Wigners vänparadox: finns det en objektiv verklighet?

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Vad är verkligheten? Och vem kan svara på denna fråga? Förra året testade forskare vid Heriot-Watt University i Skottland ett intressant experiment som tyder på att objektiv verklighet kanske inte existerar.

Trots det faktum att denna idé en gång bara var en teori, kunde forskarna nu överföra den till väggarna i universitetslaboratoriet och därför testa den. Eftersom mätningar från olika positioner i kvantvärlden ger olika resultat, men samtidigt är lika korrekta, visade det utförda experimentet att i kvantfysikens värld kan två personer observera samma händelse och olika resultat; dock kan ingen av dessa två händelser uppfattas som felaktiga.

Med andra ord, om två personer ser två olika verkligheter, kan de inte komma överens om vilken som är korrekt. Denna paradox är känd som "Wigners vänparadox" och nu har vetenskapsmän experimentellt bevisat det.

Kvantmekanik är en gren av teoretisk fysik som beskriver de grundläggande egenskaperna och beteendet hos atomer, joner, molekyler, elektroner, fotoner, kondenserad materia och andra elementarpartiklar.

Wigners vänparadox

1961 ifrågasatte Nobelpristagaren i fysik Eugene Wigner allvarligt vad objektiv verklighet är. Forskaren föreslog ett av de märkligaste experimenten inom kvantmekanik, som involverade tanken att två människor kunde observera två olika verkligheter och ingen av dem skulle tekniskt sett vara fel. Men hur?

I ett tankeexperiment som kallas Wigners vänparadox studerar två forskare i ett laboratorium en foton, den minsta kvantitativa ljusenheten. Det är anmärkningsvärt att denna polariserade foton, när den mäts, kan ha antingen horisontell polarisation eller vertikal polarisation. Men före mätning, enligt kvantmekanikens lagar, existerar en foton i båda polarisationstillstånden samtidigt - i den så kallade superpositionen.

Så Wigner föreställde sig hur hans vän i ett annat laboratorium mäter tillståndet för denna foton och kommer ihåg resultatet, medan Wigner själv observerar på långt håll. Samtidigt har Wigner ingen information om mätningen av sin vän, och därför tvingas han anta att fotonen och dess mätning är i en överlagring av alla möjliga experimentella resultat.

Men detta står i skarp kontrast till synvinkeln från Wigners vän, som faktiskt mätte polariseringen av fotonen och registrerade den! Vännen kan till och med ringa Wigner och berätta att mätningen har gjorts (förutsatt att resultatet inte avslöjas). Därmed får vi två verkligheter som motsäger varandra, vilket ställer tvivel på den objektiva statusen för de fakta som fastställts av två observatörer.

Det är anmärkningsvärt att fram till 2019 - tills de svenska forskarna gjorde samma experiment i laboratoriet - var Wigners väns paradox rent tankeexperiment. Precis som det världsberömda experimentet som föreslagits av den österrikiske teoretiske fysikern Edwin Schrödinger.

Schrödingers katt är ett tankeexperiment som beskriver det absurda i kvantmekaniken. Föreställ dig att du har en katt och en box. I lådan lägger du en katt, ett radioaktivt ämne och en speciell mekanism som öppnar en kolv med gift. I händelse av sönderfall av en radioaktiv atom i en stängd låda - och detta kan hända när som helst - kommer mekanismen att öppna behållaren med giftet och katten kommer att dö. Men du kan bara ta reda på om en radioaktiv atom har sönderfallit eller inte, du kan bara titta in i lådan. Fram till denna punkt, enligt kvantfysikens principer, är katten både levande och död, det vill säga den är i superposition.

Finns det ingen objektiv verklighet?

Forskarna använde sex intrasslade fotoner för att skapa två alternativa verkligheter i labbet. Den ena verkligheten representerade Wigners verklighet, den andra verkligheten för hans vän. Wigners vän mätte polariseringen av fotonen och sparade resultatet, varefter Wigner själv utförde en interferensmätning för att avgöra om mätningen och fotonen var i superposition.

Resultaten som erhållits av teamet av forskare var blandade. Det visade sig att båda verkligheterna kan samexistera, även om de leder till oförenliga resultat – precis som Eugene Wigner förutspådde. Men går de att förena?

Tanken att observatörer så småningom kan förena sina mätningar av någon fundamental verklighet bygger på flera antaganden.

För det första existerar universella fakta och observatörer kan komma överens om dem.

För det andra, det val som en observatör gör påverkar inte det val som de andra observatörerna gör - detta antagande fysik kallar lokalitet. Så om det finns en objektiv verklighet som alla kan hålla med om, så är alla dessa antaganden sanna.

Men resultaten av forskares arbete från Heriot-Watt University, publicerade i tidskriften Science Advances, indikerar att objektiv verklighet inte existerar. Experimentet antyder med andra ord att ett eller flera antaganden - idén om att det finns en verklighet som vi kan hålla med om, idén att vi har fritt val, eller idén om lokalitet - måste vara fel.

"Den vetenskapliga metoden bygger på universellt överenskomna fakta som fastställts genom upprepade mätningar, oavsett vem som gjort observationerna", skriver forskarna i sitt arbete.

Jag vet inte hur det är med dig, men mitt huvud snurrar, eftersom de erhållna resultaten ger verkliga bevis för att det inte finns något som heter objektiv verklighet när det gäller kvantfysikområdet.