Az alternatív tények vírusként terjednek az egész társadalomban. Most úgy tűnik, hogy megfertőzték a tudományt is - legalábbis a kvantum birodalmat. Ez intuitívnak tűnhet. A tudományos módszer elvileg a megfigyelés, a mérés és az ismételhetőség megbízható fogalmain alapul. A méréssel megállapított ténynek objektívnek kell lennie, hogy minden megfigyelő egyetérthessen vele.
De egy, a Science Advances által nemrégiben megjelent cikkben megmutatjuk, hogy az atomok és részecskék mikrovilágában, amelyet a kvantummechanika furcsa szabályai szabályozzák, két különböző megfigyelő jogosult saját tényekre. Más szavakkal, magának a természetnek az építőelemeiről szóló legjobb elméletünk szerint a tények valóban szubjektívek lehetnek.
A megfigyelők hatalmas szereplők a kvantum világban. Az elmélet szerint a részecskék egyszerre több helyen vagy állapotban lehetnek - ezt szuperpozíciónak nevezzük. De furcsa módon ez csak akkor fordul elő, ha nem tartják be őket. A második, amikor megfigyel egy kvantumrendszert, kiválaszt egy adott helyet vagy állapotot - megtörve a szuperpozíciót. Az a tény, hogy a természet így viselkedik, többször bebizonyosodott a laboratóriumban - például a híres dupla résű kísérletben.
1961-ben Eugene Wigner fizikus provokatív gondolati kísérletet javasolt. Megkérdőjelezte, hogy mi történik, ha kvantummechanikát alkalmaznak egy megfigyelőre, amelyet maguk is megfigyelnek. Képzelje el, hogy Wigner egyik barátja egy zárt laboratóriumban dob egy kvantumérmét - amely mind a feje, mind a farok egymás fölött helyezkedik el. Minden alkalommal, amikor a barátja dobja az érmét, megfigyel egy határozott eredményt. Azt mondhatjuk, hogy Wigner barátja tényt állapít meg: az érme dobásának eredménye határozottan fej vagy farok.
Wigner kívülről nem fér hozzá ehhez a tényhez, és a kvantummechanika szerint le kell írnia a barátot és az érmét, hogy a kísérlet minden lehetséges eredményének szuperpozíciójában álljanak. Ennek oka az, hogy "belegabalyodtak" - kísértetiesen össze vannak kötve úgy, hogy ha az egyikkel manipulálsz, akkor a másikot is manipulálod. A Wigner most elvileg igazolhatja ezt a szuperpozíciót úgynevezett „interferencia kísérlet” segítségével - egy olyan kvantummérés, amely lehetővé teszi a teljes rendszer szuperpozíciójának kibontását, megerősítve, hogy két objektum összefonódik.
Amikor Wigner és a barát később összehasonlítja a jegyzeteket, a barát ragaszkodik ahhoz, hogy minden érme dobáskor konkrét eredményeket láttanak. Wigner azonban nem ért egyet, amikor megfigyelte a barátot és az érmét szuperpozícióban.
Ez összecsapást jelent. A barát által észlelt valóság nem egyeztethető össze a külső valósággal. Wigner eredetileg ezt a paradoxont nem vette figyelembe, azt állította, hogy abszurd lenne a tudatos megfigyelőt kvantumobjektumként leírni. Később azonban eltért ettől a nézettől, és a kvantummechanika hivatalos tankönyvei szerint a leírás tökéletesen érvényes.
A kísérlet
A forgatókönyv régóta érdekes gondolatkísérlet. De tükrözi-e a valóságot? Tudományos szempontból kevés előrelépés történt egészen a közelmúltig, amikor Časlav Brukner a bécsi egyetemen kimutatta, hogy bizonyos feltevések alapján Wigner ötlete hivatalosan igazolható azzal, hogy a kvantummechanikában végzett mérések a megfigyelők szubjektívjei.
Brukner egy javaslatot tett ennek az elgondolásnak a tesztelésére úgy, hogy a Wigner barátja forgatókönyvet egy olyan keretbe fordítja, amelyet John Bell fizikus alapított 1964-ben. Brukner két pár Wessen és barátot vett figyelembe, két külön dobozban, méréseket végezve megosztott állapotban - belül és belül. a megfelelő dobozukon kívül. Az eredményeket össze lehet vetni úgy, hogy végül felhasználhassák az úgynevezett "harangláb-egyenlőtlenséget". Ha ezt az egyenlőtlenséget megsértik, a megfigyelőknek alternatív tények is lehetnek.
Most először kísérletileg végeztük el ezt a tesztet az edinburghi Heriot-Watt Egyetemen egy kisméretű kvantumszámítógépen, amely három pár összefonódott fotonból áll. Az első fotonpár az érméket reprezentálja, a másik kettőt az érme dobásának - a fotonok polarizációjának mérése - végrehajtására használják a megfelelő dobozukban. A két dobozon kívül mindkét oldalon két foton marad, amelyek szintén mérhetők.
Annak ellenére, hogy a legkorszerűbb kvantumtechnikát alkalmazták, hetekbe telt, hogy mindössze hat fotonból elegendő adatot gyűjtsenek a statisztikák előállításához. De végül sikerült bebizonyítanunk, hogy a kvantummechanika valóban összeegyeztethetetlen az objektív tények feltételezésével - megsértettük az egyenlőtlenséget.
Az elmélet azonban néhány feltevésen alapul. Ezek között szerepel, hogy a mérési eredményt nem befolyásolják a fénysebesség feletti jelek, és hogy a megfigyelők szabadon választhatják meg a méréseket. Lehet, hogy nem a helyzet.
Egy másik fontos kérdés az, hogy az egyes fotonok megfigyelőnek tekinthetők-e. Brukner elméleti javaslatában a megfigyelőknek nem kell tudatosnak lenniük, csak képeseknek kell lenniük tények mérési eredmény formájában történő megállapítására. Az élettelen detektor tehát érvényes megfigyelő lenne. És a tankönyv kvantummechanikája nem ad okot arra, hogy azt gondoljuk, hogy egy detektor, amely akár néhány atomtól kicsi is lehet, nem lenne kvantumobjektum, csakúgy, mint egy foton. Lehetséges az is, hogy a szokásos kvantummechanika nem alkalmazható nagy méretarányban, hanem a tesztelés külön probléma.
Ez a kísérlet tehát azt mutatja, hogy legalább a kvantummechanika helyi modelljeinél át kell gondolni az objektivitás fogalmát. A makroszkopikus világban tapasztalt tények biztonságosnak tűnnek, ám fontos kérdés merül fel, hogy a kvantummechanika jelenlegi értelmezései hogyan tudják-e alkalmazni a szubjektív tényeket.
Egyes fizikusok ezeket az új fejleményeket megerősítő értelmezéseknek tekintik, amelyek lehetővé teszik egynél több eredmény megjelenését egy megfigyelés során, például olyan párhuzamos világegyetemek létezését, amelyekben minden eredmény megtörténik. Mások kényszerítő bizonyítéknak tekintik azt a belsőleg megfigyelőtől függő elméletekhez, mint például a kvantum-bayesianizmus, amelyben az ügynök cselekedetei és tapasztalatai az elmélet központi kérdései. De mégis mások ezt erős mutatónak tekintik, amely szerint a kvantummechanika bizonyos bonyolultsági skálák felett bontható le.
Nyilvánvaló, hogy ezek mind mély filozófiai kérdések a valóság alapvető természetéről. Bármi legyen is a válasz, érdekes jövő vár.
