Experimente legen nahe, dass Menschen das Quantum direkt beobachten können

Könnten crossmodale Sinne ein Schlüssel sein, um die wahre Natur der Physik zu erschließen?

Werden die Menschen die Gesetze der Physik mit eigenen Augen sehen?

Quelle: Shutterstock-Bild.

Von William C. Bushell Ph.D. und Maureen Seaberg

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Dieser Beitrag ist Teil 4 einer Serie.

In den vorangegangenen drei Raten dieser Serie haben wir darauf aufmerksam gemacht, dass unlängst überraschende, sogar revolutionäre neue Forschungen in den Bereichen Physik, Biophysik, Psychophysik und Neurowissenschaft beispiellose Ergebnisse in der Empfindlichkeit des Menschen gezeigt haben Sinne: Vision auf der Ebene einzelner Photonen; Hören auf der Ebene der Schwingungen mit Amplituden auf der atomaren Skala und Unterscheidung der auditiven Zeitintervalle im Bereich von Millionstel Sekunden; taktile Diskriminierung auf der Skala einzelner Moleküle; und quantenmechanisch basierte Mechanismen der Geruchsempfindlichkeit, die in der Lage sind, über eine Billion verschiedene Gerüche zu unterscheiden.

Wir stellten fest, dass dieser Forschungsbereich zum größten Teil etwas ungleichmäßig hervorgegangen ist, und zwar weder in Bezug auf die konzeptionelle Vereinigung, die sensorweite Koordination der Forschung noch übergreifende ideologische Rahmenbedingungen (obwohl es einige bemerkenswerte Ausnahmen von dieser Verallgemeinerung gibt und es eine neue intensive wissenschaftliche gibt Interesse an den Bereichen multisensorische Integration, crossmodale sensorische Funktionen und Synästhesie).

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Wir haben insbesondere auf einen der verblüffendsten und revolutionärsten Aspekte innerhalb dieses neuen, weitgehend disparaten und ad-hoc-wissenschaftlichen Rahmens aufmerksam gemacht, nämlich die Fähigkeit des Menschen, einzelne Photonen des Lichts direkt wahrzunehmen – was kürzlich gezeigt wurde – und den überraschenden Vorschlag der Leitung Physiker sollten diese menschlichen Fähigkeiten einsetzen und einsetzen, um das tiefgreifende und rätselhafte, aber reale und grundlegende Phänomen der Quantenverschränkung zu untersuchen. Quantenverschränkung ist das Phänomen tiefer und dauerhafter Verbindungen zwischen zwei oder mehr Teilchen, die jemals miteinander verbunden wurden, unabhängig davon, wie weit sie sich irgendwann im Raum oder in der Zeit voneinander entfernen werden, selbst auf der galaktischen oder kosmischen Skala. Darüber hinaus schlagen einige dieser führenden Physiker vor, dass eine Methodik und Technologie, die durch die direkte Wahrnehmung der Quantenverschränkung durch den Menschen bereitgestellt wird, tatsächlich eine der besten Möglichkeiten ist, dieses Phänomen weiter zu untersuchen, und tatsächlich auch die beste Lösung sein kann, um eine Reihe von Phänomenen zu lösen große, persistente Fragen in der gesamten Quantenphysik, einschließlich der Art der Verschränkung, des sogenannten Messproblems und der Wellenfunktion – mit anderen Worten, der endgültigen Natur der Realität des Universums.

Wir stellten auch fest, dass die Ergebnisse dieser jüngsten Forschungen über das menschliche Sehen einzelner Photonen, ein natürlicher Vorgänger der Fähigkeit, die grundlegende Einheit der Verschränkung – zwei verschränkte Photonen – zu sehen, eine schlüssige Demonstration dessen, was die Wissenschaft als bezeichnet Beweis des Konzepts in diesem Fall, dass mindestens ein menschliches Subjekt in der Lage war, ein einzelnes Lichtphoton in einer Reihe von Studien nach strengen, strengen Studienentwürfen und statistischen Regeln klar wahrzunehmen. Interviews mit den Wissenschaftlern und ergänzende Materialien zu den Studien zeigten jedoch, dass die Wahrnehmung einzelner Photonen sehr vage und impressionistisch war – aber dennoch so weit über dem Zufall, dass sie tatsächlich zutreffend war – und dass auch nicht jedes Subjekt in der Lage war das einzelne Photon erfolgreich wahrnehmen. Und dass es eine Reihe von Leistungen und nachgewiesenen Fähigkeiten bei den Menschen gab. Erfahrung und Training schienen die Leistung zu verbessern.

An dieser Stelle stellten wir ferner fest, dass es unter diesen Befunden Traditionen gibt, in denen Praktiker von speziellen Formen der Beobachtungsmeditation intensiv trainieren, um möglichst geringe Mengen von Licht direkt wahrnehmen zu können. Diese Traditionen und solche Praktiker existieren seit Jahrhunderten in asiatischen Kulturen (und höchstwahrscheinlich anderen) und sind heutzutage in der ganzen Welt, einschließlich des Westens, aufgrund der Verbreitung der Techniken verbreitet. Tatsächlich wurde eine bedeutende und wachsende Forschungstätigkeit in Bezug auf die Wahrnehmungs- und Wahrnehmungskapazitäten durchgeführt, und es wurde gezeigt, dass unter den getesteten Praktizierenden ein hohes Leistungsniveau erreicht wurde (siehe den Bericht in Bushell 2009 und Bushell im Folgenden) ). In einer Reihe von Studien wurde die Fähigkeit solcher Praktiker, die winzige Lichtmenge wahrzunehmen, speziell untersucht, und diese zeigten ebenfalls ein hohes Maß an Leistung. Wir bezeichnen die leistungsstärksten dieser Praktiker als „geübte Wahrnehmende“, und obwohl bisher niemand speziell auf die Fähigkeit, einzelne Photonen wahrzunehmen, getestet wurde, haben wir uns nachdrücklich für deren Einbeziehung in weitere Studien der Einzelphotonendetektion und für weitere Untersuchungen ausgesprochen Studien über die Fähigkeit des Menschen, Quantenverschränkung und andere Aspekte der Quantennatur des Universums wahrzunehmen – Photonenpolarisation, Überlagerung, potenzielles Auftreten von Licht in quantisierter Form – solche Untersuchungen wurden von einer Reihe dieser Physiker für menschliche Versuchspersonen eifrig vorgeschlagen Allgemeines.

In Bezug auf diesen kurzen Überblick möchten wir abschließend noch hinzufügen, dass wir in unserer früheren Forschung (siehe Seaberg 2011, Vorwort von Bushell) auch festgestellt haben, dass einige geschickte Traditionen einen besonderen Schwerpunkt auf die Bedeutung dessen legen, was in heutigen neurowissenschaftlichen Begriffen beschrieben wird als multisensorische, crossmodale oder sogar synästhetische Wahrnehmungsformen. Wie bereits angedeutet, glauben wir, dass diese multisensorische Orientierung die individuellen Sinnesmodalitäten gut integrieren kann, und durch diese Integration die Leistungsfähigkeit jedes einzelnen Gefühls und des Sinnesensembles gleichzeitig noch weiter verbessern kann. In diesem Zusammenhang kann die außergewöhnliche Reichweite, Größe, Präzision, Genauigkeit und Überempfindlichkeit aller Sinne, die kürzlich in der zeitgenössischen westlichen Wissenschaft entdeckt wurden, die spezifische, ganzheitliche Bedeutung dieser neuen Entdeckungen für eine multisensorische / crossmodale Orientierung aufzeigen die direkte Wahrnehmung und sogar direkte Kenntnis des Wesens der phänomenalen Welt, des Universums

Konkret gehen wir von diesen allgemeinen Gesichtspunkten auf die Betrachtung des vorgeschlagenen Programms der direkten Erforschung der menschlichen Wahrnehmung und der Erforschung des Quantenreichs zurück und kehren nun zum Fokus des Beginns dieser Serie zurück, dem jüngsten Vorschlag führender Physiker, dass Quantenverschränkung und Das Messproblem sollte zwei der Hauptthemen für Studien sein, die auf dem neu entdeckten Niveau der menschlichen Wahrnehmung basieren.

Wie bereits erwähnt, sind zwei für die weitere Quantenuntersuchung relevante menschliche Grundkapazitäten, die anscheinend wissenschaftlich fundiert sind, die (a) Einzelphotonendetektion (SPD; Tinsley et al. 2016) und (b) die Photonenpolarisation (Ropars et al. 2011; Temple et al. 2015).

Bei der Spitzenforschung, die sowohl neue technologische Innovationen als auch theoretische Fortschritte nutzt, wurden Einzelphotonen und deren Polarisation für die Untersuchung grundlegender Dimensionen der Quantenphysik eingesetzt. Eine Reihe solcher grundlegenden Dimensionen wird untersucht, und es sollte hier angemerkt werden, dass die grundlegenden Grundlagen der Quantenphysik immer noch intensiv hinterfragt und erforscht werden, obwohl viele Menschen in der breiten Öffentlichkeit sowie in der Physik selbst ein Gefühl dafür haben Es gibt eine Orthodoxie, die relativ stabil ist. Dies ist eine viel größere Frage außerhalb des Bereichs dieser Serie, aber diese Tatsache sollte vom Leser bemerkt werden.

Hier konzentrieren wir uns kurz auf einige dieser untersuchten Grundthemen, darunter das Heisenberg Uncertainty Principle (HUP), das die Messfrage einschließt, und das sogenannte “Messproblem” selbst, das mit dem Verständnis der Art des Systems zusammenhängt Wellenfunktion.

Vor kurzem wurden mehrere Studien mit Einzelphotonen und deren Polarisation durchgeführt, um das bekannte und grundlegende Heisenberg-Unschärferprinzip zu testen. Kurz gesagt, dieses Prinzip wurde in den 1920er Jahren von Werner Heisenberg in den frühen Tagen der Einführung der Quantenmechanik vorgeschlagen. Ausgehend von Heisenbergs Versuch, “anomale” Entdeckungen im Quantenbereich, der klassische empirische und logische Prinzipien in Frage zu stellen schien, zu verstehen, stellte Heisenberg fest, dass er gezwungen war, subatomare Teilchen wie Elektronen vorzuschlagen, um die tatsächlichen Daten zu “passen” konnte nicht mit Bezug auf die Position oder den Ort der Partikel und ihren Impuls gemessen werden. Die eine oder andere davon konnte zu jedem Zeitpunkt genau gemessen werden, was im Kontext der klassischen Physik ein völlig widersprüchlicher Befund war, der sich auf die vollständige Kenntnis sowohl der Orte als auch der Momente stützte (und ist) von allen Objekten zu allen Zeiten.

Die Geschichte der Physik und die Verbreitung der Quantenrevolution bilden natürlich die Grundlage der physikalischen Realität, in der wir leben, und die Gleichungen der Quantenmechanik sind die genauesten und genauesten, die in der Geschichte entdeckt und entwickelt wurden. Trotzdem ist das HUP auf dem Gebiet der Quantenphysik selbst immer noch eine Herausforderung, und in letzter Zeit wurden mehrere Experimente unter Verwendung von Photonen und Polarisation dazu verwendet. Tatsächlich haben diese Studien eine Inkonsistenz in der ursprünglichen Formulierung von Heisenberg gefunden, in der behauptet wurde, dass es ein Messproblem gibt, das die Bestimmung von Ort und Impuls unmöglich machte. Nach dieser ursprünglichen Interpretation würde jeder Versuch einer Messung auf dieser Skala von Materie und Energie unweigerlich entweder die Position (Position im Raum) oder den Impuls (Bewegung im Raum) des Partikels stören, weil sich die zur Messung erforderliche Energie ändern würde oder destabilisieren “das System. Daher ist eines der Grundprinzipien der Quantenphysik die ultimative Unmöglichkeit des vollständigen Wissens auf der subatomaren Skala, der grundlegendsten Ebene des Universums.

Die oben erwähnte kürzlich durchgeführte Forschung hat tatsächlich gezeigt, dass diese Interpretation des HUP nicht korrekt ist, und diese Interpretation basierte auch auf einer Verwirrung in der ursprünglichen Formulierung von Heisenberg (zur Erläuterung der Diskussion dieses Themas siehe den Link zu den Referenzen). Vereinfacht ausgedrückt, wird in der jüngsten Forschung eine sogenannte “schwache Messung” verwendet, bei der einzelne Photonen verwendet werden, deren Energie nicht groß genug ist, um das System zu stören, wodurch experimentelle Ergebnisse erzielt werden, die als “Nicht-Zerstörung” bezeichnet werden. Dieses technische Verfahren vermeidet das Messproblem, das untrennbar (aber ungenau) in den Formalismus des HUP “verwoben” wurde. Die eigentliche “Unsicherheit” solcher Partikelsysteme (Wellenpartikel) beruht jedoch auf ihrer fundamentalen Natur als Wellen. In Bezug auf alle Wellen gibt es Grenzen für das, was zu einem gegebenen Zeitpunkt über zwei nicht kommutierende (komplementäre) Eigenschaften oder Variablen bekannt sein kann, wie z. B. Ort und Impuls. Es handelt sich nicht um ein Messproblem, sondern um ein Problem, das auf den irreduziblen Eigenschaften der Wellenstruktur beruht.

Während dem, was zu einem gegebenen Zeitpunkt über Wellenphänomene bekannt sein kann, Grenzen gesetzt sind, gibt es Bereiche bis zu solchen Grenzen. Das HUP bezieht sich auf andere Formen von “Unschärferprinzipien”, die oft zusammen als eine Klasse von Phänomenen bezeichnet werden, die als Fourier-Unschärferprinzipien bezeichnet werden und nach einer bedeutenden Persönlichkeit der Wissenschafts- und Mathematikgeschichte, Joseph Fourier (18.-19. Jahrhundert), benannt wurden. Fouriers und viele weitere wissenschaftliche und mathematische Untersuchungen haben gezeigt, dass bei gleichzeitiger Betrachtung von zwei konjugierten, nicht einsatzfähigen Eigenschaften wie Dauer und Frequenz eines Signals das Produkt nicht unter einer bestimmten mathematischen Grenze liegt.

Jüngste Forschungen, die wiederum auf die Erforschung der Grenzen des sensorisch-sensorischen Funktionierens des Menschen abzielen, haben jedoch gezeigt, dass der Mensch in der Lage ist, die zuvor betrachteten Einschränkungen des menschlichen Hörens, die in diesem Fall durch das Prinzip der Fourier-Unschärfe auferlegt werden, tatsächlich zu überwinden Timing und Frequenz des Tons. Forscher am Laboratorium für mathematische Physik der Rockefeller University haben gezeigt, dass die Versuchspersonen die Fourier – Unschärfe – Prinzipeinschränkungen um mehr als das Zehnfache übertreffen (“schlagen”) und “bemerkenswerte Timing – Schärfe” (Oppenheim & Magnasco 2013, veröffentlicht in einer führenden Zeitschrift von Physik und Biophysik, Physical Review Letters).

Und auch hier sehen wir in dieser Studie, dass es ein breites Leistungsspektrum in der Gruppe der menschlichen Probanden gibt und dass ein offensichtlicher Schlüsselfaktor für das Training darin besteht, dass die besten Leistungen bei Musikern, Komponisten, Dirigenten und Musikern gefunden wurden Toningenieure. Diese Fachleute würden in die Kategorie „Expertenleistung und außergewöhnliche Leistung“ einbezogen, die in früheren Raten besprochen wurde, dem Zweig der kognitiven Neurowissenschaften, der vom Nobelpreisträger Herbert A Simon und seinen Kollegen entwickelt wurde. Dieser Wissenschaftszweig wurde an die Erforschung der Sinnesforschung angepasst auch perzeptive Adepten (Bushell 2009). In dieser Anpassung des wissenschaftlichen Rahmens hat sich gezeigt, dass Adept-Beobachtungs-Meditationsübungen alle anderen in Bezug auf Intensität, Extensivität und Leistungsniveau zu übertreffen scheinen, wie in dieser Referenz erörtert.

Darüber hinaus verfolgen diese erfahrenen Traditionen, wie oben und zuvor erwähnt, absichtlich Regime, die auf multisensorischer Integration basieren, und vorläufige Beweise legen nahe, dass diese Form des Trainings zu einem crossmodalen und sogar supramodalen Wahrnehmungslernen und vorteilhaften neuroplastischen Veränderungen führen kann. Damit kann die resultierende zeitliche und räumliche Hyperakuität auf verschiedene Weise zwischen Modalitäten übertragen werden, und auditive Hyperakuität kann dadurch auf vielfältige Weise für die multimodale Wahrnehmung auf der Quantenebene relevant werden. In den nächsten Raten werden wir dieses Modell des sensorischen Wahrnehmungspotenzials des Menschen ausführlicher erläutern, um die jüngsten Forschungen unter Verwendung von Einzelphotonen und Polarisation bei Untersuchungen der Quantenverschränkung, der Art der Wellenfunktion in Bezug auf das Messproblem und auch der Wellenlänge zu berücksichtigen eine kürzlich erschienene außergewöhnliche Studie des “Wigner-Freundes-Gedankenexperiments”, die zu Ergebnissen geführt hat, die darauf hindeuten, dass “zwei Beobachter grundsätzlich unterschiedliche Realitäten erfahren können” in physischer Hinsicht.