עובדות אלטרנטיביות מתפשטות כמו וירוס ברחבי החברה. כעת, נראה שהם אפילו נגעו במדע - לפחות בתחום הקוונטי. זה אולי נראה אינטואיטיבי כנגד. ככל הנראה השיטה המדעית מושתתת על התפיסות האמינות של תצפית, מדידה וחזרתיות. עובדה, כפי שנקבעה על ידי מדידה, צריכה להיות אובייקטיבית, כך שכל הצופים יכולים להסכים איתה.
אולם במאמר שפורסם לאחרונה בכתב העת Science Advances, אנו מראים שבעולם המיקרו של האטומים והחלקיקים הנשלטים על ידי הכללים המוזרים של מכניקת הקוונטים, שני צופים שונים זכאים לעובדות שלהם. במילים אחרות, על פי מיטב התיאוריה שלנו על אבני הבניין של הטבע עצמו, עובדות יכולות למעשה להיות סובייקטיביות.
משקיפים הם שחקנים רבי עוצמה בעולם הקוונטים. על פי התיאוריה, חלקיקים יכולים להיות בכמה מקומות או מצבים בבת אחת - זה נקרא סופרפוזיציה. אך באופן מוזר, זה רק המקרה כאשר הם אינם נצפים. בשניה שאתה צופה במערכת קוונטית היא בוחרת מיקום או מצב ספציפי - שוברת את הסופרפוזיציה. העובדה שהטבע מתנהג כך הוכחה פעמים רבות במעבדה - למשל, בניסוי הכפול המפורסם.
בשנת 1961 הציע הפיזיקאי יוג'ין וויגנר ניסוי מחשבה פרובוקטיבי. הוא שאל מה יקרה כשיישום מכניקת הקוונטים על המתבונן שנצפה בעצמם. דמיין שחבר של וויגנר משליך מטבע קוונטי - שנמצא בסופרפוזיציה של ראשים וזנבות כאחד - בתוך מעבדה סגורה. בכל פעם שהחבר משליך את המטבע, הם רואים תוצאה מוגדרת. אנו יכולים לומר כי חברו של וויגנר קובע עובדה: התוצאה של השלכת המטבע היא בהחלט ראש או זנב.
לויגנר אין גישה לעובדה זו מבחוץ, ועל פי מכניקת הקוונטים, עליו לתאר את החבר ואת המטבע כדי להיות בסופרפוזיציה של כל התוצאות האפשריות של הניסוי. הסיבה לכך היא שהם "מסתבכים" - מחוברים בצורה מעורפלת כך שאם אתה מתמרק אחד אתה גם מתמרן את השני. וויגנר יכול כעת באופן עקרוני לאמת את הסופרפוזיציה הזו באמצעות מה שמכונה "ניסוי התערבות" - סוג של מדידה קוונטית המאפשר לפענח את הסופרפוזיציה של מערכת שלמה, ומאשר ששני עצמים מסתבכים.
כאשר וויגנר והחבר משווים הערות בהמשך, החבר יתעקש שראו תוצאות מוגדרות עבור כל השלכת מטבעות. ויגנר, לעומת זאת, לא יסכים על כך בכל פעם שהוא צפה בחבר ובמטבע בסופרפוזיציה.
זה מציג קונבולום. לא ניתן ליישב את המציאות הנתפסת על ידי החבר עם המציאות מבחוץ. ויגנר במקור לא ראה בכך פרדוקס רב, הוא טען שזה יהיה אבסורדי לתאר את הצופה המודע כאובייקט קוונטי. עם זאת, מאוחר יותר הוא התרחק מהשקפה זו, ועל פי ספרי לימוד רשמיים בנושא מכניקת הקוונטים, התיאור תקף לחלוטין.
הניסוי
התרחיש נותר מזמן ניסוי מחשבה מעניין. אך האם זה משקף את המציאות? מבחינה מדעית לא הייתה התקדמות רבה עד לא מזמן, כאשר צ'סלב ברוקנר מאוניברסיטת וינה הראה כי תחת הנחות מסוימות ניתן להשתמש ברעיון של ויגנר כדי להוכיח רשמית שמדידות במכניקת הקוונטים סובייקטיביות לצופים.
ברוקנר הציע דרך לבחון את התפיסה הזו על ידי תרגום תרחיש החברים של הוויג'נר למסגרת שהוקם לראשונה על ידי הפיזיקאי ג'ון בל בשנת 1964. ברוקנר שקל שני זוגות של ויגנרס וחברים, בשתי תיבות נפרדות, ובצעו מדידות על מצב משותף - בתוך ו מחוץ לתיבה שלהם. ניתן לסכם את התוצאות כך שבסופו של דבר ישמשו להערכת מה שנקרא "אי שוויון פעמון". אם יופר באי-שוויון זה, הצופים יכולים להיות בעלי עובדות חלופיות.
ביצענו כעת לראשונה ניסוי זה בניסוי באוניברסיטת Heriot-Watt באדינבורו על מחשב קוונטי בקנה מידה קטן המורכב משלושה זוגות פוטונים מסתבכים. צמד הפוטונים הראשון מייצג את המטבעות, והשניים האחרים משמשים לביצוע זריקת המטבעות - מדידת הקיטוב של הפוטונים - בתוך התיבה שלהם. מחוץ לשתי התיבות נותרו שני פוטונים מכל צד שניתן גם למדוד אותם.
למרות השימוש בטכנולוגיה קוונטית עדכנית, לקח שבועות לאסוף מספיק נתונים משישה פוטונים בלבד כדי להפיק מספיק סטטיסטיקות. אך בסופו של דבר הצלחנו להראות שמכניקת הקוונטים אכן לא תואמת את ההנחה של עובדות אובייקטיביות - הפרנו את אי השוויון.
אולם התיאוריה מבוססת על כמה הנחות. אלה כוללים כי תוצאות המדידה אינן מושפעות מאותות הנעים מעל למהירות האור וכי הצופים חופשיים לבחור אילו מדידות לבצע. זה יכול להיות או לא.
שאלה חשובה נוספת היא האם ניתן לראות בפוטונים בודדים כמתבוננים. בהצעת התיאוריה של ברוקנר, המשקיפים אינם צריכים להיות מודעים, עליהם להיות מסוגלים רק לקבוע עובדות בצורה של תוצאת מדידה. גלאי דומם יהיה אפוא צופה תקף. ומכניקת הקוונטים של ספרי הלימוד לא נותנת לנו שום סיבה להאמין כי אין לתאר גלאי, שניתן לעשותו קטן כמו כמה אטומים, כאובייקט קוונטי ממש כמו פוטון. יתכן גם שמכניקת הקוונטים הסטנדרטית אינה חלה על סולם אורך גדול, אלא בדיקה שזו בעיה נפרדת.
ניסוי זה מראה אפוא שלפחות עבור מודלים מקומיים של מכניקת הקוונטים, עלינו לחשוב מחדש על תפיסת האובייקטיביות שלנו. נראה שהעובדות שאנו חווים בעולמנו המקרוסקופי נותרו בטוחות, אולם עולה שאלה מרכזית כיצד הפרשנויות הקיימות למכניקת הקוונטים יכולות להכיל עובדות סובייקטיביות.
חלק מהפיזיקאים רואים בהתפתחויות החדשות אלה פרשנויות המחזקות המאפשרות ליותר מתוצאה אחת להתרחש לצורך התבוננות, למשל קיומם של יקומים מקבילים שבהם כל תוצאה מתרחשת. אחרים רואים בכך עדות משכנעת לתיאוריות התלויות בהתבוננות באופן מהותי כמו קוונטיז בייזיאנות, שבהן פעולותיו של סוכן וחוויותיו מהוות עניין מרכזי בתאוריה. אולם אחרים לוקחים זאת כמצביע חזק שאולי מכניקת הקוונטים תתפרק מעל סולמות מורכבות מסוימים.
ברור כי כל אלה שאלות פילוסופיות עמוקות לגבי טבעה היסודי של המציאות. תהיה התשובה אשר תהיה, עתיד מעניין מחכה.
