Wigner baráti paradoxona: van-e objektív valóság?

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

Mi a valóság? És ki tud válaszolni erre a kérdésre? Tavaly a skóciai Heriot-Watt Egyetem tudósai egy érdekes kísérletet teszteltek, amely arra utal, hogy az objektív valóság valószínűleg nem létezik.

Annak ellenére, hogy egykor ez az ötlet csak elmélet volt, most a kutatók át tudták vinni az egyetemi laboratórium falai közé, és ezért tesztelni is tudták. Mivel a kvantumvilágban a különböző pozíciókból végzett mérések eltérő eredményeket adnak, ugyanakkor egyformán helyesek, az elvégzett kísérlet kimutatta, hogy a kvantumfizika világában két ember ugyanazt az eseményt és eltérő eredményeket figyelhet meg; azonban e két esemény egyike sem észlelhető hibásnak.

Más szóval, ha két ember két különböző valóságot lát, akkor nem tudnak megegyezni, hogy melyik a helyes. Ezt a paradoxont "Wigner barátja paradoxonnak" nevezik, és most a tudósok kísérletileg bebizonyították.

A kvantummechanika az elméleti fizika egyik ága, amely az atomok, ionok, molekulák, elektronok, fotonok, kondenzált anyagok és más elemi részecskék alapvető tulajdonságait és viselkedését írja le.

Wigner barátja paradoxona

1961-ben a fizikai Nobel-díjas Eugene Wigner komolyan megkérdőjelezte, mi az objektív valóság. A tudós a kvantummechanika egyik legfurcsább kísérletét javasolta, amely azt az elképzelést foglalta magában, hogy két ember két különböző valóságot figyelhet meg, és technikailag egyikük sem téved. De hogyan?

A Wigner barátja paradoxonának nevezett gondolatkísérlet során két tudós egy laboratóriumban egy fotont, a fény legkisebb mennyiségi egységét vizsgálja. Figyelemre méltó, hogy ennek a polarizált fotonnak, ha mérik, vízszintes vagy függőleges polarizációja lehet. De a mérés előtt a kvantummechanika törvényei szerint egy foton mindkét polarizációs állapotban egyszerre létezik - az úgynevezett szuperpozícióban.

Tehát Wigner elképzelte, hogyan méri meg barátja egy másik laboratóriumban ennek a fotonnak az állapotát, és emlékszik az eredményre, miközben Wigner maga távolról figyeli. Ugyanakkor Wignernek nincs információja barátja méréséről, ezért kénytelen azt feltételezni, hogy a foton és mérése az összes lehetséges kísérleti eredmény szuperpozíciójában van.

De ez éles ellentétben áll Wigner barátjának álláspontjával, aki ténylegesen megmérte a foton polarizációját és rögzítette! A barát akár fel is hívhatja Wignert, és elmondhatja neki, hogy megtörtént a mérés (feltéve, hogy az eredményt nem árulják el). Így két, egymásnak ellentmondó valóságot kapunk, ami kétségbe vonja a két megfigyelő által megállapított tények objektív státuszát.

Figyelemre méltó, hogy 2019-ig - amíg a svéd tudósok nem végezték el ugyanezt a kísérletet a laboratóriumban - Wigner barátjának paradoxona pusztán gondolatkísérlet volt. Akárcsak az a világhírű kísérlet, amelyet Edwin Schrödinger osztrák elméleti fizikus javasolt.

A Schrödinger macskája egy gondolatkísérlet, amely a kvantummechanika abszurditását írja le. Képzeld el, hogy van egy macskád és egy dobozod. A dobozba tesz egy macskát, egy radioaktív anyagot és egy speciális mechanizmust, amely kinyitja a méreggel ellátott lombikot. Egy zárt dobozban lévő radioaktív atom bomlása esetén - és ez bármelyik pillanatban megtörténhet - a mechanizmus kinyitja a méreggel töltött tartályt, és a macska meghal. De csak azt lehet megtudni, hogy egy radioaktív atom elbomlott-e vagy sem, csak bele lehet nézni a dobozba. Eddig a pontig a kvantumfizika elvei szerint a macska egyszerre él és hal, vagyis szuperpozícióban van.

Nincs objektív valóság?

A kutatók hat összegabalyodott foton segítségével két alternatív valóságot hoztak létre a laboratóriumban. Az egyik valóság Wigner, a másik barátja valóságát képviselte. Wigner barátja megmérte a foton polarizációját és elmentette az eredményt, ami után maga Wigner interferenciamérést hajtott végre annak megállapítására, hogy a mérés és a foton szuperpozícióban van-e.

A kutatócsoport eredményei vegyesek voltak. Kiderült, hogy a két valóság együtt élhet, még akkor is, ha összeegyeztethetetlen eredményekhez vezet – ahogy Eugene Wigner megjósolta. De vajon kibékíthetők?

Az az elképzelés, hogy a megfigyelők végül összeegyeztethetik valamilyen alapvető valóság mérését, több feltételezésen alapul.

Először is, egyetemes tények léteznek, és a megfigyelők egyetérthetnek bennük.

Másodszor, az egyik megfigyelő választása nem befolyásolja a többi megfigyelő választását – ezt a feltevést a fizika lokalitásnak nevezi. Tehát ha van egy objektív valóság, amellyel mindenki egyetérthet, akkor ezek a feltételezések igazak.

De a Heriot-Watt Egyetem tudósainak eredményei, amelyeket a Science Advances folyóiratban tettek közzé, azt mutatják, hogy az objektív valóság nem létezik. Más szóval, a kísérlet azt sugallja, hogy egy vagy több feltevésnek – az elképzelésnek, hogy van valóság, amellyel egyetérthetünk, szabad választásunk van, vagy a lokalitás elképzelésének – tévesnek kell lennie.

"A tudományos módszer általánosan elfogadott tényekre támaszkodik, amelyeket ismételt mérésekkel állapítottak meg, függetlenül attól, hogy ki végezte a megfigyeléseket" - írják munkájukban a kutatók.

Nem tudom, ti hogy vagytok vele, de jár a fejem, mert a kapott eredmények valódi bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy ha a kvantumfizika területéről van szó, akkor nincs olyan, hogy objektív valóság.