(Varsayımsal) hayvanı kalıcı olarak öldürmeden, atom altı parçacıkların gizemli davranışını tanımlayan ünlü kedi temelli düşünce deneyi olan Schrödinger'in kedisinde bir zirvenin gizlice geçmesinin bir yolu olabilir.
Şanssız, hayali kedi aynı anda bir kutunun içinde canlı ve ölüdür ya da aynı anda birçok devletin üst üste binmesinde atom altı parçacıkların var olduğu gibi, "ölü" ve "canlı" durumların üst üste binmesinde var olur. Ancak kutunun içine bakmak, daha sonra canlı veya ölü hale gelen kedinin durumunu değiştirir.
Ancak şimdi, Yeni Fizik Dergisi'nde 1 Ekim'de yayınlanan bir çalışma, kediyi yaşamaya veya ölmeye zorlamadan potansiyel olarak göz atmanın bir yolunu anlatıyor. Bunu yaparken, bilim adamlarının fizikteki en temel paradokslardan birini anlamalarını geliştirir.
Sıradan, büyük ölçekli dünyamızda, bir nesneye bakmak onu değiştirmiyor gibi görünüyor. Ama yeterince yakınlaştırın ve durum böyle değil.
Japonya'da Hiroşima Üniversitesi fizik profesörü olan yazar Holger F. Hofmann, "Normalde bakmak için ödediğimiz fiyatın hiçbir şey olmadığını düşünüyoruz" dedi. "Bu doğru değil. Bakmak için ışığa sahip olmanız ve ışığın nesneyi değiştirmesi gerekiyor." Bunun nedeni, tek bir ışık fotonu bile enerjiyi görüntülediğiniz nesneden uzaklaştırır.
O zamanlar Hiroşima Üniversitesi'nde misafir lisans öğrencisi olan ve şimdi Hindistan Teknoloji Enstitüsü Bombay'da bulunan Hofmann ve Kartik Patekar, "bedelini ödemeden" bakmanın bir yolu olup olmadığını merak ettiler. İlk etkileşimi (kediye bakarak) okumadan ayırarak (canlı ya da ölü olduğunu bilerek) matematiksel bir çerçeveye indi.
Hofmann, "Ana motivasyonumuz, kuantum ölçümünün gerçekleşme şekline çok dikkatli bakmaktı." Dedi. "Ve kilit nokta, ölçümü iki adımda ayırmamız."
Bunu yaparak, Hoffman ve Patekar, ilk etkileşime dahil olan veya kediye göz atan tüm fotonların, kedinin durumu hakkında herhangi bir bilgi kaybetmeden yakalandığını varsayabilirler. Bu nedenle, okumadan önce, kedinin durumu (ve ona bakmanın nasıl değiştiği) hakkında bilmeniz gereken her şey hala mevcuttur. Sadece bir kısmını kaybettiğimiz bilgileri okuduğumuzda.
Hofmann, “İlginç olan, okuma sürecinin iki bilgi türünden birini seçmesi ve diğerini tamamen silmesidir” dedi.
Schrödinger'in kedisi açısından çalışmalarını şöyle tarif ettiler. Kedinin hala kutuda olduğunu söyle, ama kedinin canlı mı yoksa ölü mü olduğunu belirlemek için içeriye bakmak yerine, kutunun dışında bir şekilde fotoğraf çekebilecek bir kamera kurmuşsun (düşünce deneyi uğruna, fiziksel kameraların aslında böyle çalışmadığını göz ardı edin). Resim çekildikten sonra, kamera iki tür bilgiye sahiptir: çekilen resmin sonucu olarak kedinin nasıl değiştiği (araştırmacıların kuantum etiketi dediği) ve kedinin etkileşimden sonra canlı mı yoksa ölü mü olduğu. Bu bilgilerin hiçbiri henüz kaybolmadı. Ve görüntüyü nasıl "geliştirmeyi" seçtiğinize bağlı olarak, bir veya daha fazla bilgiyi alırsınız.
Hofmann, bir bozuk para düşünün, Live Science'a söyledi. Bir madalyonun çevrilmiş olup olmadığını veya şu anda kafa veya kuyruk olup olmadığını bilmeyi seçebilirsiniz. Ama ikisini de bilemezsiniz. Dahası, bir kuantum sisteminin nasıl değiştirildiğini biliyorsanız ve bu değişiklik geri alınabilirse, başlangıç durumunu geri yüklemek mümkündür. (Bozuk para durumunda, onu geri çevireceksin.)
Hofmann, "Önce sistemi her zaman rahatsız etmelisiniz, ancak bazen geri alabilirsiniz." Dedi. Kedi açısından, bu bir resim çekmek anlamına gelir, ancak kediyi açıkça görmek için geliştirmek yerine, kediyi ölü ve canlı limbo durumuna geri getirecek şekilde geliştirir.
Kritik olarak, okuma seçimi, ölçümün çözünürlüğü ile tam olarak eşit olan rahatsızlığı arasında bir denge ile gelir. Çözünürlük, kuantum sisteminden ne kadar bilgi alındığını ve rahatsızlık, sistemin geri döndürülemez bir şekilde ne kadar değiştirildiğini ifade eder. Başka bir deyişle, kedinin mevcut durumu hakkında ne kadar fazla bilgi sahibi olursanız, geri dönüşü o kadar fazla değiştirirsiniz.
"Şaşırtıcı bulduğum şey, rahatsızlığı geri alma yeteneğinin doğrudan gözlemlenebilir hakkında ne kadar bilgi edindiğinizle ya da ölçtükleri fiziksel miktarla ilgili olmasıdır." Hofmann burada oldukça doğru. "
Önceki çalışmalar, kuantum ölçümünde çözünürlük ve rahatsızlık arasında bir dengeye işaret etmesine rağmen, Avustralya Ulusal Üniversitesi'nde teorik bir fizikçi olan Michael Hall, e-postayla Live Science'a verdiği demeçte, tam ilişkiyi ölçen ilk çalışmadır.
"Bildiğim kadarıyla, daha önceki hiçbir sonuç çözüm ve rahatsızlık ile ilgili kesin bir eşitlik biçimine sahip değil." Diyerek şöyle devam etti: "Bu, makaledeki yaklaşımı çok düzenli hale getiriyor."
