Что такое реальность? И кто может дать ответ на этот вопрос? В прошлом году ученые из Университета Хериота-Уатта в Шотландии проверили интересный эксперимент, результаты которого предполагают, что объективной реальности может не существовать. Несмотря на то, что когда-то эта идея была просто теорией, теперь исследователи смогли перенести ее в стены университетской лаборатории, а значит проверить. Так как в квантовом мире измерения с разных позиций дают различные результаты, но при этом одинаково верны, проведенный эксперимент показал, что в мире квантовой физики два человека могут наблюдать одно и то же событие и разные результаты; при этом ни одно из этих двух событий не может быть воспринято как неправильное. Иными словами, если два человека видят две разные реальности, то договориться какая из них правильная они не смогут. Этот парадокс известен как «парадокс друга Вигнера» и теперь ученые экспериментально его доказали.
В 1961 году лауреат Нобелевской премии по физике Юджин Вигнер всерьез задался вопросом о том, чем же является объективная реальность. Ученый предложил один из самых странных экспериментов в квантовой механике, который включал идею о том, что два человека могут наблюдать две разные реальности и ни один из них технически не будет ошибаться. Но как? В ходе мысленного эксперимента, который и получил название «парадокс друга Вигнера», два ученых в лаборатории изучают фотон – наименьшую количественную единицу света. Примечательно, что этот поляризованный фотон при измерении может иметь либо горизонтальную поляризацию, либо вертикальную. Но до измерения, согласно законам квантовой механики, фотон существует в обоих поляризационных состояниях одновременно – в так называемой суперпозиции.
Итак, Вигнер представил себе, как его друг в другой лаборатории измеряет состояние этого фотона и запоминает результат, в то время как сам Вигнер наблюдает издалека. При этом у Вигнера нет никакой информации об измерении своего друга, а потому он вынужден предположить, что фотон и его измерение находятся в суперпозиции всех возможных результатов эксперимента. Но ведь это резко контрастирует с точкой зрения друга Вигнера, который действительно измерил поляризацию фотона и записал ее! Друг может даже позвонить Вигнеру и сказать, что измерение было сделано (при условии, что результат не будет раскрыт). Таким образом мы получаем две реальности, противоречащих друг другу, что ставит под сомнение объективный статус фактов, установленных двумя наблюдателями. Примечательно, что до 2019 года – пока шведские ученые не провели тот же эксперимент в лаборатории – парадокс друга Вигнера являлся исключительно мысленным экспериментом. Точно так же, как и всемирно известный эксперимент, предложенный австрийским физиком-теоретиком Эдвином Шредингером.
Кот Шредингера – мысленный эксперимент, описывающий абсурдность квантовой механики. Представьте, что у вас есть кот и коробка. В коробку вы помещаете кота, радиоактивное вещество и специальный механизм, открывающий колбу с ядом. В случае распада радиоактивного атома в закрытой коробке – а это может произойти в любой момент – механизм откроет емкость с ядом и кот погибнет. Вот только узнать, распался радиоактивный атом или нет, можно только заглянув в коробку. До этого момента, согласно принципам квантовой физики, кот одновременно и жив, и мертв, то есть находится в суперпозиции.
Для создания двух альтернативных реальностей в лаборатории исследователи использовали шесть запутанных фотонов. Одна реальность представляла реальность Вигнера, другая – реальность его друга. Друг Вигнера измерил поляризацию фотона и сохранил результат, после чего уже сам Вигнер выполнил интерференционное измерение, чтобы определить, находятся ли измерение и фотон в суперпозиции. Результаты, полученные командой ученых были неоднозначными. Оказалось, что обе реальности могут сосуществовать, даже если приводят к непримиримым результатам – все как и предсказывал Юджин Вигнер. Но можно ли их согласовать?
Идея о том, что наблюдатели могут в конечном итоге согласовать свои измерения некоторой фундаментальной реальности, основана на нескольких предположениях. Во-первых, универсальные факты действительно существуют и наблюдатели могут прийти к согласию относительно них. Во—вторых, выбор, который делает один из наблюдателей, не влияет на выбор, который делают другие наблюдатели – это предположение физики называют локальностью. Так что если существует объективная реальность, с которой все могут согласиться, то все эти предположения справедливы.
Но результаты работы ученых из Университета Хериота-Уатта, опубликованной в журнале Science Advances, свидетельствуют о том, что объективной реальности не существует. Другими словами, эксперимент предполагает, что одно или несколько предположений – идея о том, что существует реальность, с которой мы можем согласиться, идея о том, что у нас есть свобода выбора, или идея локальности – должны быть ошибочны.
«Научный метод опирается на повсеместно согласованные факты, установленные путем многократных измерений, вне зависимости от того, кто проводил наблюдения», – пишут исследователи в своей работе. Не знаю как у вас, но у меня голова идет кругом, ведь полученные результаты предоставляют реальные доказательства того, что, когда дело доходит до области квантовой физики, такой вещи как объективная реальность не может существовать.
