Faptele alternative se răspândesc ca un virus printre oameni.
Acum, se pare că ele au infectat chiar ştiinţa — cel puţin domeniul cuantic.
Acest lucru poate părea contra intuitiv.
Metoda științifică este întotdeauna bazată pe noțiuni fiabile de observare, măsurare şi repetabilitate.
Un fapt, odată ce a fost stabilit prin măsurări, ar trebui să fie obiectiv, astfel încât toţi observatorii să poată fi de acord cu aceasta.
Dar într-o lucrare publicată recent în Science Advances, se arată că, în micro-lumea de atomi şi particule, care este guvernată de regulile ciudate ale mecanicii cuantice, doi observatori diferiți au dreptul la propriile fapte.
Cu alte cuvinte, conform celei mai reușite teorii a noastre despre blocurile de construcție a naturii în sine, faptele pot fi de fapt subiective.
Observatorii sunt jucători puternici în lumea cuantică.
Potrivit teoriei, particulele pot fi simultan în mai multe locuri sau stări — aceasta se numește superpoziție.
Dar, primul lucru ciudat cu care avem de a face aici, este că, aceasta poate fi valabil doar în cazul când ei nu sunt observați.
Vedeţi şi: Ciudăţenia cuantică încă odată ne arată că noi nu trăim într-o simulare de calculator
Al doilea, este că, atunci când observați un sistem cuantic, el alege o locație sau o stare specifică — întrerupând astfel superpoziția.
Faptul că natura se comportă astfel, a fost dovedit de mai multe ori în laborator — de exemplu, în celebrul experiment cu dublă fantă.
Video unde se explică experimentul cu dublă fantă
În 1961, fizicianul Eugene Wigner, a propus un experiment de gândire provocator.
El s-a întrebat, ce s-ar întâmpla atunci când mecanica cuantică se aplică unui observator care este el însuși observat.
Imaginaţi-vă că un prieten de a lui Wigner aruncă o monedă cuantică — ce se află într-o superpoziție, atât cap, cât şi pajură — în interiorul unui laborator închis.
Vedeţi şi: Prima teleportare cuantică a unui qutrit a fost realizată pentru prima dată
De fiecare dată când prietenul aruncă moneda, el observă un rezultat cert.
Noi putem spune că prietenul lui Wigner stabilește un fapt: rezultatul aruncării monedei este cu siguranță cap sau pajură.
Wigner nu are acces la acest fapt din exterior şi, potrivit mecanicii cuantice, trebuie să descrie prietenul şi moneda ca aflându-se într-o superpoziție a tuturor rezultatelor posibile ale experimentului.
Asta pentru că sunt „inseparabili” — conectați înfricoșător, astfel încât, dacă acționezi asupra unuia, acționezi şi asupra celuilalt.
Vedeţi şi: Pentru prima dată, “Acțiunea Înfricoșătoare” a lui Einstein a fost demonstrată la scară mare
În principiu, Winger poate acum să verifice superpoziţia folosind aşa-numitul „experiment de interferenţă” — un tip de măsurare care permite dezvăluirea superpoziției întregului sistem, ce confirmă că două obiecte sunt inseparabile.
Vedeţi şi: Fizicienii au realizat teleportarea cuantică sub apă pentru prima dată
Atunci când Winger şi prietenul vor compară notiţele mai târziu, amicul va insista că văzut rezultate precise la fiecare aruncare a monedei.
Cu toate acestea, Winger nu va fi de acord, de fiecare dată, când observa prietenul şi moneda într-o superpoziție.
Aceasta prezintă o enigmă. Realitatea percepută de prieten nu poate fi potrivită cu realitatea din exterior.
Inițial, Winger nu a considerat acest lucru un aşa mare paradox, el motiva asta prin faptul că ar fi absurd să descrii un observator conștient ca un obiect cuantic.
Cu toate acestea, el s-a îndepărtat ulterior de acest punct de vedere (en) şi, conform manualelor oficiale despre mecanica cuantică, descrierea este perfect valabilă (en).
Experimentul
Scenariul a rămas mult timp un experiment de gândire interesant.
Dar reflectă el oare realitatea?
Până de curând, științific s-au înregistrat puține progrese în acest sens.
Dar, Časlav Brukner , de la Universitatea din Viena, a arătat că în anumite presupuneri, ideea lui Wigner poate fi folosită pentru a demonstra formal că măsurătorile în mecanica cuantică sunt subiective pentru observatori.
Brukner a propus o modalitate de testare a acestei noțiuni, prin transpunerea scenariului cu prietenul lui Wigner într-o structură pentru prima dată stabilită (en) de fizicianul John Bell în 1964.
Brunker a examinat două perechi de Wigner-i şi prieteni, în două cutii separate, efectuând măsurători pe o stare comună — în interiorul şi în afara cutiei respective.
Rezultatele pot fi în cele din urmă rezumate pentru a fi utilizate la evaluarea aşa-numitei „inegalităţi Bell„.
Dacă această inegalitate este încălcată, observatorii ar putea avea fapte alternative.
Acum, noi pentru prima dată am realizat acest test experimental la Universitatea Heriot-Watt din Edinburgh pe un computer cuantic la scară mică, format din trei perechi de fotoni inseparabili.
Prima pereche de fotoni reprezintă monedele, iar celelalte două sunt folosite pentru a efectua aruncarea monedei — măsurând polarizarea fotonilor — în interiorul cutiei respective.
La exteriorul fiecărei din cele două cutii rămâne câte un foton, ce pot fi, de asemenea, măsurați.
În ciuda utilizării tehnologiei cuantice de ultimă generație, a fost nevoie de săptămâni pentru a colecta suficiente date de la doar şase fotoni, pentru a genera suficiente statistici.
În cele din urmă, noi am reușit să arătăm că mecanica cuantică ar putea fi într-adevăr incompatibilă cu asumarea unor fapte obiective — noi am încălcat inegalitatea.
Însă, teoria se bazează pe câteva presupuneri.
Ele țin seama de faptul că, rezultatele măsurătorilor nu sunt influențate de semnalele ce circulă depășind viteza luminii şi că observatorii sunt liberi să aleagă ce măsurări să facă.
Acesta poate fi sau nu cazul.
O altă întrebare importantă este, dacă fotonii singuri pot fi considerați observatori.
Vedeţi şi: O nouă proprietate a luminii descoperită
În propunerea teoretică a lui Brunker, observatorii nu trebuie să fie conștienți, ei trebui doar să poată stabili fapte sub forma unui rezultat al măsurărilor.
Prin urmare, un detector neînsuflețit ar fi un observator valid.
Iar manualul de mecanică cuantică nu ne oferă nici un motiv să credem că un detector, ce poate fi făcut la fel de mic ca câțiva atomi, nu ar putea fi descris ca obiect cuantic la fel ca fotonul.
De asemenea, ar putea fi posibil, ca mecanica cuantică standard să nu poată fi aplicată la scări mari de lungime, dar testarea acestui lucru este o problemă separată.
Prin urmare, acest experiment arată că, cel puțin pentru modelele locale de mecanică cuantică, trebuie să regândim noțiunea de obiectivitate.
Faptele pe care le experimentăm în lumea noastră macroscopică par să rămână în siguranță, dar apare o întrebare majoră, privind modul cum interpretările existente ale mecanicii cuantice pot acomoda fapte subiective.
Unii fizicieni văd aceste noi evoluţii ca pe niște interpretări consolidate, ce permit apariţia mai multor rezultate pentru observație, de exemplu, existenţa universurilor paralele unde fiecare din acestea au loc.
Vedeţi şi: Universuri paralele: Teorii şi dovezi
Alţii consideră că sunt dovezi convingătoare pentru teoriile intrinsec dependente de observator, cum ar fi Bayesianismul cuantic (en), în care acţiunile şi experiențele unui agent sunt preocupări centrale ale teoriei.
Dar, totuşi, alţii consideră aceasta un indiciu puternic că mecanica cuantică va eşua la anumite scări de complexitate superioare.
Evident, toate acestea sunt întrebări profund filozofice despre natura fundamentală a realității.
Indiferent care va fi răspunsul, ne așteaptă un viitor interesant.
Acest articol a fost publicat inițial la The Conversation.
Lasă un răspuns