Pot exista două versiuni ale realității în același timp? Fizicienii spun că pot - la nivel cuantic, adică.
Cercetătorii au efectuat recent experimente pentru a răspunde unei întrebări de fizică teoretică vechi de zeci de ani despre realitățile duelante. Acest experiment de gândire complicat a propus ca doi indivizi care observă același foton să poată ajunge la concluzii diferite despre starea fotonului respectiv și totuși ambele observații ar fi corecte.
Pentru prima dată, oamenii de știință au replicat condițiile descrise în experimentul de gândire. Rezultatele lor, publicate pe 13 februarie în jurnalul de presă arXiv, au confirmat că, chiar și atunci când observatorii descriau stări diferite în același foton, cele două realități conflictuale pot fi ambele adevărate.
„Le puteți verifica pe amândouă”, a declarat pentru Live Science, co-autorul studiului, Martin Ringbauer, cercetător postdoctoral cu Departamentul de Fizică Experimentală de la Universitatea Innsbrück din Austria.
Prietenul lui Wigner
Această idee nedumerită a fost ideea lui Eugene Wigner, câștigător al Premiului Nobel pentru fizică în 1963. În 1961, Wigner a introdus un experiment de gândire care a devenit cunoscut drept „prietenul lui Wigner”. Începe cu un foton - o particulă de lumină. Când un observator dintr-un laborator izolat măsoară fotonul, află că polarizarea particulelor - axa pe care se rotește - este ori verticală sau orizontală.
Cu toate acestea, înainte de măsurarea fotonului, fotonul afișează ambele polarizări simultan, așa cum sunt dictate de legile mecanicii cuantice; ea există într-o „superpoziție” a două stări posibile.
Odată ce persoana din laborator măsoară fotonul, particula presupune o polarizare fixă. Dar pentru cineva din afara acelui laborator închis, care nu știe rezultatul măsurătorilor, fotonul nemăsurat este încă într-o stare de suprapunere.
Această observație a străinului - realitatea lor -, prin urmare, se abate de la realitatea persoanei din laborator care a măsurat fotonul. Cu toate acestea, nici una dintre acele observații contradictorii nu este considerată greșită, potrivit mecanicii cuantice.
Stări modificate
Timp de decenii, propunerea de îndoire a minții lui Wigner a fost doar un experiment de gândire interesant. Dar în ultimii ani, progrese importante în fizică au permis în sfârșit experților să pună la încercare propunerea lui Wigner, a spus Ringbauer.
"Au fost necesare progrese teoretice pentru a formula problema într-un mod care este testabil. Apoi, partea experimentală a avut nevoie de evoluții privind controlul sistemelor cuantice pentru a implementa ceva de genul", a explicat el.
Ringbauer și colegii săi au testat ideea originală a lui Wigner cu un experiment și mai riguros care dubla scenariul. Aceștia au desemnat două „laboratoare” în care vor avea loc experimentele și au introdus două perechi de fotoni încurcați, ceea ce înseamnă că soarta lor a fost legată, astfel încât cunoașterea stării unuia îți spune automat starea celuilalt. (Fotonii din configurație erau reali. Patru "oameni" în scenariu - "Alice", "Bob" și un "prieten" al fiecăruia - nu erau reali, ci reprezentau în schimb observatori ai experimentului).
Cei doi prieteni ai lui Alice și Bob, care au fost localizați „în interiorul” fiecărui laborator, fiecare a măsurat câte un foton într-o pereche încurcată. Aceasta a rupt legătura și a prăbușit superpoziția, ceea ce înseamnă că fotonul pe care l-au măsurat există într-o stare certă de polarizare. Au înregistrat rezultatele în memoria cuantică - copiate în polarizarea celui de-al doilea foton.
Alice și Bob, care erau „în afara” laboratoarelor închise, li s-a prezentat apoi două opțiuni pentru efectuarea propriilor observații. Ei ar putea măsura rezultatele prietenilor lor care au fost stocate în memoria cuantică și, astfel, au ajuns la aceleași concluzii despre fotonii polarizați.
Dar și ei ar putea conduce propriul lor experiment între fotonii încurcați. În acest experiment, cunoscut sub numele de experiment de interferență, dacă fotonii acționează ca valuri și încă există într-o superpoziție de stări, atunci Alice și Bob ar vedea un model caracteristic de lumină și întuneric franjuri, unde vârfurile și văile undelor de lumină se adaugă sus sau se anulează reciproc. Dacă particulele și-au „ales” starea, ați vedea un model diferit decât dacă nu ar fi. Wigner propusese anterior că acest lucru ar dezvălui că fotonii erau încă într-o stare încurcată.
Autorii noului studiu au descoperit că, chiar și în scenariul lor dublat, rezultatele descrise de Wigner au avut. Alice și Bob puteau ajunge la concluzii despre fotoni care erau corecte și probabile și care totuși diferă de observațiile prietenilor lor - care erau de asemenea corecte și probabile, potrivit studiului.
Mecanica cuantică descrie modul în care lumea funcționează la o scară atât de mică încât normele fizice normale nu se mai aplică; În decenii, experții care studiază domeniul au oferit numeroase interpretări despre ceea ce înseamnă acest lucru, a spus Ringbauer.
Cu toate acestea, dacă măsurătorile în sine nu sunt absolute - așa cum sugerează aceste noi descoperiri - asta contestă sensul propriu al mecanicii cuantice.
„Se pare că, spre deosebire de fizica clasică, rezultatele măsurării nu pot fi considerate adevăr absolut, ci trebuie înțelese în raport cu observatorul care a efectuat măsurarea”, a spus Ringbauer.
„Poveștile pe care le spunem despre mecanica cuantică trebuie să se adapteze la asta”, a spus el.
