Η κβαντομηχανική είναι ένα από τα πιο παράξενα και μυστηριώδη πεδία της φυσικής. Όποτε νομίζεις ότι έχει φτάσει στον πυθμένα του, ανακαλύπτεις ότι υπάρχουν πάντα περισσότερα να εξερευνήσεις. Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, ο οποίος ήταν ένας από τους πιο επιδραστικούς φυσικούς της εποχής του, διατύπωσε την αντίρρησή του ενάντια σε αυτή την αβεβαιότητα της κβαντομηχανικής, υποστηρίζοντας ότι η πραγματικότητα πρέπει να είναι ντετερμινιστική. Η διάσημη φράση του «Ο Θεός δεν παίζει ζάρια με το σύμπαν» αποτυπώνει την ανησυχία του για την τυχαιότητα που εισάγει η κβαντική θεωρία. Ωστόσο, οι πρόσφατες εξελίξεις αποδεικνύουν ότι ίσως είχε άδικο.
Κατά τη διάρκεια του πέμπτου Συνεδρίου Solvay το 1927, διεξήχθη μια συζήτηση που άλλαξε τη ροή της σύγχρονης φυσικής. Ανάμεσα στα πολλά θέματα που συζητήθηκαν, η αρχή της συμπληρωματικότητας διαδραμάτισε κεντρικό ρόλο, συνδέοντας την αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg και τη δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου. Αυτή η αρχή υποδηλώνει ότι κάποια ζεύγη συμπληρωματικών ιδιοτήτων δεν μπορούν να μετρηθούν ταυτόχρονα.
Στη διάρκεια αυτού του ιστορικού συνεδρίου, ο Δανός φυσικός Niels Bohr και ο Αϊνστάιν διαφώνησαν έντονα. Ο Bohr θεωρούσε την συμπληρωματικότητα ακρογωνιαίο λίθο της κβαντομηχανικής, ενώ ο Αϊνστάιν εναντιωνόταν σ’ αυτή την άποψη. Για να αποδείξει τον ισχυρισμό του, ο Αϊνστάιν πρότεινε ένα νοητικό πείραμα (Gedankenexperiment) με στόχο να αποκαλύψει την αλήθεια πίσω από τα λόγια του Bohr. Έτσι, οι δύο κορυφαίοι φυσικοί συνέβαλαν στην ανάπτυξη του πειράματος της διπλής σχισμής, με μια κινητή σχισμή αναγκαία για την ορμή του σωματιδίου. Ένα νέο πείραμα με τη σύγχρονη τεχνολογία φωτίζει τώρα αυτή τη διαφωνία με έναν εντυπωσιακό τρόπο.
Αρχικά, το πείραμα της διπλής σχισμής είχε στόχο να ελέγξει τη φύση του φωτός, αν δηλαδή είναι κύμα ή σωματίδιο. Τα αποτελέσματα επέφεραν την έννοια της δυαδικότητας σωματιδίου-κύματος. Ο Αϊνστάιν απέδειξε ότι τα φωτόνια είναι σωματίδια του φωτός, εδραιώνοντας τη συζήτηση γύρω από τη φύση των κβάντων. Στο πείραμα Αϊνστάιν-Μπορ, το σωματίδιο θα περνούσε από μόνο μία σχισμή – αυτή που σχετίζεται με την ορμή.
Ένα ποντίκι γέννησε αφότου πήγε στο διάστημα και αυτό είναι σημαντικό για την ανθρωπότητα
Η πρώτη σχισμή θα καθόριζε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση που θα συνδεόταν με την ορμή του σωματιδίου. Ο Αϊνστάιν υποστήριξε ότι, παρά την υλοποίηση της διπλής σχισμής, θα εξακολουθούσε να διατηρείται η παραγωγή κροσσών περίθλασης, που θα παραβίαζε τη συμπληρωματικότητα, αποδεικνύοντας και τη συμπεριφορά του σωματιδίου και του κύματος. Από την άλλη, ο Bohr ανέφερε ότι η αρχή της αβεβαιότητας θα οδηγούσε σε εξασθένηση των κροσσών περίθλασης.
Τώρα, έρχεται ο Jian-Wei Pan από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας (USTC) και οι συνεργάτες του, οι οποίοι αναδημιούργησαν το πείραμα. Χρησιμοποίησαν ένα οπτικό τσιμπιδάκι για να παγιδεύσουν ένα άτομο ρουβιδίου στον αέρα. Το άτομο συνδέθηκε με την ορμή ενός φωτονίου πριν διασχίσει τη διπλή σχισμή. Τα αποτελέσματα του πειράματος υποστήριξαν την πρόβλεψη του Bohr, επιβεβαιώνοντας ότι ο Αϊνστάιν είχε άδικο, σχεδόν 100 χρόνια αργότερα. Συγγνώμη Άλμπερτ, αλλά έτσι λειτούργησε η επιστήμη. Φυσικά αυτό δεν υπονοεί ότι οι θεωρίες της Γενικής και της Ειδικής Σχετικότητας είναι λανθασμένες, αλλά τονίζει τη δυνατότητα λανθασμένων εννοιών στα πλαίσια επιστημονικών αντιπαραθέσεων, οι οποίες με το χρόνο βλέπουν φωτισμένες τις πραγματικές τους πτυχές.
Η νέα μελέτη δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters.
