Jednym z najbardziej zagadkowych aspektów mechaniki kwantowej jest to, że maleńkie cząstki subatomowe nie wydają się "wybierać" stanu, dopóki zewnętrzny obserwator go nie zmierzy. Akt pomiaru przekształca wszystkie niejasne możliwości tego, co może się zdarzyć, w określony, konkretny wynik. Podczas gdy matematyka mechaniki kwantowej dostarcza zasad, jak ten proces działa, matematyka ta nie wyjaśnia tak naprawdę, co to oznacza w praktyce.
Jednym z pomysłów jest to, że świadomość — świadomość naszej własnej jaźni i wpływu, jaki mamy na nasze otoczenie — odgrywa kluczową rolę w pomiarach i że to nasze doświadczenie wszechświata przekształca go z zaledwie wyobrażonego w prawdziwie rzeczywisty.
Ale jeśli tak jest, to czy jest możliwe, że ludzka świadomość mogłaby wyjaśnić niektóre dziwactwa mechaniki kwantowej?
Pomiar kwantowy
Mechanika kwantowa to zasady, które rządzą zoo cząstek subatomowych tworzących wszechświat. Mechanika kwantowa mówi nam, że żyjemy w fundamentalnie nondeterministycznym świecie. Innymi słowy, przynajmniej jeśli chodzi o świat maleńkich cząstek, niemożliwe jest, bez względu na to, jak sprytni są naukowcy w swoich projektach eksperymentalnych lub jak doskonale znają warunki początkowe eksperymentu, przewidzieć z pewnością wynik jakiegokolwiek eksperymentu. Znasz siłę działającą na proton? Nie ma ustalonego miejsca, w którym na pewno znajdzie się za kilka sekund — jest tylko zbiór prawdopodobieństw, gdzie może się znaleźć.
Na szczęście ten indeterminizm pojawia się tylko w świecie subatomowym; w świecie makroskopowym wszystko działa zgodnie z deterministycznymi prawami fizyki (i nie, nie jesteśmy dokładnie pewni, dlaczego tak się dzieje, ale to problem na inny dzień).
Kiedy fizycy przeprowadzają eksperyment na układach kwantowych (na przykład próbując zmierzyć poziomy energetyczne elektronu w atomie), nigdy nie są do końca pewni, jaką odpowiedź otrzymają. Zamiast tego, równania mechaniki kwantowej przewidują prawdopodobieństwo wystąpienia tych poziomów energetycznych. Kiedy jednak naukowcy przeprowadzają eksperyment, otrzymują jeden z tych wyników i nagle wszechświat staje się ponownie deterministyczny; kiedy naukowcy znają poziom energii elektronu, na przykład, wiedzą dokładnie, co zrobi, ponieważ jego "funkcja falowa" załamuje się i cząstka wybiera określony poziom energii.
To przejście od indeterminizmu do determinizmu jest wyjątkowo dziwne i nie ma w fizyce żadnej innej teorii, która działałaby w ten sam sposób. Co czyni akt pomiaru tak wyjątkowym? Niezliczone interakcje kwantowe mają miejsce we wszechświecie przez cały czas. Czy więc te interakcje doświadczają tego samego rodzaju odwrócenia nawet wtedy, gdy nikt nie patrzy?
Rola świadomości
Standardowa interpretacja mechaniki kwantowej, znana jako interpretacja kopenhaska, mówi, żeby zignorować to wszystko i po prostu skupić się na uzyskiwaniu wyników. W tym ujęciu świat subatomowy jest z gruntu niezrozumiały i ludzie nie powinni próbować tworzyć spójnych obrazów tego, co się dzieje. Zamiast tego naukowcy powinni liczyć na szczęście, że przynajmniej mogą dokonywać przewidywań, używając równań mechaniki kwantowej.
Jednak dla wielu ludzi nie jest to satysfakcjonujące. Wydaje się, że w procesie pomiaru jest coś niesamowicie specjalnego, co pojawia się tylko w teorii kwantowej. Ta wyjątkowość staje się jeszcze bardziej uderzająca, gdy porównamy pomiar do, powiedzmy, dosłownie każdej innej interakcji.
Na przykład w odległej chmurze gazu, głęboko w ogromnej przestrzeni międzygwiezdnej, nikt nie jest w pobliżu; nikt nie patrzy. Jeśli w tej chmurze gazu dwa atomy wpadną na siebie, jest to interakcja kwantowa, więc powinny obowiązywać zasady mechaniki kwantowej. Ale nie ma żadnego "pomiaru" ani wyniku — to tylko jedna z trylionów przypadkowych interakcji zachodzących każdego dnia, nieobserwowanych przez ludzi. I tak zasady mechaniki kwantowej mówią nam, że interakcja pozostaje indeterministyczna.
Ale jeśli te same dwa atomy zderzą się ze sobą w laboratorium, naukowcy mogą zmierzyć i zapisać, co się stało. Ponieważ nastąpił pomiar, te same zasady mechaniki kwantowej mówią nam, że indeterminizm odwrócił się i stał się deterministyczny — to właśnie pozwoliło mi zapisać konkretny wynik.
Co tak bardzo różni te dwa przypadki? Oba dotyczą cząstek subatomowych oddziałujących z innymi cząstkami subatomowymi. A każdy etap procesu pomiarowego angażuje cząstki subatomowe na jakimś poziomie, więc nie powinno być ucieczki od zwykłych zasad kwantowych, które mówią, że wynik powinien być nieokreślony.
Niektórzy teoretycy, tacy jak pionier fizyki kwantowej Eugene Wigner (otwiera w nowej karcie) , wskazują, że jedyna różnica między tymi dwoma scenariuszami polega na tym, że w jednym z nich występuje świadomy, myślący obserwator, a w drugim nie. Tak więc to, co nazywa się "załamaniem" w mechanice kwantowej (przejście od indeterministycznych prawdopodobieństw do konkretnego wyniku) opiera się na świadomości.
Marzenia o wszechświecie
Ponieważ świadomość jest tak ważna dla ludzi, mamy tendencję do myślenia, że jest w niej coś wyjątkowego. W końcu zwierzęta są jedynymi znanymi świadomymi jednostkami zamieszkującymi wszechświat. A jednym ze sposobów interpretacji zasad mechaniki kwantowej jest podążanie za powyższą logiką do jej skrajnego końca: To, co nazywamy pomiarem, jest tak naprawdę interwencją świadomego czynnika w łańcuch skądinąd prozaicznych interakcji subatomowych.
Ta linia myślenia wymaga, aby świadomość była różna od całej innej fizyki we wszechświecie. W przeciwnym razie naukowcy mogliby (i robią to) twierdzić, że świadomość jest sama w sobie tylko sumą różnych subatomowych interakcji. Jeśli tak jest, to nie ma punktu końcowego w łańcuchu pomiarowym. A jeśli tak, to to, co naukowcy robią w laboratorium, naprawdę nie różni się niczym od tego, co dzieje się w przypadkowych chmurach gazu.
Choć nie jest to ściśle fizyczna teoria, koncepcja świadomości jako innej i odrębnej od materialnego wszechświata ma długą tradycję w filozofii i teologii.
Jednak dopóki ktoś nie wymyśli sposobu na przetestowanie tej koncepcji świadomości jako oddzielonej od reszty praw fizycznych w eksperymencie naukowym, będzie musiała pozostać w sferze filozofii i spekulacji.
Jest to część trwającej serii opisującej potencjalne interpretacje mechaniki kwantowej.
