Альтернативные и псевдонаучные факты часто распространяются в обществе с молниеносной скоростью. Теперь, похоже, они смогли заразить и науку — по крайней мере, ее квантовую сферу. Несмотря на то, что наука всегда отождествляла себя со знанием, основанном на наблюдении, измерении и анализе, странные правила квантовой механики показывают, что и наука, и ее альтернативная версия имеют право на наличие своих собственных аргументов, делающих их правыми в любом случае.
Может ли то, что мы видим, быть не тем, чем оно является?
Как пишет livescience.com, наблюдатели — полноправные игроки квантового мира. Согласно одному из главных постулатов этой странной и наименее понятной области физики, пара частиц может находиться в двух местах одновременно. Такое странное состояние, мало увязывающееся с макромиром, называется суперпозицией, которая разрушается ровно в тот момент, когда вы бросаете взгляд на квантовую систему. Тот факт, что природа способна вести себя столь неожиданным образом, был многократно доказан в лабораторных условиях, и, в частности, в известном эксперименте с двойной щелью.
Читайте также: Виртуальную реальность предлагают использовать в качестве анестезии для детей
Опыт Юджина Вигнера
Когда в 1961 году физик Юджин Вигнер решил осуществить странный на первый взгляд мысленный эксперимент, он задался вопросом о том, что же произойдет при применении теории квантовой механики по отношению к наблюдателю, который в этот же момент сам является объектом для наблюдения. Представьте себе, что друг Юджина Вигнера бросает квантовую монету, находящуюся в суперпозиции. Каждый раз, когда друг ученого подкидывает монету, исследователи могут наблюдать определенный результат — всем известных орла, или решку.
Предположим, что Вигнер не знает о наличии этого фактора, и, согласно законам квантовой механики, он должен описать и друга, и монету для того, чтобы оказаться в так называемой суперпозиции всех возможных исходов эксперимента. Определив таким образом квантовую запутанность, Вигнер может проверить момент суперпозиции, используя особый тип квантового измерения, позволяющий разгадать суперпозицию всей системы и подтвердить или опровергнуть запутанность квантового состояния.
Юджин Вигнер — создатель парадокса “друга Вигнера”
Когда в какой-то момент Вигнер и его друг захотят сравнить полученные в конечном итоге записи, друг исследователя решит настоять на том, что он видел те или иные результаты для каждого отдельного броска монеты. Юджин Вигнер, при этом, будет отрицать слова друга всякий раз, когда он наблюдал друга и монету в суперпозиции.
По сути, эксперимент Вигнера представляет собой особую логическую головоломку, в которой реальность, воспринимаемая другом, не будет являться полностью тождественной объективной реальности. Между тем, первоначально исследователь не считал проявление внешних эффектов каким-либо особым парадоксом, утверждая, что было бы абсурдно описывать сознательного наблюдателя в качестве квантового объекта. Известно, что позднее ученый решил отойти от этой точки зрения, и, согласно современным учебникам по квантовой механике, описание эксперимента оказалось совершенно справедливым и не противоречащим основным постулатам квантовой физики.
Вместе с тем, сценарий развития мысленного опыта долго оставался лишь интересным мысленным экспериментом. Но может ли ничем не подтвержденная фантазия ученого отразить действительную реальность? Как известно, прогресс в этом направлении был весьма незначительным до того времени, когда Часлав Брукнер из Венского университета сумел доказать, что при наличии определенных условий, идея Юджина Вигнера имеет право быть использованной для формального доказательства субъективности измерений в квантовой механике.
Брукнер решил проверить опыт Вигнера, проведя уже упомянутый выше сценарий эксперимента в рамках, которые были впервые установлены физиком Джоном Беллом в 1964 году. Так, известно, что Брукнер использовал две пары Юджином Вигнеров и его друзей, находящихся в двух отдельных ящиках и проводящих измерения внутри и снаружи своих ящиков. Когда подобный эксперимент был проведен в Эдинбургском университете имени Хериота-Уотта на одном из малых квантовых компьютеров, в опыте были задействованы три пары запутанных фотонов. Первая пара фотонов представляла собой монеты из эксперимента Вигнера, а две другие использовались для ее подбрасывания и измерения поляризации фотонов внутри той или иной коробки. Даже несмотря на использование самых современных квантовых технологий, ученым потребовалось несколько недель, чтобы собрать достаточный объем данных всего из шести фотонов и получить определенную статистику. Так, эксперимент показал, что измерения могут не зависеть от сигналов, которые движутся выше скорости света, позволяя наблюдателям свободно выбирать, какие именно измерения они хотят сделать.
Другой важный парадокс заключается в том, возможно ли считать одиночные фотоны наблюдателями. В теории, предложенной Брукнером, наблюдатели не должны обладать сознанием, а лишь должны быть в состоянии установить факты в форме определенного результата измерения. Возможно также, что стандартная квантовая механика неприменима в макрофизике, однако возможность проверки этого является отдельной головной болью исследователей.
Если вам понравилась данная статья, приглашаю вас присоединиться к нашим каналам в Яндекс.Дзен и Telegram, где вы сможете найти еще больше полезных статей из мира популярной науки.
Таким образом, эксперимент Вигнера показывает, что для некоторых моделей квантовой механики нам необходимо переосмыслить само понятие объективности. Некоторые физики рассматривают эксперимент Вигнера как косвенное доказательство существования параллельных вселенных, в которых происходят всевозможные вариации того или иного действия. Другие исследователи рассматривают результаты опыта как убедительное доказательство квантового байесизма, в котором действия и опыт наблюдателя являются центральными проблемами теории, вплетающей в себя не только физику, но и множество философских вопросов о фундаментальной природе мироздания.
