Gearoid Hayes / Flickr, CC BY-SA
Faptele alternative sunt răspândindu-se ca un virus în întreaga societate. Acum se pare că au infectat chiar știința - cel puțin tărâmul cuantic. Acest lucru poate părea contrar intuitiv. Metoda științifică se bazează, la urma urmei, pe noțiunile fiabile de observare, măsurare și repetabilitate. Un fapt, așa cum este stabilit de o măsurătoare, ar trebui să fie obiectiv, astfel încât toți observatorii să poată fi de acord cu el.
Dar într-o lucrare recentă publicat în Science Advances, arătăm că, în micro-lumea atomilor și particulelor care este guvernată de regulile ciudate ale mecanicii cuantice, doi observatori diferiți au dreptul la propriile lor fapte. Cu alte cuvinte, în conformitate cu cea mai bună teorie a noastră asupra elementelor de bază ale naturii în sine, faptele pot fi de fapt subiective.
Observatorii sunt jucători puternici în lumea cuantică. Conform teoriei, particulele pot fi în mai multe locuri sau stări simultan - aceasta se numește suprapunere. Dar, în mod ciudat, acesta este cazul numai atunci când nu sunt observate. În al doilea rând observați un sistem cuantic, acesta alege o anumită locație sau stare - rupând suprapunerea. Faptul că natura se comportă astfel a fost dovedit de mai multe ori în laborator - de exemplu, în faimosul experiment cu dublă fantă (vezi videoclipul de mai jos).
{vembed Y = A9tKncAdlHQ}
În 1961, fizician Eugene Wigner a propus un experiment de gândire provocator. El a pus la îndoială ce s-ar întâmpla atunci când se aplică mecanica cuantică unui observator care este el însuși observat.
Imaginați-vă că un prieten al lui Wigner aruncă o monedă cuantică - care se află într-o suprapunere atât a capetelor, cât și a cozilor - într-un laborator închis. De fiecare dată când prietenul aruncă moneda, observă un rezultat clar. Putem spune că prietenul lui Wigner stabilește un fapt: rezultatul aruncării de monede este cu siguranță cap sau coadă.
Wigner nu are acces la acest fapt din exterior și, conform mecanicii cuantice, trebuie să descrie prietenul și moneda pentru a fi într-o suprapunere a tuturor rezultatelor posibile ale experimentului. Asta pentru că sunt „încurcați” - conectat înfricoșător astfel încât, dacă manipulezi unul, îl manipulezi și pe celălalt. Wigner poate acum, în principiu, să verifice această suprapunere folosind așa-numitul „experiment de interferență”- un tip de măsurare cuantică care vă permite să dezlegați suprapunerea unui întreg sistem, confirmând că două obiecte sunt încurcate.
Când Wigner și prietenul compară notele mai târziu, prietenul va insista că au văzut rezultate certe pentru fiecare aruncare de monede. Cu toate acestea, Wigner nu va fi de acord ori de câte ori va observa un prieten și o monedă într-o suprapunere.
Aceasta prezintă o enigmă. Realitatea percepută de prieten nu poate fi împăcată cu realitatea din exterior. Wigner nu a considerat inițial atât de mult un paradox, el a susținut că ar fi absurd să descrie un observator conștient ca un obiect cuantic. Cu toate acestea, el mai târziu s-a îndepărtat de acest punct de vedereși, conform manualelor formale despre mecanica cuantică, descrierea este perfect valabilă.
Experimentul
Scenariul a rămas mult timp un experiment de gândire interesant. Dar reflectă realitatea? Științific, s-au înregistrat puține progrese în acest sens până foarte recent, când ?aslav Brukner la Universitatea din Viena a arătat că, sub anumite ipoteze, ideea lui Wigner poate fi folosit pentru a dovedi formal că măsurătorile în mecanica cuantică sunt subiective observatorilor.
Brukner a propus o modalitate de a testa această noțiune prin traducerea scenariului prietenului Wigner într-un cadru prima stabilită de către fizicianul John Bell în 1964. Brukner a considerat două perechi de Wigners și prieteni, în două cutii separate, efectuând măsurători pe o stare comună - în interiorul și în afara casetei respective. Rezultatele pot fi rezumate pentru a fi utilizate în cele din urmă pentru a evalua așa-numitul „Inegalitatea clopotului”. Dacă această inegalitate este încălcată, observatorii ar putea avea fapte alternative.
Acum am efectuat pentru prima dată acest test experimental la Universitatea Heriot-Watt din Edinburgh pe un computer cuantic la scară mică format din trei perechi de fotoni încurcați. Prima pereche de fotoni reprezintă monedele, iar celelalte două sunt folosite pentru a efectua aruncarea monedei - măsurând polarizarea fotonilor - în cutia lor respectivă. În afara celor două cutii, rămân doi fotoni pe fiecare parte, care pot fi, de asemenea, măsurați.
Cercetători cu experiment. Autorul a oferit
În ciuda utilizării tehnologiei cuantice de ultimă generație, a fost nevoie de săptămâni pentru a colecta suficiente date de la doar șase fotoni pentru a genera suficiente statistici. Dar, în cele din urmă, am reușit să arătăm că mecanica cuantică ar putea fi într-adevăr incompatibilă cu asumarea faptelor obiective - am încălcat inegalitatea!
Cu toate acestea, teoria se bazează pe câteva ipoteze. Acestea includ faptul că rezultatele măsurătorilor nu sunt influențate de semnalele care călătoresc peste viteza luminii și că observatorii sunt liberi să aleagă ce măsurători să facă. Acesta poate fi sau nu cazul.
O altă întrebare importantă este dacă fotonii singulari pot fi considerați ca observatori. În propunerea teoretică a lui Brukner, observatorii nu trebuie să fie conștienți, ci trebuie doar să poată stabili fapte sub forma unui rezultat al măsurării. Prin urmare, un detector neînsuflețit ar fi un observator valid. Și mecanica cuantică a manualelor nu ne oferă niciun motiv să credem că un detector, care poate fi făcut la fel de mic ca câțiva atomi, nu ar trebui descris ca un obiect cuantic la fel ca un foton. De asemenea, poate fi posibil ca mecanica cuantică standard să nu se aplice la scări de lungime mare, dar testarea este o problemă separată.
S-ar putea să existe multe lumi acolo. Nikk / Flickr, CC BY-SA
Prin urmare, acest experiment arată că, cel puțin pentru modelele locale de mecanică cuantică, trebuie să ne regândim noțiunea de obiectivitate. Faptele pe care le experimentăm în lumea noastră macroscopică par să rămână sigure, dar apare o întrebare majoră cu privire la modul în care interpretările existente ale mecanicii cuantice pot găzdui fapte subiective.
Unii fizicieni văd aceste noi evoluții ca întărind interpretările care permit, de exemplu, să apară mai multe rezultate pentru o observație existența universurilor paralele în care se întâmplă fiecare deznodământ. Alții o văd ca dovezi convingătoare pentru teorii intrinsec dependente de observator, cum ar fi Bayesianismul cuantic, în care acțiunile și experiențele unui agent sunt preocupări centrale ale teoriei. Însă alții consideră acest lucru ca un indicator puternic, care poate că mecanica cuantică se va descompune peste anumite scale de complexitate.
În mod clar, toate acestea sunt întrebări profund filosofice despre natura fundamentală a realității. Oricare ar fi răspunsul, așteaptă un viitor interesant.
Despre Autori
Alessandro Fedrizzi, profesor de fizică cuantică, Universitatea Heriot-Watt și Massimiliano Proietti, doctorand în fizică cuantică, Universitatea Heriot-Watt
Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.
Cărți despre îmbunătățirea performanței din lista celor mai bine vândute de la Amazon
„Vârful: Secretele din noua știință a expertizei”
de Anders Ericsson și Robert Pool
În această carte, autorii se bazează pe cercetările lor în domeniul expertizei pentru a oferi perspective asupra modului în care oricine își poate îmbunătăți performanța în orice domeniu al vieții. Cartea oferă strategii practice pentru dezvoltarea abilităților și obținerea stăpânirii, cu accent pe practica deliberată și feedback.
Click pentru mai multe informatii sau pentru a comanda
„Obișnuințe atomice: o modalitate ușoară și dovedită de a construi obiceiuri bune și de a le distruge pe cele rele”
de James Clear
Această carte oferă strategii practice de construire a obiceiurilor bune și de rupere a celor proaste, cu accent pe micile schimbări care pot duce la rezultate mari. Cartea se bazează pe cercetări științifice și exemple din lumea reală pentru a oferi sfaturi utile oricui doresc să-și îmbunătățească obiceiurile și să obțină succes.
Click pentru mai multe informatii sau pentru a comanda
„Mindset: noua psihologie a succesului”
de Carol S. Dweck
În această carte, Carol Dweck explorează conceptul de mentalitate și modul în care acesta ne poate afecta performanța și succesul în viață. Cartea oferă informații despre diferența dintre o mentalitate fixă și o mentalitate de creștere și oferă strategii practice pentru dezvoltarea unei mentalități de creștere și obținerea unui succes mai mare.
Click pentru mai multe informatii sau pentru a comanda
„Puterea obiceiului: de ce facem ceea ce facem în viață și în afaceri”
de Charles Duhigg
În această carte, Charles Duhigg explorează știința din spatele formării obiceiurilor și modul în care aceasta poate fi folosită pentru a ne îmbunătăți performanța în toate domeniile vieții. Cartea oferă strategii practice de dezvoltare a obiceiurilor bune, de rupere a celor proaste și de a crea schimbări de durată.
Click pentru mai multe informatii sau pentru a comanda
„Mai inteligent, mai repede, mai bine: secretele de a fi productiv în viață și în afaceri”
de Charles Duhigg
În această carte, Charles Duhigg explorează știința productivității și modul în care aceasta poate fi folosită pentru a ne îmbunătăți performanța în toate domeniile vieții. Cartea se bazează pe exemple și cercetări din lumea reală pentru a oferi sfaturi practice pentru a obține o productivitate și succes mai mari.
