Gearoid Hayes / Flickr, CC BY-SA
Vaihtoehtoiset tosiasiat ovat leviää kuin virus kaikkialla yhteiskunnassa. Nyt näyttää siltä, että he ovat saastaneet jopa tieteen - ainakin kvanttivaltakunnan. Tämä saattaa vaikuttaa intuitiiviselta. Tieteellinen menetelmä perustuu loppujen lopuksi luotettaviin havainto-, mittaus- ja toistettavuuskäsitteisiin. Mittauksella todetun tosiasian tulisi olla objektiivinen, jotta kaikki tarkkailijat voivat hyväksyä sen.
Mutta äskettäin lehdessä julkaisussa Science Advances, osoitamme, että atomien ja hiukkasten mikromaailmassa, jota kvanttimekaniikan omituiset säännöt hallitsevat, kahdella eri tarkkailijalla on oikeus omiin tosiasioihinsa. Toisin sanoen, luonnon rakennuspalikoista parhaimman teoriamme mukaan tosiasiat voivat todella olla subjektiivisia.
Tarkkailijat ovat voimakkaita toimijoita kvantimaailmassa. Teorian mukaan hiukkaset voivat olla useissa paikoissa tai tiloissa kerralla - tätä kutsutaan superpositioksi. Mutta omituisesti, tämä on vain tapaus, jossa niitä ei noudateta. Kun havaitset kvanttijärjestelmän, se valitsee tietyn sijainnin tai tilan - rikkoo superpositiota. Se, että luonto käyttäytyy tällä tavalla, on osoitettu useita kertoja laboratoriossa - esimerkiksi kuuluisassa kaksinkertainen rako kokeilu (katso video alla).
{vembed Y = A9tKncAdlHQ}
Julkaisussa 1961, fyysikko Eugene Wigner ehdotti provosoivaa ajatuskokeilua. Hän kysyi, mitä tapahtuisi, kun kvantimekaniikkaa sovellettaisiin tarkkailijaan, jota itse havaitaan.
Kuvittele, että Wignerin ystävä heittää kvanttirahan - joka on sekä pään että hännän päällekkäin - suljetussa laboratoriossa. Aina kun ystävä heittää kolikon, hän havaitsee selkeän lopputuloksen. Voimme sanoa, että Wignerin ystävä totesi tosiasian: kolikon heittämisen tulos on ehdottomasti pää tai häntä.
Wignerilla ei ole pääsyä tähän tosiseikkaan ulkopuolelta, ja kvanttimekaniikan mukaan hänen on kuvailtava ystävää ja kolikkoa olemaan superpositiossa kaikille kokeen mahdollisille tuloksille. Tämä johtuu siitä, että he ovat "takertuneet" - kiinni kytkettynä joten jos manipuloit yhtä, niin manipuloit myös toista. Wigner voi nyt periaatteessa varmistaa tämän superposition käyttämällä ns.häiriökoe”- kvanttimittauksen tyyppi, jonka avulla voit purkaa koko järjestelmän superposition, mikä vahvistaa kahden objektin takertuneen toisiinsa.
Kun Wigner ja ystävä vertaa muistiinpanoja myöhemmin, ystävä vaatii näkevänsä lopulliset tulokset jokaiselle kolikonheitolle. Wigner on kuitenkin eri mieltä siitä, kun hän havaitsi ystävän ja kolikon superpositiossa.
Tämä antaa ymmärtää. Ystävän havaitsemaa todellisuutta ei voida sovittaa ulkoisen todellisuuden kanssa. Alun perin Wigner ei pitänyt tätä suurta paradoksia, hän väitti, että olisi järjetöntä kuvata tietoista tarkkailijaa kvanttiobjektiksi. Hän kuitenkin myöhemmin poikkesi tästä näkymästä, ja muodollisten kvantimekaniikan oppikirjojen mukaan, kuvaus on täysin pätevä.
Koe
Skenaario on pitkään ollut mielenkiintoinen ajatuskokeilu. Mutta heijastaako se todellisuutta? Tieteellisesti tässä on edistytty vain vähän, viime aikoihin saakka, jolloin ?aslav Brukner Wienin yliopistossa osoitti, että tietyillä oletuksilla Wignerin idea voidaan käyttää todistamaan muodollisesti että kvantimekaniikan mittaukset ovat subjektiivisia havaitsijoille.
Brukner ehdotti tapaa testata tätä käsitettä kääntämällä Wignerin ystävän skenaario puitteiksi ensin perustettu fyysikko John Bell julkaisussa 1964. Brukner harkitsi kahta paria kirjaimellisia ja ystäviä kahdessa erillisessä laatikossa suorittaen mittauksia jaetussa tilassa - kunkin laatikon sisällä ja ulkopuolella. Tulokset voidaan tiivistää, jotta niitä voidaan lopulta käyttää ns ”Soittoäänten epätasa-arvo. Jos tätä epätasa-arvoa loukataan, tarkkailijoilla voi olla vaihtoehtoisia tosiseikkoja.
Olemme nyt suorittaneet tämän testin ensimmäistä kertaa kokeellisesti Heriot-Watt-yliopistossa Edinburghissa pienimuotoisella kvanttitietokoneella, joka koostuu kolmesta parista takertuneita fotoneja. Ensimmäinen fotonipari edustaa kolikoita, ja kahta muuta käytetään kolikon heittämiseen - fotonien polarisaation mittaamiseen - kunkin laatikon sisällä. Kahden ruudun ulkopuolella molemmille puolille jää kaksi fotonia, jotka voidaan myös mitata.
Tutkijat kokeilla. Tekijä toimitti
Huolimatta huipputeknologian kvantitekniikan käytöstä, kesti viikkoja riittävästi tiedon keräämistä vain kuudelta fotonilta riittävästi tilastoja. Mutta lopulta onnistuimme osoittamaan, että kvanttimekaniikka saattaa todellakin olla ristiriidassa objektiivisten tosiasioiden olettamuksen kanssa - rikkomme eriarvoisuutta!
Teoria perustuu kuitenkin muutamiin oletuksiin. Näihin kuuluu, että valonopeuden ylittävät signaalit eivät vaikuta mittaustuloksiin ja että tarkkailijat voivat vapaasti valita mittaukset. Näin voi olla tai ei.
Toinen tärkeä kysymys on, voidaanko yksittäisiä fotoneja pitää tarkkailijoina. Bruknerin teoriaehdotuksessa tarkkailijoiden ei tarvitse olla tietoisia, heidän on vain kyettävä selvittämään tosiasiat mittaustuloksen muodossa. Eloton detektori olisi siksi kelvollinen tarkkailija. Ja oppikirjan kvanttimekaniikka ei anna meille mitään syytä uskoa, että ilmaisinta, joka voi olla niin pieni kuin muutama atomi, ei tulisi kuvata kvanttiobjektiksi aivan kuin fotoni. Voi myös olla mahdollista, että tavanomaista kvanttimekaniikkaa ei sovelleta suurilla mittakaavoilla, mutta testaus on erillinen ongelma.
Siellä voi olla monia maailmoja. NIKK / Flickr, CC BY-SA
Tämän vuoksi tämä kokeilu osoittaa, että ainakin paikallisten kvantimekaniikan mallien yhteydessä meidän on mietittävä objektiivisuuden käsitystämme. Tosiasiat, jotka koemme makroskooppisessa maailmassamme, näyttävät pysyvän turvallisina, mutta herää tärkeä kysymys siitä, kuinka kvantimekaniikan olemassa olevat tulkinnat voivat mukauttaa subjektiivisia tosiasioita.
Jotkut fyysikot näkevät tämän uuden kehityksen tukena tulkintoja, jotka sallivat esimerkiksi useamman kuin yhden havainnon tuloksen rinnakkaisuniversumien olemassaolo jossa jokainen tulos tapahtuu. Toiset näkevät sen pakottavana todistuksena sisäisesti havaitsijariippuvaisille teorioille, kuten Quantum Bayesianism, jossa agentin toimet ja kokemukset ovat teorian keskeisiä huolenaiheita. Mutta toiset pitävät tätä vahvana osoittimena, että ehkä kvantimekaniikka hajoaa tiettyjen monimutkaisuusasteikkojen yläpuolelle.
Selvästi nämä ovat kaikki syvästi filosofisia kysymyksiä todellisuuden perustavasta luonteesta. Olipa vastaus mikä tahansa, odottaa mielenkiintoinen tulevaisuus.
Tietoja Tekijät
Alessandro Fedrizzi, kvanttifysiikan professori, Heriot-Wattin yliopisto ja Massimiliano Proietti, tohtorikoulutettava kvanttifysiikka, Heriot-Wattin yliopisto
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Kirjat suorituskyvyn parantamisesta Amazonin bestseller-luettelosta
"Piikki: uuden asiantuntemuksen salaisuuksia"
Anders Ericsson ja Robert Pool
Tässä kirjassa kirjoittajat hyödyntävät asiantuntemuksensa alan tutkimuksiaan tarjotakseen näkemyksiä siitä, kuinka kuka tahansa voi parantaa suorituskykyään millä tahansa elämänalueella. Kirja tarjoaa käytännöllisiä strategioita taitojen kehittämiseen ja mestaruuden saavuttamiseen keskittyen tietoiseen harjoitteluun ja palautteeseen.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Atomic Habits: Helppo ja todistettu tapa rakentaa hyviä tapoja ja murtaa huonoja"
Kirjailija: James Clear
Tämä kirja tarjoaa käytännön strategioita hyvien tapojen rakentamiseen ja huonojen tapojen purkamiseen keskittyen pieniin muutoksiin, jotka voivat johtaa suuriin tuloksiin. Kirja perustuu tieteelliseen tutkimukseen ja todellisiin esimerkkeihin tarjotakseen käytännön neuvoja kaikille, jotka haluavat parantaa tapojaan ja saavuttaa menestystä.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Ajattelutapa: Menestyksen uusi psykologia"
kirjoittanut Carol S. Dweck
Tässä kirjassa Carol Dweck tutkii ajattelutavan käsitettä ja sitä, miten se voi vaikuttaa suorituskykyämme ja menestystä elämässämme. Kirja tarjoaa näkemyksiä kiinteän ajattelutavan ja kasvun ajattelutavan eroista sekä käytännön strategioita kasvun ajattelutavan kehittämiseen ja suuremman menestyksen saavuttamiseen.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Tottumuksen voima: miksi teemme mitä teemme elämässä ja liiketoiminnassa"
kirjoittanut Charles Duhigg
Tässä kirjassa Charles Duhigg tutkii tottumusten muodostumisen takana olevaa tiedettä ja sitä, kuinka sitä voidaan käyttää parantamaan suorituskykyämme kaikilla elämänalueilla. Kirja tarjoaa käytännön strategioita hyvien tapojen kehittämiseen, huonojen tapojen rikkomiseen ja kestävän muutoksen luomiseen.
Klikkaa saadaksesi lisätietoja tai tilataksesi
"Älykkäämpi nopeammin, parempi: tuottavuuden salaisuudet elämässä ja liiketoiminnassa"
kirjoittanut Charles Duhigg
Tässä kirjassa Charles Duhigg tutkii tuottavuuden tiedettä ja sitä, kuinka sitä voidaan käyttää parantamaan suorituskykyämme kaikilla elämänalueilla. Kirja perustuu tosielämän esimerkkeihin ja tutkimukseen tarjotakseen käytännön neuvoja suuremman tuottavuuden ja menestyksen saavuttamiseksi.
