Alternativne se činjenice šire poput virusa širom društva. Čini se da su čak zarazili znanost - barem kvantnu kraljevstvo. Ovo može izgledati kontra intuitivno. Znanstvena metoda temelji se na pouzdanim predodžbama promatranja, mjerenja i ponovljivosti. Činjenica, utvrđena mjerenjem, treba biti objektivna tako da se svi promatrači mogu složiti s njom.
No, u članku koji je nedavno objavljen u časopisu Science Advances pokazujemo da u mikro svijetu atoma i čestica koje vladaju čudnim pravilima kvantne mehanike dva različita promatrača imaju pravo na vlastite činjenice. Drugim riječima, prema našoj najboljoj teoriji o građevnim blokovima same prirode, činjenice zapravo mogu biti subjektivne.
Promatrači su moćni igrači u kvantnom svijetu. Prema teoriji, čestice mogu biti na više mjesta ili stanja odjednom - to se naziva superpozicija. Ali neobično, to je slučaj samo kad ih se ne opazi. Drugi put kada promatrate kvantni sustav, on odabire određeno mjesto ili stanje - razbijajući superpoziciju. Činjenica da se priroda ponaša ovako dokazano je više puta u laboratoriju - na primjer, u poznatom eksperimentu s dvostrukim prorezom.
Godine 1961. fizičar Eugene Wigner predložio je provokativni misaoni eksperiment. Upitao je što će se dogoditi kada se primijeni kvantna mehanika na promatrača koji je i sam promatra. Zamislite da Wignerov prijatelj baca kvantni novčić - koji se nalazi u glavi i repovima - u zatvorenom laboratoriju. Svaki put kada prijatelj baci novac, promatra definitivan ishod. Možemo reći da Wignerov prijatelj utvrđuje činjenicu: rezultat bacanja novčića definitivno je glava ili rep.
Wigner nema pristup ovoj činjenici izvana, a prema kvantnoj mehanici mora opisati prijatelja i novac kako bi bili u superpoziciji svih mogućih rezultata eksperimenta. To je zato što su "zapleteni" - sablasno povezani, tako da ako manipulirate jednim, manipulirate i drugim. Wigner sada načelno može potvrditi tu superpoziciju pomoću takozvanog "eksperimenta interferencije" - vrste kvantnog mjerenja koja vam omogućuje da otkrijete superpoziciju cijelog sustava, potvrđujući da su dva objekta zapletena.
Kad Wigner i prijatelj kasnije uspoređuju bilješke, prijatelj će inzistirati da vide definitivne ishode za svako bacanje novčića. Wigner se, međutim, neće složiti kad god opazi prijatelja i kovanicu u superpoziciji.
To predstavlja zagonetku. Stvarnost koju prijatelj opaža ne može se pomiriti s vanjskom stvarnošću. Prvobitno Wigner ovo nije smatrao paradoksom, tvrdio je da bi bilo apsurdno opisivati svjesnog promatrača kvantnim objektom. Međutim, kasnije je odstupio od tog pogleda, a prema formalnim udžbenicima o kvantnoj mehanici, opis je savršeno valjan.
Eksperiment, pokus
Scenarij je dugo ostao zanimljiv misaoni eksperiment. Ali odražava li to stvarnost? Znanstveno je postignut mali napredak u tome donedavno, kada je Časlav Brukner na Sveučilištu u Beču pokazao da se, pod određenim pretpostavkama, Wignerova ideja može služiti formalnim dokazivanjem da su mjerenja u kvantnoj mehanici podložna promatračima.
Brukner je predložio način testiranja ovog pojma prevođenjem Wignerovog scenarija prijatelja u okvir koji je prvi utvrdio fizičar John Bell 1964. Brukner je razmotrio dva para Wignera i prijatelja, u dva odvojena okvira, provodeći mjerenja na zajedničkom stanju - unutar i izvan njihove odgovarajuće kutije. Rezultati se mogu sažeti da bi se u konačnici koristili za procjenu takozvane "Bell nejednakosti". Ako se krši ova nejednakost, promatrači mogu imati alternativne činjenice.
Ovaj test smo prvi put eksperimentalno izveli na Sveučilištu Heriot-Watt u Edinburghu na malom kvantnom računalu sastavljenom od tri para zapletenih fotona. Prvi par fotona predstavlja novčiće, a ostala dva se koriste za izvođenje bacanja novčića - mjerenje polarizacije fotona - unutar njihove odgovarajuće kutije. Izvan dviju kutija ostaju po dva fotona koji se mogu mjeriti.
Unatoč korištenju najsuvremenije kvantne tehnologije, trebalo je nekoliko tjedana da se prikupi dovoljno podataka sa samo šest fotona da bi se stvorilo dovoljno statističkih podataka. Ali na kraju smo uspjeli pokazati da je kvantna mehanika doista nespojiva s pretpostavkom objektivnih činjenica - prekršili smo nejednakost.
Teorija se, međutim, temelji na nekoliko pretpostavki. Oni uključuju da na rezultate mjerenja ne utječu signali koji putuju iznad brzine svjetlosti i da promatrači mogu slobodno birati koja će mjerenja izvršiti. To može ili ne mora biti slučaj.
Drugo je važno pitanje mogu li se pojedini fotoni smatrati promatračima. Prema Bruknerovom prijedlogu teorije, promatrači ne trebaju biti svjesni, oni moraju biti u stanju utvrditi činjenice u obliku rezultata mjerenja. Stoga bi neživi detektor bio valjani promatrač. A kvantna mehanika iz udžbenika ne daje nam razlog da vjerujemo da detektor, koji može biti načinjen od nekoliko atoma, ne bi trebao biti opisan kao kvantni objekt poput fotona. Također je moguće da se standardna kvantna mehanika ne primjenjuje na velikim skalama duljina, ali testiranje je zaseban problem.
Ovaj eksperiment stoga pokazuje da moramo, barem za lokalne modele kvantne mehanike, preispitati svoj pojam objektivnosti. Čini se da činjenice koje doživljavamo u našem makroskopskom svijetu ostaju sigurne, ali postavlja se glavno pitanje kako postojeće interpretacije kvantne mehanike mogu prilagoditi subjektivne činjenice.
Neki fizičari vide ta nova događanja kao poticajne interpretacije koje dopuštaju više rezultata za promatranje, na primjer postojanje paralelnih svemira u kojima se događa svaki ishod. Drugi smatraju da su to uvjerljivi dokazi za svojstveno teorije ovisne o promatračima, kao što je kvantni bajezijanizam, u kojem su djelovanje i iskustva agenta središnja briga teorije. Ali, drugi to smatraju jakim pokazateljem da će se možda kvantna mehanika razbiti iznad određenih skala složenosti.
Jasno da su to sve duboko filozofska pitanja o temeljnoj prirodi stvarnosti. Bez obzira na odgovor, čeka nas zanimljiva budućnost.
