Havainnoijan vaikutus todellisuuteen

Kuinka mielenkiintoista onkaan se, että itse havainnoija vaikuttaa siihen mitä näkee ja mitä tapahtuu. Tätä voi olla hyvin vaikea ymmärtää ja vielä vaikeampi hyväksyä, mutta tiede on sen hyvin vakuuttavasti todennut. Kurkkaa ja katso miten.

Havainnoijan vaikutus todellisuuteen

Vilkaistaanpa tieteeseen tässä asiassa. Newtonin fysiikan periaatteen mukaan asioilla on objektiivinen todellisuus erillään käsityksestämme niistä, mutta kvanttifysiikan mukaan, kun muutamme käsitystä objektista, itse objekti muuttuu kirjaimellisesti (aalto-hiukkasdualismi ja Heisenbergin epävarmuusperiaate).

Havainnoija vaikuttaa siten siihen miltä hänen näkemänsä todellisuus näyttää ja kuinka se muodostuu "todelliseksi". Uraauurtava kaksoisrakokoe (Double-Slit Experiment) ja siitä tehdyt eri versiot todistavat aalto-hiukkasdualismista. Kokeessa valo, elektrodi tai atomi kulkee kahden lähekkäin olevan raon läpi muodostaen tummemmista ja vaaleammista vyöhykkeistä muodostuvan kuvion takana olevalle heijastinpinnalle. Näiden vyöhykkeiden muodostuminen riippuu rakojen kautta kulkevien valoaaltojen keskinäisestä interferenssistä eli ne joko vahvistavat tai kumoavat toisensa.

Kokeen ensimmäisessä vaiheessa ammutaan useita partikkeleja samanaikaisesti. Jos testissä ei valvota partikkelien käyttäytymistä (esimerkiksi kuvata tai tarkkailla), partikkelit käyttäytyvät aaltomaisesti, mutta jos niitä tarkkaillaan, ne käyttäytyvät aivan kuten yksittäiset partikkelit ja silloin heijastinpinnalle tulee vain kahden palkin kuviot rakojen kohdalle - eikä aaltomaista interferenssikuviota. Sen mukaan tarkkaillaanko partikkeleja vai ei, hiukkaset ilmenevät kokeessa joko aaltoina tai hiukkasina. Kokeesta voi tehdä sen johtopäätöksen, että voimme pelkästään katsomalla muuttaa näkemäämme todellisuutta!

Kokeen toisessa vaiheessa ammutaan vain yksi hiukkanen kerrallaan. Jos vain yksi rako on auki, ei interferenssiä synny, mutta heti kun toinenkin rako avataan, havaitaan interferenssikuvio. Yksi hiukkanen kulkee siis molempien rakojen kautta! Toisaalta, interferenssikuvion häviämiseksi riittää vain se, että rakoihin asetetaan hiukkasen läpikulusta ilmoittava ilmaisin. Hiukkanen ei siis tuota tarkkaa informaatiota siitä kummasta raosta se kulkee, vaan se tuottaa informaation siitä, että sillä olisi mahdollisuus kulkea molempien rakojen kautta.

Videoita aiheesta ovat mm. seuraavat:

• https://www.youtube.com/watch?v=nqWVaYAS2ZM (suomenkielinen tekstitys)
• https://www.youtube.com/watch?v=xo176uIPmbY

Jälkimmäisessä videossa fyysikko, kirjailija ja mm. NASA:ssa työskennellyt tohtori Thomas Warren Campbell kertoo kuinka todellisuuden havainnointiin vaikuttaa kaksoisrakokokeessa se, tuhotaanko testitulokset vai ei: jos ne tuhotaan, partikkelit käyttäytyvät aaltomaisesti, mutta jos testitulokset luetaan, vaikka pitkänkin ajan jälkeen, partikkelit käyttäytyvät kuten partikkelit ilman interferenssikuviota. Todella kiehtovaa! Ei ole ihme, että Physics Today lehden lukijat ovat äänestäneet kaksoisrakokokeen kaikkien aikojen merkittävimmäksi kokeeksi fysiikassa.

Elektroneilla on mahdollisuus käyttäytyä kahdella tavalla, joko aaltomaisesti tai partikkelinomaisesti. Tästä ilmiöstä on käytetty erilaisia nimityksiä, kuten: Planckin pituus (Planck Scale), supersäieteoria (superstring field), yhtenäiskenttäteoria (unified field theory). Tässä käytän nimeä Kenttä, jonka Lynn McTaggert määrittelee kirjassaan The Field yksinkertaisesti "kaiken mahdollistavaksi kentäksi".