Ein Quantenexperiment von Wissenschaftlern der National University of Australia bestätigt die bekannte Theorie, dass die Realität erst existiert, wenn ein externer Beobachter sie misst.
Zumindest gilt dies für sehr kleine Objekte.
Die Ergebnisse des Experiments wurden in der maßgeblichen Publikation Nature Physics veröffentlicht.
Forscher haben versucht, ein berühmtes Experiment zu replizieren, das der sehr bizarren Vorhersage der Quantenphysik über die Natur der Realität zugrunde liegt. Nach dieser Vorhersage gibt es keine Realität, bis wir sie messen, zumindest in sehr kleinem Maßstab.
Für einen gewöhnlichen Mann auf der Straße ruft diese These ein Gefühl von „anhaltendem Delirium“hervor, und selbst mit Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie sind viele der Grundlagen der Quantentheorie noch nicht in Einklang gebracht worden.
Dies hindert die Physiker jedoch nicht daran, aktiv auf diesem Gebiet zu experimentieren, und tatsächlich funktionierende Quantencomputer haben lange Zeit niemanden überrascht.
Realität existiert nicht
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Die Forscher stellten sich auf den ersten Blick eine einfache Frage. Wenn es sich um ein Objekt handelt, das sich entweder als Partikel oder als Welle verhalten kann, dann „entscheidet“das Objekt zu welchem Zeitpunkt, wie es sich verhält?
Nach allgemeiner Logik sollte ein Objekt in seinem Ursprung entweder ein Teilchen oder eine Welle sein, und daher spielt es keine Rolle, wer Messungen oder Beobachtungen des Objekts vornimmt, da sich seine Natur davon nicht ändert.
Das Experiment beweist, dass Beobachtungen des Atoms in der Zukunft sein Verhalten in der Vergangenheit beeinflussen
Nach der Quantentheorie ist dies jedoch nicht der Fall.
Die Quantentheorie legt nahe, dass das Ergebnis davon abhängt, wie das Objekt am Ende seines Weges gemessen wurde.
Und eine Gruppe australischer Physiker fand im Verlauf ihres Experiments Beweise dafür, dass alles so abläuft.
„Unsere Forschung zeigt, dass Messung alles ist. Auf Quantenebene existiert die Realität nicht, wenn man sie nicht sieht “, schließt Studienleiter Andrew Truscott, Physiker an der Australian National University in Canberra.
Zum ersten Mal wurde ein solches Experiment 1978 vom amerikanischen theoretischen Physiker John Wheeler vorgeschlagen. In der Wissenschaft ist es heute als Wheeler's Delayed Choice Experiment bekannt.
Wheeler schlug vor, Lichtstrahlen zu verwenden, die von Spiegeln reflektiert werden, aber zu diesem Zeitpunkt erlaubte die Technologie nicht, dass ein solches Experiment vollständig durchgeführt werden konnte. Fast 40 Jahre später konnte eine Gruppe australischer Forscher die Idee des Wheeler-Experiments mit Heliumatomen umsetzen, die mit Laserstrahlen interagieren.
Die Forscher fingen Heliumatome in einem "Bose-Einstein-Kondensat" -Zustand ein, in dem Quanteneffekte auf makroskopischer Ebene beobachtet werden können, und entfernten dann alle Atome bis auf eines.
Dieses einzelne Atom wurde dann zwischen zwei Laserstrahlen geleitet, die dieselbe Rolle spielten wie das feine Netz für Lichtstrahlen. Jene. in der Rolle eines ungleichmäßigen Gitters.
Dann wurde ein zweites solches "Netz" entlang des Weges des Atoms hinzugefügt.
Dies führte zu einer Verzerrung des Weges des Atoms, es ging auf beiden möglichen Wegen wie eine Welle. Mit anderen Worten, das Atom nahm zwei verschiedene Wege.
Im wiederholten Experiment wählte das Atom jedoch nur einen möglichen Weg, wenn das zweite „Gitter“nicht hinzugefügt wurde.
Den Forschern zufolge deutet die Tatsache, dass das zweite „Gitter“hinzugefügt wurde, nachdem das Atom die erste „Kreuzung“überquert hatte, darauf hin, dass das Atom im übertragenen Sinne seine Natur nicht definiert hat, bevor es beobachtet (oder gemessen) wurde) ein zweites Mal.
„Quantenphysikalische Vorhersagen über Objektinteraktionen können seltsam erscheinen, wenn es um Licht geht, das sich wie eine Welle verhält“, erklärt Roman Khakimov, ein Forscher der Australian National University, der an der Studie teilgenommen hat.
Aber er sagt, Experimente mit Atomen, die Masse haben und mit elektrischen Feldern interagieren, machen das Bild noch unglaublicher.
Einfach ausgedrückt, wenn Sie die Tatsache akzeptieren, dass das Atom an der ersten Kreuzung einen bestimmten Weg eingeschlagen hat, zeigt das Experiment, dass zukünftige Messungen die Vergangenheit des Atoms beeinflussen können, erklärt Studienleiter Andy Truscott.
"Das Atom bewegte sich nicht zwischen den bedingten Punkten A und B", erklärt er. "Erst nach Messungen am letzten Beobachtungspunkt wurde klar, ob sich das Atom wie eine Welle verhält, die sich in zwei Richtungen spaltet, oder wie ein Teilchen, das eine auswählt."
Was bedeutet das?
Trotz der Tatsache, dass all dies für den Uneingeweihten verrückt klingt, sagen die Autoren der Studie, dass das Experiment eine Bestätigung der Quantentheorie ist. Zumindest im kleinsten Maßstab.
Diese Theorie hat es bereits ermöglicht, eine Reihe durchaus praktikabler Technologien auf dem Gebiet der Laser und Computerprozessoren zu entwickeln, aber bisher gab es keine derart auffälligen Experimente, die dies bestätigten.
Truscott und Khakimov fanden im Wesentlichen die Bestätigung, dass die Realität erst existiert, wenn wir sie beobachten.
Dies ist eine der grundlegenden Thesen der Quantentheorie. Es ist seine Unwahrscheinlichkeit aus Sicht des Laien, für den der Regen nicht aufhört zu fallen, auch wenn Sie die Augen schließen, um ihn nicht zu sehen, die die Quantentheorie „von der Realität getrennt“macht.
Bisher wurden keine Beweise dafür gefunden, dass dieses Prinzip in der Realität funktioniert. Wheelers Gedankenexperiment sowie das praktische Experiment von Truscott, das dies bestätigt, gehören bislang nur zur Quantenebene.
Gleichzeitig glauben einige Philosophen, dass die Quantentheorie, selbst wenn sie auf die Makroebene nicht anwendbar ist, für den Laien nützlich sein kann, da sie (grob formuliert) besagt, dass die Welt genau so ist, wie wir sie sehen.
