5. Wheeler késleltetett-választásos kísérlete

A mikrorendszerek KF közvetítésének esetében a természet szerencsére nem tol ki velünk nagyon: mint a kísérletben láttuk, a fény mindkét szituációban hasonlított egy-egy ismert MAKROszkópikus rendszerhez, még ha nem is ugyanahhoz. Az egyikben részecske volt, és akkor pontosan úgy viselkedett, ahogy egy MAKROszkópikusan leírható sörétdarabtól elvárjuk (ezt persze nem bizonyítottam be részletesen, de higyjék el), a másikban hullám, és akkor annak is teljesen szabályszerű. Ez ismét a mikrorendszerek általános sajátossága. Rendszerint nincs rájuk egyetlen MAKROszkópikus "kép", amely pontosan és kimerítően leírja őket, de mindig van kettő. Vagy, ami ugyanaz: mindig találhatunk két olyan KF szituációt, hogy ha a rendszer valamelyik fizikai (azaz KF) jellemzője az egyikben nem mérhető, akkor biztos mérhető a másikban. A két "kép" és a két KF mérési helyzet tehát kiegészíti egymást: ezért úgy is hívják őket, hogy komplementerek. Példa-kísérletünkben a fény részecske-képe és hullám-képe egymás komplementere: a kettő együtt mindent elmond a fényről, ha tudjuk, hogy mikor melyik érvényes. Így némi tapasztalattal a fizikusok a legtöbb KF szituációról kapásból megérzik, hogy melyik kép alkalmazható rá, és akkor már vidáman rábízhatják magukat KF reflexeikre a felmerülő problémák megközelítésében. A komplementer-képek létezése a természet részéről nem kis ajándék! Elvégre a természet lehetne akár olyan is, hogy a mikrorendszerek teljesen összevissza viselkednek, ha megpróbáljuk a KF fogalmakat rájukhúzni. (Valójában azért ez mégse lehetne így, de ennek részletezése túl messzire vezetne. Gondoljunk csak arra: a MAKROszkópikus testek is mikrorendszerekből állnak, tehát a két valóságtartomány nem lehet független egymástól; sőt, nincs is éles határ köztük, folytonos módon egymásba mennek át.)

Az ilyen komplementer képek létezése azonban nem azt jelenti, hogy a mikrorendszer az egyik helyzetben valóban az egyik képnek megfelelő MAKROrendszerrel azonosítható, a másik helyzetben pedig a másikkal. Például hogy a fény valóban sörétszerű részecske, ha a rések mögött detektorok vannak, stb. Ez a feltevés nyilvánvaló abszurditásokhoz vezet, amit talán legjobban John Wheeler egy szellemes gondolatkísérletével lehet illusztrálni. A kétrés-kísérletben, emlékszünk, az interferencia úgy jött létre, hogy a fény, mint hullám, "kettéosztva" átment mindkét résen. Wheeler gondolatkísérletében a fényt egy féligáteresztő tükörrel osztjuk ketté, majd a két részt úgy vezetjük, hogy egy későbbi szakaszban újra találkozzanak; itt éppúgy interferencia lép fel, mint Michelson és Morley hasonló berendezésében, vagy mint az ernyőn a két rés után (3/A. ábra; az interferencia ekkor abban nyilvánul meg, hogy a fényintenzitás a sugarakat újraegyesítő tükör után nem lesz egyforma a tovahaladás két irányában, és arányuk az addig megtett út különbségétől függ). Ebben az elrendezésben a detektorokat az egyik vagy mindkét fél-fénysugár útjába bárhol betehetjük, és ha betesszük, az interferencia éppúgy megszűnik, mint a kétrés-kísérletben: ilyenkor a fény részecskeként viselkedik, és mint ilyen, csak az egyik ágban halad (3/B ábra). Ha feltételezzük, hogy a fény valóban hol részecske, hol hullám, akkor ebben az elrendezésben is érvényes, hogy a féligáteresztő tükörnél valamilyen döntés történik: ha a detektorok ott vannak, akkor a fény (mint részecske) csak az egyik ágba megy bele, ha nincsenek ott, akkor (hullámként) egyszerre folyik át mind a kettőn.

Nos, egy gyors elektronikus berendezéssel megtehetjük, hogy a detektorokat (ezúttal mindkettőt) akkor tesszük be, amikor a fény már elhagyta az őt kettéosztó féligáteresztő tükröt. És mit kapunk? Azt, hogy ekkor is csak az egyik detektor szólal meg! A fény részecskének bizonyul függetlenül attól, hogy a detektorok mikor kerültek a helyükre. Csak az a fontos, hogy mire odaér, már a helyükön legyenek. Ugyanígy megtehetjük, hogy a kísérlet kezdetén a detektorok ott vannak a két ágban, és aztán gyorsan elvesszük őket megint egy olyan időpontban, amikor a fény már elhagyta a tükröt. Ekkor megint interferenciaképet kapunk (amelynek méréséhez ezt a gyors-kapkodásos játékot természetesen sokszor meg kell ugyanúgy ismételni). Tehát ekkor is csak az a fontos, hogy a detektorok ott vannak-e, amikor a fény a helyükre ér, nem pedig amikor még a tükörnél van. Nyilvánvaló ebből, hogy a folyamatot nem lehet értelmezni egy olyan döntéssel, amely a tükörnél ment végbe: mert amikor ennek a döntésnek történnie kellett, még nem állt fenn az a helyzet, ami a döntést meghatározta. Ha tehát feltételezzük, hogy a fény "a valóságban" vagy részecske vagy hullám aszerint, hogy a detektorokat a helyükre tesszük-e, akkor a következő furcsaságot kapjuk: a féligáteresztő tükröt elhagyva és a detektorok helye felé közeledtében a fény tetszés szerint "ugrálhat" a részecske- és a hullám-jelleg között, ahogy mi a detektorokat ki-be rakosgatjuk. Ilyenfajta ugrálást persze akár fel is lehetne tételezni, ha valakinek kedve van hozzá, csakhogy ez olyan feltevés volna, amit egyrészt semmi módon nem tudunk tapasztalatilag ellenőrizni, másrészt (ami ugyanaz) a rendszer KF leírásához nem adna semmi új támpontot. Ahhoz ugyanis már tudjuk, amit kell: hogy amikor a rendszert KF helyzetben megfigyeljük (detektorokkal vagy nélkülük), akkor mi lesz az eredmény. Hogy a rendszer "micsoda" és "mit csinál" akkor, amikor épp nem figyeljük meg KF helyzetben, az igen érdekes kérdés lehet magának a rendszernek a megismerése szempontjából; de a ráadott válasz nem KF fogalomrendszerben való leírást tenne szükségessé. Így ehhez a válaszhoz nem vinne közelebb egy olyan feltevés, hogy a rendszer két KF-típusú rendszer között ingadozik egy másik KF döntéstől függően. Ha tehát a rendszert KF fogalmakkal akarjuk leírni, nincs értelme arról beszélnünk, hogy mi történik a rendszerrel a KF helyzeteken kívül.

A fent vázolt gondolatkísérletet Wheeler nyomán "késleltetett-választásos" kísérletnek nevezik, és jól mutatja, hogy a "részecske" és a "hullám" csak egy-egy használható szemléleti képe a mikrorendszernek, de a rendszert nem érdemes egyiknek se "valóságosan" megfeleltetnünk még olyan helyzetben sem, amikor az illető kép valóban jellemzi a viselkedését. Ezek a képek csak arra valók, hogy segítségükkel a KF helyzetekben kapható KF eredményeket megbízhatóan ki tudjuk számítani - mindig annak a képnek a segítségével, amely az adott KF helyzetben épp érvényes.

A mikrorendszerekről nemcsak azt nem mondhatjuk meg egyértelműen, hogy MAKROszkópikus értelemben micsodák, hanem rendszerint azt sem, hogy bizonyos KF mennyiségeknek milyen értékével rendelkeznek. Térjünk vissza az előző Wheeler-féle kísérlethez, és tegyük fel a kérdést: hol van a fény akkor, amikor már elhagyta a féligáteresztő tükröt, de a két fél-sugár találkozási pontját még nem érte el? Konkrétabban: egy ágban van-e a kettő közül vagy mindkettőben? Mint az imént láttuk, ez akkor "derül ki", amikor a detektorokat betesszük vagy nem tesszük be: ha betesszük, a fény csak egy ágban lesz, ha nem, mindkettőben. Mégpedig szó szerint: hogy a fény egy vagy két ágban van, az attól a választásunktól függ, hogy a detektorokat betesszük-e. Sőt, mindez már akkor ettől függ (a tükör és a detektorok helye között), amikor még nem is választottunk! Ez megint nyilvánvaló abszurdum. Ha pedig a fény, a detektorok helye felé közeledve, tetszés szerint "ugrálhat" egy ág és mindkét ág között akár pillanatonként, ahogy a detektorokat ki-be rakosgatjuk, akkor van-e értelme egyáltalán arról beszélni, hogy van valahol? Láthatóan ugyanaz a helyzet, mint amikor az imént azt latolgattuk, hogy a fény "valóságosan" részecske vagy hullám. Amikor a detektorokkal megmérjük klasszikus-fizikai módon értelmezett helyét, vagyis amikor olyan KF helyzetbe hozzuk, hogy legyen helye, akkor van neki. Ez olyankor van, amikor részecskeként viselkedik, és ötven-ötven százalék eséllyel valamelyik ágban kapjuk el. Nem mondhatjuk azonban ekkor sem, hogy már az elkapás előtt is abban az ágban haladt, vagy egyáltalán hogy egy ágban haladt! Hiszen az elkapás utolsó pillanatáig megtehettük volna, hogy a detektorokat kivesszük, és akkor ugyanezzel a logikával azt kellett volna mondanunk, hogy mindkét ágban haladt egyszerre. Csak azt mondhatjuk, hogy ott volt az illető ágban, amikor elkaptuk. Nincs értelme azt kérdezni, hogy a foton "hol van", amikor épp nem hozzuk a helymérésre alkalmas KF szituációba. Ez igaz általánosan is: a mikrorendszernek önmagában nincsenek klasszikus-fizikai jellemző mennyiségei, mint pl. helye az iménti példában. Csak KF helyzetekben megnyilvánuló KF mennyiségei vannak. Ezeket úgy szoktuk hívni, hogy "mért mennyiségek", vagy "megfigyelt mennyiségek", vagy egyszerűen "megfigyelések". Ilyen értelemben mondja Wheeler, a rá jellemző aforisztikus tömörséggel, hogy "Semmilyen mikrofizikai jelenség nem jelenség addig, amíg nem figyelik meg." Ez az elv felületesen mint valamiféle szubjektivizmus kifejezése is felfogható volna, és a népszerű ismeretterjesztő írók némelyike (Wheeler nagy mérgére) úgy is fogta fel; pedig a "megfigyelik" itt mindössze azt jelenti, hogy a rendszer KF mennyiségek meghatározására alkalmas KF helyzetbe kerül. Wheeler egy konferencián külön előadást szánt megfigyelés-fogalmának tisztázására a következő címmel: "Az elemi kvantum-jelenségek megfigyelésében nem a tudat, hanem a megfigyelő dolog és a megfigyelt dolog közötti különbségtétel a döntő." Már a cím elég ijesztő, pedig aztán az előadás függelékeként még külön dörgedelmek is jöttek olyan "áltudósok" ellen, akik (többek között) a kvantumfizikát filozófiai misztifikációra használják fel.




Hátra Kezdőlap Előre