Kuantum fiziği çok küçüklerin alemiyle ilgilenir ve çoğumuz asla tarif ettiği garip dünyayı görmeyi beklemez. Ama yapabilir miyiz? Yakın zamanda, Northwestern Üniversitesi'nden bilim adamı Geraldo Barbosa bu soruyu cevaplamak için bir deney tasarladı.
Kuantum etkisinin, görmeyi umuyor olması kuantum dolanması olarak adlandırılır, burada iki veya daha fazla parçacık "dolaşık" hale gelebilir, böylece bir parçacık üzerinde bir eylem gerçekleştirildikten sonra bile, diğer parçacık hemen tepki verir.
Dolaşıklığı gösteren ortak bir deney, lazerin özel bir kristal tipine ateş etmektir. Bazen lazerden gelen bir foton parçacığı ikiye ayrılır. İki yeni fotonun enerji ve momentumu, her biri orijinal olarak ateşlenmiş olanın değerine katılır.
Bu iki "kızı" fotonları birbirine karışmış durumda - eğer bir fotonun durumuna bakarsanız, diğerinin durumunu hemen anlarsınız. Einstein bu ürkütücü bağlantıyı "uzak mesafeli ürkütücü eylem" olarak nitelendirdi.
Daha sonra, fizikçiler deney oluşturmak için deneyde lazer ışınının şeklini değiştirirler. İki dedektör, fotonları aynı anda "göremedikleri" sürece görüntünün görünmediğini bulmuşlardır.
Bu fizik deneyleri fotonları ve ortaya çıkan görüntüleri "görmek" için dedektörlere güvenirken, Barbosa bir kişinin retinanın dedektörler olarak hareket edeceği bir deney kurmayı öngörür. [Çok Küçük Çarpıcı Fotoğrafları]
Laboratuvarda ürkütücü eylem
Dolaşık fotonların zıt kutuplaşma durumları vardır: başka bir deyişle, dalgaları farklı yönlendirilmiştir. (Kuantum seviyesinde parçacıklar dalga gibi davranabilir ve parçacıklar gibi dalgalanabilir.)
Bu deneylerde sadece bir foton tespit edildiğinde, herhangi bir polarizasyon durumunda olabilir ve dedektörü herhangi bir zamanda vurabilir. Bu, bilim adamlarının dedektiflerine isabet eden fotonun dolaşmış ikiliden olup olmadığını söyleyemediği anlamına gelir. Bu bilgi olmadan, bir kişi bu fotonların yaratması gereken imajı yeniden yapılandıramaz.
Ama her iki birbirine karışmış foton tespit edildiğinde, fotonun polarizasyon durumunu anlayabilirsiniz. Birini bilmek, ikisini de biliyorsunuz ve görüntüyü yeniden oluşturabiliyorsunuz. "Ürkütücü" kısım, fotonların birini ya da diğer tüm olasılıkları ortadan kaldırdığınızı gözlemleyerek, gözlenen her iki fotonun da gördüğünüz kutuplaşma durumlarına sahip olması gerektiğidir. Ama dolaşmış foton, hangi devletin içinde bulunacağını "nasıl" biliyor? Görelilik, bilgi yolculuğunun ışığından daha hızlı olamayacağını söylüyor. Karışık fotonları gözlemlemek, onları aynı zamanda belirli bir duruma "zorlar". [10'dan Daha Hızlı Keşif'in Etkileri]
Esasen, orijinal görüntüyü yeniden oluşturmak için her iki fotondaki bilgiler eklenir. Bu deney birçok kez yapıldı.
Ama iki dedektör insan retinası olsaydı ne olurdu? Bir kişi yüksek dereceli görüntüyü mi yoksa sadece klasik olanı mı, ışığın parlamasını mı görüyor?
Normalde, birkaç dalga boyundaki ışığın yoğunluğunu algılayarak şeyleri görürüz. Çeşitli dalga boylarını karıştırmak, algıladığımız tüm renkleri ve doygunlukları oluşturur.
Bu durum farklı olurdu - eğer beyinler birbirine dolanan fotonlar gibi kuantum etkilerini görebilseydi, bir gözle bakıldığında her ikisinden de farklı bir görüntü beklenirdi. Bu, göründüğünden daha derin bir sorudur, çünkü eğer insanlar bu tür görüntüleri görebiliyorsa, bu bizim makroskopik beyinlerimizin ince, mikroskobik kuantum etkilerini alabileceği anlamına gelir.
Kuantum görüşte bir sonraki adım
Barbosa, böyle bir deneyi kurmakta hala zorluklar olduğunu söyledi. Bir problem, insan nöronlarındaki sinyal-gürültü oranıdır. Bireysel fotonları, retinamıza çarpmasalar bile algılayamayız, zira beynimizin sinyallerini, örneğin bir ışık parıltısı olarak yorumlamak için gözlerimize çarpan belli sayıda fotonlar alır.
Fizik baskı öncesi web sitesinde yayınlanan makalesinde, Barbosa, insan retinadan bir yanıtı tetiklemek için yeterince foton üretebileceğinin çok açık olduğunu belirtiyor. Bunu yapmak için en az yedi fotonun gerekli olduğunu ve Hepsinin karışması gerekiyordu.
Rochester Üniversitesi'ndeki optik profesörlerinden Robert Boyd, ilke olarak yanlış bir şey görmediğini söyledi. "Burada bile iki olasılık var," diye yazdı Boyd, WordsSideKick.com'a bir e-posta yazdı. “Birincisi, insan beyninin, Barbosa'nun önerdiği şekilde çalışmadığı, diğeri ise, ama etkisinin gözlemlenemez kadar zayıf olduğu”.
Bu arada Barbosa, bir süredir bunun hakkında düşündüğünü söyledi - 1994 yılında laboratuvarında kuantum görüntüleri ile yapılan ilk denemelerden bazılarını gerçekleştirdi. Ve deney yapmak için gerekli olan ekipmanın bazılarını ortaya koyar. Fotonları retinanın sağ tarafına almak için özel gözlükler olarak.
Barbosa, "Bu, sadece karmaşık sinir sisteminin kuantum sinyallerini - inanılmaz bir özelliği - işleyebildiğini gösterir" diye yazdı.