Yurii Mongol
0 
4180
127
Alternativní fakta se šíří jako virus napříč společností. Nyní se zdá, že dokonce infikovali vědu - alespoň kvantovou říši. Může se to zdát intuitivní. Vědecká metoda je nakonec založena na spolehlivých představách o pozorování, měření a opakovatelnosti. Skutečnost stanovená měřením by měla být objektivní, aby s ní mohli všichni pozorovatelé souhlasit.
Ale v článku, který byl nedávno publikován v Science Advances, ukazujeme, že v mikrosvětě atomů a částic, které se řídí zvláštními pravidly kvantové mechaniky, mají dva různí pozorovatelé nárok na svá vlastní fakta. Jinými slovy, podle naší nejlepší teorie stavebních bloků přírody samotné mohou být fakta skutečně subjektivní.
Pozorovatelé jsou mocnými hráči v kvantovém světě. Podle teorie mohou být částice na několika místech nebo stavech najednou - to se nazývá superpozice. Je však zvláštní, že se jedná pouze o případ, kdy nejsou dodržovány. Druhý pozorujete kvantový systém, vybere konkrétní místo nebo stav - rozbije superpozici. Skutečnost, že se příroda chová tímto způsobem, byla v laboratoři mnohokrát prokázána - například ve slavném experimentu s dvojitou štěrbinou.
Příbuzný: 18 největších nevyřešených záhad ve fyzice
V roce 1961 navrhl fyzik Eugene Wigner provokativní experiment s myšlenkami. Zeptal se, co by se stalo, kdyby aplikoval kvantovou mechaniku na pozorovatele, který je sám pozorován. Představte si, že přítel Wignera hodí kvantovou minci - která je v superpozici hlav i ocasu - uvnitř uzavřené laboratoře. Pokaždé, když přítel hodí minci, pozorují určitý výsledek. Můžeme říci, že Wignerův přítel prokazuje skutečnost: výsledkem házení mince je určitě hlava nebo ocas.
Wigner nemá k této skutečnosti zvenčí přístup a podle kvantové mechaniky musí popisovat přítele a mince, aby byli v superpozici všech možných výsledků experimentu. Je to proto, že jsou „zapleteni“ - strašidelně propojeni, takže pokud manipulujete s jedním, také manipulujete s druhým. Wigner nyní může tuto superpozici v zásadě ověřit pomocí takzvaného „interferenčního experimentu“ - typu kvantového měření, které vám umožní rozmotat superpozici celého systému a potvrdit, že jsou zapleteny dva objekty..
Když Wigner a přítel později porovná poznámky, přítel bude trvat na tom, aby viděli konkrétní výsledky pro každou hodenou minci. Wigner však bude nesouhlasit, kdykoli bude pozorovat přítele a mince v superpozici.
To představuje hádanku. Realitu vnímanou přítelem nelze sladit s realitou zvenčí. Wigner původně toto paradox nepovažoval, tvrdil, že by bylo absurdní popisovat vědomého pozorovatele jako kvantový objekt. Později se však od tohoto pohledu odchýlil a podle formálních učebnic kvantové mechaniky je popis naprosto platný.
Pokus
Scénář dlouho zůstal zajímavým myšlenkovým experimentem. Ale odráží to realitu? Vědecky se toho dosáhlo jen velmi nedávno, kdy Časlav Brukner na vídeňské univerzitě ukázal, že za určitých předpokladů lze Wignerův nápad použít k formálnímu prokázání toho, že měření v kvantové mechanice jsou pozorovateli subjektivní.
Brukner navrhl způsob, jak otestovat tuto představu tím, že převede scénář Wignerova přítele do rámce, který poprvé vytvořil fyzik John Bell v roce 1964. Brukner zvažoval dva páry Wignerů a přátel ve dvou samostatných rámečcích a provedl měření ve sdíleném stavu - uvnitř a mimo jejich příslušnou krabici. Výsledky lze shrnout až nakonec použít k vyhodnocení tzv. „Bell nerovnosti“. Pokud je tato nerovnost narušena, mohou mít pozorovatelé alternativní fakta.
Nyní jsme poprvé provedli tento test experimentálně na Heriot-Watt University v Edinburghu na malém kvantovém počítači tvořeném třemi páry zapletených fotonů. První pár fotonů představuje mince a další dva se používají k provádění házení mincí - měřením polarizace fotonů - uvnitř jejich příslušné krabice. Mimo dvě krabice zůstávají na každé straně dva fotony, které lze také měřit.
Navzdory použití nejmodernější kvantové technologie trvalo několik týdnů, než se shromáždilo dostatečné množství dat ze pouhých šesti fotonů, aby se vygenerovalo dost statistik. Ale nakonec se nám podařilo ukázat, že kvantová mechanika může být skutečně neslučitelná s předpokladem objektivních skutečností - porušili jsme nerovnost.
Teorie je však založena na několika předpokladech. Patří sem, že výsledky měření nejsou ovlivňovány signály cestujícími nad světelnou rychlostí a že pozorovatelé si mohou svobodně zvolit, jaká měření mají provést. To může, ale nemusí.
Další důležitou otázkou je, zda jednotlivé fotony lze považovat za pozorovatele. Podle návrhu Bruknerovy teorie nemusí být pozorovatelé vědomí, musí být pouze schopni prokázat fakta ve formě výsledku měření. Neživý detektor by proto byl platným pozorovatelem. A kvantová mechanika učebnice nám nedává důvod se domnívat, že detektor, který lze vyrobit z malého počtu atomů, by neměl být popisován jako kvantový objekt stejně jako foton. Může být také možné, že standardní kvantová mechanika se nevztahuje na měřítko velké délky, ale testování je samostatným problémem.
Tento experiment tedy ukazuje, že alespoň u místních modelů kvantové mechaniky musíme přehodnotit naši představu o objektivitě. Zdá se, že fakta, která zažíváme v našem makroskopickém světě, zůstávají bezpečná, ale vyvstává hlavní otázka, jak stávající interpretace kvantové mechaniky mohou pojmout subjektivní fakta..
Někteří fyzici vidí tento nový vývoj jako podpůrné interpretace, které umožňují pozorování více než jednoho výsledku, například existence paralelních vesmírů, ve kterých se každý výsledek odehrává. Jiní vidí to jako přesvědčivý důkaz pro vnitřně pozorovatel-závislé teorie takový jako Quantum Bayesianism, ve kterém akce agenta a zážitky jsou ústřední starosti teorie. Ale jiní to berou jako silný ukazatel, že možná kvantová mechanika se rozpadne nad určité stupnice složitosti.
Je zřejmé, že se jedná o hluboce filozofické otázky o základní povaze reality. Ať už je odpověď jakákoli, čeká zajímavá budoucnost.
Tento článek byl původně publikován v Konverzace. Publikace přispěla k článku Expert Voices: Op-Ed & Insights.