Paradoks rakan Wigner: adakah terdapat realiti objektif?

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Apa itu realiti? Dan siapa yang boleh menjawab soalan ini? Tahun lepas, saintis di Universiti Heriot-Watt di Scotland menguji eksperimen menarik yang menunjukkan realiti objektif mungkin tidak wujud.

Walaupun pada hakikatnya idea ini hanya satu teori, kini para penyelidik dapat memindahkannya ke dinding makmal universiti, dan oleh itu mengujinya. Oleh kerana dalam dunia kuantum pengukuran dari kedudukan yang berbeza memberikan hasil yang berbeza, tetapi pada masa yang sama adalah sama betul, eksperimen yang dijalankan menunjukkan bahawa dalam dunia fizik kuantum, dua orang boleh memerhatikan peristiwa yang sama dan keputusan yang berbeza; namun, kedua-dua peristiwa ini tidak boleh dianggap sebagai salah.

Dengan kata lain, jika dua orang melihat dua realiti yang berbeza, maka mereka tidak boleh bersetuju yang mana satu yang betul. Paradoks ini dikenali sebagai "Paradoks kawan Wigner" dan kini saintis telah membuktikannya secara eksperimen.

Mekanik kuantum ialah cabang fizik teori yang menerangkan sifat asas dan tingkah laku atom, ion, molekul, elektron, foton, jirim pekat dan zarah asas lain.

Paradoks rakan Wigner

Pada tahun 1961, pemenang Hadiah Nobel dalam fizik Eugene Wigner dengan serius mempersoalkan apakah realiti objektif. Saintis itu mencadangkan salah satu eksperimen paling aneh dalam mekanik kuantum, yang melibatkan idea bahawa dua orang boleh memerhati dua realiti yang berbeza dan kedua-duanya secara teknikal tidak akan salah. Tetapi bagaimana?

Dalam eksperimen pemikiran yang dipanggil paradoks rakan Wigner, dua saintis dalam makmal mengkaji foton, unit kuantitatif cahaya terkecil. Perlu diperhatikan bahawa foton terpolarisasi ini, apabila diukur, boleh mempunyai polarisasi mendatar atau polarisasi menegak. Tetapi sebelum pengukuran, mengikut undang-undang mekanik kuantum, foton wujud dalam kedua-dua keadaan polarisasi secara serentak - dalam superposisi yang dipanggil.

Jadi, Wigner membayangkan bagaimana rakannya di makmal lain mengukur keadaan foton ini dan mengingati hasilnya, manakala Wigner sendiri memerhati dari jauh. Pada masa yang sama, Wigner tidak mempunyai apa-apa maklumat tentang ukuran rakannya, dan oleh itu dia terpaksa menganggap bahawa foton dan ukurannya berada dalam superposisi semua keputusan eksperimen yang mungkin.

Tetapi ini sangat berbeza dengan sudut pandangan rakan Wigner, yang sebenarnya mengukur polarisasi foton dan merekodkannya! Rakan itu mungkin menghubungi Wigner dan memberitahunya bahawa ukuran telah diambil (dengan syarat keputusannya tidak didedahkan). Oleh itu, kita mendapat dua realiti, bercanggah antara satu sama lain, yang menimbulkan keraguan pada status objektif fakta yang ditetapkan oleh dua pemerhati.

Perlu diperhatikan bahawa sehingga 2019 - sehingga saintis Sweden melakukan eksperimen yang sama di makmal - paradoks rakan Wigner adalah semata-mata percubaan pemikiran. Sama seperti eksperimen terkenal dunia yang dicadangkan oleh ahli fizik teori Austria Edwin Schrödinger.

Kucing Schrödinger ialah eksperimen pemikiran yang menggambarkan kemustahilan mekanik kuantum. Bayangkan anda mempunyai kucing dan kotak. Di dalam kotak anda meletakkan kucing, bahan radioaktif dan mekanisme khas yang membuka kelalang dengan racun. Sekiranya berlaku pereputan atom radioaktif dalam kotak tertutup - dan ini boleh berlaku pada bila-bila masa - mekanisme akan membuka bekas dengan racun dan kucing akan mati. Tetapi anda hanya boleh mengetahui sama ada atom radioaktif telah reput atau tidak, anda hanya boleh melihat ke dalam kotak. Sehingga tahap ini, mengikut prinsip fizik kuantum, kucing itu hidup dan mati, iaitu, ia berada dalam superposisi.

Adakah tiada realiti objektif?

Para penyelidik menggunakan enam foton terjerat untuk mencipta dua realiti alternatif dalam makmal. Satu realiti mewakili realiti Wigner, satu lagi realiti rakannya. Rakan Wigner mengukur polarisasi foton dan menyimpan hasilnya, selepas itu Wigner sendiri melakukan pengukuran gangguan untuk menentukan sama ada ukuran dan foton berada dalam superposisi.

Keputusan yang diperoleh oleh pasukan saintis adalah bercampur-campur. Ternyata kedua-dua realiti boleh wujud bersama, walaupun ia membawa kepada keputusan yang tidak dapat didamaikan - seperti yang diramalkan oleh Eugene Wigner. Tetapi bolehkah mereka didamaikan?

Idea bahawa pemerhati akhirnya boleh menyelaraskan pengukuran mereka terhadap beberapa realiti asas adalah berdasarkan beberapa andaian.

Pertama, fakta sejagat memang wujud dan pemerhati boleh bersetuju mengenainya.

Kedua, pilihan yang dibuat oleh seorang pemerhati tidak menjejaskan pilihan yang dibuat oleh pemerhati lain - andaian fizik ini memanggil lokaliti. Jadi jika ada realiti objektif yang semua orang boleh bersetuju, maka semua andaian ini adalah benar.

Tetapi hasil kerja saintis dari Universiti Heriot-Watt, yang diterbitkan dalam jurnal Science Advances, menunjukkan bahawa realiti objektif tidak wujud. Dalam erti kata lain, percubaan mencadangkan bahawa satu atau lebih andaian - idea bahawa terdapat realiti yang boleh kita persetujui, idea bahawa kita mempunyai pilihan bebas, atau idea ketempatan - mesti salah.

"Kaedah saintifik bergantung pada fakta yang dipersetujui secara universal yang ditubuhkan dengan pengukuran berulang, tanpa mengira siapa yang membuat pemerhatian, " tulis para penyelidik dalam kerja mereka.

Saya tidak tahu tentang anda, tetapi kepala saya berputar, kerana keputusan yang diperolehi memberikan bukti nyata bahawa, apabila ia datang kepada bidang fizik kuantum, tidak ada perkara seperti realiti objektif.