Gearoid Hayes / Flickr, CC BY-SA
Alternatív tények vírusszerűen terjed az egész társadalomban. Most úgy tűnik, még a tudományt is megfertőzték - legalábbis a kvantum birodalmát. Ez ellentmondásosnak tűnhet. A tudományos módszer végül is a megfigyelés, a mérés és az ismételhetőség megbízható elképzelésein alapul. A méréssel megállapított ténynek objektívnek kell lennie, hogy minden megfigyelő egyet tudjon érteni vele.
De nemrégiben egy lapban megjelent a Science Advances, megmutatjuk, hogy az atomok és részecskék mikrovilágában, amelyet a kvantummechanika furcsa szabályai szabályoznak, két különböző megfigyelő jogosult saját tényeire. Más szavakkal, a természet építőköveiről szóló legjobb elméletünk szerint a tények valójában szubjektívek lehetnek.
A megfigyelők a kvantumvilág hatalmas szereplői. Az elmélet szerint a részecskék egyszerre több helyen vagy állapotban lehetnek - ezt szuperpozíciónak nevezik. De furcsa módon ez csak akkor áll fenn, ha nem figyelik meg őket. A második, amikor megfigyel egy kvantumrendszert, kiválaszt egy adott helyet vagy állapotot - megtöri a szuperpozíciót. Az a tény, hogy a természet így viselkedik, többször bebizonyosodott a laboratóriumban - például a híresnél dupla réses kísérlet (lásd az alábbi videót).
{vembed Y = A9tKncAdlHQ}
1961-ban fizikus Eugene Wigner provokatív gondolatkísérletet javasolt. Megkérdőjelezte, mi történne, ha a kvantummechanikát olyan megfigyelőre alkalmazzák, amelyet maguk is megfigyelnek.
Képzelje el, hogy Wigner barátja egy zárt laboratóriumba dob egy kvantumérmét - amely mind a fej, mind a farok szuperpozíciójában van -. Valahányszor a barát dobja az érmét, határozott eredményt figyelnek meg. Azt mondhatjuk, hogy Wigner barátja megállapítja a tényt: az érme dobásának eredménye mindenképpen a fej vagy a farok.
Wigner kívülről nem fér hozzá ehhez a tényhez, és a kvantummechanika szerint le kell írnia a barátot és az érmét, hogy a kísérlet minden lehetséges eredményének egymásra helyezkedjen. Ez azért van, mert "összekuszálódnak" - kísértetiesen összekapcsolva hogy ha az egyiket manipulálja, akkor a másikat is. Wigner most elvileg ellenőrizheti ezt a szuperpozíciót egy ún.interferencia kísérlet”- egyfajta kvantummérés, amely lehetővé teszi egy egész rendszer szuperpozíciójának kibontását, megerősítve, hogy két objektum összefonódik.
Amikor Wigner és a barátja később összehasonlítja a jegyzeteket, a barát ragaszkodik ahhoz, hogy minden érmefeldobásnál határozott eredményeket láttak. Wigner azonban nem fog egyetérteni, ha szuperpozícióban figyeli barátját és érmét.
Ez találós kérdést vet fel. A barát által érzékelt valóság nem egyeztethető össze a külső valósággal. Wigner eredetileg nem tartotta ezt nagy paradoxonnak, azzal érvelt, hogy abszurd lenne egy tudatos megfigyelőt kvantum objektumként leírni. Ő azonban később eltért ettől a nézettségtőlés a kvantummechanikáról szóló hivatalos tankönyvek szerint, a leírás tökéletesen érvényes.
A kísérlet
A forgatókönyv sokáig érdekes gondolatkísérlet maradt. De tükrözi-e a valóságot? Tudományosan ebben a kérdésben egészen a közelmúltig, amikor is, alig történt előrelépés ?aslav Brukner a bécsi egyetemen megmutatta, hogy bizonyos feltételezések mellett Wigner ötlete formálisan bizonyítani lehet hogy a kvantummechanikában végzett mérések szubjektívek a megfigyelőkkel szemben.
Brukner javaslatot tett ennek a koncepciónak a tesztelésére azzal, hogy a Wigner barát-forgatókönyvet keretrendszerbe fordította először létesült John Bell fizikus 1964-ben. Brukner két pár Wignert és barátot vett figyelembe, két külön dobozban, és közös állapotban végeztek méréseket - a saját dobozukon belül és kívül. Az eredményeket összegezve végül ki lehet használni egy ún „Harang egyenlőtlenség”. Ha ezt az egyenlőtlenséget megsértik, a megfigyelőknek alternatív tényeik lehetnek.
Most először kísérletileg hajtottuk végre ezt a tesztet az edinburgh-i Heriot-Watt Egyetemen egy kis méretű kvantum számítógépen, amely három összefonódott foton párból állt. Az első fotonpár az érméket ábrázolja, a másik kettőt pedig arra használják, hogy az érme dobálását - a fotonok polarizációját mérve - a saját dobozukban végezzék el. A két dobozon kívül két foton marad mindkét oldalon, amelyek szintén mérhetők.
Kutatók kísérletekkel. Szerző biztosított
Annak ellenére, hogy a legmodernebb kvantumtechnológiát alkalmazták, hetekbe telt, amíg mindössze hat fotonból gyűjtött elegendő adatot ahhoz, hogy elegendő statisztikát állítson elő. De végül sikerült megmutatnunk, hogy a kvantummechanika valóban összeegyeztethetetlen lehet az objektív tények feltételezésével - megsértettük az egyenlőtlenséget!
Az elmélet azonban néhány feltételezésen alapul. Ide tartozik, hogy a mérési eredményeket nem befolyásolják a fénysebesség felett haladó jelek, és hogy a megfigyelők szabadon választhatják meg, hogy milyen méréseket végezzenek. Lehet, hogy nem ez a helyzet.
Egy másik fontos kérdés az, hogy az egyes fotonok tekinthetők-e megfigyelőknek. Brukner elméleti javaslatában a megfigyelőknek nincs szükségük tudatosságra, csupán mérési eredmény formájában kell tudniuk megállapítani a tényeket. Az élettelen detektor tehát érvényes megfigyelő lenne. A tankönyv-kvantummechanika pedig nem ad okot feltételezni, hogy egy detektor, amely akár néhány atom is lehet, nem nevezhető kvantum objektumnak, csakúgy, mint egy foton. Az is lehet, hogy a szokásos kvantummechanika nem alkalmazható nagy hosszúságú skálán, de külön teszt a tesztelés.
Sok világ lehet kint. Nikk / Flickr, CC BY-SA
Ez a kísérlet tehát azt mutatja, hogy - legalábbis a kvantummechanika helyi modelljei esetében - át kell gondolnunk az objektivitás fogalmát. Úgy tűnik, hogy a makroszkopikus világunkban tapasztalt tények továbbra is biztonságban vannak, de fontos kérdés merül fel azzal kapcsolatban, hogy a kvantummechanika létező értelmezése hogyan tudja befogadni a szubjektív tényeket.
Egyes fizikusok ezeket az új fejleményeket megerősítő értelmezéseknek tekintik, amelyek lehetővé teszik, hogy egy megfigyelésnél több eredmény is létrejöjjön, például párhuzamos univerzumok léte amelyben az egyes eredmények bekövetkeznek. Mások meggyőző bizonyítékként tekintenek olyan megfigyelőktől függő elméletekre, mint pl Kvantum -Bayesianizmus, amelyben az ügynök cselekedetei és tapasztalatai az elmélet központi kérdései. Mások azonban ezt erős mutatónak tekintik, amely szerint a kvantummechanika bizonyos összetettségi skálák felett meg fog bomlani.
Nyilvánvaló, hogy ezek mind mélyen filozófiai kérdések a valóság alapvető természetéről. Bármi legyen is a válasz, érdekes jövő vár.
A szerzőkről
Alessandro Fedrizzi, a kvantumfizika professzora, Heriot-Watt Egyetem és Massimiliano Proietti, a kvantumfizika doktorjelöltje, Heriot-Watt Egyetem
Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.
Könyvek a teljesítmény javításáról az Amazon legjobb eladóinak listájáról
"Csúcs: A szakértelem új tudományának titkai"
Anders Ericsson és Robert Pool
Ebben a könyvben a szerzők a szakterületen végzett kutatásaik alapján betekintést nyújtanak abba, hogyan javíthatja bárki teljesítményét az élet bármely területén. A könyv gyakorlati stratégiákat kínál a készségek fejlesztésére és a mesteri tudás megszerzésére, a szándékos gyakorlásra és a visszajelzésekre összpontosítva.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"Atomic Habits: Könnyű és bevált módszer a jó szokások kialakítására és a rosszak letörésére"
írta: James Clear
Ez a könyv gyakorlati stratégiákat kínál a jó szokások kialakításához és a rosszak feloldásához, a kis változtatásokra összpontosítva, amelyek nagy eredményekhez vezethetnek. A könyv tudományos kutatásokra és valós példákra támaszkodik, hogy gyakorlatias tanácsokat adjon mindenkinek, aki szokásaik javítására és sikerre vágyik.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"Gondolkodásmód: A siker új pszichológiája"
írta: Carol S. Dweck
Ebben a könyvben Carol Dweck feltárja a gondolkodásmód fogalmát, és azt, hogy az hogyan befolyásolhatja teljesítményünket és életünk sikerét. A könyv betekintést nyújt a rögzített gondolkodásmód és a növekedési gondolkodásmód közötti különbségbe, és gyakorlati stratégiákat kínál a növekedési gondolkodásmód kialakításához és a nagyobb sikerek eléréséhez.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"A szokás ereje: Miért csináljuk azt, amit az életben és az üzleti életben"
írta Charles Duhigg
Ebben a könyvben Charles Duhigg feltárja a szokások kialakulásának hátterében álló tudományt, és azt, hogy hogyan használhatók fel a teljesítményünk javítására az élet minden területén. A könyv gyakorlati stratégiákat kínál a jó szokások kialakításához, a rosszak feloldásához és a tartós változás megteremtéséhez.
Kattintson a további információkért vagy a megrendeléshez
"Intelligensebben, gyorsabban: A produktív élet titkai az életben és az üzleti életben"
írta Charles Duhigg
Ebben a könyvben Charles Duhigg a termelékenység tudományát tárja fel, és azt, hogy miként használható fel teljesítményünk javítására az élet minden területén. A könyv valós példákra és kutatásokra támaszkodik, hogy gyakorlati tanácsokat adjon a nagyobb termelékenység és siker eléréséhez.
