Eksperymenty kwantowe mogą rozstrzygnąć, czy naprawdę mamy wolną wolę
Czy fizyka kwantowa ogranicza naszą wolną wolę? To pytanie od lat nurtuje naukowców i wynika z różnych interpretacji matematyki teorii kwantowej. Teraz grupa badaczy twierdzi, że znalazła sposób, by to sprawdzić. Jeśli ich eksperymenty się powiodą, mogą wpłynąć na wiele dziedzin życia – od religii po rozwój komputerów kwantowych.
Spis treści:
– Każdy ma swoją opinię na temat teorii kwantowej. Ale to, co myślimy, nie ma znaczenia. Liczy się tylko to, co możemy udowodnić matematycznie i eksperymentalnie. I właśnie to robimy – powiedział prof. Adán Cabello z Uniwersytetu w Sewilli.
Cabello kieruje zespołem badawczym i jest głównym autorem artykułu „Test of the physical significance of Bell non-locality”, opublikowanego w „Nature Communications”.
Fizyka kwantowa a wolna wola
Aby zrozumieć, jak fizyka kwantowa wiąże się z wolną wolą, trzeba przyjrzeć się jednej z jej najdziwniejszych właściwości – nielokalności. Gdy cząstki są splątane, potrafią zachowywać się w sposób skoordynowany, nawet będąc bardzo daleko od siebie. Mechanizmy tej koordynacji pozostają tajemnicą, a ich badanie prowadzi do fundamentalnych pytań, w tym o istnienie wolnej woli.
W 1964 roku fizyk John Stewart Bell opracował metodę mierzenia nielokalności. W jego koncepcji dwoje eksperymentatorów – nazwanych Alice i Bob – bada splątane cząstki i mierzy ich korelacje. Wprowadzenie tych danych do tzw. nierówności Bella pozwala ocenić, czy obserwowane korelacje są typowe tylko dla fizyki kwantowej.
Wielokrotne eksperymenty, w tym te nagrodzone Noblem w 2022 roku, wykazały, że nierówność Bella jest łamana, co potwierdza istnienie nielokalności. Nadal jednak nie wiadomo, co ją powoduje. Tu do gry wchodzi badanie Cabello i jego współpracowników: Ravishankara Ramanathana i Carlosa Vieiry z Uniwersytetu w Hongkongu.
Niezależność i wolna wola
Zespół skupił się na trzech kluczowych założeniach w scenariuszu Bella: niezależności pomiarów, niezależności parametrów i niezależności wyników. Każde z nich zakłada brak ukrytej komunikacji między eksperymentami Alice i Boba. Gdyby ich urządzenia były w jakiś sposób połączone lub gdyby wyniki były z góry ustalone, założenia te zostałyby naruszone.
Szczególnie istotna jest niezależność pomiarów, bo wiąże się z koncepcją wolnej woli. Gdyby istniało ukryte prawo wymuszające działania Alice i Boba, to korelacje w danych byłyby wynikiem tego prawa, a nie zjawiska nielokalności. Innymi słowy, jeśli ich decyzje nie są naprawdę wolne, nielokalność może być tylko pozorna.
Wcześniejsze eksperymenty uwzględniały rolę ludzkiego wyboru – np. ustawienia pomiarowe były wybierane przez graczy w grze online. Cabello idzie dalej i zastanawia się, czy możliwa jest częściowa wolna wola – sytuacja, w której decyzje są czasem swobodne, a czasem narzucone przez prawa fizyki.
To jak wybór śniadania – zwykle decydujesz sam, ale czasem „zmusza” cię do czegoś nieznana siła. Brzmi dziwnie, ale badacze opracowali nowe równania – analogiczne do nierówności Bella – które mogą to przetestować.
Filozoficzne i religijne konsekwencje
– Gdyby udało się eksperymentalnie wykluczyć możliwość istnienia częściowej wolnej woli, miałoby to konsekwencje nie tylko dla fizyki, ale i dla filozofii religii – mówi Cabello.
Wiele religii próbuje pogodzić ideę wszechwiedzącego Boga z ludzką odpowiedzialnością, zakładając częściową wolną wolę. Jeśli jednak taka wolność nie istnieje, to i ten kompromis traci sens.
Konsekwencje mogą sięgać także bardziej radykalnych interpretacji teorii kwantowej, np. superdeterminizmu. To pogląd, według którego wszystko, łącznie z naruszeniami nierówności Bella, jest z góry ustalone przez prawa fizyki. W takim świecie wolna wola jest iluzją.
Zespół pracuje nad przeniesieniem teorii do praktyki. Ramanathan zaznacza, że pomocne mogą być komputery kwantowe – ich budowa sprzyja analizie, czy wewnętrzne komponenty mogą wpływać na siebie w sposób łamiący założenia niezależności.
– Priorytetem jest teraz przeprowadzenie eksperymentów – mówi Cabello.
Źródło: New Scientist
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.