ความจริงตามวัตถุประสงค์ไม่ได้มีอยู่การทดลองควอนตัมแสดงให้เห็น

ข้อเท็จจริงทางเลือกกำลังแพร่กระจายอย่างไวรัสทั่วทั้งสังคม ตอนนี้ดูเหมือนว่าพวกเขายังมีวิทยาศาสตร์ที่ติดเชื้อ - อย่างน้อยก็เป็นอาณาจักรควอนตัม สิ่งนี้อาจดูเหมือนเคาน์เตอร์ง่าย วิธีการทางวิทยาศาสตร์นั้นก่อตั้งขึ้นบนพื้นฐานของความเชื่อที่เชื่อถือได้ของการสังเกตการวัดและการทำซ้ำ ความจริงตามที่กำหนดโดยการวัดควรมีวัตถุประสงค์เพื่อให้ผู้สังเกตการณ์ทุกคนสามารถเห็นด้วยกับมัน

แต่ในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน Science Advances เราแสดงให้เห็นว่าในโลกไมโครอะตอมและอนุภาคที่อยู่ภายใต้กฎแปลก ๆ ของกลศาสตร์ควอนตัมผู้สังเกตการณ์ที่แตกต่างกันสองคนมีสิทธิ์ในข้อเท็จจริงของตนเอง กล่าวอีกนัยหนึ่งตามทฤษฎีที่ดีที่สุดของเราในการสร้างหน่วยของธรรมชาติเองข้อเท็จจริงสามารถเป็นอัตนัย

ผู้สังเกตการณ์เป็นผู้เล่นที่ทรงพลังในโลกควอนตัม ตามทฤษฎีแล้วอนุภาคสามารถอยู่ในหลาย ๆ สถานที่หรือครั้งเดียว - นี่เรียกว่าการซ้อนทับ แต่แปลกอย่างนี้เป็นกรณีเฉพาะเมื่อพวกเขาไม่ได้สังเกต ครั้งที่สองที่คุณสังเกตระบบควอนตัมมันเลือกตำแหน่งหรือสถานะเฉพาะ - ทำลายการซ้อนทับ ความจริงที่ว่าธรรมชาติทำงานในลักษณะนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วหลายครั้งในห้องปฏิบัติการ - ตัวอย่างเช่นในการทดลองกรีดสองช่องที่มีชื่อเสียง

ในปี 1961 นักฟิสิกส์ Eugene Wigner เสนอการทดลองทางความคิดที่เร้าใจ เขาถามว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อใช้กลศาสตร์ควอนตัมกับผู้สังเกตการณ์ที่กำลังสังเกตอยู่ ลองนึกภาพว่าเพื่อนของ Wigner โยนเหรียญควอนตัม - ซึ่งอยู่ในการซ้อนทับของหัวและก้อย - ภายในห้องปฏิบัติการปิด ทุกครั้งที่เพื่อนโยนเหรียญพวกเขาสังเกตเห็นผลลัพธ์ที่แน่นอน เราสามารถพูดได้ว่าเพื่อนของ Wigner สร้างข้อเท็จจริง: ผลของการโยนเหรียญนั้นแน่นอนว่าจะเป็นหัวหรือก้อย

Wigner ไม่สามารถเข้าถึงความจริงข้อนี้จากภายนอกและตามกลไกควอนตัมต้องอธิบายเพื่อนและเหรียญเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดของการทดลอง นั่นเป็นเพราะพวกเขาเป็น "พันกันยุ่ง" - เชื่อมต่ออย่างน่ากลัวดังนั้นหากคุณจัดการกับคนอื่นคุณก็จัดการอีกฝ่ายด้วย โดยหลักการแล้ว Wigner สามารถตรวจสอบการซ้อนทับนี้ได้โดยใช้การทดสอบการแทรกแซงที่เรียกว่าการวัดควอนตัมแบบหนึ่งที่ช่วยให้คุณสามารถไขการซ้อนทับของทั้งระบบโดยยืนยันว่าวัตถุทั้งสองเข้ากัน

เมื่อ Wigner และเพื่อนเปรียบเทียบบันทึกในภายหลังเพื่อนจะยืนยันว่าพวกเขาเห็นผลลัพธ์ที่แน่นอนสำหรับการโยนเหรียญแต่ละครั้ง อย่างไรก็ตาม Wigner จะไม่เห็นด้วยเมื่อใดก็ตามที่เขาสังเกตเห็นเพื่อนและเหรียญในการซ้อนทับ

นี่เป็นปริศนา ความเป็นจริงที่เพื่อนรับรู้ไม่สามารถกระทบยอดกับความเป็นจริงที่อยู่ด้านนอก แต่เดิม Wigner ไม่ได้พิจารณาความขัดแย้งนี้มากนักเขาแย้งว่ามันไร้สาระที่จะอธิบายผู้สังเกตการณ์ที่มีสติว่าเป็นวัตถุควอนตัม อย่างไรก็ตามภายหลังเขาออกจากมุมมองนี้และตามตำราทางการกลศาสตร์ควอนตัมตามคำอธิบายอย่างถูกต้องสมบูรณ์

การทดลอง

สถานการณ์ดังกล่าวยังคงเป็นการทดลองทางความคิดที่น่าสนใจมายาวนาน แต่มันสะท้อนความเป็นจริงหรือไม่? ในทางวิทยาศาสตร์มีความคืบหน้าเล็กน้อยเกี่ยวกับเรื่องนี้จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้เมื่อ lavaslav Brukner ที่มหาวิทยาลัยเวียนนาแสดงให้เห็นว่าภายใต้สมมติฐานบางอย่างความคิดของ Wigner สามารถนำมาใช้เพื่อพิสูจน์อย่างเป็นทางการว่าการวัดในกลศาสตร์ควอนตัม

Brukner เสนอวิธีการทดสอบความคิดนี้โดยการแปลสถานการณ์เพื่อนของ Wigner เป็นกรอบแรกที่กำหนดโดยนักฟิสิกส์ John Bell ในปี 1964 Brukner พิจารณา Wigners และเพื่อนสองคู่ในสองกล่องแยกกันดำเนินการวัดในสถานะที่ใช้ร่วมกัน - ภายในและ นอกกล่องของตน ผลลัพธ์สามารถนำมาสรุปเพื่อนำไปใช้ในการประเมิน "ความไม่เท่าเทียมกันของเบลล์" ได้ในที่สุด หากความไม่เท่าเทียมนี้ถูกละเมิดผู้สังเกตการณ์อาจมีข้อเท็จจริงทางเลือก

ตอนนี้เราได้ทำการทดสอบครั้งนี้เป็นครั้งแรกที่ Heriot-Watt University ในเอดินบะระโดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมขนาดเล็กซึ่งประกอบไปด้วยโฟตอนพันกันสามคู่ คู่โฟตอนแรกแสดงถึงเหรียญและอีกสองชิ้นถูกใช้เพื่อทำการโยนเหรียญ - วัดโพลาไรเซชันของโฟตอน - ภายในกล่องของพวกเขา ด้านนอกของสองกล่องจะมีโฟตอนสองตัวที่อยู่ในแต่ละด้านที่สามารถวัดได้

แม้จะใช้เทคโนโลยีควอนตัมที่ล้ำสมัย แต่ก็ใช้เวลาหลายสัปดาห์ในการรวบรวมข้อมูลที่เพียงพอจากโฟตอนเพียงหกตัวเพื่อสร้างสถิติที่เพียงพอ แต่ในที่สุดเราประสบความสำเร็จในการแสดงให้เห็นว่ากลศาสตร์ควอนตัมอาจไม่สอดคล้องกับสมมติฐานที่เป็นจริง - เราละเมิดความไม่เท่าเทียมกัน

อย่างไรก็ตามทฤษฎีนี้ตั้งอยู่บนสมมติฐานสองสามข้อ ซึ่งรวมถึงผลการวัดที่ไม่ได้รับอิทธิพลจากสัญญาณที่เดินทางด้วยความเร็วแสงสูงและผู้สังเกตการณ์มีอิสระที่จะเลือกการวัดที่ต้องการ นั่นอาจจะใช่หรือไม่ใช่ก็ได้

คำถามที่สำคัญอีกข้อหนึ่งคือการพิจารณาโฟตอนเดี่ยวว่าเป็นผู้สังเกตการณ์หรือไม่ ในข้อเสนอเชิงทฤษฎีของ Brukner ผู้สังเกตการณ์ไม่จำเป็นต้องใส่ใจพวกเขาจะต้องสามารถสร้างข้อเท็จจริงในรูปแบบของผลการวัด เครื่องตรวจจับที่ไม่มีชีวิตจะเป็นผู้สังเกตการณ์ที่ถูกต้อง และกลศาสตร์ควอนตัมแบบตำราทำให้เราไม่มีเหตุผลที่จะเชื่อว่าเครื่องตรวจจับซึ่งสามารถทำให้มีขนาดเล็กเพียงไม่กี่อะตอมไม่ควรถูกอธิบายว่าเป็นวัตถุควอนตัมเหมือนโฟตอน อาจเป็นไปได้ว่ากลศาสตร์ควอนตัมมาตรฐานไม่ได้ใช้กับเครื่องชั่งความยาวขนาดใหญ่ แต่การทดสอบที่เป็นปัญหาแยกต่างหาก

การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าอย่างน้อยสำหรับโมเดลควอนตัมในท้องถิ่นเราจำเป็นต้องคิดใหม่เกี่ยวกับแนวคิดของความเที่ยงธรรม ข้อเท็จจริงที่เราพบในโลกของเรานั้นดูเหมือนจะยังคงปลอดภัย แต่คำถามสำคัญเกิดขึ้นว่าการตีความกลศาสตร์ควอนตัมที่มีอยู่สามารถรองรับข้อเท็จจริงเชิงอัตวิสัยได้อย่างไร

นักฟิสิกส์บางคนเห็นพัฒนาการใหม่ ๆ เหล่านี้ในฐานะการตีความที่ช่วยให้เกิดผลลัพธ์มากกว่าหนึ่งอย่างสำหรับการสังเกตเช่นการมีอยู่ของจักรวาลคู่ขนานซึ่งแต่ละผลลัพธ์เกิดขึ้น บางคนมองว่ามันเป็นหลักฐานที่น่าสนใจสำหรับทฤษฎีที่ขึ้นอยู่กับผู้สังเกตการณ์เช่น Quantum Bayesianism ซึ่งการกระทำและประสบการณ์ของตัวแทนคือความกังวลหลักของทฤษฎี แต่ก็มีคนอื่น ๆ มองว่านี่เป็นตัวชี้ที่ชัดเจนว่าบางทีกลศาสตร์ควอนตัมก็จะพังทลายลงไปในระดับที่ซับซ้อน

เห็นได้ชัดว่าคำถามเหล่านี้ล้วนเป็นคำถามเชิงลึกเกี่ยวกับธรรมชาติพื้นฐานของความเป็นจริง อนาคตที่น่าสนใจกำลังรอคอยอยู่