Keklus klausimas, ar žmonės gali stebėti pavienius fotonus

Ar žmonės gali matyti pavienius fotonus? Tai skamba kaip gana paprastas klausimas, į kurį reikia atsakyti, tačiau problema atrodo sudėtingesnė ir sudėtingesnė, nei kas nors įtariama. Tačiau tai taip pat daro didelę įtaką mūsų pagrįstiems lūkesčiams dėl būsimų jutiklių.

Žmogaus akis itin jautri šviesai. Fizikai jau kurį laiką žinojo, kad šviesai jautrūs strypai akies gale gali būti stimuliuojami pavieniais fotonais. Tačiau jie nežino, ar ši įtaka gali plisti per regėjimo ir pažinimo sistemą ir paskatinti suvokimą.

Technologija šiai idėjai išbandyti pasirodė visai neseniai. Per pastaruosius kelerius metus fizikai sukūrė fotonų pistoletus, kurie pagal poreikį gali pagaminti poras fotonų labai patikimai.

Dabar matai, dabar ne.

Poros yra svarbios, nes jos suteikia galimybę stebėti, kada suveikė fotonų pistoletas. Vienas fotonas siunčiamas į eksperimentą, o kitas lieka eksperimentuotojo, kuris tada žino, kad ginklas iššovė.

Pats eksperimentas iš esmės paprastas. Tai apima fotono šaudymą į žmogaus akį ir tada nusprendžiant, ar subjektas jį pastebėjo, ar ne.

Praktiškai eksperimentas yra sudėtingas, ypač dėl daugybės bandymų, kurių reikia norint gauti statistiškai reikšmingą rezultatą, ir dėl žmonių stebėtojų nepatikimumo.

Praėjusį mėnesį Alipasha Vaziri iš Vienos universiteto Austrijoje ir keli draugai paskelbė savo šio eksperimento versijos rezultatus. Jie spinduliavo pavienius fotonus į žmonių akis ir paprašė jų užfiksuoti, kai pamatė fotoną. Jie taip pat paprašė jų užfiksuoti savo stebėjimo pasitikėjimą skalėje nuo 1 iki 3.

Eksperimente buvo atlikta daugiau nei 30 000 bandymų, iš kurių 2 420 buvo naudojami tikri fotonai. Tiriamieji teisingai stebėjo fotonus 51,6 procento laiko.

Tai leidžia Vaziri ir kolegoms padaryti aiškią išvadą. Žmonės gali aptikti vieno fotono incidentą ant ragenos tikimybe, žymiai didesne nei tikimybe, rašoma „Nature Communications“.

Tačiau šiuo rezultatu dabar abejojama. Šiandien Paulas Kwiatas ir draugai iš Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign teigia, kad duomenys nepatvirtina tokios tvirtos išvados. Jie sako, kad Vaziri ir kolegų eksperimentui trūksta statistinės galios, kad būtų galima pagrįsti savo išvadas. Remdamiesi šio tyrimo duomenimis, negalime daryti išvados, kad žmonės gali matyti pavienius fotonus, sako Kwiat ir kt.

Kwiato grupė yra gerai pasiruošusi vertinti šį darbą, atlikusi savo eksperimentus žmogaus regėjimo ribose.

Taigi šiuo metu žiuri neveikia – dar negalime aiškiai pasakyti, ar žmonės gali stebėti pavienius fotonus.

Bet kodėl tai svarbu? Atsakymas yra tas, kad tokio pobūdžio darbas tiria fizines biologijos ribas. Vieno fotono energija yra beveik neįsivaizduojamai maža – apie 10–19 džaulių. Ir vis dėlto žmogaus smegenys yra šilta, šlapia mašina, kurią reguliariai užlieja triukšmas.

Gebėjimas aptikti tokį nedidelį energijos kiekį atskleistų, kokie galingi gali būti biologiniai pojūčiai net šiltoje drėgnoje aplinkoje.

Tai gebėjimas, kurį fizikai ir inžinieriai labai norėtų kopijuoti. Taigi šis darbas ir darbas, kuris greičiausiai bus po to, nustatys kartelę bioinžinieriams. Kad ir kokia būtų riba, tikėkitės didelės technologinės pažangos.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1707.09341 : Korespondencija: Vis dar nėra įrodymų, kad žmonės galėtų aptikti vieną fotoną Nature Communications 7, gaminio numeris: 12172 (2016) : Tiesioginis vieno fotono aptikimas žmonių

paslėpti