Paradoks Wignerova prijatelja: postoji li objektivna stvarnost?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Što je stvarnost? A tko može odgovoriti na ovo pitanje? Prošle godine, znanstvenici sa Sveučilišta Heriot-Watt u Škotskoj testirali su zanimljiv eksperiment koji sugerira da objektivna stvarnost možda ne postoji.

Unatoč činjenici da je nekoć ova ideja bila samo teorija, sada su je istraživači mogli prenijeti na zidove sveučilišnog laboratorija i stoga testirati. Budući da u kvantnom svijetu mjerenja s različitih pozicija daju različite rezultate, ali su u isto vrijeme jednako točna, provedeni eksperiment je pokazao da u svijetu kvantne fizike dvoje ljudi može promatrati isti događaj i različite rezultate; međutim, niti jedan od ova dva događaja ne može se smatrati pogrešnim.

Drugim riječima, ako dvoje ljudi vide dvije različite stvarnosti, onda se ne mogu složiti koja je točna. Ovaj paradoks poznat je kao "paradoks Wignerovog prijatelja" i sada su ga znanstvenici eksperimentalno dokazali.

Kvantna mehanika je grana teorijske fizike koja opisuje osnovna svojstva i ponašanje atoma, iona, molekula, elektrona, fotona, kondenzirane tvari i drugih elementarnih čestica.

Paradoks Wignerova prijatelja

Godine 1961. dobitnik Nobelove nagrade za fiziku Eugene Wigner ozbiljno je doveo u pitanje što je objektivna stvarnost. Znanstvenik je predložio jedan od najčudnijih eksperimenata u kvantnoj mehanici, koji je uključivao ideju da dvije osobe mogu promatrati dvije različite stvarnosti i da niti jedna od njih tehnički ne bi bila u krivu. Ali kako?

U misaonom eksperimentu nazvanom paradoks Wignerova prijatelja, dva znanstvenika u laboratoriju proučavaju foton, najmanju kvantitativnu jedinicu svjetlosti. Važno je napomenuti da ovaj polarizirani foton, kada se izmjeri, može imati horizontalnu ili vertikalnu polarizaciju. No prije mjerenja, prema zakonima kvantne mehanike, foton postoji u oba polarizacijska stanja istovremeno – u takozvanoj superpoziciji.

Dakle, Wigner je zamislio kako njegov prijatelj u drugom laboratoriju mjeri stanje ovog fotona i pamti rezultat, dok sam Wigner promatra izdaleka. Istovremeno, Wigner nema nikakve informacije o mjerenju svog prijatelja, te je stoga prisiljen pretpostaviti da su foton i njegovo mjerenje u superpoziciji svih mogućih eksperimentalnih rezultata.

Ali to je u potpunoj suprotnosti s gledištem Wignerovog prijatelja, koji je zapravo izmjerio polarizaciju fotona i zabilježio je! Prijatelj može čak nazvati Wignera i reći mu da je mjerenje obavljeno (pod uvjetom da se rezultat ne otkrije). Tako dobivamo dvije stvarnosti koje su međusobno proturječne, što dovodi u sumnju objektivni status činjenica koje su utvrdila dva promatrača.

Važno je napomenuti da je do 2019. godine – dok švedski znanstvenici nisu napravili isti eksperiment u laboratoriju – paradoks Wignerova prijatelja bio je isključivo misaoni eksperiment. Baš kao svjetski poznati eksperiment koji je predložio austrijski teorijski fizičar Edwin Schrödinger.

Schrödingerova mačka je misaoni eksperiment koji opisuje apsurdnost kvantne mehanike. Zamislite da imate mačku i kutiju. U kutiju stavljate mačku, radioaktivnu tvar i poseban mehanizam koji otvara tikvicu s otrovom. U slučaju raspada radioaktivnog atoma u zatvorenoj kutiji – a to se može dogoditi u svakom trenutku – mehanizam će otvoriti posudu s otrovom i mačka će uginuti. Ali možete saznati samo je li se radioaktivni atom raspao ili ne, možete samo pogledati u kutiju. Do ovog trenutka, prema principima kvantne fizike, mačka je i živa i mrtva, odnosno nalazi se u superpoziciji.

Ne postoji li objektivna stvarnost?

Istraživači su koristili šest zapletenih fotona kako bi stvorili dvije alternativne stvarnosti u laboratoriju. Jedna stvarnost predstavljala je Wignerovu stvarnost, druga stvarnost njegovog prijatelja. Wignerov prijatelj izmjerio je polarizaciju fotona i pohranio rezultat, nakon čega je sam Wigner izvršio mjerenje interferencije kako bi utvrdio jesu li mjerenje i foton u superpoziciji.

Rezultati do kojih je došao tim znanstvenika bili su različiti. Pokazalo se da obje stvarnosti mogu koegzistirati, čak i ako dovedu do nepomirljivih rezultata – baš kako je Eugene Wigner predvidio. Ali mogu li se pomiriti?

Ideja da promatrači na kraju mogu pomiriti svoja mjerenja neke temeljne stvarnosti temelji se na nekoliko pretpostavki.

Prvo, univerzalne činjenice postoje i promatrači se s njima mogu složiti.

Drugo, izbor koji napravi jedan promatrač ne utječe na izbor koji čine drugi promatrači - ovu pretpostavku fizika naziva lokalitetom. Dakle, ako postoji objektivna stvarnost s kojom se svi mogu složiti, onda su sve ove pretpostavke točne.

No rezultati rada znanstvenika sa Sveučilišta Heriot-Watt, objavljeni u časopisu Science Advances, ukazuju da objektivna stvarnost ne postoji. Drugim riječima, eksperiment sugerira da jedna ili više pretpostavki - ideja da postoji stvarnost s kojom se možemo složiti, ideja da imamo slobodan izbor ili ideja o lokalnosti - moraju biti pogrešne.

"Znanstvena metoda se oslanja na univerzalno prihvaćene činjenice utvrđene ponovljenim mjerenjima, bez obzira na to tko je napravio opažanja", pišu istraživači u svom radu.

Ne znam za vas, ali meni se vrti u glavi, jer dobiveni rezultati daju pravi dokaz da, kada je u pitanju polje kvantne fizike, ne postoji takva stvar kao što je objektivna stvarnost.