فيزياء الكم: تشير دراستنا إلى أن الحقيقة الموضوعية لا وجود لها

فيزياء الكم: تشير دراستنا إلى أن الحقيقة الموضوعية لا وجود لها
Gearoid هايز / فليكر, CC BY-SA

الحقائق البديلة هي ينتشر مثل الفيروس عبر المجتمع. الآن يبدو أن لديهم حتى العلوم المصابة - على الأقل عالم الكم. هذا قد يبدو عكسيا بديهية. تعتمد الطريقة العلمية على المفاهيم الموثوقة للمراقبة والقياس والتكرار. يجب أن تكون الحقيقة ، كما حددها القياس ، موضوعية ، بحيث يمكن لجميع المراقبين الموافقة عليها.

ولكن في ورقة مؤخرا نشرت في العلوم التقدم، نظهر أنه في العالم الصغير من الذرات والجزيئات التي تحكمها القواعد الغريبة لميكانيكا الكم ، يحق لمراقبين مختلفين التمتع بحقائقهم الخاصة. بمعنى آخر ، وفقًا لأفضل نظرية لدينا لبنات الطبيعة نفسها ، يمكن أن تكون الحقائق ذاتية في الواقع.

المراقبون لاعبون أقوياء في العالم الكمومي. وفقًا للنظرية ، يمكن أن تكون الجزيئات في أماكن أو حالات متعددة في آن واحد - وهذا ما يسمى التراكب. لكن الغريب أن هذا هو الحال فقط عندما لا يتم ملاحظتها. في المرة الثانية التي تلاحظ فيها نظامًا كميًا ، فإنها تختار موقعًا معينًا أو حالة معينة - تكسر التراكب. حقيقة أن الطبيعة تتصرف بهذه الطريقة قد ثبت عدة مرات في المختبر - على سبيل المثال ، في الشهيرة تجربة الشق المزدوج (انظر الفيديو أدناه).

في 1961 ، فيزيائي يوجين فيغنر اقترح تجربة التفكير الاستفزازية. تساءل عما سيحدث عند تطبيق ميكانيكا الكم على مراقب يتم رصده هو نفسه.

تخيل أن صديقًا لـ Wigner يرم عملة معدنية - وهو عبارة عن تراكب للرؤوس والذيل - داخل مختبر مغلق. في كل مرة يرمي فيها الصديق العملة ، يلاحظون نتيجة محددة. يمكننا أن نقول أن صديق وينجر يثبت حقيقة: نتيجة لإرم العملة هي بالتأكيد الرأس أو الذيل.

لا يتمتع Wigner بالوصول إلى هذه الحقيقة من الخارج ، ووفقًا لميكانيكا الكم ، يجب أن يصف الصديق والعملة المعدنية في تراكب لجميع النتائج المحتملة للتجربة. ذلك لأنهم "متشابكين" - متصلة بشكل مخيف بحيث إذا تعاملت مع أحد ، فأنت تتلاعب مع الآخر أيضًا. يمكن Wigner الآن من حيث المبدأ التحقق من هذا التراكب باستخدام ما يسمى "تجربة التدخل"- نوع من القياس الكمي الذي يسمح لك لكشف تراكب النظام بأكمله ، مما يؤكد أن كائنين متشابكين.


الحصول على أحدث من InnerSelf


عندما يقارن وينر مع الصديق الملاحظات فيما بعد ، سيصر الصديق على أنه شاهد نتائج محددة لكل عملة معدنية. ومع ذلك ، سوف يختلف وينر عندما لاحظ صديقًا وعملة معدنية في تراكب.

هذا يمثل لغزًا. لا يمكن التوفيق بين الواقع الذي يدركه الصديق والواقع من الخارج. لم يفكر فيجنر في الأصل في هذا الأمر كمفارقة ، وقال إنه سيكون من العبث لوصف المراقب الواعي ككائن الكم. ومع ذلك ، وقال انه في وقت لاحق غادر من هذا الرأيوفقًا للكتب المدرسية الرسمية حول ميكانيكا الكم ، الوصف صحيح تماما.

التجربة

ظل السيناريو لفترة طويلة تجربة فكرية مثيرة للاهتمام. ولكن هل يعكس الواقع؟ علميا ، كان هناك تقدم ضئيل في هذا الشأن حتى وقت قريب جدا ، متى آسلاف بروكنر في جامعة فيينا أظهرت أنه وفقًا لبعض الافتراضات ، فكرة Wigner يمكن استخدامها لإثبات رسميا أن القياسات في ميكانيكا الكم هي ذاتية للمراقبين.

اقترح بروكنر طريقة لاختبار هذه الفكرة من خلال ترجمة سيناريو صديق وينر إلى إطار أنشئت لأول مرة من قبل الفيزيائي جون بيل في 1964. نظر بروكنر في اثنين من أزواج من Wigners والأصدقاء ، في صندوقين منفصلين ، وإجراء قياسات على حالة مشتركة - داخل وخارج صندوق كل منهما. يمكن تلخيص النتائج في نهاية المطاف لاستخدامها لتقييم ما يسمى "عدم المساواة في الجرس". إذا تم انتهاك عدم المساواة هذا ، فقد يكون للمراقبين حقائق بديلة.

لقد أجرينا هذا الاختبار لأول مرة تجريبيًا في جامعة هيريوت وات في أدنبرة على كمبيوتر الكم صغير الحجم يتكون من ثلاثة أزواج من الفوتونات المتشابكة. يمثل زوج الفوتون الأول العملات المعدنية ، ويستخدم الاثنان الآخران لأداء عملات إرم العملة - قياس استقطاب الفوتونات - داخل الصندوق الخاص بهما. خارج الصندوقين ، يبقى فوتونان على كل جانب يمكن قياسهما أيضًا.

فيزياء الكم: تشير دراستنا إلى أن الحقيقة الموضوعية لا وجود لها
الباحثون مع التجربة. مؤلف المنصوص

على الرغم من استخدام أحدث تقنيات الكم ، فقد استغرق الأمر أسابيع لجمع بيانات كافية من ستة فوتونات فقط لتوليد إحصائيات كافية. لكن في النهاية ، نجحنا في إظهار أن ميكانيكا الكم قد تتعارض بالفعل مع افتراض الحقائق الموضوعية - لقد انتهكنا عدم المساواة!

النظرية ، مع ذلك ، تستند إلى بعض الافتراضات. يتضمن ذلك أن نتائج القياس لا تتأثر بالإشارات التي تتحرك فوق سرعة الضوء وأن المراقبين أحرار في اختيار القياسات التي يجب إجراؤها. هذا قد يكون أو لا يكون الأمر كذلك.

سؤال مهم آخر هو ما إذا كان يمكن اعتبار الفوتونات المفردة من المراقبين. في اقتراح نظرية بروكنر ، لا يحتاج المراقبون إلى أن يكونوا واعين ، بل يجب أن يكونوا قادرين على إثبات الحقائق في شكل نتائج القياس. وبالتالي فإن الكاشف غير الحيوي سيكون مراقبًا صالحًا. ولا تعطينا ميكانيكا الكم في الكتب المدرسية أي سبب للاعتقاد بأن الكاشف ، الذي يمكن صنعه بحجم صغير من الذرات ، لا ينبغي وصفه بأنه كائن كم مثل الفوتون. قد يكون من الممكن أيضًا ألا يتم تطبيق ميكانيكا الكم القياسية على نطاقات طويلة ، ولكن اختبار هذه مشكلة منفصلة.

فيزياء الكم: تشير دراستنا إلى أن الحقيقة الموضوعية لا وجود لها
قد يكون هناك العديد من العوالم هناك.
Nikk / فليكر, CC BY-SA

لذلك تبين هذه التجربة أننا ، على الأقل بالنسبة للنماذج المحلية لميكانيكا الكم ، نحتاج إلى إعادة التفكير في فكرة الموضوعية. يبدو أن الحقائق التي نواجهها في عالمنا العياني تظل آمنة ، ولكن هناك سؤال رئيسي يطرح حول كيف يمكن للتفسيرات الحالية للميكانيكا الكمومية استيعاب الحقائق الشخصية.

يرى بعض علماء الفيزياء أن هذه التطورات الجديدة تعزز التفسيرات التي تسمح بحدوث أكثر من نتيجة للمراقبة ، على سبيل المثال وجود أكوان متوازية الذي يحدث كل نتيجة. يرى آخرون أنها أدلة دامغة للنظريات التي تعتمد على المراقب جوهريا مثل بايز الكم، حيث تصرفات الوكيل وخبراته هي الاهتمامات المركزية للنظرية. لكن مع ذلك ، يعتبر آخرون هذا مؤشرا قويا ربما ربما تنهار ميكانيكا الكم فوق مقاييس تعقيد معينة.

من الواضح أن هذه كلها أسئلة فلسفية عميقة حول الطبيعة الأساسية للواقع. أيا كان الجواب ، ينتظر مستقبل مثير للاهتمام.المحادثة

حول المؤلف

اليساندرو فيدريزي ، أستاذ فيزياء الكم ، جامعة هيريوت وات و Massimiliano Proietti ، دكتوراه فيزياء الكم ، جامعة هيريوت وات

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

enafarزكية-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

اتبع InnerSelf على

الفيسبوك أيقونةتويتر أيقونةآر إس إس أيقونة

احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

{Emailcloak = إيقاف}

من المحررين

النشرة الإخبارية InnerSelf: أيلول 6 و 2020
by InnerSelf الموظفين
نرى الحياة من خلال عدسات إدراكنا. كتب ستيفن آر كوفي: "نحن نرى العالم ، ليس كما هو ، ولكن كما نحن ، أو كما نحن مشروطون برؤيته". لذلك هذا الأسبوع ، نلقي نظرة على بعض ...
النشرة الإخبارية InnerSelf: أغسطس 30 ، 2020
by InnerSelf الموظفين
الطرق التي نسلكها هذه الأيام قديمة قدم الزمن ، لكنها جديدة بالنسبة لنا. التجارب التي نمر بها قديمة قدم الزمن ، لكنها أيضًا جديدة بالنسبة لنا. الشيء نفسه ينطبق على ...
عندما تكون الحقيقة فظيعة للغاية ومؤلمة ، اتخذ إجراءً
by ماري T. راسل، InnerSelf.com
وسط كل الأهوال التي تحدث هذه الأيام ، ألهمني شعاع الأمل الذي يسطع من خلاله. الناس العاديون يدافعون عن الصواب (وضد ما هو خطأ). لاعبي البيسبول،…
عندما يكون ظهرك مقابل الحائط
by ماري ت. راسل ، إنيرسيلف
احب الانترنت. الآن أعرف أن الكثير من الناس لديهم الكثير من الأشياء السيئة ليقولوها عن ذلك ، لكني أحب ذلك. مثلما أحب الناس في حياتي - فهم ليسوا مثاليين ، لكني أحبهم على أي حال.
النشرة الإخبارية InnerSelf: أغسطس 23 ، 2020
by InnerSelf الموظفين
ربما يتفق الجميع على أننا نعيش في أوقات غريبة ... تجارب جديدة ، مواقف جديدة ، تحديات جديدة. ولكن يمكن أن نشجع على تذكر أن كل شيء في حالة تغير مستمر ، ...