Gearoid Hayes / Flickr, CC BY-SA
Εναλλακτικά γεγονότα είναι εξαπλώνεται σαν ιός σε όλη την κοινωνία. Τώρα φαίνεται ότι έχουν μολύνει ακόμη και την επιστήμη - τουλάχιστον την κβαντική σφαίρα. Αυτό μπορεί να φαίνεται αντίθετο. Η επιστημονική μέθοδος βασίζεται τελικά στις αξιόπιστες έννοιες της παρατήρησης, της μέτρησης και της επαναληψιμότητας. Ένα γεγονός, όπως αποδεικνύεται από μια μέτρηση, πρέπει να είναι αντικειμενικό, έτσι ώστε όλοι οι παρατηρητές να μπορούν να συμφωνήσουν με αυτό.
Αλλά σε ένα έγγραφο πρόσφατα δημοσιεύθηκε στο Science Advances, δείχνουμε ότι, στον μικρο-κόσμο των ατόμων και των σωματιδίων που διέπεται από τους περίεργους κανόνες της κβαντικής μηχανικής, δύο διαφορετικοί παρατηρητές δικαιούνται τα δικά τους γεγονότα. Με άλλα λόγια, σύμφωνα με την καλύτερη θεωρία μας για τα δομικά στοιχεία της ίδιας της φύσης, τα γεγονότα μπορεί στην πραγματικότητα να είναι υποκειμενικά.
Οι παρατηρητές είναι ισχυροί παίκτες στον κβαντικό κόσμο. Σύμφωνα με τη θεωρία, τα σωματίδια μπορούν να βρίσκονται σε πολλά μέρη ή καταστάσεις ταυτόχρονα - αυτό ονομάζεται υπέρθεση. Αλλά περίεργα, αυτό συμβαίνει μόνο όταν δεν τηρούνται. Το δεύτερο που παρατηρείτε ένα κβαντικό σύστημα, επιλέγει μια συγκεκριμένη τοποθεσία ή κατάσταση - σπάζοντας την υπέρθεση. Το γεγονός ότι η φύση συμπεριφέρεται με αυτόν τον τρόπο έχει αποδειχθεί πολλές φορές στο εργαστήριο - για παράδειγμα, στο περίφημο πείραμα διπλής σχισμής (δείτε το παρακάτω βίντεο).
{vembed Y=A9tKncAdlHQ}
Το 1961, φυσικός Eugene Wigner πρότεινε ένα προκλητικό πείραμα σκέψης. Αμφισβήτησε τι θα συνέβαινε όταν εφαρμόζουμε την κβαντική μηχανική σε έναν παρατηρητή που παρατηρείται ο ίδιος.
Φανταστείτε ότι ένας φίλος του Wigner πετά ένα κβαντικό νόμισμα - το οποίο βρίσκεται σε υπέρθεση τόσο κεφαλών όσο και ουρών - μέσα σε κλειστό εργαστήριο. Κάθε φορά που ο φίλος πετά το νόμισμα, παρατηρεί ένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα. Μπορούμε να πούμε ότι ο φίλος του Wigner αποδεικνύει ένα γεγονός: το αποτέλεσμα της ρίψης νομισμάτων είναι σίγουρα κεφάλι ή ουρά.
Ο Wigner δεν έχει πρόσβαση σε αυτό το γεγονός από έξω, και σύμφωνα με την κβαντική μηχανική, πρέπει να περιγράψει τον φίλο και το νόμισμα για να βρίσκονται σε υπέρθεση όλων των πιθανών αποτελεσμάτων του πειράματος. Αυτό συμβαίνει επειδή είναι «μπερδεμένοι» - τρομακτικά συνδεδεμένος έτσι ώστε αν χειριστείτε το ένα να χειριστείτε και το άλλο. Ο Wigner μπορεί τώρα κατ 'αρχήν να επαληθεύσει αυτήν την υπέρθεση χρησιμοποιώντας το λεγόμενο «πείραμα παρεμβολών"- ένας τύπος κβαντικής μέτρησης που σας επιτρέπει να ξεδιπλώσετε την υπέρθεση ολόκληρου του συστήματος, επιβεβαιώνοντας ότι εμπλέκονται δύο αντικείμενα.
Όταν ο Wigner και ο φίλος συγκρίνουν σημειώσεις αργότερα, ο φίλος θα επιμείνει ότι είδαν συγκεκριμένα αποτελέσματα για κάθε ρίψη νομισμάτων. Ο Wigner, ωστόσο, θα διαφωνήσει κάθε φορά που παρατηρούσε φίλο και νόμισμα σε υπέρθεση.
Αυτό παρουσιάζει ένα αίνιγμα. Η πραγματικότητα που αντιλαμβάνεται ο φίλος δεν μπορεί να συμφιλιωθεί με την πραγματικότητα στο εξωτερικό. Ο Wigner αρχικά δεν το θεωρούσε παράδοξο, υποστήριξε ότι θα ήταν παράλογο να περιγράψουμε έναν συνειδητό παρατηρητή ως κβαντικό αντικείμενο. Ωστόσο, αργότερα αποχώρησε από αυτήν την προβολήκαι σύμφωνα με επίσημα εγχειρίδια για την κβαντική μηχανική, η περιγραφή είναι απολύτως έγκυρη.
Το πείραμα
Το σενάριο παρέμεινε εδώ και πολύ καιρό ένα ενδιαφέρον πείραμα σκέψης. Αλλά αντανακλά την πραγματικότητα; Επιστημονικά, υπήρξε μικρή πρόοδος σε αυτό μέχρι πολύ πρόσφατα, όταν ?aslav Brukner στο Πανεπιστήμιο της Βιέννης έδειξε ότι, υπό ορισμένες υποθέσεις, η ιδέα του Wigner μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επίσημη απόδειξη ότι οι μετρήσεις στην κβαντική μηχανική είναι υποκειμενικές για τους παρατηρητές.
Ο Brukner πρότεινε έναν τρόπο δοκιμής αυτής της έννοιας μεταφράζοντας το σενάριο φίλων του Wigner σε ένα πλαίσιο ιδρύθηκε για πρώτη φορά από τον φυσικό John Bell το 1964. Ο Brukner εξέτασε δύο ζευγάρια Wigners και φίλους, σε δύο ξεχωριστά κουτιά, πραγματοποιώντας μετρήσεις σε μια κοινή κατάσταση - μέσα και έξω από το αντίστοιχο κουτί τους. Τα αποτελέσματα μπορούν να συνοψιστούν ώστε τελικά να χρησιμοποιηθούν για την αξιολόγηση ενός λεγόμενου "Ανισότητα κουδουνιών". Εάν παραβιαστεί αυτή η ανισότητα, οι παρατηρητές θα μπορούσαν να έχουν εναλλακτικά γεγονότα.
Τώρα πραγματοποιήσαμε για πρώτη φορά αυτό το τεστ πειραματικά στο Πανεπιστήμιο Heriot-Watt στο Εδιμβούργο σε έναν κβαντικό υπολογιστή μικρής κλίμακας που αποτελείται από τρία ζεύγη εμπλεγμένων φωτονίων. Το πρώτο ζεύγος φωτονίων αντιπροσωπεύει τα νομίσματα, και τα άλλα δύο χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση της ρίψης νομισμάτων - μετρώντας την πόλωση των φωτονίων - μέσα στο αντίστοιχο κουτί τους. Έξω από τα δύο κουτιά, δύο φωτόνια παραμένουν σε κάθε πλευρά που μπορούν επίσης να μετρηθούν.
Ερευνητές με πείραμα. Συγγραφέας παρέχεται
Παρά τη χρήση της τελευταίας τεχνολογίας κβαντικής τεχνολογίας, χρειάστηκαν εβδομάδες για τη συλλογή επαρκών δεδομένων από μόλις έξι φωτόνια για τη δημιουργία αρκετών στατιστικών. Αλλά τελικά, καταφέραμε να δείξουμε ότι η κβαντική μηχανική μπορεί πράγματι να είναι ασυμβίβαστη με την υπόθεση αντικειμενικών γεγονότων - παραβιάσαμε την ανισότητα!
Η θεωρία, ωστόσο, βασίζεται σε μερικές υποθέσεις. Αυτά περιλαμβάνουν ότι τα αποτελέσματα της μέτρησης δεν επηρεάζονται από σήματα που ταξιδεύουν πάνω από την ταχύτητα φωτός και ότι οι παρατηρητές είναι ελεύθεροι να επιλέξουν τι μετρήσεις θα κάνουν. Αυτό μπορεί να συμβαίνει ή όχι.
Ένα άλλο σημαντικό ερώτημα είναι αν τα μεμονωμένα φωτόνια μπορούν να θεωρηθούν παρατηρητές. Στη θεωρητική πρόταση του Brukner, οι παρατηρητές δεν χρειάζεται να είναι συνειδητοί, πρέπει απλώς να είναι σε θέση να αποδείξουν τα γεγονότα με τη μορφή ενός αποτελέσματος μέτρησης. Ένας άψυχος ανιχνευτής θα ήταν επομένως έγκυρος παρατηρητής. Και η κβαντομηχανική του εγχειριδίου δεν μας δίνει κανένα λόγο να πιστεύουμε ότι ένας ανιχνευτής, ο οποίος μπορεί να γίνει τόσο μικρός όσο μερικά άτομα, δεν πρέπει να περιγραφεί ως κβαντικό αντικείμενο όπως ένα φωτόνιο. Είναι επίσης πιθανό ότι η τυπική κβαντική μηχανική δεν εφαρμόζεται σε κλίμακες μεγάλου μήκους, αλλά η δοκιμή είναι ένα ξεχωριστό πρόβλημα.
Μπορεί να υπάρχουν πολλοί κόσμοι εκεί έξω. Nikk / Flickr, CC BY-SA
Αυτό το πείραμα επομένως δείχνει ότι, τουλάχιστον για τοπικά μοντέλα κβαντικής μηχανικής, πρέπει να επανεξετάσουμε την αντίληψή μας για αντικειμενικότητα. Τα γεγονότα που βιώνουμε στον μακροσκοπικό μας κόσμο φαίνεται να παραμένουν ασφαλή, αλλά προκύπτει ένα μεγάλο ερώτημα σχετικά με το πώς οι υπάρχουσες ερμηνείες της κβαντικής μηχανικής μπορούν να φιλοξενήσουν υποκειμενικά γεγονότα.
Μερικοί φυσικοί βλέπουν αυτές τις νέες εξελίξεις ως ενισχυτικές ερμηνείες που επιτρέπουν την εμφάνιση περισσότερων του ενός αποτελεσμάτων για μια παρατήρηση, για παράδειγμα η ύπαρξη παράλληλων κόσμων στην οποία συμβαίνει κάθε αποτέλεσμα. Άλλοι το βλέπουν ως επιτακτικά στοιχεία για εγγενώς εξαρτώμενες από παρατηρητές θεωρίες όπως Κβαντικός Bayesianism, στις οποίες οι πράξεις και οι εμπειρίες ενός πράκτορα αποτελούν κεντρικά ζητήματα της θεωρίας. Όμως άλλοι το θεωρούν ως ισχυρό δείκτη που ίσως η κβαντική μηχανική να καταρρεύσει πάνω από συγκεκριμένες κλίμακες πολυπλοκότητας.
Είναι σαφές ότι όλα αυτά είναι βαθιά φιλοσοφικά ερωτήματα σχετικά με τη θεμελιώδη φύση της πραγματικότητας. Όποια και αν είναι η απάντηση, ένα ενδιαφέρον μέλλον περιμένει.
Σχετικά με τους Συγγραφείς
Alessandro Fedrizzi, Καθηγητής Κβαντικής Φυσικής, Πανεπιστήμιο Heriot-Watt και Massimiliano Proietti, υποψήφιος διδάκτορας κβαντικής φυσικής, Πανεπιστήμιο Heriot-Watt
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
Βιβλία για τη βελτίωση της απόδοσης από τη λίστα με τα Best Sellers της Amazon
"Peak: Secrets from the New Science of Expertise"
από τους Anders Ericsson και Robert Pool
Σε αυτό το βιβλίο, οι συγγραφείς βασίζονται στην έρευνά τους στον τομέα της τεχνογνωσίας για να δώσουν πληροφορίες σχετικά με το πώς ο καθένας μπορεί να βελτιώσει την απόδοσή του σε οποιονδήποτε τομέα της ζωής. Το βιβλίο προσφέρει πρακτικές στρατηγικές για την ανάπτυξη δεξιοτήτων και την επίτευξη κυριαρχίας, με έμφαση στη σκόπιμη εξάσκηση και την ανατροφοδότηση.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
"Ατομικές συνήθειες: Ένας εύκολος και αποδεδειγμένος τρόπος για να χτίσεις καλές συνήθειες και να κόψεις τις κακές"
από τον James Clear
Αυτό το βιβλίο προσφέρει πρακτικές στρατηγικές για την οικοδόμηση καλών συνηθειών και την εξάλειψη των κακών, με έμφαση σε μικρές αλλαγές που μπορούν να οδηγήσουν σε μεγάλα αποτελέσματα. Το βιβλίο βασίζεται σε επιστημονική έρευνα και παραδείγματα πραγματικού κόσμου για να παρέχει χρήσιμες συμβουλές σε όποιον θέλει να βελτιώσει τις συνήθειές του και να επιτύχει.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
«Νοοτροπία: Η Νέα Ψυχολογία της Επιτυχίας»
από την Carol S. Dweck
Σε αυτό το βιβλίο, η Carol Dweck διερευνά την έννοια της νοοτροπίας και πώς μπορεί να επηρεάσει την απόδοση και την επιτυχία μας στη ζωή. Το βιβλίο προσφέρει πληροφορίες για τη διαφορά μεταξύ μιας σταθερής νοοτροπίας και μιας νοοτροπίας ανάπτυξης και παρέχει πρακτικές στρατηγικές για την ανάπτυξη μιας νοοτροπίας ανάπτυξης και την επίτευξη μεγαλύτερης επιτυχίας.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
"Η δύναμη της συνήθειας: Γιατί κάνουμε αυτό που κάνουμε στη ζωή και τις επιχειρήσεις"
από τον Charles Duhigg
Σε αυτό το βιβλίο, ο Charles Duhigg διερευνά την επιστήμη πίσω από το σχηματισμό συνήθειας και πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να βελτιώσει την απόδοσή μας σε όλους τους τομείς της ζωής. Το βιβλίο προσφέρει πρακτικές στρατηγικές για την ανάπτυξη καλών συνηθειών, την εξάλειψη των κακών και τη δημιουργία μόνιμων αλλαγών.
Κάντε κλικ για περισσότερες πληροφορίες ή για παραγγελία
"Εξυπνότερος Γρήγορος Καλύτερος: Τα μυστικά του να είσαι παραγωγικός στη ζωή και τις επιχειρήσεις"
από τον Charles Duhigg
Σε αυτό το βιβλίο, ο Charles Duhigg διερευνά την επιστήμη της παραγωγικότητας και πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της απόδοσής μας σε όλους τους τομείς της ζωής. Το βιβλίο βασίζεται σε παραδείγματα και έρευνες πραγματικού κόσμου για να παρέχει πρακτικές συμβουλές για την επίτευξη μεγαλύτερης παραγωγικότητας και επιτυχίας.
