiem. Ale za każdym razem, gdy patrzymy – to jest dziwna rzecz w tym elektronie – zawsze znajdujemy je w jednym konkretnym liczniku Geigera, chociaż mamy pokój pełen liczników Geigera. To jest fundamentalnie ważna rzecz dotycząca elektronów”
„Istnieją przekonujące dowody na to, że jedyne kwanty czasu*, jakie kiedykolwiek pojawiają się w postaci cząstek, to kiedy na nie patrzymy. Kiedy nie patrzy się na elektron, zawsze jest falą”.
(*We wczesnych latach 90-tych, naukowcy zaczęli używać pojęcia “kwantowy” odnosząc się do energii powiązanej z elektronem poruszającym się wokół atomu, co skutkuje stabilnością atomów i materii w ogóle. Czyli “mechanika kwantowa” a teraz bardziej znana jako “fizyka kwantowa” , zajmuje się badaniem elektronów i ich energii.
“Słowo “kwantowy” jest również synonimem z “ fala/cząsteczka,” zwrotem, który jest używany odnośnie czegoś co ma właściwości zarówno fali jak i cząsteczki.
To jest naprawdę radykalne – elektron jest falą i kiedy zaczyna być obserwowany, zamienia się w cząsteczkę!
Konsekwencje tego są ogromne. Oznacza to, że rzeczywistość – fizyczny wszechświat o którym zawsze myśleliśmy że jest “solidny i przewidywalny” – nie jest wcale solidny ani przewidywalny, poniewaz podstawowymi budulcami tego wszechswiata nie są cząstki materii, ale fale prawdopodobieństwa – fale potencjalnych lokalizacji gdzie elektron może pojawić się wtedy, kiedy jest obserwowany.
Ale kim jest ten, który obserwuje? I w jaki sposób obserwator zmienia elektron z fali w cząstkę?
W tym momencie nie jest łatwo dokładnie odpowiedzieć na pierwsze pytanie. Obserwatorem może być człowiek patrzący na cos; moze byc to maszyna albo urządzenie ustawione na obserwowanie, nagrywanie, albo na mierzenie czegos; moze to byc doslownie wszystko, co próbuje „zobaczyć”coś „tam” w fizycznym wszechświecie. Ale jest inny poziom odpowiedzi który potrzebuje więcej informacji, zanim będzie miało sens; więc będziemy musieli poczekać.
W tej chwili warto powtórzyć nieuniknione wnioski z eksperymentu “Podwójnej Szczeliny”: Zgodnie z fizyką kwantową, atomy (jądro i elektrony), które tworzą wszechświat fizyczny, który uważamy za tak solidny i tak rzeczywisty, tylko wydaje się, że jest solidny i rzeczywisty, gdy jest obserwowany. Kiedy nie jest obserwowany, wraca do stanu fali nieskończonych możliwych lokalizacji.
(Żeby zobaczyć krótkie i bardzo dobrze zrobione video o tym jak “obserwator” ma wpływ na eksperyment z podwójną szczeliną, kliknij tutaj. )
A więc teraz porozmawiajmy jak obserwator zmienia elektron z fali w cząsteczkę…
Chwila! Nikt tak naprawde nie zna odpowiedz na pytanie jak – albo dlaczego – obserwator zmienia elektron z fali w cząsteczkę. Eksperci mogą tylko spekulować…
„Cząstki naprawdę nie są tym, czym wydają się być. Są chwilowymi przejawami, chwilowymi „wyskokami” tej kwantowej funkcji falowej, w której nie ma cząstki – jest tylko ta falistość, która może spontanicznie wyskoczyć jako cząstki.”
Wolf, Fred Alan, Ph.D., theoretical physicist. What the Bleep!? – Down the Rabbit Hole
Innymi słowy, gdy elektron jest oglądany przez obserwatora, te fale możliwości „wyskakują” i obierają określone położenie w czasie i przestrzeni, co my postrzegamy jako „rzeczywistość”. Nazywa się to „załamaniem funkcji falowej”.
„Załamanie się funkcji falowej” można bardzo skutecznie wyjaśnić i przewidzieć matematycznie, używając złożonej matematyki kwantowej; ale bardzo trudno to opisać w łatwym polskim lub angielskim. Zasadniczo oznacza to, że elektron normalnie żyje w stanie fali (funkcja falowa ), która zawiera wiele możliwości, gdzie może znaleźć się jako cząstka; i kiedy obserwuje się elektron, te wielokrotne stany falowe są „załamywane” do jednego stanu, stanu bycia cząstką w określonej lokalizacji.
Fizyk Nick Herbert mówi, że to czasami sprawia, że wyobraża sobie, że za naszymi plecami, świat (na który nie patrzymy i nie możemy obserwować) jest zawsze „radykalną niejednoznaczną i nieustannie płynącą zupą kwantową…
Herbert, Nick. “How Large is Starlight: A Brief Look at Quantum Reality,” Revision 10, no. 1 (Summer 1987), pp. 31-35
…Ale kiedy tylko próbujemy odwrócić się aby zobaczyć zupę, nasze spojrzenie natychmiast ją zamraża i zamienia z powrotem w „rzeczywistość”. Herbert wierzy, że dzięki temu wszyscy jesteśmy trochę podobni do Midasa, legendarnego króla, który nigdy nie znał uczucia jedwabiu lub pieszczoty ludzkiej dłoni, ponieważ wszystko, czego dotknął, zamieniało się w złoto.„Podobnie ludzie nigdy nie mogą doświadczyć prawdziwej tekstury rzeczywistości kwantowej, ponieważ wszystko, czego dotykamy, zamienia się w materie”.
Więc gdzie są te wszystkie elektrony żyjące jako fale możliwości, kiedy nikt ich nie obserwuje i załamuje ich funkcję falową w cząstkę?
Odpowiedź na to pytanie przeszła wiele zmian przez te wszystkie lata i w miarę postępu badań odpowiedzi było wiele:
~ „Skala Plancka” (opracowana przez fizyka Maxa Plancka)
~ „ukryty porządek” (opracowany przez fizyka Davida Bohma)
~ „stan próżni”
~ „funkcja fal kwantowych”
~ „pole punktu zerowego”
~ „pole super strunowe”
~ pole „M”
~ „ujednolicone pole”
Dziś nazywa się to głównie po prostu „Polem”. W swojej książce “The Field” Lynn McTaggert definiuje je po prostu jako „pole wszelkich możliwości”
McTaggert, Lynne. The Field: The Quest for the Secret Force of the Universe, p. xxi.
Wszystko, o czym możesz pomyśleć i wszystko, o czym nie możesz pomyśleć, i wszystko o czym nikt nie może pomyśleć, już istnieje w tym Polu jako fale możliwości.
Dr John Hagelin wyjaśnia…
„Postęp w naszym zrozumieniu wszechświata poprzez fizykę w ciągu ostatniego ćwierćwiecza, badał głębsze poziomy prawa naturalnego, od makroskopowego, do mikroskopowego, od molekularnego do atomowego, od jądrowego do subjądrowego poziomu funkcjonowania natury…. i to, co odkryliśmy u podstaw wszechświata, fundamentem wszechświata jest to jedno uniwersalne pole inteligencji…. Więc wszystkie siły natury i wszystkie tak zwane „cząstki” natury… są teraz rozumiane jako…różne fale na jednym oceanie istnienia…. Nazywa się to „zunifikowanym polem” lub „polem superstrun”, u podstaw wszystkiego – umysłu i materii…. To pole jest polem niematerialnym. Planety, drzewa, ludzie, zwierzęta to tylko fale wibracji tego podstawowego zunifikowanego pola superstrunowego…. Jest źródłem wszystkich praw natury; Wszystkie podstawowe siły, wszystkie fundamentalne cząstki, wszystkie prawa rządzące życiem na każdym poziomie wszechświata ma swoje zunifikowane źródło w zunifikowanym polu…. To czysty abstrakcyjny potencjał, który wznosi się w falach wibracji, aby dać początek cząsteczkom, ludziom, wszystkiemu, co widzimy w rozległym wszechświecie…. To nie jest świat elektronów; to jest świat potencjalnych elektronów…. I właśnie z tego jesteśmy stworzeni.
Hagelin, John, Ph.D., Physics Professor, Maharishi University. What the Bleep!? – Down the Rabbit Hole
…a Dr. Fred Alan Wolf ujął to w ten sposób:
„Fizycy nadają temu nazwę; nazywają to „ kwantową funkcją fali”, ponieważ wydaje się „falista”. Jednak ta funkcja falowa nie jest tylko falą materii, taką jak fala oceaniczna lub fala dźwiękowa lub jakakolwiek fala materii. To fala możliwości; jest to rodzaj „fali myśli”. A ponieważ jest to fala myśli, albo możliwości, albo „nie materii”, jest to niewidoczne dla nas. Nie możemy jednak wyjaśnić, co widzimy jako materię… chyba że sobie wyobrazimy te cząstki materii, że w jakiś sposób wychodzą lub wyłaniają się z tych wzorów fal myślowych.”
Wolf, Fred Alan
(Możesz obejrzeć wywiad o “Polu” z Dr. Hagelinem i Wolfem tutaj. )
Problem w tym, że nikt nie jest w stanie udowodnić, że Pole istnieje. Nie możesz tego zobaczyć; nie możesz tego sfotografować, nie możesz tego zmierzyć; nie możesz trzymać go w dłoni. Ale kiedy fizycy kwantowi zakładają, że istnieje Pole, mogą tworzyć niewiarygodnie dokładne przewidywania/obliczenia matematyczne dotyczące fizycznego wszechświata i jego zachowania, czego nie mogą zrobić bez wzięcia pod uwagę że Pole istnieje. Jak powiedział Fred Alan Wolf: „Nie możemy wyjaśnić tego, co widzimy jako materię… chyba że wyobrażamy sobie, że te cząstki materii w jakiś sposób wychodzą z lub wyłaniają się z tych wzorców fal myślowych”.
Pomyśl o tym jak o elektryczności. Samej elektryczności nie widać; możesz tylko zobaczyć to co elektryczność wytwarza. Pewien amerykański komik zażartował, że nie zapłaci rachunku za prąd dopóki firma nie pokaże mu prądu, za który płaci.
Ale możemy zobaczyć światło jakie wytwarza elektryczność i prąd i inne efekty, na których polegamy każdego dnia i uważamy je za pewnik, a kiedy widzimy te efekty, wiemy, że elektryczność musi istnieć.
To samo dotyczy “Pola”. Nawet jeśli nie możemy naukowo udowodnić że istnieje, nic nie ma sensu bez tego w świetle wyników najnowszych eksperymentów.
Inny przykład może pomóc w wyjaśnieniu tego….
Jeśli byłbyś Aborygenem mieszkającym na odludziu Australii bez kontaktu ze światem zewnętrznym, i ktoś przyniósłby Ci radio, mógłbyś się zastanawiać, jak to działa kiedy słyszysz muzykę wychodzącą z pudełka. Móglbys go nawet rozebrać na części, szukając orkiestry bardzo małych ludzi w środku grających muzykę którą słyszysz. Ale po jakimś czasie zdałbyś sobie sprawę, że jedynym sposobem na wyjaśnienie tego, jest założenie, że w powietrzu są niewidzialne fale radiowe, a to pudełko po prostu wychwytuje te fale i przekłada je na dźwięk – nawet jeśli nie mógłbyś tego udowodnić.
W końcu osiągnęliśmy punkt ludzkiego zrozumienia – teraz wspierany przez dowody naukowe – że wokół nas są fale. Ale tym razem nie są radiowe fale, to nie są fale oceanu; są to fale Pola. To fale możliwość; a kiedy są one „obserwowane”, zamieniają się w fizyczny wszechświat, który widzimy.
Dużo więcej o tej koncepcji opowiem w dalszych rozdziałach. Na razie wystarczy wiedzieć że Pole musi istnieć, jest poza przestrzenią i czasem i zawiera nieskończoną liczbę możliwości, ale tylko w formie fali. To pole nie zawiera cząstek; to nie jest materia; nie jest częścią fizycznego wszechświata. Zamiast tego jest tym, z czego zbudowany jest cały wszechświat – z tych fal możliwości.
Ale jak powstało to Pole? Kto to zrobił? Skąd to się wzięło?
Nauka nie ma odpowiedzi na te pytania. Wiedzą tylko, że Pole musi istnieć. Więc nie będę spekulować, jak powstało Pole, kto mógł je stworzyć, lub jak zawiera wszystkie możliwości, bo… no po prostu dlatego, że jest to absolutnie niemożliwe, że Dorosły Człowiek może zrozumieć lub bezpośrednio doświadczyć czegokolwiek, co dzieje się po drugiej stronie Pola. To również stanie się jaśniejsze w późniejszych rozdziałach.
Kolejne pytanie, które możemy jednak zadać, brzmi: Jak z tego Pola powstaje „rzeczywistość fizyczna”?