Ar gali egzistuoti dvi realybės versijos tuo pačiu metu? Fizikai sako, kad gali - kvantiniame lygmenyje, tai yra.
Tyrėjai neseniai atliko eksperimentus, norėdami atsakyti į dešimtmečius grįstą teorinį fizikos klausimą apie dvikovos realijas. Šis keblus minčių eksperimentas pasiūlė, kad du tą patį fotoną stebintys asmenys galėtų padaryti skirtingas išvadas apie to fotono būklę - ir vis dėlto abu jų pastebėjimai būtų teisingi.
Pirmą kartą mokslininkai atkartojo minėtame eksperimente aprašytas sąlygas. Jų rezultatai, paskelbti vasario 13 d. Priešspausdintame žurnale „ArXiv“, patvirtino, kad net stebėtojai aprašydami skirtingas būsenas tame pačiame fotone, abi konfliktuojančios tikrovės gali būti tikros.
„Galite patikrinti juos abu“, - „Live Science“ pasakojo tyrimo bendraautorius Martinas Ringbaueris, Austrijos Insbrukocko universiteto Eksperimentinės fizikos katedros tyrėjas.
Wignerio draugas
Ši pribloškianti idėja buvo Eugenijaus Wignerio, 1963 m. Nobelio fizikos premijos laureato, idėja. 1961 m. Wigneris pristatė minčių eksperimentą, kuris tapo žinomu kaip „Wignerio draugas“. Jis prasideda fotonu - šviesos dalele. Kai stebėtojas izoliuotoje laboratorijoje matuoja fotoną, jie nustato, kad dalelės poliarizacija - ašis, kuria ji sukasi - yra vertikali arba horizontali.
Tačiau prieš matuojant fotoną, fotonas rodo abi poliarizacijas vienu metu, kaip diktuoja kvantinės mechanikos dėsniai; ji egzistuoja dviejų galimų būsenų „superpozicijoje“.
Kai asmuo laboratorijoje išmatuoja fotoną, dalelė įgauna fiksuotą poliarizaciją. Tačiau tam, kuris yra ne toje uždaroje laboratorijoje, kuris nežino matavimų rezultatų, neišmatuotas fotonas vis dar yra superpozicijos būsenoje.
Taigi tas pašalinių asmenų pastebėjimas - jų realybė - skiriasi nuo laboratorijoje matuojančio asmens, matuojančio fotoną, tikrovės. Vis dėlto manoma, kad nė vienas iš šių prieštaringų pastebėjimų nėra klaidingas, pasak kvantinės mechanikos.
Pakitusios būsenos
Ilgus dešimtmečius Wignerio mintis menantis pasiūlymas buvo tik įdomus minčių eksperimentas. Tačiau pastaraisiais metais svarbūs fizikos pasiekimai galiausiai suteikė ekspertams galimybę išbandyti Wignerio pasiūlymą, sakė Ringbaueris.
"Teorinės pažangos prireikė, norint problemą suformuluoti taip, kad tai būtų išbandoma. Tada, norint įgyvendinti kažką panašaus, eksperimentinei pusei reikėjo tobulinti kvantinių sistemų valdymą", - aiškino jis.
Ringbaueris ir jo kolegos išbandė originalią Wignerio idėją dar griežtesniu eksperimentu, kuris padvigubino scenarijų. Jie paskyrė dvi „laboratorijas“, kuriose bus vykdomi eksperimentai, ir pristatė dvi įsipainiojusių fotonų poras, tai reiškia, kad jų likimai buvo susieti, taigi, žinant vieno būseną, automatiškai nurodoma kito būsena. (Komponento fotonai buvo tikri. Keturi „žmonės“ scenarijuje - „Alisa“, „Bobas“ ir kiekvieno „draugas“ - nebuvo tikri, o atstovavo eksperimento stebėtojams).
Du Alisos ir Bobo draugai, esantys kiekvienoje laboratorijoje „viduje“, kiekvienas išmatuojo po vieną fotoną įsipainiojusioje poroje. Tai sulaužė susipainiojimą ir žlugdė superpoziciją, reiškiančią, kad jų išmatuotas fotonas egzistuoja tam tikroje poliarizacijos būsenoje. Rezultatus jie užfiksavo kvantinėje atmintyje - nukopijuotoje antrojo fotono poliarizacijoje.
Tada Alisai ir Bobui, esantiems už uždarų laboratorijų ribų, buvo du pasirinkimai, kaip atlikti savo stebėjimą. Jie galėjo išmatuoti savo draugų rezultatus, kurie buvo saugomi kvantinėje atmintyje, ir tokiu būdu padaryti tokias pačias išvadas apie poliarizuotus fotonus.
Bet jie taip pat galėtų atlikti savo eksperimentą tarp įsipainiojusių fotonų. Šiame eksperimente, vadinamame trukdžių eksperimentu, jei fotonai veikia kaip bangos ir vis dar egzistuoja superpozicijoje, tada Alisai ir Bobui atsiras būdingas šviesos ir tamsių briaunų modelis, kur šviesos bangų smailės ir slėniai pridedami. arba atšaukite vienas kitą. Jei dalelės „pasirinko“ savo būseną, pamatytumėte kitokį modelį nei tuo atveju, jei jos nebūtų buvę. Wigneris anksčiau buvo pasiūlęs, kad tai atskleistų, jog fotonai vis dar yra įsipainioję.
Naujojo tyrimo autoriai nustatė, kad net ir jų dvigubo scenarijaus atveju Wignerio aprašyti rezultatai išliko. Alisa ir Bobas galėjo padaryti išvadas apie teisingus ir įrodomus fotonus, kurie vis dėlto skyrėsi nuo jų draugų pastebėjimų - kurie, remiantis tyrimu, taip pat buvo teisingi ir įrodomi.
Kvantinė mechanika apibūdina, kaip pasaulis veikia tokiu mastu, kad nebegalioja įprastos fizikos taisyklės; per daugelį dešimtmečių šią sritį tyrę ekspertai pasiūlė daugybę interpretacijų, ką tai reiškia, sakė Ringbaueris.
Tačiau jei patys matavimai nėra absoliutūs dalykai - kaip rodo šie nauji duomenys - tai suabejoja pačia kvantinės mechanikos prasme.
"Panašu, kad, priešingai nei klasikinėje fizikoje, matavimo rezultatai negali būti laikomi absoliučia tiesa, bet turi būti suprantami matuojantį stebėtoją", - teigė Ringbaueris.
„Mūsų pasakojimai apie kvantinę mechaniką turi prie to prisitaikyti“, - sakė jis.
