Još davne 1961. godine fizičar i nobelovac Eugene Wigner iznio je misaone eksperimente koji su pokazali jedan od najmanje poznatih paradoksa kvantne mehanike. Eksperiment pokazuje kako čudna priroda svemira dopušta dvojici promatrača - recimo Wigneru i Wignerovom prijatelju - da iskusu različite stvarnosti. Otada su fizičari koristili misaoni eksperiment "Wignerov prijatelj" kako bi istražili prirodu mjerenja i raspravljali o postojanju objektivnih činjenica.
Prvo, razgovarajmo o Wignerovom misaonom eksperimentu:
Pretpostavimo da dvije osobe istovremeno otvore kutiju sa Schrödingerovom mačkom. Ako promatrač odabere rezultat (kolapsa valne funkcije), što implicira idealističko rješenje, onda ako dva promatrača donose različite izbore, nastaje problem. Ako nazovemo jedan od dva ishoda, tada samo jedan promatrač može napraviti izbor, a pristaše realizma s pravom smatraju ovu odluku nezadovoljavajućom.
Paradoks je postao važan jer znanstvenici provode eksperimente kako bi utvrdili objektivne činjenice. Ali ako se suočavaju s različitim stvarnostima, kako se mogu dogovoriti o tim činjenicama? Wignerov misaoni eksperiment nikada nije bio više od misaonog eksperimenta.
Ali prošle godine, fizičari su primijetili da su nedavni pomaci u kvantnoj tehnologiji omogućili ponoviti Wignerov test prijatelja u pravom eksperimentu. Drugim riječima, postalo je moguće stvoriti različite stvarnosti i usporediti ih u laboratoriju kako bi se otkrilo mogu li se pomiriti.
Postoji li objektivna stvarnost?
Promotivni video:
I danas je Massimiliano Proietti sa Sveučilišta Heriot-Watt u Edinburghu i nekolicina njegovih kolega rekao da su prvi puta proveli ovaj eksperiment: stvorili su različite stvarnosti i uspoređivali ih. I zaključili su da je Wigner u pravu: ove stvarnosti mogu biti nepomirljive do te mjere da je nemoguće doći do konsenzusa o objektivnim činjenicama u eksperimentu.
Wignerov originalni misaoni eksperiment započeo je jednim polariziranim fotonom koji se, kada se mjeri, može vodoravno ili okomito polarizirati. Ali prije mjerenja, prema zakonima kvantne mehanike, foton postoji u oba polarizirajućeg stanja istovremeno - takozvanoj superpoziciji.
Wigner je zamislio prijatelja u drugom laboratoriju koji mjeri stanje ovog fotona i pohranjuje rezultat, dok Wigner promatra iz daleka. Wigner nema podataka o mjerenjima svog prijatelja i zato mora pretpostaviti da su foton i njegovo mjerenje u superpoziciji svih mogućih eksperimentalnih rezultata.
Wigner može čak provesti eksperiment kako bi utvrdio postoji li ta superpozicija ili ne. Svojevrsni interferencijski eksperiment koji će pokazati da su foton i mjerenje doista u superpoziciji.
Sa Wignerove točke gledišta, to je "činjenica" - superpozicija postoji. A ta činjenica sugerira da se mjerenje nije moglo provesti.
No njegov se prijatelj neće složiti s tim, budući da je mjerio polarizaciju fotona i zabilježio ga. Prijatelj može čak nazvati Wignera i reći mu da je mjerenje izvršeno (pod uvjetom da se rezultat ne objavi).
Dvije stvarnosti suprotstavljaju se jedna drugoj. "Ovo dovodi u sumnju objektivni status činjenica koje su utvrdila dva promatrača", kaže Proietti.
To je teorija, ali prošle godine Caslav Bruckner sa Sveučilišta u Beču u Australiji smislio je način da ponovo stvori prijatelja Wignera u laboratoriju koristeći tehnike koje uključuju uvrtanje mnogih čestica odjednom.
Proiettijev proboj bio je u tome što su oni to zapravo i učinili. Proveli su prošireni scenarij "prijatelja Wignera" u modernom eksperimentu sa šest fotona.
Šest fotona bilo je zapleteno da bi se stvorile dvije alternativne stvarnosti: jedna predstavlja Wignera, a druga predstavlja Wignerov prijatelj. Wignerov prijatelj mjeri polarizaciju fotona i pohranjuje rezultat. Wigner tada vrši interferencijsko mjerenje da vidi jesu li mjerenje i foton u superpoziciji.
Eksperiment je dao dvosmislen rezultat. Ispada da obje realnosti mogu koegzistirati, čak i ako daju nepomirljive rezultate, kako je predvidio Wigner. To otvara niz zanimljivih pitanja koja tjeraju fizičare da preispitaju prirodu stvarnosti.
Ideja da promatrači konačno mogu uskladiti svoja mjerenja u nekoj temeljnoj stvarnosti temelji se na nekoliko pretpostavki. Prvo, postoje univerzalne činjenice i promatrači se mogu s njima složiti.
Ali postoje i druge pretpostavke. Jedan je da promatrači mogu slobodno davati bilo kakva zapažanja. I još jedna stvar: izbor jednog promatrača ne utječe na izbor drugih promatrača. Ova pretpostavka fizike naziva se lokalitet.
Ako postoji objektivna stvarnost s kojom se svi mogu složiti, onda će sve ove pretpostavke biti točne.
Ali rezultat Proiettija i njegovih kolega sugerira da objektivna stvarnost ne postoji. Drugim riječima, eksperiment pretpostavlja da postoji jedna ili više pretpostavki da postoji stvarnost s kojom se slažemo; što je sloboda izbora; ili lokalitet - treba biti u krivu.
Postoji, naravno, i druga opcija. Mogućnost da postoji rupa koju su eksperimentalisti propustili. U stvari, fizičari su pokušavali zatvoriti rupe u takvim eksperimentima dugi niz godina, ali priznaju da ih nikad neće uspjeti zatvoriti.
Međutim, rad ima važne posljedice za znanost. Sljedeći korak je ići dalje: stvoriti eksperimente koji stvaraju sve bizarnije alternativne stvarnosti koje je nemoguće pomiriti. Kamo će nas to voditi, nitko ne zna.
Ilya Khel