Mogu li istodobno postojati dvije verzije stvarnosti? Fizičari kažu da mogu - na kvantnoj razini, to jest.
Istraživači su nedavno proveli eksperimente kako bi odgovorili na desetljeće staro teorijsko pitanje o stvarnosti dvoboja. Ovaj škakljivi misaoni eksperiment predložio je da dvije osobe koje promatraju isti foton mogu doći do različitih zaključaka o stanju fotona - i svejedno, oba bi njihova opažanja bila tačna.
Znanstvenici su po prvi put replicirali uvjete opisane u misaonom eksperimentu. Njihovi rezultati, objavljeni 13. veljače u časopisu preprint arXiv, potvrdili su da čak i kada su promatrači opisali različita stanja na istom fotonu, dvije sukobljene stvarnosti mogu biti obje istinite.
"Oboje možete potvrditi", rekao je Live Science koautor studije Martin Ringbauer, postdoktorski istraživač s Odjela za eksperimentalnu fiziku na Sveučilištu u Innsbrücku u Austriji.
Wignerov prijatelj
Ta zbunjujuća ideja osmislila je Eugena Wignera, dobitnika Nobelove nagrade za fiziku 1963. Godine 1961. Wigner je uveo misaoni eksperiment koji je postao poznat kao "Wignerov prijatelj." Počinje fotonom - česticom svjetlosti. Kad promatrač u izoliranom laboratoriju mjeri foton, otkriva da je polarizacija čestice - os na kojoj se vrti - okomita ili vodoravna.
Međutim, prije mjerenja fotona, foton prikazuje obje polarizacije odjednom, kako diktiraju zakoni kvantne mehanike; ono postoji u "superpoziciji" dviju mogućih stanja.
Jednom kada osoba u laboratoriju mjeri foton, čestica pretpostavlja fiksnu polarizaciju. Ali za nekoga izvan tog zatvorenog laboratorija koji ne zna rezultate mjerenja, neizmjerni foton još uvijek je u stanju superpozicije.
Stoga se ono vanjsko opažanje - njihova stvarnost - razlikuje od stvarnosti osobe u laboratoriju koja je izmjerila foton. Ipak, prema kvantnoj mehanici ni jedno od tih sukobljenih opažanja ne smatra pogrešnim.
Izmijenjena stanja
Desetljećima je Wignerov prijedlog za savijanje uma bio samo zanimljiv misaoni eksperiment. Ali posljednjih godina važni napredak fizike konačno je omogućio stručnjacima da Wignerov prijedlog postave na test, rekao je Ringbauer.
"Teoretski napredak bio je potreban za formuliranje problema na način koji se može testirati. Tada je eksperimentalnoj strani bilo potrebno razvoj kontrola kvantnih sustava kako bi se primijenilo nešto slično", objasnio je.
Ringbauer i njegovi kolege testirali su Wignerovu originalnu ideju još rigoroznijim eksperimentom koji je udvostručio scenarij. Oni su odredili dva "laboratorija" u kojima bi se eksperimenti odvijali i uveli dva para zapletenih fotona, što znači da su njihove sudbine povezane, tako da poznavanje stanja jednog automatski govori o stanju drugog. (Fotoni u setup su bili stvarni. Četiri "ljudi" u scenariju - "Alice", "Bob" i "njihov prijatelj" - nisu bili stvarni, već su umjesto toga predstavljali promatrače eksperimenta).
Dvojica prijatelja Alice i Boba, koji su bili smješteni "unutar" svakog laboratorija, svaki je mjerio po jedan foton u zapetljenom paru. Time se prekinulo zapletanje i srušio superpozicija, što znači da foton koji su izmjerili postoji u određenom stanju polarizacije. Zabilježili su rezultate u kvantnoj memoriji - kopiranoj u polarizaciji drugog fotona.
Alice i Bob, koji su bili "izvan" zatvorenih laboratorija, tada su dobili dva izbora za provođenje vlastitih opažanja. Mogli su izmjeriti rezultate svojih prijatelja koji su bili pohranjeni u kvantnoj memoriji i na taj način donijeti iste zaključke o polariziranim fotonima.
Ali mogli su provesti i vlastiti eksperiment između zapletenih fotona. U ovom eksperimentu, poznatom kao interferencijski eksperiment, ako fotoni djeluju kao valovi i još uvijek postoje u superpoziciji stanja, tada bi Alice i Bob vidjeli karakterističan uzorak svijetlih i tamnih rubova, gdje se dodaju vrhovi i doline svjetlosnih valova. gore ili otkazati jedno drugo. Ako su čestice "odabrale" njihovo stanje, vidjet ćete drugačiji obrazac nego da nisu. Wigner je ranije predložio da se to otkrije da su fotoni još uvijek u zapetljanom stanju.
Autori nove studije otkrili su da su se čak i u dvostrukom scenariju držali rezultata opisanih od strane Wignera. Alice i Bob mogli su doći do zaključaka o točnim i dokazivim fotonima koji se i dalje razlikuju od opažanja njihovih prijatelja - koja su također bila ispravna i dokazana, navodi se u studiji.
Kvantna mehanika opisuje kako svijet djeluje u tolikoj mjeri da normalna pravila fizike više ne vrijede; tijekom mnogih desetljeća stručnjaci koji proučavaju to područje ponudili su brojne interpretacije što to znači, rekao je Ringbauer.
Međutim, ako sama mjerenja nisu apsolutna - kao što sugeriraju ovi novi nalazi - to dovodi u pitanje sam smisao kvantne mehanike.
"Čini se da se, za razliku od klasične fizike, rezultati mjerenja ne mogu smatrati apsolutnom istinom, već ih se mora shvatiti u odnosu na promatrača koji je izvršio mjerenje", rekao je Ringbauer.
"Priče koje pričamo o kvantnoj mehanici moraju se prilagoditi tome", rekao je.
