קיימת יותר מציאות אחת (בפיזיקה קוונטית)

האם יכולות להתקיים שתי גרסאות של מציאות בו זמנית? פיזיקאים אומרים שהם יכולים - ברמה הקוונטית, כלומר.

החוקרים ערכו לאחרונה ניסויים כדי לענות על שאלה בפיזיקה תיאורטית בת עשרות שנים בנושא מציאות דו קרב. ניסוי מחשבה מסובך זה הציע ששני אנשים שצפו באותו פוטון יוכלו להגיע למסקנות שונות לגבי מצבו של אותו פוטון - ובכל זאת שתי התצפיות שלהם היו נכונות.

לראשונה מדענים משכפלים מצבים המתוארים בניסוי המחשבה. תוצאותיהם, שפורסמו ב -13 בפברואר בכתב העת prepX arXiv, אישרו כי גם כשמתבוננים תיארו מצבים שונים באותו פוטון, שתי המציאויות המתנגשות יכולות להיות שתיהן נכונות.

"אתה יכול לאמת את שניהם," אמר הסופר Live Martin כי מחברו המשותף מרטין רינגבאואר, חוקר פוסט-דוקטורט במחלקה לפיזיקה ניסיונית באוניברסיטת אינסברוק באוסטריה.

חבר של וויגנר

רעיון נבוך זה היה פרי מוחו של יוג'ין וויגנר, זוכה פרס נובל לפיזיקה בשנת 1963. בשנת 1961 הציג ויגנר ניסוי מחשבה שנודע בכינויו "חברו של וויגנר". זה מתחיל בפוטון - חלקיק אור. כאשר צופה במעבדה מבודדת מודד את הפוטון, הם מגלים כי הקיטוב של החלקיק - הציר עליו מסתובב - הוא אנכי או אופקי.

עם זאת, לפני שנמדד הפוטון, הפוטון מציג את שתי הקיטוב בבת אחת, כפי שמוכתב על ידי חוקי מכניקת הקוונטים; זה קיים ב"סופרפוזיציה "של שני מצבים אפשריים.

ברגע שהאדם במעבדה מודד את הפוטון, החלקיק מניח קיטוב קבוע. אבל עבור מישהו מחוץ למעבדה הסגורה שאינו יודע את תוצאת המדידות, הפוטון הבלתי ניתן למדינה עדיין במצב של סופרפוזיציה.

ההתבוננות של הזר הזה - המציאות שלהם - נובעת אפוא ממציאותו של האדם במעבדה שמדד את הפוטון. עם זאת, אף אחת מהתצפיות המנוגדות לא נחשבת כשגויה, על פי מכניקת הקוונטים.

מדינות משתנות

במשך עשרות שנים ההצעה המכופפת של וויגנר הייתה רק ניסוי מחשבה מעניין. אך בשנים האחרונות התקדמות חשובה בפיזיקה איפשרה לבסוף למומחים להעמיד את מבחן ההצעה של וויגנר, אמר רינגבאואר.

"היה צורך בהתקדמות תיאורטית בכדי לנסח את הבעיה בצורה הניתנת לבדיקה. לאחר מכן, הצד הניסוי היה זקוק להתפתחויות בשליטה על מערכות קוונטיות כדי ליישם משהו כזה," הסביר.

רינגבאואר וחבריו בדקו את הרעיון המקורי של ויגנר באמצעות ניסוי קפדני עוד יותר שהכפיל את התרחיש. הם ייעדו שתי "מעבדות" בהן הניסויים יתקיימו והציגו שני זוגות של פוטונים מסתבכים, כלומר הגורל שלהם היה מקושר, כך שלדעת מצב של אחד אומר לך אוטומטית את מצבו של השני. (הפוטונים במערך היו אמיתיים. ארבעה "אנשים" בתרחיש - "אליס", "בוב" ו"חבר "של כל אחד מהם - לא היו אמיתיים, אלא במקום זאת ייצגו את המתבוננים בניסוי).

שני חבריהם של אליס ובוב, שהיו ממוקמים "בתוך" כל אחת מהמעבדות, מדדו כל אחד פוטון אחד בזוג מסובך. זה שבר את ההסתבכות וקירס את הסופרפוזיציה, כלומר הפוטון שהם מדדו היה קיים במצב מובהק של קיטוב. הם רשמו את התוצאות בזיכרון קוונטי - הועתקו בקיטוב של הפוטון השני.

לאליס ובוב, שהיו "מחוץ" למעבדות הסגורות, הוצגו אז שתי אפשרויות לביצוע תצפיות משלהן. הם יכלו למדוד את תוצאות חבריהם שהיו מאוחסנים בזיכרון הקוונטי, ובכך להגיע לאותן מסקנות לגבי הפוטונים הקוטביים.

אך הם גם יכלו לערוך ניסוי משלהם בין הפוטונים הסבוכים. בניסוי זה, הידוע כניסוי התערבות, אם הפוטונים פועלים כגלים ועדיין קיימים בסופרפוזיציה של מצבים, אז אליס ובוב היו רואים דפוס אופייני של שוליים בהירים וחשוכים, בהם הפסגות והעמקים של גלי האור מוסיפים למעלה או לבטל זה את זה. אם החלקיקים "בחרו" במצבם, הייתם רואים דפוס אחר מאשר אם הם לא היו. ויגנר הציע בעבר שזה יגלה שהפוטונים עדיין במצב סבוך.

מחברי המחקר החדש גילו כי אפילו בתרחיש הכפול שלהם, התוצאות שתיאר וויגנר. אליס ובוב יכלו להגיע למסקנות לגבי הפוטונים שהיו נכונים ומוכחים ועם זאת נבדלו מהתצפיות של חבריהם - שהיו גם נכונים ומוכחים, על פי המחקר.

מכניקת הקוונטים מתארת ​​כיצד העולם פועל בקנה מידה כה קטן עד שחוקי הפיזיקה הרגילים אינם חלים עוד; במהלך עשורים רבים, מומחים שחקרו את התחום הציעו פרשנויות רבות למה זה אומר, אמר רינגבאואר.

עם זאת, אם המדידות עצמן אינן מוחלטות - כפי שמראים הממצאים החדשים הללו - שמאתגרת את עצם המשמעות של מכניקת הקוונטים.

"נראה שבניגוד לפיזיקה הקלאסית, תוצאות המדידה אינן יכולות להיחשב לאמת מוחלטת אלא יש להבין אותה יחסית לצופה שביצע את המדידה", אמר רינגבאואר.

"הסיפורים שאנחנו מספרים על מכניקת הקוונטים צריכים להסתגל לזה", אמר.