EXPERIMENT. De ce doi oameni pot trăi realități diferite? Fizicienii au demonstrat că nu există obiectivitate

• Fizicienii au bănuit de mult timp că mecanica cuantică permite ca doi observatori să experimenteze realități diferite, contrare. Acum au efectuat primul experiment care dovedește acest lucru.
• În anii `60, fizicianul Eugene Wigner, a prezentat un experiment de gândire, potrivit căruia doi observatori pot experimenta realități diferite.
• Recent, experimentul lui Wigner a fost transpus în laborator de cercetători de la Universitatea Heriot-Watt din Edinburgh, care au ajuns la concluzia că Wigner a avut dreptate, nu există realitate obiectivă.

În 1961, fizicianul Eugene Wigner, laureat al Premiului Nobel, a prezentat un experiment de gândire care a demonstrat unul dintre paradoxurile mai puțin cunoscute ale mecanicii cuantice, scrie TechnologyReview.

Experimentul arată cum natura universului permite ca doi observatori, să zicem, Wigner și prietenul lui Wigner, să experimenteze realități diferite.

De atunci, fizicienii au folosit experimentul de gândire „Prietenul lui Wigner” pentru a dezbate posibilitatea existenței unor fapte obiective. Acest lucru este important, deoarece oamenii de știință efectuează experimente pentru a stabili date obiective. Dar, dacă observatorii experimentează realități diferite, cum pot fi ei de acord asupra acestor fapte?

Toate acestea au fost până de curând doar un experiment de gândire și nimic mai mult. Anul trecut, însă, fizicienii au observat că progresele recente în domeniul tehnologiei cuantice au făcut posibilă transpunerea testului „Prietenul lui Wigner” într-un experiment real. Cu alte cuvinte, ar trebui să fie posibil să creăm realități diferite și să le comparăm în laborator pentru a afla dacă pot fi reconciliate.

Astăzi, Massimiliano Proietti de la Universitatea Heriot-Watt din Edinburgh și câțiva colegi ai săi au efectuat pentru prima dată acest experiment: au creat realități diferite și le-au comparat. Concluzia lor este că Wigner a avut dreptate – aceste realități pot fi făcute ireconciliabile, astfel că este imposibil să existe un acord asupra unor fapte obiective într-un experiment.

Experimentul de gândire al lui Wigner

Experimentul de gândire original, al lui Wigner, este, în principiu, simplu. Începe cu un singur foton polarizat, care, atunci când este măsurat, poate avea fie o polarizare orizontală, fie o polarizare verticală. Dar înainte de măsurare, conform legilor mecanicii cuantice, fotonul există simultan în ambele stări de polarizare, așa-numitul fenomen de suprapunere.

Wigner și-a imaginat că un prieten se află într-un laborator diferit și măsoară starea acestui foton și înregistrează rezultatul, în timp ce el, Wigner, observă de la distanță. Wigner nu are nicio informație legată de măsurătoarea prietenului său, fiind obligat deci să presupună că fotonul și măsurarea acestuia se află într-o suprapunere a tuturor rezultatelor posibile ale experimentului.

Wigner poate efectua chiar un experiment pentru a determina dacă această suprapunere există sau nu. Acesta este un fel de experiment de interferență, care arată că fotonul și măsurarea se află într-adevăr într-o suprapunere.

Din punctul de vedere al lui Wigner, acesta este un „fapt”, suprapunerea există. Și acest fapt sugerează că nu a putut avea loc o măsurare. Dar acest lucru este în contrast puternic cu punctul de vedere al prietenului, care, într-adevăr, a măsurat polarizarea fotonului și a înregistrat-o. Prietenul poate chiar să-l sune pe Wigner și să spună că măsurarea a fost făcută (cu condiția ca rezultatul să nu fie dezvăluit).

Așadar, cele două realități sunt în contradicție una cu cealaltă. „Acest lucru pune în discuție statutul obiectiv al faptelor stabilite de cei doi observatori”, spun Proietti și colaboratorii săi.

Recrearea experimentului „Prietenul lui Wigner” în laborator

Aceasta reprezintă teoria, dar anul trecut, Caslav Brukner, de la Universitatea din Viena, a descoperit o modalitate de a recrea experimentul „Prietenul lui Wigner” în laborator prin tehnici care implică corelarea cuantică a mai multor particule în același timp.

Proietti și colegii săi au folosit șase astfel de fotoni pentru a crea două realități alternative – una, reprezentându-l pe Wigner și alta, reprezentându-l pe prietenul lui Wigner. Prietenul lui Wigner măsoară polarizarea unui foton și înregistrează rezultatul. Wigner efectuează apoi o măsurare a interferenței pentru a determina dacă măsurarea și fotonul se suprapun.

Experimentul a produs un rezultat lipsit de ambiguități. A reieșit că ambele realități pot coexista chiar dacă produc rezultate ireconciliabile, exact cum a prezis Wigner.

Acest lucru ridică câteva întrebări fascinante, care îi obligă pe fizicieni să reexamineze natura realității.

Ideea că observatorii pot pune în acord în cele din urmă măsurătorile unei realități fundamentale se bazează pe mai multe ipoteze. Prima dintre acestea este că faptele universale există în mod real și că observatorii pot fi de acord asupra lor.

Dar există și alte ipoteze. Una este că observatorii au libertatea de a face orice observații doresc. Și alta este că alegerile pe care le face un observator nu influențează alegerile pe care le fac alți observatori, presupunere pe care fizicienii o numesc localitate.

Dacă există o realitate obiectivă, asupra existenței căreia toată lumea poate fi de acord, atunci sunt valabile toate aceste ipoteze.

Dar rezultatul lui Proietti și al colegilor săi sugerează că realitatea obiectivă nu există. Cu alte cuvinte, experimentul sugerează că una sau mai multe dintre ipoteze – ideea că există o realitate asupra căreia putem fi de acord, ideea că avem libertate de alegere sau ideea de localitate – trebuie să fie greșită.

Desigur, pentru cei care țin la viziunea convențională asupra realității, există și o altă soluție, și anume că există o altă lacună, care s fost omisă de către experimentatorii. Într-adevăr, fizicienii au încercat ani de-a rândul să rezolve lacunele în experimente similare, deși recunosc că nu ar putea fi niciodată posibil să le rezolve pe toate.

Cu toate acestea, lucrarea are implicații importante pentru munca oamenilor de știință. „Metoda științifică se bazează pe fapte, stabilite prin măsurători repetate și convenite universal, independent de cine le-a observat”, spun autorii studiului. Și totuși, în aceeași lucrare, ei subminează această idee.