Το παράδοξο του φίλου του Wigner: υπάρχει αντικειμενική πραγματικότητα;

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Τι είναι η πραγματικότητα; Και ποιος μπορεί να απαντήσει σε αυτή την ερώτηση; Πέρυσι, επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Heriot-Watt στη Σκωτία δοκίμασαν ένα ενδιαφέρον πείραμα που υποδηλώνει ότι η αντικειμενική πραγματικότητα μπορεί να μην υπάρχει.

Παρά το γεγονός ότι κάποτε αυτή η ιδέα ήταν απλώς μια θεωρία, τώρα οι ερευνητές μπόρεσαν να τη μεταφέρουν στους τοίχους του πανεπιστημιακού εργαστηρίου και επομένως να τη δοκιμάσουν. Δεδομένου ότι στον κβαντικό κόσμο οι μετρήσεις από διαφορετικές θέσεις δίνουν διαφορετικά αποτελέσματα, αλλά ταυτόχρονα είναι εξίσου σωστές, το πείραμα που πραγματοποιήθηκε έδειξε ότι στον κόσμο της κβαντικής φυσικής, δύο άνθρωποι μπορούν να παρατηρήσουν το ίδιο γεγονός και διαφορετικά αποτελέσματα. Ωστόσο, κανένα από αυτά τα δύο γεγονότα δεν μπορεί να εκληφθεί ως λάθος.

Με άλλα λόγια, αν δύο άνθρωποι βλέπουν δύο διαφορετικές πραγματικότητες, τότε δεν μπορούν να συμφωνήσουν ποια είναι η σωστή. Αυτό το παράδοξο είναι γνωστό ως «παράδοξο του φίλου του Wigner» και τώρα οι επιστήμονες το έχουν αποδείξει πειραματικά.

Η κβαντομηχανική είναι ένας κλάδος της θεωρητικής φυσικής που περιγράφει τις βασικές ιδιότητες και τη συμπεριφορά των ατόμων, των ιόντων, των μορίων, των ηλεκτρονίων, των φωτονίων, της συμπυκνωμένης ύλης και άλλων στοιχειωδών σωματιδίων.

Το παράδοξο του φίλου του Wigner

Το 1961, ο βραβευμένος με Νόμπελ Φυσικής Eugene Wigner αμφισβήτησε σοβαρά τι είναι η αντικειμενική πραγματικότητα. Ο επιστήμονας πρότεινε ένα από τα πιο περίεργα πειράματα στην κβαντομηχανική, το οποίο περιλάμβανε την ιδέα ότι δύο άνθρωποι μπορούσαν να παρατηρήσουν δύο διαφορετικές πραγματικότητες και κανένας από τους δύο δεν θα ήταν τεχνικά λάθος. Αλλά πως?

Σε ένα πείραμα σκέψης που ονομάζεται παράδοξο του φίλου του Wigner, δύο επιστήμονες σε ένα εργαστήριο μελετούν ένα φωτόνιο, τη μικρότερη ποσοτική μονάδα φωτός. Είναι αξιοσημείωτο ότι αυτό το πολωμένο φωτόνιο, όταν μετρηθεί, μπορεί να έχει είτε οριζόντια πόλωση είτε κάθετη πόλωση. Αλλά πριν από τη μέτρηση, σύμφωνα με τους νόμους της κβαντικής μηχανικής, ένα φωτόνιο υπάρχει και στις δύο καταστάσεις πόλωσης ταυτόχρονα - στη λεγόμενη υπέρθεση.

Έτσι, ο Wigner φαντάστηκε πώς ο φίλος του σε ένα άλλο εργαστήριο μετρά την κατάσταση αυτού του φωτονίου και θυμάται το αποτέλεσμα, ενώ ο ίδιος ο Wigner παρατηρεί από μακριά. Ταυτόχρονα, ο Wigner δεν έχει καμία πληροφορία για τη μέτρηση του φίλου του και ως εκ τούτου αναγκάζεται να υποθέσει ότι το φωτόνιο και η μέτρησή του βρίσκονται σε μια υπέρθεση όλων των πιθανών πειραματικών αποτελεσμάτων.

Αλλά αυτό έρχεται σε πλήρη αντίθεση με την άποψη του φίλου του Wigner, ο οποίος στην πραγματικότητα μέτρησε την πόλωση του φωτονίου και την κατέγραψε! Ο φίλος μπορεί ακόμη και να τηλεφωνήσει στον Wigner και να του πει ότι η μέτρηση έγινε (με την προϋπόθεση ότι δεν αποκαλυφθεί το αποτέλεσμα). Έτσι, έχουμε δύο πραγματικότητες, που αντικρούονται μεταξύ τους, γεγονός που θέτει υπό αμφισβήτηση την αντικειμενική κατάσταση των γεγονότων που διαπιστώθηκαν από δύο παρατηρητές.

Αξιοσημείωτο είναι ότι μέχρι το 2019 -μέχρι οι Σουηδοί επιστήμονες έκαναν το ίδιο πείραμα στο εργαστήριο- το παράδοξο του φίλου του Wigner ήταν καθαρά ένα πείραμα σκέψης. Ακριβώς όπως το παγκοσμίως διάσημο πείραμα που πρότεινε ο Αυστριακός θεωρητικός φυσικός Edwin Schrödinger.

Η γάτα του Σρέντινγκερ είναι ένα πείραμα σκέψης που περιγράφει τον παραλογισμό της κβαντικής μηχανικής. Φανταστείτε ότι έχετε μια γάτα και ένα κουτί. Στο κουτί βάζεις μια γάτα, μια ραδιενεργή ουσία και έναν ειδικό μηχανισμό που ανοίγει μια φιάλη με δηλητήριο. Σε περίπτωση αποσύνθεσης ενός ραδιενεργού ατόμου σε ένα κλειστό κουτί -και αυτό μπορεί να συμβεί ανά πάσα στιγμή- ο μηχανισμός θα ανοίξει το δοχείο με το δηλητήριο και η γάτα θα πεθάνει. Αλλά μπορείτε μόνο να μάθετε εάν ένα ραδιενεργό άτομο έχει αποσυντεθεί ή όχι, μπορείτε μόνο να κοιτάξετε μέσα στο κουτί. Μέχρι αυτό το σημείο, σύμφωνα με τις αρχές της κβαντικής φυσικής, η γάτα είναι και ζωντανή και νεκρή, δηλαδή βρίσκεται σε υπέρθεση.

Δεν υπάρχει αντικειμενική πραγματικότητα;

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έξι μπερδεμένα φωτόνια για να δημιουργήσουν δύο εναλλακτικές πραγματικότητες στο εργαστήριο. Η μία πραγματικότητα αντιπροσώπευε την πραγματικότητα του Wigner, η άλλη την πραγματικότητα του φίλου του. Ο φίλος του Wigner μέτρησε την πόλωση του φωτονίου και έσωσε το αποτέλεσμα, μετά το οποίο ο ίδιος ο Wigner πραγματοποίησε μια μέτρηση παρεμβολής για να προσδιορίσει εάν η μέτρηση και το φωτόνιο ήταν σε υπέρθεση.

Τα αποτελέσματα που έλαβε η ομάδα των επιστημόνων ήταν μικτά. Αποδείχθηκε ότι και οι δύο πραγματικότητες μπορούν να συνυπάρχουν, ακόμα κι αν οδηγήσουν σε ασυμβίβαστα αποτελέσματα - όπως ακριβώς προέβλεψε ο Eugene Wigner. Μπορούν όμως να συμφιλιωθούν;

Η ιδέα ότι οι παρατηρητές μπορούν τελικά να συμβιβάσουν τις μετρήσεις τους για κάποια θεμελιώδη πραγματικότητα βασίζεται σε διάφορες υποθέσεις.

Πρώτον, υπάρχουν καθολικά γεγονότα και οι παρατηρητές μπορούν να συμφωνήσουν σε αυτά.

Δεύτερον, η επιλογή που κάνει ένας παρατηρητής δεν επηρεάζει την επιλογή που κάνουν οι άλλοι παρατηρητές - αυτή η υπόθεση η φυσική ονομάζει τοπικότητα. Αν λοιπόν υπάρχει μια αντικειμενική πραγματικότητα με την οποία όλοι μπορούν να συμφωνήσουν, τότε όλες αυτές οι υποθέσεις είναι αληθινές.

Όμως τα αποτελέσματα της εργασίας των επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο Heriot-Watt, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Science Advances, δείχνουν ότι η αντικειμενική πραγματικότητα δεν υπάρχει. Με άλλα λόγια, το πείραμα προτείνει ότι μία ή περισσότερες υποθέσεις - η ιδέα ότι υπάρχει μια πραγματικότητα με την οποία μπορούμε να συμφωνήσουμε, η ιδέα ότι έχουμε ελεύθερη επιλογή ή η ιδέα της τοποθεσίας - πρέπει να είναι λάθος.

«Η επιστημονική μέθοδος βασίζεται σε καθολικά αποδεκτά γεγονότα που τεκμηριώνονται με επαναλαμβανόμενες μετρήσεις, ανεξάρτητα από το ποιος έκανε τις παρατηρήσεις», γράφουν οι ερευνητές στην εργασία τους.

Δεν ξέρω για εσάς, αλλά το κεφάλι μου στριφογυρίζει, επειδή τα αποτελέσματα που προέκυψαν παρέχουν πραγματικές αποδείξεις ότι, όταν πρόκειται για το πεδίο της κβαντικής φυσικής, δεν υπάρχει αντικειμενική πραγματικότητα.