Fizycy rozstrzygnęli wieloletni spór. Z jednej strony Einstein, z drugiej Bohr

Historyczny spór wreszcie zakończony

Źródłem konfliktu stał się klasyczny eksperyment z dwiema szczelinami, zapoczątkowany przez Thomasa Younga w 1801 roku. Einstein przekonywał, że możliwe jest równoczesne zaobserwowanie zarówno falowej, jak i cząsteczkowej natury światła. Jego koncepcja zakładała, że foton przechodzący przez szczelinę wywiera dostrzegalną siłę, którą da się zmierzyć bez zaburzenia wzorca interferencyjnego. Bohr przeciwstawił temu zasadę nieoznaczoności, dowodząc, że każda próba śledzenia toru fotonu nieuchronnie niszczy falowy charakter zjawiska. Choć późniejsze eksperymenty zdawały się potwierdzać jego stanowisko, ostatecznego rozstrzygnięcia brakowało aż do teraz. To dość zaskakujące, że tak fundamentalna kwestia wymagała niemal wieku na definitywne wyjaśnienie.

Czytaj też: Einstein nazywał to upiornym działaniem na odległość. Teraz zmierzono jego szybkość

Naukowcy z MIT przeprowadzili najbardziej precyzyjną wersję doświadczenia w dziejach. Zamiast tradycyjnych szczelin wykorzystali 10 000 pojedynczych atomów, schłodzonych do temperatur niewiele wyższych od zera absolutnego, czyli najniższej temperatury spotykanej w całym wszechświecie. Jak podkreśla Ketterle, pojedyncze atomy działały jak najmniejsze możliwe szczeliny, a metoda jego zespołu stanowiła zupełnie nowe podejście do klasycznego eksperymentu. Atomy ułożono w idealnie regularną sieć krystaliczną za pomocą precyzyjnych wiązek laserowych. Każdy atom funkcjonował jako odizolowana szczelina dla pojedynczego fotonu. Kluczowe znaczenie miało kontrolowanie precyzji pomiaru: im dokładniej śledzono tor cząstki, tym bardziej traciła ona swoje falowe właściwości. Wyniki badań opublikowane w Physical Review Letters nie pozostawiają wątpliwości: precyzyjny pomiar ścieżki fotonu zawsze niszczy falowy wzór interferencji. Paradoksalnie, im więcej wiemy o cząsteczkowym aspekcie światła, tym mniej możemy powiedzieć o jego falowej naturze.

Potwierdzenie kwantowej nieoznaczoności i praktyczne zastosowania

Kluczowe okazało się kwantowe rozmycie stanu atomów. Wbrew niektórym wcześniejszym interpretacjom, nie mechaniczne oddziaływania, lecz subtelne korelacje kwantowe między fotonami a atomami decydują o tej osobliwej dwoistości.

Badanie potwierdza, że rzeczywistość kwantowa zasadniczo wymyka się zdroworozsądkowemu postrzeganiu. Trudno o bardziej dobitną ilustrację zasady komplementarności, ponieważ światło nie może równocześnie ujawniać obu swoich natur. Wyniki mogą nieco rozczarować zwolenników deterministycznych interpretacji, lecz stanowią mocny fundament dla dalszego rozwoju technologii kwantowych. Przełomowe ustalenia ogłoszono w symbolicznym 2025 roku, który ONZ ustanowiło Międzynarodowym Rokiem Nauki i Technologii Kwantowej, w nawiązaniu do stulecia sformułowania mechaniki kwantowej.

Czytaj też: Padł rekord stabilności kubitów. Nowy rezultat zszokował fizyków

Zamknięcie niemal stuletniego sporu nie tylko kończy jedną z najdłuższych naukowych debat, ale także wzmacnia zaufanie do podstaw mechaniki kwantowej, będącej fundamentem współczesnych technologii od laserów po komputery kwantowe. Poza tym taki rozwój sytuacji potwierdza, że natura kwantowa świata jest fundamentalnie odmienna od naszych codziennych doświadczeń. Nie chodzi tu o niedoskonałość przyrządów pomiarowych, lecz o głęboką zasadę rządzącą mikroświatem.