Квантовий експеримент: Об'єктивної реальності не існує
Опубликованно 24.11.2019 12:00
Основою наукового методу є спостереження, вимірювання та повторюваність. Факт, установлений в результаті вимірювання, повинен бути об'єктивним, тобто таким, щоб всі спостерігачі могли з ним погодитися. Однак у новій науковій роботі вчені показують, що в мікросвіті атомів і інших частинок, які управляються дивними законами квантової механіки, для двох різних спостерігачів одне і те ж подія може мати два альтернативних результату. Іншими словами, найкраща на сьогоднішній день теорія, що описує будову «будівельних цеглинок» природи, передбачає суб'єктивність спостережуваних фактів.
Спостерігачі є важливими фігурами в квантовому світі. Згідно квантової теорії, частинки можуть знаходитися в декількох місцях або станах одночасно – це називається суперпозицією. Однак, що цікаво, це відбувається лише тоді, коли за частками ніхто не спостерігає. При повторних спостереженнях квантової системи вона вибирає певне положення чи стан – порушуючи суперпозицію. Факт такої поведінки природи був багаторазово доведений лабораторними експериментами – наприклад, у відомому експерименті з двома щілинами.
У 1961 р. фізик Євген Вігнера запропонував провокаційний уявний експеримент. Він запитав, що буде, якщо застосувати квантову механіку до спостерігача, за яким, у свою чергу, також ведеться спостереження. Уявіть, що один Вігнера кидає квантову монету, яка знаходиться в суперпозиції по відношенню до подій випадання решки або орла – всередині закритої лабораторії. Кожен раз, коли один кидає монету, вони спостерігають певний результат. Ми можемо сказати, що один Вігнера встановлює факт: результатом підкидання монети є виразно випадання орла чи решки.
Вігнера не має доступу до спостереження цього факту, перебуваючи поза стінами лабораторії, і згідно квантової механіки, для нього друг і монета знаходяться в суперпозиції щодо всіх можливих результатів квантового експерименту. Так відбувається тому, що вони «сплутані» - незвичайним чином зв'язані так, що вплив на один з об'єктів призводить до зміни стану пов'язаного з ним об'єкта. В принципі тепер Вігнера може підтвердити цю суперпозицію, використовуючи так званий «інтерференційний експеримент» - тип квантового вимірювання, який дозволяє виявити суперпозицію цілої системи, потдверждая, що два об'єкти є сплутаним.
Коли Вігнера і його друг згодом порівняють свої записи, один буде наполягати, що вони бачили певні наслідки для кожного кидка монети. Вігнер, однак, не згоден з ним всякий раз, коли він спостерігав одного і монету в суперпозиції.
Згодом Часлав Брукнер з Віденського університету, Австрія, взявши за основу ідею Вігнера, показав, що вона може бути використана для формального докази суб'єктивності вимірювань у квантовій механіці. Брукнер розглянув дві пари «Вігнера-один», що знаходяться в двох окремих осередках, проводячи визначення загального стану системи – зсередини і зовні кожної відповідної коробки. Ці результати могли потім бути підсумовані, щоб в кінцевому рахунку увійти в так зване «нерівність Белла». Якщо ця нерівність порушується, спостерігачі мають справу з альтернативними фактами.
У новому дослідженні вперше цей тест був виконаний на базі Університету Хериота-Уатта, Шотландія, з використанням невеликого квантового комп'ютера, що складається з трьох пар заплутаних фотонів. Перша пара фотонів представляла монети, два інших фотона були використані для здійснення «підкидання монети» - вимірювання поляризації фотонів всередині відповідних комірок. Зовні осередків два фотона залишалися по одному на кожній стороні – і їх стан також можна було визначити.
У кінцевому рахунку після виконання статистично значущого числа вимірювань розрахунок показав, що нерівність Белла в цьому випадку порушується, то є два спостерігача мають справу з різною «квантової реальністю», підводять підсумок автори.
Дослідження опубліковане в журналі Science Advances; головний автор Массімільяно Пройетти (Massimiliano Proietti).
Нагадаємо, раніше повідомлялося, що у бактерій знайшли квантова заплутаність.
Хочете знати важливі та актуальні новини раніше за всіх? Підписуйтесь на Bigmir)net на Facebook і Telegram.
Категория: Технологии