Môžu existovať dve verzie reality súčasne? Fyzici tvrdia, že môžu - na kvantovej úrovni, to je.
Vedci nedávno uskutočnili experimenty, aby zodpovedali desaťročnú otázku teoretickej fyziky o dueling realitách. Tento experiment so zradnou myšlienkou navrhol, že dvaja jednotlivci, ktorí pozorujú ten istý fotón, môžu dospieť k rôznym záverom o stave tohto fotónu - a napriek tomu by obe ich pozorovania boli správne.
Vedci prvýkrát replikovali podmienky opísané v myšlienkovom experimente. Ich výsledky, publikované 13. februára v predtlačovom časopise arXiv, potvrdili, že aj keď pozorovatelia opísali rôzne stavy v tom istom fotóne, obe protichodné skutočnosti by mohli byť pravdivé.
„Môžete si ich overiť obidve,“ uviedol pre Live Science spoluriešiteľ štúdie Martin Ringbauer, postdoktorandský výskum na Katedre experimentálnej fyziky na University of Innsbrück v Rakúsku.
Wignerov priateľ
Táto nejasná myšlienka bola hlavnou myšlienkou Eugena Wignera, víťaza Nobelovej ceny za fyziku v roku 1963. V roku 1961 predstavil Wigner myšlienkový experiment, ktorý sa stal známym ako „Wignerov priateľ“. Začína to fotónom - časticou svetla. Keď pozorovateľ v izolovanom laboratóriu zmeria fotón, zistí, že polarizácia častíc - os, na ktorej sa točí, je buď vertikálna, alebo horizontálna.
Pred meraním fotónu však fotón vykazuje obe polarizácie naraz, ako to vyplýva zo zákonov kvantovej mechaniky; existuje v „superpozícii“ dvoch možných stavov.
Akonáhle osoba v laboratóriu zmeria fotón, častica nadobudne pevnú polarizáciu. Ale pre niekoho mimo tohto uzavretého laboratória, ktorý nepozná výsledok meraní, je nemeraný fotón stále v superpozícii.
Pozorovanie tohto cudzinca - ich realita - sa preto líši od reality osoby v laboratóriu, ktorá merala fotón. Podľa kvantovej mechaniky sa však ani jedno z týchto protichodných pozorovaní nepovažuje za nesprávne.
Zmenené stavy
Po celé desaťročia bol Wignerov návrh na ohýbanie mysle iba zaujímavým myšlienkovým experimentom. Ale v posledných rokoch významné pokroky vo fyzike nakoniec umožnili odborníkom podrobiť Wignerov návrh skúške, povedal Ringbauer.
„Teoretické pokroky boli potrebné na formulovanie problému spôsobom, ktorý je možné otestovať. Experimentálna strana potom potrebovala vývoj v oblasti riadenia kvantových systémov na implementáciu niečoho takého,“ vysvetlil.
Ringbauer a jeho kolegovia testovali Wignerovu pôvodnú myšlienku ešte dôkladnejším experimentom, ktorý zdvojnásobil scenár. Určili dve „laboratóriá“, v ktorých sa budú experimenty uskutočňovať, a predstavili dva páry zapletených fotónov, čo znamená, že ich osudy boli spojené, takže poznať stav jedného automaticky vám povie stav druhého. (Fotóny v zostave boli skutočné. Štyria „ľudia“ v scenári - „Alice“, „Bob“ a „každý z nich“ - neboli skutoční, ale namiesto toho predstavovali pozorovateľov experimentu).
Dvaja priatelia Alice a Boba, ktorí boli umiestnení „vo vnútri“ každej z laboratórií, zmerali každý fotón v zamotanom páre. Toto prerušilo zapletenie a zrútilo superpozíciu, čo znamená, že fotón, ktorý merali, existoval v určitom stave polarizácie. Výsledky zaznamenali v kvantovej pamäti - skopírovali sa pri polarizácii druhého fotónu.
Alice a Bob, ktorí boli „mimo“ uzavretých laboratórií, dostali dve možnosti na vykonanie vlastných pozorovaní. Mohli zmerať výsledky svojich priateľov, ktoré boli uložené v kvantovej pamäti, a tak dospeli k rovnakým záverom o polarizovaných fotónoch.
Mohli však tiež vykonať svoj vlastný experiment medzi zapletenými fotónmi. V tomto experimente, ktorý sa nazýva interferenčný experiment, ak fotóny pôsobia ako vlny a stále existujú v superpozícii stavov, by Alice a Bob videli charakteristický obrazec svetlých a tmavých strapcov, kde sa pridávajú vrcholy a doliny svetelných vĺn. alebo sa navzájom rušiť. Ak si častice „zvolia“ svoj stav, vidíte iný vzor, ako keby neboli. Wigner predtým navrhoval, že by to odhalilo, že fotóny boli stále v zapletenom stave.
Autori novej štúdie zistili, že aj v ich zdvojenom scenári sa výsledky opísané Wignerom konali. Alice a Bob mohli dospieť k záverom o fotónoch, ktoré boli správne a preukázateľné a ktoré sa stále líšili od pozorovaní svojich priateľov - ktoré boli podľa štúdie tiež správne a preukázateľné.
Kvantová mechanika popisuje, ako svet funguje v takom malom rozsahu, že sa už neuplatňujú bežné pravidlá fyziky; V priebehu mnohých desaťročí odborníci, ktorí študujú túto oblasť, ponúkli početné interpretácie toho, čo to znamená, povedal Ringbauer.
Ak však samotné merania nie sú absolútne - ako naznačujú tieto nové zistenia -, je to výzvou pre samotný význam kvantovej mechaniky.
„Zdá sa, že na rozdiel od klasickej fyziky nie je možné výsledky merania považovať za absolútnu pravdu, ale je potrebné ich chápať vo vzťahu k pozorovateľovi, ktorý meranie vykonával,“ uviedol Ringbauer.
„Príbehy, ktoré hovoríme o kvantovej mechanike, sa tomu musia prispôsobiť,“ povedal.
