Według nowego badania rzeczywistość może istnieć tylko „w oku patrzącego”. Czy rzeczywistość istnieje, czy też nabiera kształtu, gdy uchwyci ją obserwator? Podobnie jak odwieczna zagadka, czy drzewo wydaje dźwięk, gdy upada w lesie, w którym nikt go nie słyszy, pytanie to pozostaje jednym z najciekawszych w mechanice kwantowej, gałęzi nauki badającej zachowanie cząstek subatomowych przy poziomie mikroskopowym.

Nowe badania sugerują, że rzeczywistość może istnieć tylko „w oku patrzącego”. W dziedzinie mechaniki kwantowej istnieją pytania dotyczące zachowania się cząstek subatomowych na poziomie mikroskopowym, takie jak „superpozycja kwantowa”. Według niektórych ekspertów, rzeczywistość istnieje poza naszą świadomością, podczas gdy inni twierdzą, że „rzeczywistość kwantowa” można ukształtować za pomocą własnych działań.

Naukowcy z ABC Federal University (UFABC) w Brazylii przeprowadzili badania nad zasadą komplementarności zaproponowaną przez Nielsa Bohra w 1928 roku, według której obiekty mają pary właściwości, których nie można obserwować jednocześnie. Bohr twierdził, że systemy kwantowe mogą mieć własną rzeczywistość dopiero po ustanowieniu przez naukowca modelu eksperymentalnego. Zasada komplementarności sugeruje, że rzeczywistość może istnieć tylko „w oku patrzącego”. Legendarny spór pomiędzy Bohrem a Albertem Einsteinem podczas Piątej Konferencji Solvaya w 1927 roku dotyczył koncepcji dualizmu falowo-cząstkowego, który mówi, że materia może wyglądać jak fala w jednym punkcie czasu, a w innym jako cząstka. W obecności 77 innych genialnych naukowców zebranych w stolicy Austrii, aby omówić wyłaniającą się dziedzinę teorii kwantowej, Einstein podkreślił, że stany kwantowe mają swoją własną rzeczywistość, niezależną od tego, jak naukowiec nimi manipuluje.

W swoim nowym badaniu, opublikowanym w czasopiśmie Communications Physics, brazylijscy naukowcy próbowali przetestować „zasadę komplementarności”, która stwierdza, że ​​obiekty mają pewne pary uzupełniających się właściwości, których nie można obserwować ani mierzyć jednocześnie, takie jak energia i czas trwania lub położenie i pęd. Na przykład, bez względu na to, jak ustawisz eksperyment z parą elektronów, nie ma możliwości zbadania położenia obu wielkości jednocześnie. Test zilustruje położenie pierwszego elektronu, ale przesłoni położenie drugą cząstkę (cząstkę dopełniającą) w tym samym czasie.

Brazylijscy naukowcy postanowili przeprowadzić eksperyment mający na celu stworzenie sterowanej kwantowo rzeczywistości. W eksperymencie wykorzystali techniki magnetycznego rezonansu jądrowego podobne do tych stosowanych w obrazowaniu medycznym. Cząstki takie jak protony, neutrony i elektrony mają spin jądrowy, który jest właściwością magnetyczną analogiczną do orientacji igły kompasu. Manipulowano spinami jądrowymi różnych atomów w cząsteczce za pomocą promieniowania elektromagnetycznego. W tej konfiguracji stworzono nowe urządzenie interferencyjne do jądrowego spinu protonu, aby zbadać jego falę i częściową rzeczywistość w domenie kwantowej.

Główny wniosek z badania, opublikowanego w kwietniu 2022 r., jest taki, że rzeczywistość fizyczna w świecie kwantowym składa się z wzajemnie wykluczających się bytów, które jednak nie są ze sobą sprzeczne, ale się uzupełniają. To ekscytujący wynik możłiwy dlatego, że brazylijscy naukowcy opracowali ramy matematyczne i odpowiednią konfigurację eksperymentalną, która umożliwia testowanie teorii kwantowej, w szczególności zrozumienie natury komplementarności poprzez badanie fizycznego realizmu systemu.