Paradox Wignerovej priateľky: existuje objektívna realita?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

čo je realita? A kto môže odpovedať na túto otázku? Minulý rok vedci z Heriot-Watt University v Škótsku otestovali zaujímavý experiment, ktorý naznačuje, že objektívna realita nemusí existovať.

Napriek tomu, že kedysi bola táto myšlienka len teóriou, teraz ju vedci dokázali preniesť na steny univerzitného laboratória, a teda otestovať. Keďže v kvantovom svete merania z rôznych pozícií dávajú rôzne výsledky, no zároveň sú rovnako správne, uskutočnený experiment ukázal, že vo svete kvantovej fyziky môžu dvaja ľudia pozorovať rovnakú udalosť a rôzne výsledky; ani jednu z týchto dvoch udalostí však nemožno vnímať ako nesprávnu.

Inými slovami, ak dvaja ľudia vidia dve rôzne reality, potom sa nemôžu zhodnúť, ktorá z nich je tá správna. Tento paradox je známy ako „paradox Wignerovho priateľa“a vedci ho teraz experimentálne dokázali.

Kvantová mechanika je oblasť teoretickej fyziky, ktorá popisuje základné vlastnosti a správanie atómov, iónov, molekúl, elektrónov, fotónov, kondenzovanej hmoty a iných elementárnych častíc.

Paradox Wignerovej priateľky

V roku 1961 laureát Nobelovej ceny za fyziku Eugene Wigner vážne spochybnil, čo je objektívna realita. Vedec navrhol jeden z najpodivnejších experimentov v kvantovej mechanike, ktorý zahŕňal myšlienku, že dvaja ľudia môžu pozorovať dve rôzne reality a ani jeden z nich by sa technicky nemýlil. Ale ako?

V myšlienkovom experimente s názvom Wignerov priateľ paradox študujú dvaja vedci v laboratóriu fotón, najmenšiu kvantitatívnu jednotku svetla. Je pozoruhodné, že tento polarizovaný fotón môže mať pri meraní buď horizontálnu polarizáciu alebo vertikálnu polarizáciu. Pred meraním však podľa zákonov kvantovej mechaniky fotón existuje v oboch polarizačných stavoch súčasne – v takzvanej superpozícii.

Wigner si teda predstavoval, ako jeho priateľ v inom laboratóriu meria stav tohto fotónu a pamätá si výsledok, zatiaľ čo Wigner sám pozoruje z diaľky. Wigner zároveň nemá žiadne informácie o meraní svojho priateľa, a preto je nútený predpokladať, že fotón a jeho meranie sú v superpozícii všetkých možných experimentálnych výsledkov.

Ale to je v príkrom rozpore s uhlom pohľadu Wignerovho priateľa, ktorý polarizáciu fotónu skutočne zmeral a zaznamenal! Priateľ môže dokonca zavolať Wignerovi a povedať mu, že meranie bolo urobené (za predpokladu, že výsledok nie je známy). Dostávame tak dve skutočnosti, ktoré si protirečia, čo spochybňuje objektívny stav faktov zistených dvomi pozorovateľmi.

Je pozoruhodné, že až do roku 2019 - kým švédski vedci neurobili rovnaký experiment v laboratóriu - bol paradox Wignerovho priateľa čisto myšlienkovým experimentom. Rovnako ako svetoznámy experiment, ktorý navrhol rakúsky teoretický fyzik Edwin Schrödinger.

Schrödingerova mačka je myšlienkový experiment popisujúci absurditu kvantovej mechaniky. Predstavte si, že máte mačku a krabicu. Do krabice vložíte mačku, rádioaktívnu látku a špeciálny mechanizmus, ktorý otvorí fľašu s jedom. V prípade rozpadu rádioaktívneho atómu v uzavretej schránke – a to sa môže stať kedykoľvek – mechanizmus otvorí nádobu s jedom a mačka zomrie. Ale to, či sa rádioaktívny atóm rozpadol alebo nie, sa dozviete len do škatule. Až do tohto bodu je podľa princípov kvantovej fyziky mačka živá aj mŕtva, čiže je v superpozícii.

Neexistuje objektívna realita?

Výskumníci použili šesť zapletených fotónov na vytvorenie dvoch alternatívnych realít v laboratóriu. Jedna realita predstavovala Wignerovu realitu, druhá realitu jeho priateľa. Wignerov priateľ zmeral polarizáciu fotónu a výsledok uložil, po čom sám Wigner vykonal interferenčné meranie, aby zistil, či sú meranie a fotón v superpozícii.

Výsledky získané tímom vedcov boli zmiešané. Ukázalo sa, že obe skutočnosti môžu koexistovať, aj keď vedú k nezlučiteľným výsledkom – presne tak, ako to predpovedal Eugene Wigner. Dajú sa však zosúladiť?

Myšlienka, že pozorovatelia môžu nakoniec zosúladiť svoje merania nejakej základnej reality, je založená na niekoľkých predpokladoch.

Po prvé, univerzálne fakty existujú a pozorovatelia sa na nich môžu zhodnúť.

Po druhé, voľba, ktorú urobí jeden pozorovateľ, neovplyvní voľbu, ktorú urobia ostatní pozorovatelia – tento predpoklad fyzika nazýva lokalita. Ak teda existuje objektívna realita, s ktorou môže každý súhlasiť, potom sú všetky tieto predpoklady pravdivé.

Ale výsledky práce vedcov z Heriot-Watt University, publikované v časopise Science Advances, naznačujú, že objektívna realita neexistuje. Inými slovami, experiment naznačuje, že jeden alebo viacero predpokladov – predstava, že existuje realita, s ktorou môžeme súhlasiť, predstava, že máme slobodnú voľbu, alebo predstava lokality – musia byť nesprávne.

"Vedecká metóda sa opiera o všeobecne uznávané fakty zistené opakovanými meraniami bez ohľadu na to, kto pozorovania vykonal," píšu vedci vo svojej práci.

Neviem ako vám, ale mne sa točí hlava, pretože získané výsledky sú skutočným dôkazom toho, že v oblasti kvantovej fyziky nič také ako objektívna realita neexistuje.