ความเป็นจริงทั้งสองรุ่นมีอยู่ในเวลาเดียวกันได้หรือไม่? นักฟิสิกส์กล่าวว่าพวกเขาทำได้ - ในระดับควอนตัมนั่นคือ
เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยได้ทำการทดลองเพื่อตอบคำถามทางฟิสิกส์เชิงทฤษฎีมานานหลายสิบปีเกี่ยวกับความเป็นจริงของการดวล การทดลองทางความคิดที่ยุ่งยากนี้เสนอว่าบุคคลสองคนที่สำรวจโฟตอนเดียวกันสามารถบรรลุข้อสรุปที่แตกต่างกันเกี่ยวกับสถานะของโฟตอนนั้น - แต่การสังเกตของทั้งคู่จะถูกต้อง
เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้จำลองเงื่อนไขที่อธิบายไว้ในการทดลองทางความคิด ผลลัพธ์ของพวกเขาที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 13 กุมภาพันธ์ในวารสาร preprint arXiv ยืนยันว่าแม้ว่าผู้สังเกตการณ์จะอธิบายถึงสถานะที่แตกต่างกันในโฟตอนเดียวกันความจริงทั้งสองที่ขัดแย้งกันอาจเป็นจริงได้
"คุณสามารถตรวจสอบทั้งคู่ได้" Martin Ringbauer ผู้ร่วมวิจัยนักวิจัยหลังปริญญาเอกกับภาควิชาฟิสิกส์ทดลองที่ University of Innsbrückในออสเตรียกล่าวกับ Live Science
เพื่อนของ Wigner
ความคิดที่น่าสงสัยนี้เป็นผลิตผลของ Eugene Wigner ผู้ชนะรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1963 ในปี 1961 Wigner ได้นำการทดลองทางความคิดที่กลายเป็นที่รู้จักในฐานะ "เพื่อนของ Wigner" มันเริ่มต้นด้วยโฟตอน - อนุภาคของแสง เมื่อผู้สังเกตการณ์ในห้องปฏิบัติการแยกวัดโฟตอนพวกเขาพบว่าโพลาไรเซชันของอนุภาค - แกนที่มันหมุน - เป็นแนวตั้งหรือแนวนอน
อย่างไรก็ตามก่อนที่จะทำการวัดโฟตอนโฟตอนจะแสดงโพลาไรเซชันทั้งสองในครั้งเดียวตามที่กำหนดโดยกฎของกลศาสตร์ควอนตัม มันมีอยู่ใน "ซ้อนทับ" ของสองสถานะที่เป็นไปได้
เมื่อบุคคลในห้องปฏิบัติการวัดโฟตอนอนุภาคจะถือว่าเป็นโพลาไรซ์แบบตายตัว แต่สำหรับคนที่อยู่นอกห้องแล็บปิดที่ไม่ทราบผลการวัดโฟตอนที่ไม่วัดนั้นยังอยู่ในสถานะซ้อนทับ
การสังเกตของคนนอก - ความเป็นจริงของพวกเขา - ดังนั้นจึงเบี่ยงเบนจากความเป็นจริงของบุคคลในห้องแล็บที่วัดโฟตอน ทว่าการสังเกตที่ขัดแย้งกันเหล่านั้นไม่ได้คิดว่าผิด
เปลี่ยนแปลงสถานะแล้ว
เป็นเวลาหลายทศวรรษข้อเสนอที่น่าเหลือเชื่อของ Wigner เป็นเพียงการทดลองทางความคิดที่น่าสนใจ แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาความก้าวหน้าที่สำคัญในวิชาฟิสิกส์ในที่สุดทำให้ผู้เชี่ยวชาญสามารถนำข้อเสนอของ Wigner มาทดสอบได้ Ringbauer กล่าว
“ ความก้าวหน้าทางทฤษฎีจำเป็นต้องมีการกำหนดปัญหาในลักษณะที่สามารถทดสอบได้จากนั้นด้านการทดลองต้องการการพัฒนาเกี่ยวกับการควบคุมระบบควอนตัมเพื่อดำเนินการบางอย่างเช่นนี้” เขาอธิบาย
Ringbauer และเพื่อนร่วมงานของเขาทดสอบความคิดดั้งเดิมของ Wigner ด้วยการทดลองที่เข้มงวดยิ่งขึ้นซึ่งเพิ่มสถานการณ์เป็นสองเท่า พวกเขากำหนด "ห้องปฏิบัติการ" สองแห่งที่การทดลองจะเกิดขึ้นและแนะนำโฟตอนที่พันกันสองคู่ซึ่งหมายความว่าชะตากรรมของพวกมันเชื่อมโยงกันดังนั้นการรู้สถานะของหนึ่งจะบอกสถานะของอีกฝ่ายโดยอัตโนมัติ (โฟตอนในการตั้งค่าเป็นของจริง "คน" สี่คนในสถานการณ์ - "อลิซ" "บ๊อบ" และ "เพื่อน" ของแต่ละคน - ไม่จริง แต่เป็นตัวแทนของผู้สังเกตการณ์การทดลองแทน)
เพื่อนทั้งสองของอลิซและบ๊อบซึ่งตั้งอยู่ที่ "ข้างใน" แต่ละห้องแล็บแต่ละวัดหนึ่งโฟตอนในคู่ที่พันกัน สิ่งนี้ทำลายสิ่งกีดขวางและยุบการซ้อนทับซึ่งหมายความว่าโฟตอนที่วัดได้มีอยู่ในสถานะโพลาไรเซชันแน่นอน พวกเขาบันทึกผลลัพธ์ในหน่วยความจำควอนตัม - คัดลอกในโพลาไรเซชันของโฟตอนที่สอง
อลิซและบ็อบซึ่งเป็น "นอก" ห้องปฏิบัติการปิดนั้นได้รับการนำเสนอด้วยสองทางเลือกสำหรับการสังเกตการณ์ของตนเอง พวกเขาสามารถวัดผลลัพธ์ของเพื่อนที่เก็บไว้ในหน่วยความจำควอนตัมและดังนั้นจึงมาถึงข้อสรุปเดียวกันเกี่ยวกับโฟตอนโพลาไรซ์
แต่พวกเขายังสามารถทำการทดลองระหว่างโฟตอนที่พันกัน ในการทดลองนี้เรียกว่าการทดลองการแทรกสอดถ้าโฟตอนทำหน้าที่เป็นคลื่นและยังคงอยู่ในสถานะซ้อนทับของอลิซกับบ๊อบก็จะเห็นรูปแบบลักษณะของแสงและขอบมืดที่ซึ่งยอดเขาและหุบเขาของคลื่นแสงเพิ่ม ขึ้นหรือยกเลิกซึ่งกันและกัน หากอนุภาคมีสถานะ "เลือก" คุณจะเห็นรูปแบบที่แตกต่างจากที่ไม่มี Wigner เคยเสนอว่าสิ่งนี้จะเผยให้เห็นว่าโฟตอนยังอยู่ในสภาพที่ยุ่งเหยิง
ผู้เขียนของการศึกษาใหม่พบว่าแม้ในสถานการณ์ที่เป็นสองเท่าของพวกเขาผลลัพธ์ที่อธิบายโดย Wigner จัดขึ้น อลิซและบ็อบสามารถสรุปถึงโฟตอนที่ถูกต้องและพิสูจน์ได้และยังแตกต่างจากการสังเกตของเพื่อน ๆ ซึ่งยังถูกต้องและพิสูจน์ได้ตามการศึกษา
กลศาสตร์ควอนตัมอธิบายการทำงานของโลกในระดับที่เล็กจนไม่สามารถนำกฎทางฟิสิกส์ปกติมาใช้ได้อีกต่อไป ในหลายทศวรรษที่ผ่านมาผู้เชี่ยวชาญที่ศึกษาสาขานี้ได้นำเสนอการตีความอย่างมากมายเกี่ยวกับสิ่งที่แปลว่า Ringbauer กล่าว
อย่างไรก็ตามหากการวัดตัวเองไม่ได้สมบูรณ์แบบ - ดังที่การค้นพบใหม่เหล่านี้แนะนำ - นั่นเป็นการท้าทายความหมายของกลศาสตร์ควอนตัม
"ดูเหมือนว่าในทางตรงกันข้ามกับฟิสิกส์คลาสสิกผลการวัดนั้นไม่สามารถถือเป็นความจริงที่สมบูรณ์ได้ แต่ต้องเข้าใจเมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์ที่ทำการวัด" ริงเกอร์เออร์กล่าว
“ เรื่องราวที่เราเล่าเกี่ยวกับกลศาสตร์ควอนตัมต้องปรับให้เข้ากับสิ่งนั้น” เขากล่าว
