Gearoid Hayes / Flickr, CC BY-SA
Alternatif gerçekler virüs gibi yayılıyor toplum genelinde. Şimdi, en azından kuantum aleminde - bilime bulaşmış gibi görünüyorlar. Bu karşı sezgisel görünebilir. Sonuçta bilimsel yöntem, güvenilir gözlem, ölçüm ve tekrarlanabilirlik kavramlarına dayanır. Bir ölçümle belirlenen bir gerçek, objektif olmalıdır, öyle ki tüm gözlemciler buna katılabilir.
Ancak son zamanlarda bir gazetede Science Advances'te yayınlandıBiz, garip kuantum mekaniğinin yönettiği kuralların yönettiği atomların ve parçacıkların mikro dünyasında, iki farklı gözlemcinin kendi gerçeklerine hak kazandığını gösteriyor. Başka bir deyişle, doğanın kendisinin yapı taşları konusundaki en iyi teorimize göre, gerçekler öznel olabilir.
Gözlemciler, kuantum dünyasında güçlü oyunculardır. Teoriye göre, parçacıklar aynı anda birkaç yerde veya durumda olabilir - buna süperpozisyon denir. Ama garip bir şekilde, bu yalnızca gözlenmeyen durumdur. Bir kuantum sistemini gözlemlediğinizde, süperpozisyonu kırarak belirli bir yeri veya durumu seçer. Doğanın bu şekilde davrandığı gerçeği laboratuarda birçok kez kanıtlanmıştır - örneğin, ünlülerde çift yarık deneyi (aşağıdaki videoya bakın).
1961’te fizikçi Eugene Wigner kışkırtıcı bir düşünce deneyi önerdi. Kuantum mekaniği uygulandığında, kendileri gözlemlenen bir gözlemciye ne olacağını sordu.
Wigner'in bir arkadaşının kapalı bir laboratuvarın içinde, hem kafaların hem de kuyrukların üst üste bindiği bir kuantum jeton attığını hayal edin. Arkadaş parayı her attığında kesin bir sonuç gözlemlerler. Wigner'ın arkadaşının bir gerçek olduğunu söyleyebiliriz: yazı tura atmanın sonucu kesinlikle kafa veya kuyruktur.
Wigner bu gerçeğe dışarıdan erişemez ve kuantum mekaniğine göre, arkadaşın ve madalyonun denemenin tüm olası sonuçlarının üst üste bindirilmesinde olduğunu belirtmelidir. Çünkü onlar “dolaşmış” - Spookily bağlı Böylece eğer birini manipüle ederseniz diğerini de manipüle edebilirsiniz. Wigner şimdi prensipte bu süperpozisyonu “sözde” kullanarak doğrulayabilir.girişim deneyi”- iki nesnenin dolaştığını doğrulayarak, tüm sistemin üst üste binmesini çözmenize olanak tanıyan bir kuantum ölçümü türü.
InnerSelf'ten En Son Haberleri Alın
Wigner ve arkadaşı daha sonra notları karşılaştırdığında, arkadaş her madeni para atışı için kesin sonuçlar gördüklerinde ısrar edecek. Ancak Wigner, bir süperpozisyonda arkadaş ve madeni para gördüğü zaman aynı fikirde olmayacaktır.
Bu bir bilmece sunar. Arkadaş tarafından algılanan gerçeklik, dışarıdaki gerçeklik ile bağdaştırılamaz. Wigner başlangıçta bu kadar paradoks olarak düşünmedi, bilinçli bir gözlemciyi kuantum nesnesi olarak tanımlamanın saçma olacağını savundu. Ancak, o daha sonra bu görüş ayrıldıve kuantum mekaniğindeki resmi ders kitaplarına göre, açıklama tamamen geçerlidir.
Deney
Senaryo uzun zamandır ilginç bir düşünce deneyi olarak kaldı. Fakat gerçekliği yansıtıyor mu? Bilimsel olarak, çok yakın zamana kadar bu konuda çok az ilerleme kaydedilmiştir. Lavaslav Brukner Viyana Üniversitesi’nde, bazı varsayımlar altında, Wigner'in fikrini resmen kanıtlamak için kullanılabilir kuantum mekaniğindeki ölçümler gözlemcilere özneldir.
Brukner, Wigner'ın arkadaşlık senaryosunu bir çerçeveye çevirerek bu kavramı test etmenin bir yolunu önerdi. ilk kurulan 1964'taki fizikçi John Bell tarafından. Brukner iki ayrı Wicker ve arkadaş grubunu iki ayrı kutuda değerlendirdi ve ortak bir kutuda ölçümler yaptı - kendi kutularının içinde ve dışında. Sonuçlar sonuçta bir sözde değerlendirmek için kullanılmak üzere toplanabilir “Bell eşitsizliği”. Bu eşitsizlik ihlal edilirse, gözlemcilerin alternatif gerçekleri olabilir.
Şimdi ilk defa bu testi deneysel olarak Edinburgh'daki Heriot-Watt Üniversitesi'nde üç çift dolaştırılmış fotondan oluşan küçük bir kuantum bilgisayar üzerinde gerçekleştirdik. İlk foton çifti sikkeleri temsil eder ve diğer ikisi, kendi kutularının içinde, fotonların polarizasyonunu ölçerek - bozuk para atmayı gerçekleştirmek için kullanılır. İki kutunun dışında, her iki tarafında da ölçülebilen iki foton kalır.
Yazar sağlanan
Son teknolojiye sahip kuantum teknolojisinin kullanılmasına rağmen, yalnızca altı fotondan yeterli istatistiklerin üretilmesi için yeterli veri toplanması haftalar sürdü. Fakat nihayetinde, kuantum mekaniğinin nesnel gerçeklerin varsayımıyla gerçekten uyumsuz olabileceğini göstermeyi başardık - eşitsizliği ihlal ettik!
Ancak teori, birkaç varsayıma dayanmaktadır. Bunlar, ölçüm sonuçlarının ışık hızının üzerinde hareket eden sinyallerden etkilenmediğini ve gözlemcilerin hangi ölçümleri yapacaklarını seçmekte özgür olduklarını içerir. Bu olabilir veya olmayabilir.
Bir başka önemli soru, tek fotonların gözlemci olarak kabul edilip edilemeyeceğidir. Brukner'ın teorisi önerisinde, gözlemcilerin bilinçli olmaları gerekmez, yalnızca bir ölçüm sonucu şeklinde gerçekleri tespit edebilmeleri gerekir. Bu nedenle cansız bir dedektör geçerli bir gözlemci olacaktır. Ve ders kitabı kuantum mekaniği bize, birkaç atom kadar küçük bir dedektörün, bir foton gibi kuantum bir nesne olarak tanımlanmaması gerektiğine inanmamız için hiçbir neden vermiyor. Standart kuantum mekaniğinin büyük uzunluktaki ölçeklerde uygulanmadığı, bunun ayrı bir problem olduğunu test etmek de mümkün olabilir.
Nikk / Flickr, CC BY-SA
Bu nedenle, bu deney, en azından yerel kuantum mekaniği modelleri için, nesnellik kavramımızı yeniden düşünmemiz gerektiğini göstermektedir. Makroskopik dünyamızda deneyimlediğimiz gerçekler güvende görünüyor, ancak kuantum mekaniğinin mevcut yorumlarının öznel gerçekleri nasıl karşılayabileceği konusunda önemli bir soru ortaya çıkıyor.
Bazı fizikçiler bu yeni gelişmeleri, örneğin bir gözlem için birden fazla sonucun ortaya çıkmasına izin veren yorumlamalar olarak görürler. paralel evrenlerin varlığı her sonucun gerçekleştiği. Diğerleri, bunu gözlemci gibi bağımlı teoriler için zorunlu kanıt olarak görüyorlar. Kuantum BayesçiliğiBir ajanın eylem ve deneyimlerinin teorinin temel kaygıları olduğu. Ancak diğerleri bunu, belki de kuantum mekaniğinin belirli karmaşıklık ölçeklerinin üzerinde parçalanacağının güçlü bir göstergesi olarak görüyorlar.
Açıkçası bunların hepsi gerçekliğin temel doğası hakkında derinden felsefi sorulardır. Cevap ne olursa olsun, ilginç bir gelecek bekliyor.
Yazarlar Hakkında
Alessandro Fedrizzi, Kuantum Fiziği Profesörü, Heriot-Watt Üniversitesi ve Massimiliano Proietti, Kuantum Fiziği Doktora Adayı, Heriot-Watt Üniversitesi