Πως αισθάνεται ο γάτος του Schrödinger;

Posted on 17/06/2014

0


Ανοίγοντας αυτό το κουτί κατέρρευσε η κατάσταση υπέρθεσης στο ένα από τα δυο πιθανά ενδεχόμενα. Ευτυχώς στην περίπτωσή αυτή ο γάτος είναι ζωντανός!Η σημερινή τεχνολογία επιτρέπει πειράματα κβαντικής συμβολής με μόρια που περιέχουν εκατοντάδες άτομα και η γρήγορη ανάπτυξή της αναμένεται να επιτρέψει την υλοποίηση πειράματος κβαντικής συμβολής με ιούς στο άμεσο μέλλον.

Διαβάστε σχετικά:
1. Το παράδοξο της γάτας του Schrödinger 
2. O γάτος του Schrödinger είναι χοντρός !
3. Κβαντικός ανιχνευτής που δεν θα σκοτώνει τον γάτο του Schrödinger…

Δεδομένου ότι οι θεμελιώδεις νόμοι της κβαντικής μηχανικής δεν φαίνεται να θέτουν κανένα όριο στο μέγεθος ή την πολυπλοκότητα των αντικειμένων που επιδέχονται πειράματα συμβολής, η ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας αυξάνει τις ελπίδες να πραγματοποιηθεί ένα πείραμα κβαντικής υπέρθεσης, παρόμοιο με το αρχικό πείραμα σκέψης με τον γάτο του Schrödinger, με ένα ον που θα διαθέτει συνείδηση όπως ένας πραγματικός γάτος ή ένας άνθρωπος.

Αλλά ακόμα κι αν βρισκόμαστε πολύ μακριά από μια τέτοια τεχνολογία, η ιδέα και μόνο ότι ένα τέτοιο πείραμα μπορεί να πραγματοποιηθεί, μας οδηγεί σε ένα προκλητικό ερώτημα που ξεπερνά τα όρια της κοινότητας των κβαντομηχανικών φυσικών.

Κατά τη διάρκεια ενός πειράματος υπέρθεσης με ένα αντικείμενο που έχει συνείδηση, τι θα βιώνει τι θα αισθάνεται το ίδιο το συνειδητό ον;

Ή αν το θέσουμε διαφορετικά, αν μετά το πείραμα υπέρθεσης, του ζητούσαμε να μας περιγράψει την εμπειρία του, τι θα μας έλεγε;

Τι αισθάνεται ο γάτος του Schrödinger;

κατ.γαλή της ΛΟΥΚΙΑΣ ΟΥΡΑΝΟΒΑΤΗ - ελευθεροτυπία 18/6/11

κατ.γαλή της ΛΟΥΚΙΑΣ ΟΥΡΑΝΟΒΑΤΗ

Αν θέλουμε μια απάντηση σ’ αυτή την ερώτηση στα πλαίσια των καθιερωμένων αρχών και θεωρήσεων της κβαντομηχανικής, είναι χρήσιμο να προσαρμοστεί το ερώτημα σε μια μορφή που δεν θα απαιτεί καμία αναφορά στη συνείδηση.

Έτσι, αντί της μελέτης ενός αντικειμένου με συνείδηση, που θα μπορούσε να μας αναφέρει τις εμπειρίες του κατά τη διάρκεια της συμβολής, μελετάμε αντικείμενα που μπορούν να καταγράψουν κλασικές πληροφορίες μη αντιστρεπτά, έτσι ώστε να μπορούμε να τις διαβάσουμε μετά το πέρας του πειράματος υπέρθεσης.

Για παράδειγμα, το αντικείμενο που παίρνει μέρος στο κβαντικό πείραμα εφοδιασμένο με έναν μη αντιστρεπτό καταγραφέα θα μπορούσε να είναι ένα νανορομπότ, κατά πολλές τάξεις μεγέθους μικρότερο και απλούστερο από έναν ζωντανό γάτο, και ένα τέτοιο νανορομπότ είναι προφανώς καταλληλότερο για ένα πραγματικό πείραμα κβαντικής υπέρθεσης.

Αν λοιπόν πραγματοποιηθεί ένα τέτοιο πείραμα υπέρθεσης με το συγκεκριμένο αντικείμενο, ποιες πληροφορίες θα διαβάζαμε από τον μη αντιστρεπτό καταγραφέα;

Όταν το ερώτημα διατυπώνεται μ’ αυτόν τον τρόπο, δεν είναι δύσκολο να μαντέψουμε την απάντηση.

Σύμφωνα με την αρχή της συμπληρωματικότητας, η μη αναστρέψιμη καταγεγραμμένη πληροφορία δεν μπορεί να διακρίνει οποιαδήποτε πληροφορία που θα ήταν συμπληρωματική ως προς τις κυματικές ιδιότητες της μετρούμενης συμβολής.

Για παράδειγμα, αν η μετρούμενη συμβολή μπορεί να εξηγηθεί με ένα σύμφωνο κύμα που ταξιδεύει κατά μήκος δυο διαδρομών ταυτόχρονα, τότε η μη αντιστρεπτή καταγεγραμμένη πληροφορία δεν θα διακρίνει οποιαδήποτε πληροφορία που με κάποιο τρόπο θα μας έλεγε την πραγματική τροχιά που ακολούθησε το αντικείμενο.

Η εργασία του Hrvoje Nikolic με τίτλο «Internal environment: What is it like to be a
Schrödinger cat?» αποδεικνύει ότι η εικασία αυτή είναι σωστή, και εξηγεί με λεπτομέρεια γιατί συμβαίνει αυτό.

Στην ποιοτική συζήτηση των αποτελεσμάτων που παρουσιάζεται στο τέλος της εργασίας αυτής, επιχειρείται μια προέκταση των συμπερασμάτων της ανάλυσης στο υποθετικό πείραμα με ένα συνειδητό όν.

Στο κύριο μέρος της μελέτης αναλύεται η συμβολή ενός σύνθετου αντικειμένου με πολλούς βαθμούς ελευθερίας, έτσι ώστε οι εσωτερικοί βαθμοί ελευθερίας να μπορούν να μεταφέρουν κλασική πληροφορία. Ειδικότερα, οι εσωτερικοί βαθμοί μπορούν να έχουν τη χωρητικότητα για μια μη αντιστρέψιμη καταγραφή πληροφορίας σχετικά με την επιλεχθείσα διαδρομή.

Ωστόσο, σύμφωνα με τις γνωστές αρχές της κβαντομηχανικής η ανάλυσή δείχνει ότι δεν είναι δυνατόν να έχουμε και συμβολή και γνώση της διαδρομής.

Ή γενικότερα, η συμβολή δεν είναι δυνατή αν η κατάσταση των εσωτερικών βαθμών ελευθερίας που αντιστοιχεί σε μια κίνηση κατά μήκος μιας διαδρομής είναι μακροσκοπικά διακριτή από εκείνη που αντιστοιχεί στην κίνηση κατά μήκος της άλλης διαδρομής.

Για να επιτευχθεί ορατή συμβολή, είναι απαραίτητο να απομονωθούν οι εσωτερικοί βαθμοί από το εξωτερικό περιβάλλον, έτσι ώστε οι εσωτερικοί βαθμοί να μη μπορούν να πάρουν πληροφορίες σχετικά με την διαδρομή της κίνησης.

Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να προεκταθούν σε ένα υποθετικό πείραμα συμβολής με ένα ον που διαθέτει συνείδηση, όπως ένας γάτος ή ένας άνθρωπος. Προφανώς, η συνείδηση απαιτεί την κατοχή κλασικής πληροφορίας από τον εγκέφαλο, έτσι τα αποτελέσματά μας όσον αφορά την κωδικοποίηση της κλασικής πληροφορίας σε εσωτερικούς βαθμούς ελευθερίας, έχει άμεσες συνέπειες στην κατάσταση της συνείδησης

Η έρευνα στις γνωστικές επιστήμες δείχνει ότι ο εγκέφαλος και η συνείδηση δεν μπορούν να λειτουργήσουν χωρίς αλληλεπίδραση με το περιβάλλον.

Επειδή θέλουμε ένα πείραμα με ένα συνειδητό όν, πρέπει να το τοποθετήσουμε σε ένα κατάλληλο κλειστό κουτί, όπου θα ικανοποιούνται όλες οι προϋποθέσεις για την σωστή λειτουργία της συνείδησής του.

Το κουτί υποτίθεται πως χρησιμεύει σαν ασπίδα έναντι των επιδράσεων του εξωτερικού περιβάλλοντος (έξω από το κουτί). Με τον τρόπο αυτό το κουτί μαζί με το συνειδητό όν στο εσωτερικό του, θεωρείται ως ένα σύνθετο αντικείμενο που υφίσταται την συμβολή.

Στο ίδιο το πείραμα συμβολής, ο εξωτερικός παρατηρητής μετράει μόνο τη θέση του κουτιού σαν ένα σύνολο.
Με ένα τέτοιο υποθετικό πείραμα μπορούμε να απαντήσουμε οριστικά στο πρόβλημα που θέτει η εργασία: «What is it like to be a Schrödinger cat?».

Η απάντηση είναι πολύ εύκολη. Ως προς το να δει την συμβολή ένας εξωτερικός παρατηρητής, το κουτί πρέπει να είναι τέλεια απομονωμένο από την επίδραση του εξωτερικού περιβάλλοντος, έτσι ώστε το ον με συνείδηση μέσα στο κουτί να μην έχει καμία πληροφορία σχετικά με τον εξωτερικό κόσμο.

Συνεπώς, ακόμη κι αν η κυματοσυνάρτηση του όντος με συνείδηση μπορεί να ταξιδέψει κατά μήκος και των δυο διαδρομών (όπως αποδεικνύεται από την μέτρηση συμβολής) το συνειδητό ον δεν θα αισθανθεί κάτι ασυνήθιστο διότι δεν θα γνωρίζει ότι ταξιδεύει κατά μήκος των διαδρομών. Οπότε, ένας γάτος του Schrödinger θα είναι σαν ένας κοινός γάτος που ζει μέσα σε ένα κουτί χωρίς καμία πληροφορία για τον κόσμο έξω από του κουτί.

Εναλλακτικά, αν το κουτί δεν είναι πλήρως απομονωμένο από τις επιδράσεις του εξωτερικού περιβάλλοντος, τότε η συνειδητή οντότητα μπορεί να γνωρίζει τη διαδρομή που ακολουθεί, αλλά τότε δεν θα παρατηρηθεί καμία συμβολή.

Πράγματι αυτό είναι που συμβαίνει στα καθημερινά μακροσκοπικά φαινόμενα και πειραματικά δεν μπορούν να διαχωριστούν από την κλασική κατάσταση στην οποία το ον ταξιδεύει μόνο κατά μήκος μιας διαδρομής.
Διαβάστε περισσότερα ΕΔΩ: http://arxiv.org/pdf/1406.3221v1.pdf

Ετικέτα: