Mohou lidé vidět jednotlivé fotony? Podle nejnovějšího výzkumu ano!

- Člověk autor: Jan Toman

Obvykle máme tendenci přiřazovat větší smyslové výkony zvířatům, než člověku. Údaje o tom, kolikrát citlivější je čich nebo zrak toho kterého živočicha, spolehlivě dokážou přitáhnout naši pozornost a vyburcovat fantazii. Někdy na tom ale nejsme tak špatně ani my sami. Ba co víc, v některých případech zřejmě evoluce našich smyslových orgánů dosáhla maxima možného. Jak nedávno oznámil tým evropských a amerických vědců v časopise Nature Communications, naše oko je s největší pravděpodobností schopné zachytit i dopad jednoho jediného fotonu na sítnici.

Ilustrační snímek

Ilustrační snímek,zdroj: ThinkStock

Třebaže se to může zdát zvláštní, otázka maximální citlivosti oka doprovází fyziologická studia odpradávna. Pravda, tyčinky – buňky sítnice zodpovědné za vnímání světla – prokazatelně mohou reagovat na dopady jednotlivých fotonů. To ale ještě neznamená, že tyto události může člověk zaregistrovat.

Mezi zrakovou buňkou a mozkovými centry vstupuje do hry mnoho zdrojů šumu, nemluvě o tom, že receptory záření mohou občas vlivem spontánních změn světločivných molekul spouštět "falešný poplach" – vysílat stejný signál, jako by na ně dopadlo světlo.

Už ve 40. letech se podařilo dokázat, že lidské oko dokáže zaregistrovat dávku několika fotonů. Vyslání úplně minimální dávky záření, včetně vystřelení jediného fotonu, ale dlouho zůstávalo mimo dosah lidských možností. Až s využitím nejmodernějšího vybavení se výše zmíněnému týmu výzkumníků podařilo sestavit přístroj založený na kvantově optických technikách schopný vypouštět dávky záření v průměru menší než jeden foton.

Není to přitom protimluv. Použitý přístroj dokáže vysílat jednotlivé fotony, vždy je zde ale riziko, že jich v některém pokusu vypustí několik. Vědci ho proto nastavili tak, aby toto riziko minimalizovali – i za cenu, že v některých pokusech naopak nevyšle foton žádný.

Mluvit o jediném vyslaném fotonu ovšem není ani v případě úspěšných pokusů úplně přesné. I při pokusech, kdy se podařilo vyslat do oka jen jeden foton, z přístroje vyletěly dva. Druhý ovšem mířil na citlivý digitální receptor, který umožnil odlišit úspěšné pokusy od neúspěšných.

Osoby účastnící se v temné komoře experimentu měly hlásit, pokud zaznamenaly krátký světelný záblesk. Jistotu ohledně svého smyslového vjemu dále hodnotily na třístupňové škále. Po vyhodnocení všech pokusů přesáhla pravděpodobnost správného zaznamenání průletu jediného fotonu mírně, ale prokazatelně, polovinu.

Účastníci experimentu tedy dokázali fotony i přes všechny zdroje smyslového šumu alespoň někdy správně zaznamenat. S pomocí dalších metod se tyto závěry podařilo dále podpořit. Když navíc výzkumníci vzali v potaz jen případy, kdy si byli účastníci průletem fotonu úplně jistí, poměr správných odpovědí vystřelil prudce vzhůru.

Badatelé navíc pozorovali další zvláštní efekt. Zpozorování fotonu vedlo ke zvýšené citlivosti oka k dalším podobným událostem v několika dalších vteřinách. Vrchol zvýšené citlivosti přitom nastával asi po 3,5 sekundách.

Experiment v každém případě otevírá cestu k dalším výzkumům lidského zraku či smyslů vůbec a jejich zpracování v mozku. V rovině spekulací potom zůstává možnost smyslového vjemu některých kvantových vlastností fotonů a potažmo příjmu informací dosud netušenými kanály. Zda jde o reálnou možnost, nebo fantastický nesmysl, ale ukáží až další experimenty.

Tagy: fyzika biologie kvantová fyzika fotony věda a poznání elementární částice

Zdroje: Vlastní