Wigners venneparadoks: er der en objektiv virkelighed?

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Hvad er virkeligheden? Og hvem kan svare på dette spørgsmål? Sidste år testede forskere ved Heriot-Watt University i Skotland et interessant eksperiment, der tyder på, at objektiv virkelighed muligvis ikke eksisterer.

På trods af at denne idé engang kun var en teori, var forskerne nu i stand til at overføre den til universitetslaboratoriets vægge og derfor teste den. Da målinger fra forskellige positioner i kvanteverdenen giver forskellige resultater, men samtidig er lige rigtige, viste det udførte forsøg, at i kvantefysikkens verden kan to mennesker observere den samme begivenhed og forskellige resultater; dog kan ingen af disse to begivenheder opfattes som forkerte.

Med andre ord, hvis to mennesker ser to forskellige virkeligheder, så kan de ikke blive enige om, hvilken der er korrekt. Dette paradoks er kendt som "Wigners venneparadoks", og nu har videnskabsmænd eksperimentelt bevist det.

Kvantemekanik er en gren af teoretisk fysik, der beskriver de grundlæggende egenskaber og opførsel af atomer, ioner, molekyler, elektroner, fotoner, kondenseret stof og andre elementære partikler.

Wigners ven paradoks

I 1961 satte nobelprismodtageren i fysik Eugene Wigner alvorligt spørgsmålstegn ved, hvad objektiv virkelighed er. Videnskabsmanden foreslog et af de mærkeligste eksperimenter inden for kvantemekanik, som involverede ideen om, at to mennesker kunne observere to forskellige virkeligheder, og ingen af dem ville teknisk set være forkerte. Men hvordan?

I et tankeeksperiment kaldet Wigners venneparadoks studerer to videnskabsmænd i et laboratorium en foton, den mindste kvantitative lysenhed. Det er bemærkelsesværdigt, at denne polariserede foton, når den måles, kan have enten vandret polarisering eller vertikal polarisering. Men før måling eksisterer en foton ifølge kvantemekanikkens love i begge polarisationstilstande samtidigt - i den såkaldte superposition.

Så Wigner forestillede sig, hvordan hans ven i et andet laboratorium måler tilstanden af denne foton og husker resultatet, mens Wigner selv observerer langvejs fra. Samtidig har Wigner ingen information om målingen af sin ven, og derfor er han tvunget til at antage, at fotonen og dens måling er i en superposition af alle mulige forsøgsresultater.

Men dette er i skærende kontrast til synspunktet fra Wigners ven, som faktisk målte polariseringen af fotonen og registrerede den! Vennen kan endda ringe til Wigner og fortælle ham, at målingen er foretaget (forudsat at resultatet ikke afsløres). Således får vi to realiteter, der modsiger hinanden, hvilket sår tvivl om den objektive status af de kendsgerninger, der er etableret af to iagttagere.

Det er bemærkelsesværdigt, at indtil 2019 - indtil de svenske forskere lavede det samme eksperiment i laboratoriet - var Wigners vens paradoks udelukkende et tankeeksperiment. Ligesom det verdensberømte eksperiment foreslået af den østrigske teoretiske fysiker Edwin Schrödinger.

Schrödingers kat er et tankeeksperiment, der beskriver kvantemekanikkens absurditet. Forestil dig, at du har en kat og en æske. I kassen putter du en kat, et radioaktivt stof og en speciel mekanisme, der åbner en kolbe med gift. I tilfælde af henfald af et radioaktivt atom i en lukket boks - og det kan ske når som helst - vil mekanismen åbne beholderen med giften, og katten dør. Men man kan kun finde ud af, om et radioaktivt atom er henfaldet eller ej, man kan kun kigge ind i kassen. Indtil dette punkt er katten ifølge kvantefysikkens principper både levende og død, det vil sige, den er i superposition.

Er der ingen objektiv virkelighed?

Forskerne brugte seks sammenfiltrede fotoner til at skabe to alternative virkeligheder i laboratoriet. Den ene virkelighed repræsenterede Wigners virkelighed, den anden virkeligheden af hans ven. Wigners ven målte polariseringen af fotonen og gemte resultatet, hvorefter Wigner selv udførte en interferensmåling for at afgøre, om målingen og fotonen var i superposition.

Resultaterne opnået af holdet af videnskabsmænd var blandede. Det viste sig, at begge realiteter kan eksistere side om side, selvom de fører til uforenelige resultater – præcis som Eugene Wigner forudsagde. Men kan de forenes?

Ideen om, at observatører i sidste ende kan forene deres målinger af en eller anden fundamental virkelighed, er baseret på flere antagelser.

For det første eksisterer universelle fakta, og observatører kan blive enige om dem.

For det andet påvirker det valg, en iagttager træffer, ikke det valg, de andre iagttagere træffer - denne antagelse, fysik kalder lokalitet. Så hvis der er en objektiv virkelighed, som alle kan være enige i, så er alle disse antagelser sande.

Men resultaterne af videnskabsmænds arbejde fra Heriot-Watt University, offentliggjort i tidsskriftet Science Advances, indikerer, at objektiv virkelighed ikke eksisterer. Eksperimentet antyder med andre ord, at en eller flere antagelser - ideen om, at der er en virkelighed, som vi kan blive enige om, ideen om, at vi har frit valg, eller ideen om lokalitet - må være forkerte.

"Den videnskabelige metode er afhængig af universelt anerkendte fakta etableret ved gentagne målinger, uanset hvem der har foretaget observationerne," skriver forskerne i deres arbejde.

Jeg ved ikke med dig, men mit hoved snurrer, fordi de opnåede resultater giver reelle beviser for, at når det kommer til kvantefysikkens område, er der ikke noget, der hedder objektiv virkelighed.