Могат ли да съществуват две версии на реалността едновременно? Физиците казват, че могат - на квантово ниво, т.е.
Наскоро изследователи проведоха експерименти, за да отговорят на въпроса за теоретичната физика на десетилетия относно дуелските реалности. Този труден мисловен експеримент предлагаше двама индивиди, които наблюдават един и същ фотон, да стигнат до различни изводи за състоянието на този фотон - и въпреки това и двете им наблюдения биха били правилни.
За първи път учените повториха условията, описани в мисловния експеримент. Резултатите от тях, публикувани на 13 февруари в списание за отпечатване arXiv, потвърждават, че дори когато наблюдателите описват различни състояния в един и същ фотон, двете конфликтни реалности могат и двете да са верни.
"Можете да проверите и двете", казва съавторът на проучването Мартин Рингбауер, докторантура в катедрата по експериментална физика в Университета в Инсбрюк в Австрия пред Live Science.
Приятел на Уигнър
Тази заплетена идея е създаването на Евгений Вигнер, носител на Нобеловата награда за физика през 1963 г. През 1961 г. Уигнър е въвел мисловен експеримент, станал известен като „приятел на Вигнер“. Започва с фотон - частица светлина. Когато наблюдател в изолирана лаборатория измерва фотона, той установява, че поляризацията на частицата - оста, по която се върти - е вертикална или хоризонтална.
Въпреки това, преди да бъде измерен фотонът, фотонът показва и двете поляризации наведнъж, както е продиктувано от законите на квантовата механика; тя съществува в „суперпозиция“ от две възможни състояния.
След като човекът в лабораторията измери фотона, частицата поема фиксирана поляризация. Но за някой извън тази затворена лаборатория, който не знае резултата от измерванията, неизмеримият фотон все още е в състояние на суперпозиция.
Това наблюдение на външния човек - тяхната реалност - следователно се различава от реалността на човека в лабораторията, който измерва фотона. Въпреки това, според квантовата механика нито едно от тези противоречиви наблюдения не е грешно.
Променени състояния
В продължение на десетилетия предложението на Уигнър за огъване беше просто интересен мисловен експеримент. Но през последните години важният напредък на физиката най-накрая даде възможност на експертите да поставят предложението на Уигнър на изпитание, каза Рингбауер.
"Теоретичен напредък беше необходим за формулиране на проблема по начин, който може да се тества. Тогава експерименталната страна се нуждаеше от разработки по контрола на квантовите системи, за да приложи нещо подобно", обясни той.
Рингбауер и неговите колеги тестваха оригиналната идея на Вигнер с още по-строг експеримент, който удвои сценария. Те определиха две „лаборатории“, където ще се проведат експериментите, и въведоха два чифта заплетени фотони, което означава, че съдбите им са свързани, така че познаването на състоянието на единия автоматично ви казва състоянието на другия. (Фотоните в инсталацията бяха реални. Четирима "хора" в сценария - "Алиса", "Боб" и "приятел" на всеки - не бяха реални, а вместо това представляваха наблюдатели на експеримента).
Двамата приятели на Алис и Боб, които бяха разположени "вътре" във всяка от лабораториите, всеки измери по един фотон в заплетена двойка. Това прекъсна заплитането и срути суперпозицията, което означава, че фотонът, който те измерват, съществува в определено състояние на поляризация. Те записаха резултатите в квантова памет - копирана при поляризацията на втория фотон.
След това Алис и Боб, които бяха „извън“ затворените лаборатории, бяха представени с два варианта за провеждане на собствени наблюдения. Те биха могли да измерят резултатите на приятелите си, които бяха запазени в квантовата памет и по този начин да стигнат до същите изводи за поляризираните фотони.
Но те също биха могли да проведат свой собствен експеримент между заплетените фотони. В този експеримент, известен като интерференционен експеримент, ако фотоните действат като вълни и все още съществуват в суперпозиция на състояния, тогава Алис и Боб ще видят характерен модел на светли и тъмни ресни, където върховете и долините на светлинните вълни добавят нагоре или анулиране взаимно. Ако частиците са "избрали" състоянието си, ще видите различен модел, отколкото ако не бяха. Преди това Уигнър предложи това да разкрие, че фотоните все още са в заплетено състояние.
Авторите на новото проучване установяват, че дори и при двойния си сценарий, резултатите, описани от Wigner, държат. Алис и Боб биха могли да стигнат до заключения за правилните и доказаеми фотони и които все още се различават от наблюденията на техните приятели - които също бяха правилни и доказами, според проучването.
Квантовата механика описва как светът работи в толкова малък мащаб, че нормалните правила на физиката вече не важат; В продължение на много десетилетия експертите, които изучават областта, предлагат множество интерпретации какво означава това, каза Рингбауер.
Ако обаче измерванията сами по себе си не са абсолютни - както предполагат тези нови открития - това оспорва самия смисъл на квантовата механика.
"Изглежда, че за разлика от класическата физика, резултатите от измерванията не могат да се считат за абсолютна истина, а трябва да се разбират по отношение на наблюдателя, извършил измерването", каза Рингбауер.
"Историите, които разказваме за квантовата механика, трябва да се адаптират към това", каза той.
