Kosmonauti už byli v nebi a žádného Boha tam neviděli

Nevím jak vám, ale tahle nádherně úsměvná věta učitelky ze základní školy mi vytanula na mysli, když jsem přemítal nad některými aspekty současné fyziky. Vyjadřuje totiž čirou esenci nepochopení toho, o čem se snaží dát „důkaz“.  Zároveň se pousměji nad tvrzením, že vzdělaní lidé v Boha přece nemohou věřit, protože je v rozporu s vědeckým poznáním. Ale co když je to právě obráceně?

Kosmonauti Boha sice na oběžné dráze neviděli, ale fyzici přinejmenším nalezli jeho stopu zapsanou v samé podstatě vesmíru.

Kvantová mechanika nám v poslední době zasazuje pěkné rány do zažitého chápání našeho světa. Nejen, že všechno nemusí běhat tak, jak si myslíme, že by vlastně mělo, ale navíc zjišťujeme, že na kvantové úrovni neplatí ani termodynamické zákony, ani pitomý princip příčiny a následku. Dokonce lze napsat, že následek mnohdy určuje příčinu. Ne, tohle není pitomý jednoduchý blog o politice a pokud se snažíte o jednoduchá vysvětlení a jednoduchý svět, běžte raději jinam.

Ale hezky po pořádku. Budu se snažit o jednoduchost, aby rozuměli i ti, kteří zrovna ve fyzice nejsou mistry. Představme si jednoduchý pokus s Machovým-Zehnderovým interferometrem. To je poměrně jednoduché zařízení. Na počátku je zdroj světla. Následuje polopropustné zrcadlo, na kterém 50% fotonů se odrazí a vydá se trasou B a 50% projde trasou A. Obě trasy se spojí v polopropustném zrcadle na konci.

Dnešní přístroje jsou natolik dokonalé, že jsou schopny generovat pouhopouhý jeden jediný foton. Ten se pak musí na polopropustném zrcadle buď odrazit, nebo proletí. Logika nám říká, že foton se musí vydat buď trasou A nebo trasou B.

A teď nastává ten okamžik, který je naprosto kouzelný. Nebudeme-li zkoumat, jestli se foton vydá trasou A nebo trasou B, získáme na detektoru interferenční obrazec. Jako by foton prošel skrz obě cesty současně a interferoval  sám se sebou. Ale to přece nemohl, že? Foton je kvantum a nemůže se „rozpůlit“.  Foton prostě musel projít jednou z cest A nebo B. Ale přitom prošel jakoby oběma. Nemožné, ale přeci jen je to tak. Výsledky pokusů jsou jasné.

Ale pojďme dál.  Jsme tak zvědaví, že budeme chtít vědět, jestli  foton proletí trasou A nebo trasou B a umístíme na jednu z nich pozorovací zařízení, které nám prozradí, že buď foton prošel, nebo neprošel. Co se změní? Je to docela šílené, ale přítomnost pozorovatele, detekčního zařízení, které je schopno poreferovat inteligentnímu pozorovateli tuto skutečnost zásadním způsobem změní výsledek měření. Již jím nebude interferenční obrazec, ale záznam jednoho jediného fotonu na detektoru.

Jinými slovy: Přítomnost inteligentního pozorovatele způsobí kolaps vlnové funkce fotonu do jedné jediné možnosti.  Zredukuje se kvantová superpozice jen na jeden ze zúčastněných stavů. Každé měření drasticky zasáhne do vývoje kvantového systému. Proto měření dráhy (zjišťování, kterým ramenem foton prošel) ovlivní natolik následné měření interference, že místo ní zjistíme jen foton v rameni A nebo B a ne interferenci.

Pokud to stále nechápete, tak ještě jednou: Jestli se foton odrazí a proletí trasou B nebo neodrazí a proletí trasou A, nebo jakoby projde oběma, nezáleží na něm, ale na pozorovateli, jestli se dívá. Kouzelné je, že pozorovatel nemusí vidět nic, protože foton se vydal druhým ramenem (postačuje že má informaci o trase fotonu z logiky věci). Když se nikdo nedívá, foton jako by byl a zároveň nebyl všude. Tedy, abychom si to uvědomili v plné parádě, je platné tvrzení, že v jednom experimentu prostě fotony nelze přinutit, aby byly přítomny jen v jednom rameni interferometru a zároveň vykazovaly interferenční chování. Tento rozpor náš vesmír zjevně zakazuje. Tedy, přítomnost pozorovatele způsobuje kolaps vlnové funkce. Navíc pozorovatel nemusí vidět nic. Tato zdánlivá drobnost má dalekosáhlé důsledky. Každý pozorovatel, nebo cokoliv, co je pozorovatele schopno zastoupit a je zároveň v čase nedegradované ( tj. není podrobeno principu dekoherence), způsobí kolaps vlnové funkce do právě jednoho stavu. Jinými slovy: Vše, co vidíme, cítíme, prožíváme je právě teď a právě tady, je výsledek všech možných stavů zkolabovaných do jednoho jediného a je právě takový, jaký si my a ostatní pozorovatelé vybereme.

Všechno co vidíme, celý vesmír ve kterém žijeme, to všechno existuje jen a jen proto, že je někdo, kdo se na to může podívat a hlavně - dívá se. Tento vesmír by bez pozorovatele neexistoval.

Ale pojďme ještě kousek dál. Představte si, že pozorovatel je váhavý střelec a není rozhodnut, jestli se bude, nebo nebude dívat. Je to takový nerozhodný mamlas. Rozhodne se až v okamžiku, kdy už foton musí být za polopropustným zrcadlem.  Tedy v době, kdy už je takříkajíc rozhodnuto. Co naměříme? Pokud jsme se nepodívali, pak naměříme interferenční obrazec. Pokud jsme se podívali, opět pouze detekujeme jednotlivý foton.

A o co tedy vlastně jde? Foton jako by věděl, co pozorovatel teprve udělá. Respektive zachová se podle toho, co se teprve v budoucnosti stane. Zaujalo vás to? Není divu. Je to čistá a hlavně reprodukovatelná fyzika.

Kosmonauti Boha sice na oběžné dráze neviděli, ale fyzici přinejmenším nalezli jeho stopu zapsanou v samé podstatě vesmíru.