Вигнер досының парадоксы: объективті шындық бар ма?

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Шындық дегеніміз не? Ал бұл сұраққа кім жауап бере алады? Өткен жылы Шотландиядағы Хериот-Уатт университетінің ғалымдары объективті шындықтың болмауы мүмкін екенін көрсететін қызықты экспериментті сынады.

Бір кездері бұл идея жай ғана теория болғанымен, енді зерттеушілер оны университет зертханасының қабырғаларына көшіре алды, сондықтан оны сынақтан өткізе алды. Кванттық әлемде әртүрлі позициялардан алынған өлшеулер әртүрлі нәтижелер беретіндіктен, бірақ сонымен бірге бірдей дұрыс болғандықтан, жүргізілген тәжірибе кванттық физика әлемінде екі адам бір оқиғаны және әртүрлі нәтижелерді бақылай алатынын көрсетті; дегенмен бұл екі оқиғаның ешқайсысын қате деп қабылдауға болмайды.

Басқаша айтқанда, екі адам екі түрлі шындықты көрсе, олардың қайсысы дұрыс екеніне келісе алмайды. Бұл парадокс «Вигнер досының парадоксы» деген атпен белгілі және қазір ғалымдар оны тәжірибе жүзінде дәлелдеді.

Кванттық механика – атомдардың, иондардың, молекулалардың, электрондардың, фотондардың, конденсацияланған заттардың және басқа элементар бөлшектердің негізгі қасиеттері мен әрекетін сипаттайтын теориялық физиканың бөлімі.

Вигнердің дос парадоксы

1961 жылы физика бойынша Нобель сыйлығының лауреаты Евгений Вигнер объективті шындықтың не екеніне қатты күмән келтірді. Ғалым кванттық механикадағы ең оғаш эксперименттердің бірін ұсынды, онда екі адам екі түрлі шындықты бақылай алады және олардың ешқайсысы техникалық тұрғыдан қателеспейді деген идеяны қамтиды. Бірақ қалай?

Вигнердің дос парадоксы деп аталатын ойлау экспериментінде зертханадағы екі ғалым жарықтың ең кіші сандық бірлігі фотонды зерттейді. Бір қызығы, бұл поляризацияланған фотон өлшенген кезде көлденең поляризация немесе тік поляризация болуы мүмкін. Бірақ өлшеуге дейін кванттық механика заңдарына сәйкес фотон бір мезгілде екі поляризация күйінде - суперпозиция деп аталатын жағдайда болады.

Сонымен, Вигнер басқа зертханадағы досының осы фотонның күйін қалай өлшейтінін және оның нәтижесін есіне түсіретінін елестетті, ал Вигнердің өзі алыстан бақылайды. Сонымен бірге Вигнерде өзінің досының өлшеуі туралы ешқандай ақпарат жоқ, сондықтан ол фотон мен оны өлшеу барлық мүмкін болатын эксперимент нәтижелерінің суперпозициясында деп болжауға мәжбүр.

Бірақ бұл фотонның поляризациясын өлшеп, оны жазып алған Вигнер досының көзқарасынан мүлде қайшы келеді! Досы тіпті Вигнерге қоңырау шалып, оған өлшеу жүргізілгенін айтуы мүмкін (егер нәтиже көрсетілмесе). Осылайша, біз бір-біріне қайшы келетін екі шындықты аламыз, бұл екі бақылаушы анықтаған фактілердің объективті жағдайына күмән келтіреді.

Бір қызығы, 2019 жылға дейін – швед ғалымдары зертханада дәл осындай тәжірибе жасағанға дейін – Вигнер досының парадоксы таза ой эксперименті болды. Австриялық физик-теоретик Эдвин Шредингер ұсынған әлемге әйгілі эксперимент сияқты.

Шредингердің мысығы - кванттық механиканың абсурдтылығын сипаттайтын ой эксперименті. Сізде мысық пен қорап бар деп елестетіп көріңіз. Қорапқа мысықты, радиоактивті затты және улы бар колбаны ашатын арнайы механизмді саласыз. Жабық қораптағы радиоактивті атомның ыдырауы жағдайында - бұл кез келген сәтте болуы мүмкін - механизм уланумен контейнерді ашады және мысық өледі. Бірақ сіз тек радиоактивті атомның ыдыраған-ыдырамағанын біле аласыз, тек қорапқа қарай аласыз. Осы уақытқа дейін кванттық физиканың принциптері бойынша мысық тірі де, өлі де, яғни суперпозицияда.

Объективті шындық жоқ па?

Зерттеушілер зертханада екі балама шындықты жасау үшін алты шиыршық фотонды пайдаланды. Бір шындық Вигнердің шындығын, екіншісі оның досының шындығын бейнеледі. Вигнердің досы фотонның поляризациясын өлшеп, нәтижені сақтап қалды, содан кейін Вигнердің өзі өлшеу мен фотонның суперпозицияда екенін анықтау үшін интерференциялық өлшеу жүргізді.

Ғалымдар тобы алған нәтижелер аралас болды. Евгений Вигнер болжағандай, екі шындықтың да үйлесімсіз нәтижелерге әкелсе де қатар өмір сүруі мүмкін екені анықталды. Бірақ татуласуға бола ма?

Бақылаушылар, сайып келгенде, қандай да бір іргелі шындықтың өлшемдерін салыстыра алады деген идея бірнеше болжамдарға негізделген.

Біріншіден, әмбебап фактілер бар және бақылаушылар олармен келісе алады.

Екіншіден, бір бақылаушының таңдауы басқа бақылаушылардың таңдауына әсер етпейді - физика бұл болжамды жергілікті жер деп атайды. Демек, егер бәрі келісе алатын объективті шындық болса, онда бұл болжамдардың барлығы шындық.

Бірақ Science Advances журналында жарияланған Heriot-Watt университеті ғалымдарының жұмысының нәтижелері объективті шындықтың жоқ екенін көрсетеді. Басқаша айтқанда, эксперимент бір немесе бірнеше болжам - біз келісе алатын шындық бар деген идея, бізде еркін таңдау бар деген идея немесе жергілікті жер туралы идея - қате болуы керек деп болжайды.

Зерттеушілер өз еңбектерінде: «Ғылыми әдіс бақылауларды кім жасағанына қарамастан, қайталап өлшеулер арқылы бекітілген жалпыға бірдей келісілген фактілерге сүйенеді», - деп жазады.

Сіз туралы білмеймін, бірақ менің басым айналады, өйткені алынған нәтижелер кванттық физика саласына келетін болсақ, объективті шындық сияқты нәрсе жоқ екенін нақты дәлелдейді.