Experimentálne výzvy pre teóriu mnohovesmíru?

Nový experimentálny výsledok z Hirošimy priniesol búrlivé reakcie v odbornej komunite. Tím fyzikov údajne dokázal, že fotón môže ísť dvoma cestami naraz v našej vlastnej galaxii, čo by mohlo vážne ohroziť takzvanú interpretáciu mnohých svetov (Many-Worlds Interpretation – MWI) kvantovej mechaniky. Podľa niektorých médií to dokonca znamená koniec teórie multivesmíru. Ale naozaj? Pozrime sa na to bližšie, ako to vysvetľuje Sabine Hossenfelder vo svojom najnovšom videu.

Čo je interpretácia mnohých svetov a prečo je taká zaujímavá?

Interpretácia mnohých svetov je jednou z populárnych interpretácií kvantovej mechaniky. Predstavuje si, že pri každom meraní kvantového systému sa vesmír nekolabuje do jedného možného stavu, ale rozdelí sa na viacero "vetiev", pričom každá vetva reprezentuje jeden z možných výsledkov merania. Teda, ak hodíte mincou, nevznikne len jedna realita s orlom alebo ťavou, ale dva vesmíry – jeden, kde padol orol a druhý, kde padla tvoja.

Táto teória má svoje silné stránky, pretože elegantne rieši problém kolapsu vlnovej funkcie, ktorý je jednou z hlavných výziev kvantovej mechaniky. Avšak jej dôsledky sú radikálne – naznačuje existenciu nespočetného množstva paralelných vesmírov, čo je pre mnohých ťažko predstaviteľné a veriteľné.

Experiment v Hirošime: Čo vlastne urobili?

Tím fyzikov z Japonska použil zariadenie známe ako Mar Zender interferometer. Tento prístroj rozdelí fotón na dve cesty, ktoré sa následne opäť spoja a vytvárajú interferenčný obrazec. Kľúčové je, že aj jeden fotón prechádza oboma cestami naraz – to je základný princíp kvantovej superpozície.

V tomto novom experimente autori pridali do každej z dvoch ciest interferometra malý optický prvok, ktorý mierne otočí polarizáciu fotónu. Týmto spôsobom mohli merať polarizáciu fotónu na každej ceste zvlášť a zároveň sledovať interferenčný obrazec. Zistenie bolo prekvapujúce: autori tvrdia, že dokázali pozorovať negatívne počty fotónov v jednej z výstupných portov interferometra.

Kľúčové poznatky

• Experimentálne potvrdenie superpozície: Experiment potvrdzuje, že jeden fotón môže ísť dvoma cestami naraz – to už dávno vieme a je základom fungovania interferometrov.
• Negatívne počty fotónov: Pozorovanie negatívnych počtov fotónov v jednom z výstupných portov je interpretované ako dôkaz, že minulá trajektória fotónu závisí od budúcich meraní.
• Výzvy pre interpretáciu mnohých svetov: Podľa autorov experiment spochybňuje potrebu superpozície rôznych vesmírov v rámci MWI.

Prečo je to všetko trochu zložité?

Sabine Hossenfelder vo svojom videu poukazuje na niekoľko problémov s interpretáciou výsledkov. Po prvé, fakt, že interferometer funguje aj s jediným fotónom, už dokazuje, že fotón prechádza oboma cestami naraz. Po druhé, negatívne počty fotónov môžu byť len artefaktom spôsobeným špecifickým výberom meraní.

Sabine tiež poukazuje na to, že autori experimentu sa zdá, že nesprávne chápu interpretáciu mnohých svetov. Podľa MWI je možné, aby kvantová častica prechádzala viacerými cestami naraz v jednom vesmíre – to nie je v rozpore s teóriou.

Zameranie na meranie ovplyvňuje minulú trajektóriu?

Autorov experimentu sa zdá, že tvrdia, že výber toho, čo merneme, ovplyvní, ako sa kvantová častica správala v minulosti. Sabine argumentuje, že to je nesprávna interpretácia. Ak umiestnime detektor na jednu z ciest interferometra, fotón buď prejde cez tento detektor alebo nie – a v každom prípade bude mať 50% pravdepodobnosť dopadnúť na každý zo zvyšných výstupov.

Záverečné myšlienky: Zväčšenie kvantového hype-u?

Sabine Hossenfelder vidí v tomto experimente skôr pokus o vytvorenie veľkého rozruchu z experimentu, ktorý vlastne nič nové neukazuje. Experiment je síce technicky zaujímavý, ale jeho interpretácia a dôsledky sú prehnané. Ako hovorí Sabine: "Ak by sme dokázali rovnako ľahko odbúrať kvantový hype ako vlnové funkcie, boli by sme o polovicu bližšie k teórii všetkého."

Referencie

• Paper: https://arxiv.org/abs/2505.00336

Približne 102 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 0.51 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.