Наука

Квантова фізика довела, що об’єктивної реальності не існує

Вчені вперше відтворили в реальності парадокс друга Вігнера. В результаті фізики з’ясували, що квантові явища суб’єктивні: кожен спостерігач може мати свої альтернативні факти щодо них, і всі вони будуть правдиві.

Image by Gerd Altmann from Pixabay

Ми звикли, що якщо в макросвіті відбувається якесь явище, а бачити його можуть відразу кілька людей, то враження про нього у всіх будуть практично однакові, якщо справа стосується фактичної інформації, а не емоційної. Але в квантовому світі все не так просто: для двох різних спостерігачів один квантовий процес може мати абсолютно різний результат. І, як виявляється, фактична інформація кожного з них буде вірна.

Цей парадокс вперше описав фізик Юджин Вігнер. Він трохи ускладнив уявний експеримент Ервіна Шредінгера з котом, додавши в нього категорію друзів. Згідно з парадоксом друга Вігнера, уявімо, що після завершення досвіду з котом Шредінгера експериментатор відкриває коробку і бачить живого кота. Вектор стану тварини в момент відкриття коробки переходить в стан «ядро не розпалася, кіт живий». Таким чином, в лабораторії він визнаний живим.

Але за межами лабораторії знаходиться друг. Він ще не знає, чи живий кіт чи ні, і визнає кота живим тільки тоді, коли експериментатор повідомить йому результат експерименту. Але всі інші друзі ще не визнали кота живим і визнають тільки тоді, коли їм розкажуть про це. Таким чином, кота можна визнати повністю живим тільки тоді, коли всі люди у Всесвіті дізнаються результат експерименту. До цього моменту кіт залишається в суперпозиції двох станів — між життям і смертю.

Цей сценарій довго був цікавим уявним експериментом. Але чи відображає він реальність? З наукової точки зору прогрес в цьому напрямку був незначним аж до недавнього часу, коли Часлав Брукнер з Віденського університету показав, що при певних припущеннях друг Вігнера може бути використаний для формального доказу того, що вимірювання в квантовій механіці суб’єктивні для спостерігачів.

Брюкнер запропонував спосіб перевірки цього поняття, перевівши парадокс друга Вігнера в рамки, вперше встановлені фізиком Джоном Беллом в 1964 році. Брюкнер розглядав дві пари Вігнером і їхніх друзів, що знаходяться в двох окремих приміщеннях і проводять вимірювання: Вігнери знаходилися всередині, а друзі чекали і гадали зовні. Результати вимірювань кожної пари можна підсумувати, щоб в результаті вирішити нерівність Белла. Якщо воно порушиться, спостерігачі можуть мати різні результати вимірювань, кожен з яких буде вірний.

Тепер фізики вперше провели цей уявний експеримент в реальному світі. Для цього вони використовували квантовий комп’ютер і три пари заплутаних фотонів. Перша пара являє собою монети, а дві інші використовуються для їх «підкидання» — вимірювання поляризації. При цьому кожна «монета» знаходиться в своїй замкненій посудині, де, крім неї, є присутнім «кидаючий» фотон. Зовні цих двох коробок розташовані ще два фотони, які виконують функцію «друзів-спостерігачів».

Незважаючи на використання найсучаснішої квантової технології, вченим потрібні були тижні, щоб зібрати достатній обсяг даних з шести фотонів. Врешті-решт вони показали, що нерівність Белла порушується, отже, кожен зі спостерігачів квантового явища може мати свої альтернативні факти. Це означає, що для квантового світу не може бути «однією правди»: вимірювання з різних позицій дадуть різні результати і будуть однаково правильні.

Натхнення: naked-science.ru

Кнопка «Наверх»