Alternatīvi fakti izplatās kā vīruss visā sabiedrībā. Tagad šķiet, ka viņi ir pat inficējuši zinātni - vismaz kvantu valstību. Tas var šķist intuitīvi pretrunā. Galu galā zinātniskā metode ir balstīta uz ticamiem novērošanas, mērīšanas un atkārtojamības priekšstatiem. Faktam, kā noteikts mērījumā, jābūt objektīvam, lai visi novērotāji tam varētu piekrist.
Bet rakstā, kas nesen publicēts Science Advances, mēs parādām, ka atomu un daļiņu mikro pasaulē, kuru pārvalda dīvaini kvantu mehānikas noteikumi, diviem dažādiem novērotājiem ir tiesības uz saviem faktiem. Citiem vārdiem sakot, saskaņā ar mūsu labāko teoriju par pašas dabas celtniecības blokiem fakti faktiski var būt subjektīvi.
Novērotāji ir spēcīgi spēlētāji kvantu pasaulē. Saskaņā ar teoriju daļiņas var atrasties vairākās vietās vai stāvokļos vienlaikus - to sauc par superpozīciju. Bet dīvainā kārtā tas notiek tikai tad, ja tie netiek ievēroti. Otrajā, kad novērojat kvantu sistēmu, tas izvēlas noteiktu atrašanās vietu vai stāvokli - sagraujot superpozīciju. Fakts, ka daba šādi rīkojas, laboratorijā ir pierādīts vairākkārt - piemēram, slavenajā divkāršās spraugas eksperimentā.
1961. gadā fiziķis Jevgeņijs Vīgners ierosināja provokatīvu domāšanas eksperimentu. Viņš apšaubīja, kas notiks, piemērojot kvantu mehāniku novērotājam, kurš pats tiek novērots. Iedomājieties, ka Vīgnera draugs mest kvantu monētu, kas atrodas gan galvas, gan astes superpozīcijā, slēgtā laboratorijā. Katru reizi, kad draugs izmet monētu, viņš ievēro noteiktu rezultātu. Mēs varam teikt, ka Vīgnera draugs konstatē faktu: monētas mētāšanas rezultāts noteikti ir galva vai aste.
Vīgneram nav piekļuves šim faktam no malas, un saskaņā ar kvantu mehāniku viņam jāapraksta draugs un monēta, lai tie būtu visu iespējamo eksperimenta rezultātu superpozīcijā. Tas ir tāpēc, ka viņi ir "sapinušies" - spocīgi savienoti tā, ka, ja jūs manipulējat ar vienu, jūs arī manipulējat ar otru. Tagad Vīgners principā var pārbaudīt šo superpozīciju, izmantojot tā saukto "traucējumu eksperimentu" - kvantu mērīšanas veidu, kas ļauj atšķetināt visas sistēmas superpozīciju, apstiprinot, ka divi objekti ir sapinušies.
Kad Vīgners un draugs vēlāk salīdzinās piezīmes, draugs uzstās, ka viņi redzēja konkrētus rezultātus katras monētas nomešanā. Vīgners tomēr nepiekritīs, kad vien viņš novēroja draugu un monētu superpozīcijā.
Tas parāda mīklu. Drauga uztverto realitāti nevar samierināt ar realitāti no ārpuses. Sākotnēji Vīgners neuzskatīja šo daudz par paradoksu, viņš uzskatīja, ka apzinātu novērotāju kā kvantu objektu raksturot būtu absurdi. Tomēr vēlāk viņš atkāpās no šī viedokļa, un saskaņā ar oficiālajām mācību grāmatām par kvantu mehāniku apraksts ir pilnīgi derīgs.
Eksperiments
Scenārijs jau sen ir palicis interesants domu eksperiments. Bet vai tas atspoguļo realitāti? Zinātniski šajā jomā ir bijis neliels progress līdz pavisam nesenam laikam, kad Časlavs Brukners Vīnes universitātē parādīja, ka saskaņā ar noteiktiem pieņēmumiem Vīgnera ideju var izmantot, lai oficiāli pierādītu, ka kvantu mehānikas mērījumi ir pakļauti novērotājiem.
Brukners ierosināja veidu, kā pārbaudīt šo jēdzienu, pārtulkojot Vīgnera drauga scenāriju ietvarā, kuru vispirms izveidoja fiziķis Džons Bells 1964. gadā. Brukners apskatīja divus Wners un draugu pārus divās atsevišķās kastēs, veicot mērījumus dalītā stāvoklī - iekšpusē un ārpus viņu attiecīgās kastes. Rezultātus var apkopot, lai tos galu galā izmantotu, lai novērtētu tā saukto "Zvana nevienlīdzību". Ja šī nevienlīdzība tiek pārkāpta, novērotājiem varētu būt alternatīvi fakti.
Tagad mēs pirmo reizi šo pārbaudi eksperimentāli veicām Heriot-Watt universitātē Edinburgā uz maza mēroga kvantu datoru, kas sastāv no trim pāriem sapinušiem fotoniem. Pirmais fotonu pāris attēlo monētas, bet abas pārējās tiek izmantotas, lai monētu mētātu - izmērot fotonu polarizāciju - attiecīgajā lodziņā. Ārpus abām lodziņiem katrā pusē paliek divi fotoni, kurus var arī izmērīt.
Neskatoties uz vismodernākās kvantu tehnoloģijas izmantošanu, vajadzēja nedēļas, lai savāktu pietiekamus datus no tikai sešiem fotoniem, lai iegūtu pietiekami daudz statistikas. Bet galu galā mums izdevās parādīt, ka kvantu mehānika patiešām varētu būt nesavienojama ar pieņēmumu par objektīviem faktiem - mēs pārkāpām nevienlīdzību.
Teorija tomēr ir balstīta uz dažiem pieņēmumiem. Tajos ietilpst tas, ka mērījumu rezultātus neietekmē signāli, kas pārvietojas virs gaismas ātruma, un novērotāji var brīvi izvēlēties, kādus mērījumus veikt. Var būt, ka tā nav.
Vēl viens svarīgs jautājums ir par to, vai atsevišķus fotonus var uzskatīt par novērotājiem. Bruknera teorijas priekšlikumā novērotājiem nav jābūt apzinātiem, viņiem vienkārši jāspēj noteikt faktus mērījumu rezultātu veidā. Tāpēc nedzīvs detektors būtu derīgs novērotājs. Un mācību grāmatu kvantu mehānika nedod mums iemeslu uzskatīt, ka detektoru, kas var būt tik mazs kā daži atomi, nevajadzētu aprakstīt kā kvantu objektu tāpat kā fotonu. Var būt arī iespējams, ka standarta kvantu mehānika nav piemērojama lielos mērogos, bet pārbaude, kas ir atsevišķa problēma.
Tāpēc šis eksperiments parāda, ka vismaz vietējiem kvantu mehānikas modeļiem mums ir jāpārdomā objektivitātes jēdziens. Fakti, kurus mēs piedzīvojam mūsu makroskopiskajā pasaulē, šķiet droši, taču rodas liels jautājums par to, kā esošās kvantu mehānikas interpretācijas var pielāgot subjektīvos faktus.
Daži fiziķi šos jaunos notikumus uzskata par pastiprinošām interpretācijām, kas novērojumam ļauj iegūt vairāk nekā vienu iznākumu, piemēram, pastāv paralēli visumi, kuros katrs iznākums notiek. Citi to uzskata par pārliecinošu pierādījumu tādām teorijām, kuras ir atkarīgas no novērotājiem, piemēram, kvantu bajesianisms, kurā aģenta darbība un pieredze ir teorijas galvenās rūpes. Bet tomēr citi to uztver kā spēcīgu rādītāju, ka, iespējams, kvantu mehānika sadalīsies virs noteiktām sarežģītības skalām.
Skaidrs, ka šie visi ir dziļi filozofiski jautājumi par realitātes fundamentālo raksturu. Lai kāda būtu atbilde, mūs sagaida interesanta nākotne.
