General, Research, Technology

Чи існує об'єктивна реальність?

Що таке реальність?І хто може дати відповідь на це питання? У минулому році вчені з Університету Херіота-Уатта в Шотландії перевірили цікавий експеримент, результати якого припускають, що об'єктивної реальності може не існувати. Незважаючи на те, що колись ця ідея була просто теорією, тепер дослідники змогли перенести її в стіни університетської лабораторії, а значить перевірити. Так як в квантовому світі вимірювання з різних позицій дають різні результати, але при цьому однаково вірні, проведений експеримент показав, що в світі квантової фізики двоє людей можуть спостерігати один і той же подія і різні результати; при цьому жодне з цих двох подій не може бути сприйнято як неправильне. Іншими словами, якщо дві людини бачать дві різні реальності, то домовитися яка з них правильна вони не зможуть. Цей парадокс відомий як «парадокс одного Вигнера» і тепер вчені експериментально його довели.

Вчені не полишають спроб відповісти на питання про те, що таке реальність.

Квантова механіка - це розділ теоретичної фізики, який описує основні властивості і поведінку атомів, іонів, молекул, електронів, фотонів, конденсованих середовищ, а також інших елементарних частинок.

Парадокс одного Вигнера

У 1961 році лауреат Нобелівської премії з фізикиЮджин Вігнер всерйоз задався питанням про те, чим же є об'єктивна реальність. Вчений запропонував один з найдивніших експериментів в квантовій механіці, який включав ідею про те, що дві людини можуть спостерігати дві різні реальності і жоден з них технічно не буде помилятися. Але як?

В ході уявного експерименту, який і отримавназва «парадокс одного Вигнера», два вчених в лабораторії вивчають фотон - найменшу кількісну одиницю світла. Примітно, що цей поляризований фотон при вимірюванні може мати або горизонтальну поляризацію, або вертикальну. Але до вимірювання, відповідно до законів квантової механіки, фотон існує в обох поляризаційних станах одночасно - в так званій суперпозиції.

Отже, Вигнер уявив собі, як його друг віншій лабораторії вимірює стан цього фотона і запам'ятовує результат, в той час як сам Вигнер спостерігає здалеку. При цьому у Вигнера немає ніякої інформації про вимірювання свого друга, а тому він змушений припустити, що фотон і його вимір знаходяться в суперпозиції всіх можливих результатів експерименту.

Ще більше цікавих статей про останні наукові відкриття в галузі теоретичної фізики (і не тільки), читайте на нашому каналі в Яндекс.Дзен. Там регулярно виходять статті, яких немає на сайті.

До виміру фотон перебуває в суперпозиції, тобто в двох станах одночасно.

Але ж це різко контрастує з точкою зорудруга Вигнера, який дійсно виміряв поляризацію фотона і записав її! Друг може навіть подзвонити Вігнером і сказати, що вимір було зроблено (за умови, що результат не буде розкрито). Таким чином ми отримуємо дві реальності, що суперечать один одному, що ставить під сумнів об'єктивний статус фактів, встановлених двома спостерігачами.

Примітно, що до 2019 року - поки шведськівчені не провели той же експеримент в лабораторії - парадокс одного Вигнера був виключно уявним експериментом. Точно так же, як і всесвітньо відомий експеримент, запропонований австрійським фізиком-теоретиком Едвіном Шредінгер.

кіт Шредінгера - уявний експеримент, який описує абсурдністьквантової механіки. Уявіть, що у вас є кіт і коробка. У коробку ви ставите кота, радіоактивна речовина і спеціальний механізм, що відкриває колбу з отрутою. У разі розпаду радіоактивного атома в закритій коробці - а це може статися в будь-який момент - механізм відкриє ємність з отрутою і кіт загине. Ось тільки дізнатися, розпався радіоактивний атом чи ні, можна тільки заглянувши в коробку. До цього моменту, згідно з принципами квантової фізики, кіт одночасно і живий, і мертвий, тобто знаходиться в суперпозиції.

До речі, недавно фізики придумали як врятувати кота Шредінгера. Детальніше про це цікавому відкритті читайте в нашому матеріалі.

Об'єктивної реальності не існує?

Для створення двох альтернативних реальностей влабораторії дослідники використовували шість заплутаних фотонів. Одна реальність представляла реальність Вигнера, інша - реальність його друга. Друг Вигнера виміряв поляризацію фотона і зберіг результат, після чого вже сам Вигнер виконав інтерференційне вимір, щоб визначити, чи знаходяться вимір і фотон в суперпозиції.

Результати, отримані командою вчених були неоднозначними. Виявилося що обидві реальності можуть співіснувати, навіть якщо призводять до непримиренним результатами - все як і передбачав Юджин Вігнер. Але чи можна їх узгодити?

Відкриття шотландських вчених примітно своєю складністю, так як вперше уявний експеримент такого роду вдалося перевірити в лабораторних умовах.

Ідея про те, що спостерігачі можуть в кінцевомупідсумку узгодити свої вимірювання деякої фундаментальної реальності, заснована на кількох припущеннях. По-перше, універсальні факти дійсно існують і спостерігачі можуть дійти згоди щодо них. По-друге, вибір, який робить один зі спостерігачів, не впливає на вибір, який роблять інші спостерігачі - це припущення фізики називають локальностью. Так що якщо існує об'єктивна реальність, з якою все можуть погодитися, то всі ці припущення справедливі.

Читайте також: Таємниці квантової механіки - що таке квантова заплутаність?

Але результати роботи вчених з УніверситетуХеріота-Уатта, опублікованій в журналі Science Advances, свідчать про те, що об'єктивної реальності не існує. Іншими словами, експеримент передбачає, що одне або кілька припущень - ідея про те, що існує реальність, з якою ми можемо погодитися, ідея про те, що у нас є свобода вибору, чи ідея локальності - повинні бути помилкові.

«Науковий метод спирається на повсюдно узгоджені факти, встановлені шляхом багаторазових вимірювань, незалежно від того, хто проводив спостереження», - пишуть дослідники в своїй роботі.

Не знаю як у вас, але у мене голова йде обертом,адже отримані результати надають реальні докази того, що, коли справа доходить до області квантової фізики, такої речі як об'єктивна реальність не може існувати.