ความขัดแย้งเพื่อนของ Wigner: มีความเป็นจริงตามวัตถุประสงค์หรือไม่?

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

ความเป็นจริงคืออะไร? และใครสามารถตอบคำถามนี้ได้บ้าง? ปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Heriot-Watt ในสกอตแลนด์ ได้ทดสอบการทดลองที่น่าสนใจซึ่งชี้ให้เห็นว่าอาจไม่มีความเป็นจริงตามวัตถุประสงค์

แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อความคิดนี้เป็นเพียงทฤษฎี แต่ตอนนี้นักวิจัยสามารถถ่ายทอดความคิดนั้นไปที่ผนังห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัย และทำการทดสอบได้ เนื่องจากในการวัดโลกควอนตัมจากตำแหน่งต่าง ๆ ให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน แต่ในขณะเดียวกันก็ถูกต้องเท่ากัน การทดลองที่ดำเนินการแสดงให้เห็นว่าในโลกของฟิสิกส์ควอนตัม คนสองคนสามารถสังเกตเหตุการณ์เดียวกันและผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม ทั้งสองเหตุการณ์นี้ไม่สามารถรับรู้ได้ว่าผิด

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ถ้าคนสองคนเห็นความจริงสองประการที่ต่างกัน พวกเขาก็จะตกลงกันไม่ได้ว่าอันไหนถูกต้อง ความขัดแย้งนี้เรียกว่า "ความขัดแย้งของเพื่อนของวินเนอร์" และตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วจากการทดลอง

กลศาสตร์ควอนตัมเป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่อธิบายคุณสมบัติพื้นฐานและพฤติกรรมของอะตอม ไอออน โมเลกุล อิเล็กตรอน โฟตอน สสารควบแน่น และอนุภาคมูลฐานอื่นๆ

ความขัดแย้งเพื่อนของวิกเนอร์

ในปีพ.ศ. 2504 ยูจีน วิกเนอร์ ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ได้ตั้งคำถามอย่างจริงจังว่าความจริงตามวัตถุประสงค์คืออะไร นักวิทยาศาสตร์เสนอการทดลองที่แปลกประหลาดที่สุดชิ้นหนึ่งในกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งเกี่ยวข้องกับแนวคิดที่ว่าคนสองคนสามารถสังเกตความเป็นจริงสองแบบที่แตกต่างกันได้ และในทางเทคนิคแล้วทั้งคู่ก็ไม่ผิด แต่อย่างไร

ในการทดลองทางความคิดที่เรียกว่าเพื่อนของวิกเนอร์ นักวิทยาศาสตร์สองคนในห้องปฏิบัติการศึกษาโฟตอน ซึ่งเป็นหน่วยแสงเชิงปริมาณที่เล็กที่สุด เป็นที่น่าสังเกตว่า เมื่อวัดแล้วโฟตอนโพลาไรซ์นี้สามารถมีโพลาไรซ์แนวนอนหรือโพลาไรซ์แนวตั้งก็ได้ แต่ก่อนการวัด ตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัม โฟตอนมีอยู่ในสถานะโพลาไรเซชันทั้งสองพร้อมๆ กัน - ในสิ่งที่เรียกว่าการทับซ้อน

ดังนั้น วิกเนอร์จึงจินตนาการว่าเพื่อนของเขาในห้องทดลองอื่นวัดสถานะของโฟตอนนี้และจดจำผลลัพธ์ได้อย่างไร ขณะที่วิกเนอร์เองก็สังเกตจากระยะไกล ในเวลาเดียวกัน วิกเนอร์ไม่มีข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับการวัดขนาดเพื่อนของเขา ดังนั้นเขาจึงถูกบังคับให้สันนิษฐานว่าโฟตอนและการวัดของมันอยู่ในการวางซ้อนของผลการทดลองที่เป็นไปได้ทั้งหมด

แต่สิ่งนี้ตรงกันข้ามอย่างสิ้นเชิงกับมุมมองของเพื่อนของวิกเนอร์ ซึ่งจริงๆ แล้ววัดโพลาไรซ์ของโฟตอนและบันทึกเอาไว้! เพื่อนอาจโทรหาวิกเนอร์และบอกเขาว่าได้ทำการวัดแล้ว (โดยที่ไม่เปิดเผยผลลัพธ์) ดังนั้นเราจึงได้ความจริงสองประการซึ่งขัดแย้งกันซึ่งทำให้เกิดข้อสงสัยเกี่ยวกับสถานะวัตถุประสงค์ของข้อเท็จจริงที่กำหนดโดยผู้สังเกตการณ์สองคน

เป็นที่น่าสังเกตว่าจนถึงปี 2019 - จนกระทั่งนักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดนทำการทดลองแบบเดียวกันในห้องปฏิบัติการ - ความขัดแย้งของเพื่อนของ Wigner เป็นการทดลองทางความคิดล้วนๆ เช่นเดียวกับการทดลองที่มีชื่อเสียงระดับโลกที่เสนอโดย Edwin Schrödinger นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวออสเตรีย

แมวของชโรดิงเงอร์เป็นการทดลองทางความคิดที่อธิบายถึงความไร้สาระของกลศาสตร์ควอนตัม ลองนึกภาพคุณมีแมวและกล่อง ในกล่อง คุณใส่แมว สารกัมมันตภาพรังสี และกลไกพิเศษที่เปิดขวดยาพิษ ในกรณีของการสลายตัวของอะตอมกัมมันตภาพรังสีในกล่องปิด - และสิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้ทุกเมื่อ - กลไกจะเปิดภาชนะที่มีพิษและแมวจะตาย แต่คุณสามารถค้นหาได้ว่าอะตอมของกัมมันตภาพรังสีสลายตัวหรือไม่ คุณสามารถดูได้เฉพาะในกล่องเท่านั้นถึงจุดนี้ตามหลักการของฟิสิกส์ควอนตัมแล้วแมวมีทั้งชีวิตและความตายนั่นคือมันอยู่ในตำแหน่งซ้อนทับ

ไม่มีความเป็นจริงตามวัตถุประสงค์หรือไม่?

นักวิจัยใช้โฟตอนที่พันกันหกตัวเพื่อสร้างความเป็นจริงทางเลือกสองทางในห้องแล็บ ความจริงข้อหนึ่งแสดงถึงความเป็นจริงของวิกเนอร์ อีกความเป็นจริงของเพื่อนของเขา เพื่อนของวิกเนอร์วัดโพลาไรซ์ของโฟตอนและบันทึกผลลัพธ์ หลังจากนั้นวิกเนอร์เองก็ทำการวัดการรบกวนเพื่อตรวจสอบว่าการวัดและโฟตอนอยู่ในตำแหน่งซ้อนทับหรือไม่

ผลลัพธ์ที่ได้จากทีมนักวิทยาศาสตร์ถูกผสมปนเปกัน ปรากฎว่าความเป็นจริงทั้งสองสามารถอยู่ร่วมกันได้ แม้ว่าจะนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่อาจตกลงกันได้ เช่นเดียวกับที่ยูจีน วิกเนอร์ทำนายไว้ แต่พวกเขาสามารถคืนดีได้หรือไม่?

แนวคิดที่ว่าผู้สังเกตการณ์สามารถประนีประนอมการวัดความเป็นจริงพื้นฐานบางอย่างได้ในที่สุด ขึ้นอยู่กับสมมติฐานหลายประการ

ประการแรก ข้อเท็จจริงที่เป็นสากลมีอยู่จริงและผู้สังเกตการณ์สามารถเห็นพ้องต้องกันได้

ประการที่สอง ทางเลือกที่ผู้สังเกตการณ์คนหนึ่งทำขึ้นไม่ส่งผลต่อการเลือกที่ผู้สังเกตการณ์รายอื่นทำขึ้น - สมมติฐานทางฟิสิกส์นี้เรียกว่าท้องที่ ดังนั้นหากมีความจริงเชิงวัตถุที่ทุกคนเห็นด้วย ข้อสันนิษฐานเหล่านี้ทั้งหมดก็เป็นความจริง

แต่ผลงานของนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Heriot-Watt ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Science Advances ระบุว่าไม่มีความเป็นจริงตามวัตถุประสงค์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง การทดลองแสดงให้เห็นว่าสมมติฐานอย่างน้อยหนึ่งข้อ - แนวคิดที่ว่ามีความเป็นจริงซึ่งเราสามารถตกลงกันได้ แนวคิดที่เรามีทางเลือกโดยเสรี หรือแนวคิดเกี่ยวกับถิ่นที่อยู่ - จะต้องผิด

"วิธีการทางวิทยาศาสตร์อาศัยข้อเท็จจริงที่ตกลงกันในระดับสากลโดยการวัดซ้ำโดยไม่คำนึงถึงว่าใครเป็นผู้สังเกตการณ์" นักวิจัยเขียนในงานของพวกเขา

ฉันไม่รู้เกี่ยวกับคุณ แต่หัวของฉันกำลังหมุนอยู่ เพราะผลลัพธ์ที่ได้รับนั้นให้หลักฐานที่แท้จริงว่า เมื่อพูดถึงสาขาฟิสิกส์ควอนตัม ไม่มีสิ่งที่เรียกว่าความเป็นจริงตามวัตถุประสงค์