Dar 1961 m. Fizikas ir Nobelio premijos laureatas Eugenijus Wigneris apibūdino minties eksperimentą, kuris parodė vieną iš mažiausiai žinomų kvantinės mechanikos paradoksų. Eksperimentas parodo, kaip keista visatos prigimtis leidžia dviem stebėtojams - tarkime Wigneriui ir Wignerio draugui - patirti skirtingas realijas. Nuo to laiko fizikai pasinaudojo „Wignerio draugu“minčių eksperimentu, norėdami ištirti matavimų pobūdį ir diskutuoti, ar egzistuoja objektyvūs faktai.
Pirmiausia pakalbėkime apie Wignerio minčių eksperimentą:
- „Salik.biz“
Tarkime, du žmonės tuo pačiu metu atidaro dėžę su Schrödingerio katė. Jei stebėtojas pasirenka (bangos funkcijos žlugimo) rezultatą, kaip tai numato idealistinis sprendimas, tada, jei du stebėtojai pasirenka skirtingus sprendimus, iškyla problema. Jei įvardintume vieną iš dviejų rezultatų, tada pasirinkti galėtų tik vienas iš stebėtojų, o realizmo šalininkai pagrįstai mano, kad šis sprendimas yra nepatenkinamas.
Paradoksas tapo svarbus, nes mokslininkai vykdo eksperimentus objektyviems faktams nustatyti. Bet jei jie susiduria su skirtinga realybe, kaip jie gali susitarti, kokie gali būti šie faktai? Wignerio minčių eksperimentas niekada nebuvo daugiau nei minčių eksperimentas.
Tačiau praėjusiais metais fizikai pastebėjo, kad naujausi kvantinės technologijos pasiekimai leido atkartoti Wignerio draugo testą realiame eksperimente. Kitaip tariant, tapo įmanoma sukurti skirtingas realijas ir palyginti jas laboratorijoje, kad būtų galima sužinoti, ar jas galima suderinti.
Ar yra objektyvi tikrovė?
Reklaminis vaizdo įrašas:
Šiandien Massimiliano Proietti iš Heriot-Watt universiteto Edinburge ir keli jo kolegos teigė, kad jie pirmą kartą atliko šį eksperimentą: sukūrė skirtingas realijas ir palygino jas. Ir jie priėjo prie išvados, kad Wigneris buvo teisus: šios tikrovės gali būti nesuderinamos tiek, kiek eksperimente neįmanoma susitarti dėl objektyvių faktų.
Originalus Wignerio minčių eksperimentas prasidėjo nuo vieno poliarizuoto fotono, kuris, matuojant, gali būti horizontaliai arba vertikaliai. Bet prieš matavimą pagal kvantinės mechanikos dėsnius fotonas egzistuoja abiejose poliarizacijos būsenose vienu metu - vadinamojoje superpozicijoje.
Wigneris įsivaizdavo draugą kitoje laboratorijoje, kuris matuoja šio fotono būseną ir saugo rezultatą, o Wigneris stebi iš tolo. Wigneris neturi informacijos apie savo draugo matavimus, todėl turi manyti, kad fotonas ir jo matavimas yra visų galimų eksperimentinių rezultatų suvestinė.
Wigneris netgi gali atlikti eksperimentą, kad nustatytų, ar ši superpozicija egzistuoja, ar ne. Savotiškas trukdžių eksperimentas, kuris parodys, kad fotonas ir matavimas iš tikrųjų yra vienas kito atžvilgiu.
Wignerio požiūriu tai yra „faktas“- egzistuoja superpozicija. Ir šis faktas rodo, kad matavimas negalėjo būti atliktas.
Tačiau jo draugas su tuo nesutiks, nes jis išmatavo fotono poliarizaciją ir ją užfiksavo. Draugas gali net paskambinti Wigneriui ir pasakyti, kad matas buvo atliktas (jei rezultatas nebus atskleistas).
Dvi realybės prieštarauja viena kitai. „Tai verčia abejoti dviejų stebėtojų nustatytų faktų objektyviu statusu“, - sako Proietti.
Tai teorija, tačiau praėjusiais metais Caslav Bruckner iš Vienos universiteto Australijoje sugalvojo, kaip atkurti „Wigner“draugą laboratorijoje, naudojant metodus, į kuriuos įeina daugybė dalelių vienu metu.
Proietti lūžis buvo tai, kad jie iš tikrųjų tai padarė. Jie įgyvendino išplėstinį „Wignerio draugo“scenarijų moderniame šešių fotonų eksperimente.
Šeši fotonai buvo įsipainioti, kad būtų sukurtos dvi alternatyvios realybės - viena vaizduoja Wignerį, o kita - Wignerio draugą. Wignerio draugas matuoja fotono poliarizaciją ir išsaugo rezultatą. Tada Wigneris imasi trukdžių matavimų, norėdamas išsiaiškinti, ar matavimas ir fotonas yra vienas kito atžvilgiu.
Eksperimentas davė dviprasmišką rezultatą. Pasirodo, abi realybės gali egzistuoti kartu, net jei jos duoda nesuderinamus rezultatus, kaip prognozavo Wigneris. Tai kelia daugybę įdomių klausimų, kurie skatina fizikus permąstyti tikrovės prigimtį.
Idėja, kad stebėtojai gali suderinti savo matavimus tam tikroje pagrindinėje realybėje, grindžiama keliomis prielaidomis. Pirma, egzistuoja universalūs faktai ir stebėtojai gali dėl jų susitarti.
Tačiau yra ir kitų prielaidų. Viena yra tai, kad stebėtojai gali laisvai daryti bet kuriuos norimus stebėjimus. Ir dar vienas dalykas: vieno stebėtojo pasirinkimas nedaro įtakos kitų stebėtojų pasirinkimui. Ši fizikos prielaida vadinama lokalumu.
Jei yra objektyvi realybė, kuriai gali pritarti visi, tada visos šios prielaidos bus teisingos.
Tačiau Proietti ir jo kolegų rezultatas rodo, kad objektyvios realybės nėra. Kitaip tariant, eksperimentas daro prielaidą, kad viena ar kelios prielaidos yra tokios, kad egzistuoja tikrovė, su kuria mes sutinkame; kas yra pasirinkimo laisvė; ar vietovė - turėtų būti neteisinga.
Žinoma, yra ir kitas variantas. Galimybė, kad yra spraga, kurią eksperimentatoriai praleido. Tiesą sakant, fizikai daugelį metų bandė uždaryti spragas atlikdami tokius eksperimentus, tačiau jie pripažįsta, kad galbūt niekada nesugebės jų visų uždaryti.
Tačiau darbas daro svarbų poveikį mokslui. Kitas žingsnis yra eiti toliau: kurti eksperimentus, kurie sukuria vis keistesnes alternatyvias realijas, kurių neįmanoma suderinti. Kur tai mus ves, niekas nežino.
Ilja Khel