Alternatiivsed faktid levivad nagu viirus kogu ühiskonnas. Nüüd näib, et nad on isegi teaduse nakatanud - vähemalt kvantmaailma. See võib tunduda vastuoluline. Teaduslik meetod põhineb lõppude lõpuks usaldusväärsetel mõistetel vaatluse, mõõtmise ja korratavuse kohta. Mõõtmise teel kindlaks tehtud fakt peaks olema objektiivne, nii et kõik vaatlejad saaksid sellega nõustuda.
Kuid hiljuti ajakirjas Science Advances avaldatud dokumendis näitame, et aatomite ja osakeste mikromaailmas, mida juhivad kvantmehaanika veidrad reeglid, on kahel erineval vaatlejal õigus oma faktidele. Teisisõnu, vastavalt meie parimatele looduse enda ehituskivi teooriatele võivad faktid olla tegelikult subjektiivsed.
Vaatlejad on kvantmaailmas võimsad tegijad. Teooria kohaselt võivad osakesed olla mitmes kohas või olekus korraga - seda nimetatakse superpositsiooniks. Kuid kummalisel kombel on see ainult juhul, kui neid ei järgita. Kui vaatad kvantisüsteemi, valib see konkreetse asukoha või oleku - purustades ülipositsiooni. Fakt, et loodus nii käitub, on laboris korduvalt tõestatud - näiteks kuulsas topeltpilu katses.
1961. aastal pakkus füüsik Eugene Wigner välja provokatiivse mõttekatse. Ta seadis kahtluse alla, mis juhtuks kvantmehaanika rakendamisel vaatlejale, mida ka ise jälgitakse. Kujutage ette, et Wigneri sõber viskab suletud laborisse kvantmündi - mis on nii pea kui ka saba superpositsioonil. Iga kord, kui sõber mündi viskab, jälgivad nad kindlat tulemust. Võib öelda, et Wigneri sõber tuvastab fakti: mündi viskamise tulemuseks on kindlasti pea või saba.
Wigneril pole sellele asjaolule väljastpoolt juurdepääsu ja kvantmehaanika kohaselt peavad ta kirjeldama sõpra ja mündi, et nad oleksid eksperimendi kõigi võimalike tulemuste peal. Seda seetõttu, et nad on "takerdunud" - omavahel õudselt ühendatud, nii et kui ühega manipuleerite, siis manipuleerite ka teisega. Wigner saab nüüd seda superpositsiooni põhimõtteliselt kontrollida niinimetatud "interferentsieksperimendi" abil - kvantmõõtmise tüüp, mis võimaldab lahti harutada kogu süsteemi superpositsiooni, kinnitades, et kaks objekti on omavahel seotud.
Kui Wigner ja sõber hiljem märkmeid võrdlevad, nõuab sõber, et nad nägid iga mündi viskamise puhul kindlaid tulemusi. Wigner ei nõustu sellega, kui ta vaatas sõpra ja mündi ülipositsioonil.
See esindab nõnda. Sõbra tajutud reaalsust ei saa ühitada välise reaalsusega. Wigner ei pidanud seda algselt paradoksiks, vaid väitis, et teadliku vaatleja kvantobjektina kirjeldamine oleks absurdne. Hiljem kaldus ta sellest vaatest siiski kaugemale ja kvantmehaanika ametlike õpikute järgi on kirjeldus täiesti kehtiv.
Katse
Stsenaarium on pikka aega jäänud huvitavaks mõtteeksperimendiks. Kuid kas see kajastab tegelikkust? Teaduslikult on selles osas tehtud vähe edusamme alles üsna hiljuti, kui Viini ülikoolis asuv Časlav Brukner näitas, et teatud eelduste kohaselt saab Wigneri ideed kasutada ametlikuks tõestamiseks, et kvantmehaanika mõõtmised on vaatlejate subjektid.
Brukner pakkus välja selle idee katsetamise viisi, tõlkides Wigneri sõbra stsenaariumi raamistikku, mille füüsik John Bell lõi esmakordselt 1964. aastal. Brukner pidas kahte Wnerseri ja sõprade paari kahes eraldi kastis, viies läbi mõõtmisi ühises olekus - sees ja sees. väljaspool nende vastavat kasti. Tulemused võib kokku võtta, et neid saaks lõppkokkuvõttes kasutada niinimetatud "Bell-ebavõrdsuse" hindamiseks. Kui seda ebavõrdsust rikutakse, võivad vaatlejad saada muid fakte.
Nüüd tegime esimest korda seda katset eksperimentaalselt Edinburghi Heriot-Watt ülikoolis väikesemahulise kvantarvuti abil, mis koosneb kolmest takerdunud footonite paarist. Esimene footonipaar tähistab münte ja ülejäänud kahte kasutatakse mündi viskamiseks - footonite polarisatsiooni mõõtmiseks - vastavas kastis. Kahe kasti välisküljel jääb mõlemale küljele kaks footoni, mida saab ka mõõta.
Vaatamata tipptasemel kvanttehnoloogia kasutamisele kulus nädalate jooksul, et koguda kuuest footonist piisav arv andmeid statistika kogumiseks. Kuid lõpuks õnnestus meil näidata, et kvantmehaanika võib tõepoolest olla kokkusobimatu objektiivsete faktide eeldusega - rikkusime ebavõrdsust.
Teooria põhineb siiski vähestel eeldustel. Nende hulka kuulub see, et mõõtmistulemusi ei mõjuta signaalid, mis kulgevad üle kiiruse ja et vaatlejad saavad vabalt valida, milliseid mõõtmisi teha. See võib nii olla või mitte.
Veel üks oluline küsimus on see, kas üksikuid footoneid võib vaatajaks pidada. Brukneri teooriaettepanekus ei pea vaatlejad olema teadlikud, nad peavad lihtsalt suutma tuvastada fakte mõõtmistulemuse vormis. Elutu detektor oleks seega kehtiv vaatleja. Ja õpikute kvantmehaanika ei anna meile alust arvata, et detektorit, mille suurus võib olla nii väike kui paar aatomit, ei tohiks kvantobjektina kirjeldada, nagu footonit. Samuti võib olla võimalik, et standardne kvantmehaanika ei kehti suurte pikkuste skaalade korral, vaid katsetamine on omaette probleem.
Seetõttu näitab see katse, et vähemalt kvantmehaanika kohalike mudelite puhul peame oma objektiivsuse idee ümber mõtlema. Faktid, mida me oma makroskoopilises maailmas kogeme, näivad olevat ohutud, kuid tõstatub suur küsimus, kuidas kvantmehaanika olemasolevad tõlgendused mahutavad subjektiivseid fakte.
Mõned füüsikud näevad neid uusi arenguid tugevate tõlgendustena, mis võimaldavad vaatlusel esineda rohkem kui ühel tulemusel, näiteks paralleelsete universumite olemasolu, milles iga tulemus toimub. Teised näevad seda veenvate tõendusmaterjalina seesmiselt vaatlejatest sõltuvatele teooriatele, nagu näiteks kvant-bayesianism, milles agendi tegevus ja kogemused on teooria keskne probleem. Kuid ometi võtavad teised seda tugeva näitena, et ehkki kvantmehaanika laguneb teatud keerukusskaala kohal.
On selge, et need kõik on sügavalt filosoofilised küsimused reaalsuse põhimõttelise olemuse kohta. Ükskõik, milline vastus on, ootab huvitav tulevik.
