量子物理實驗表明:現實並不是客觀的

量子物理實驗表明:現實並不是客觀的

維格納的朋友思想實驗

《麻省理工學院技術評論》發表的論文證實,在適當的條件下,兩個人可以觀察同一事件,看到兩個不同的事情發生,兩者都是正確的。

赫瑞瓦特大學的物理學家首次展示了兩個人如何通過重建經典的量子物理思想實驗來體驗不同的現實。

1961年,諾貝爾物理學獎得主,物理學家尤金·維格納概述了一項思想實驗,該實驗證明了量子力學中一個鮮為人知的悖論。 實驗表明宇宙的奇怪性質如何允許兩個觀察者,比如維格納和維格納的朋友,會體驗不同的現實。

從那以後,物理學家們利用“維格納的朋友”思想實驗來探索客觀事實是否存在。 這很重要,因為科學家們通過實驗來確定客觀事實。 但如果他們實驗的是不同的現實,他們怎麼能就這些事實達成一致呢?

去年,物理學家注意到量子技術的最新進展使得在真實實驗中重現維格納的朋友測試成為可能。 換句話說,應該有可能創造出不同的現實,並在實驗室中對它們進行比較,以確定它們是否可以達成一致。

英國愛丁堡赫瑞-瓦特大學的Massimiliano Proietti團隊首次進行了這項實驗:他們創造了不同的現實並進行了比較。 結論是維格納是正確的:這些現實可以變得不可調和,因此無法就實驗的客觀事實達成一致。

量子物理實驗表明:現實並不是客觀的

維格納的原始思想實驗以單個偏振光子開始

維格納的原始思想實驗是這樣進行的,它以單個偏振光子開始,當測量時,它可以具有水平偏振或垂直偏振。但在測量之前,根據量子力學定律,光子同時存在於兩種偏振態。也就是所謂的疊加。

維格納想象一個朋友在另一個實驗室測量這個光子的狀態並存儲結果,而他自己從另外的地方測量觀察。維格納沒有關於他朋友的測量的信息,所以不得不假設光子和它的測量是實驗的所有可能結果的疊加。

維格納甚至可以進行實驗來確定這種疊加是否存在。這是一種干涉實驗,表明光子和測量確實是疊加的。

從維格納的角度來看,這是一個“事實”,即存在疊加。而事實表明,它不可能進行測量。

但這與朋友的觀點形成鮮明對比,朋友確實測量了光子的極化並記錄了它。朋友甚至可以打電話給維格納並說測量已經完成。

所以這兩個現實相互矛盾。

去年奧地利維也納大學的Caslav Brukner提出了一種方法,通過同時糾纏許多粒子的技術在實驗室中重建維格納的朋友實驗。

Proietti團隊所做的就是實現這一目標。

他們使用這六個糾纏光子創造了兩個交替的現實:一個代表維格納,一個代表維格納的朋友。 維格納的朋友測量光子的偏振並存儲結果。然後,維格納執行干涉測量以確定測量和光子是否重疊。

該實驗產生了明確的結果。事實證明,即使它們產生了不可調和的結果,兩種現實也可以共存,正如維格納預測的那樣。

這引發了一些令人著迷的問題,迫使物理學家重新考慮現實的本質。

觀察者最終可以調和他們對某種基本現實的測量的想法是基於幾個假設。首先是基於普遍的事實確實存在,觀察者可以就這些事實達成一致。

但也有其他假設。一個是觀察者可以自由地做出他們想要的任何觀察。另一個觀察者做出的選擇不影響其他觀察者做出的選擇,物理學家稱之為局部性的假設。

如果存在每個人都能達成一致的客觀現實,那麼這些假設都會成立。

但Proietti的實驗結果表明,客觀現實並不存在。換句話說,實驗表明,一個或多個假設,比如我們可以達成共識的觀點,我們有選擇自由的觀點,或地點的觀念必定是錯誤的。

當然,對於那些堅持傳統現實觀的人來說,還有另外一條出路。這就是實驗者忽略了一些其他的漏洞。事實上,物理學家多年來一直試圖填補類似實驗的漏洞,儘管他們承認永遠不可能完全彌補它們。

然而,這項工作對科學工作具有重要意義。 Proietti在論文中說:“科學方法依賴於事實,通過重複測量建立並普遍達成一致,不論觀察者是誰。維格納朋友思想實驗推翻了這一認識。”

在量子物理領域,可能沒有“共同的客觀現實”這樣的東西。

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