Vật lý lượng tử: Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy thực tế khách quan không tồn tại

Gearoid Hayes / Flickr, CC BY-SA 

Sự thật sửa chữa thay thế là lây lan như virus trên toàn xã hội. Bây giờ có vẻ như như họ thậm chí còn đã nhiễm khoa học – tối thiểu là cõi lượng tử. Điều này có vẻ như phản trực giác. Phương pháp khoa học là sau toàn bộ dựa trên những khái niệm đáng đáng tin cậy về quan sát, đo lường và thống kê và độ lặp lại. Một thực tiễn, như được thiết lập bởi một phép đo, nên khách quan, sao cho toàn bộ những nhà quan sát hoàn toàn có thể chấp thuận đồng ý với nó .

Nhưng trong một bài báo gần đây xuất bản trong tiến bộ khoa học, chúng tôi chỉ ra rằng, trong thế giới vi mô của các nguyên tử và hạt bị chi phối bởi các quy tắc kỳ lạ của cơ học lượng tử, hai nhà quan sát khác nhau có quyền đối với sự thật của chính họ. Nói cách khác, theo lý thuyết tốt nhất của chúng ta về các khối xây dựng của tự nhiên, sự thật có thể mang tính chủ quan.

Người quan sát là những người chơi can đảm và mạnh mẽ trong quốc tế lượng tử. Theo kim chỉ nan, những hạt hoàn toàn có thể ở một vài nơi hoặc trạng thái cùng một lúc – đây được gọi là sự chồng chất. Nhưng kỳ lạ thay, đây chỉ là trường hợp khi họ không quan sát thấy. Thứ hai bạn quan sát một hệ lượng tử, nó chọn một vị trí hoặc trạng thái đơn cử – phá vỡ sự chồng chất. Thực tế là vạn vật thiên nhiên hành xử theo cách này đã được chứng tỏ nhiều lần trong phòng thí nghiệm – ví dụ, trong sự nổi tiếng thí nghiệm khe đôi ( xem video dưới đây ) .Trong 1961, nhà vật lý Wigner yêu cầu một thí nghiệm tâm lý khiêu khích. Ông đặt câu hỏi điều gì sẽ xảy ra khi vận dụng cơ học lượng tử cho một người quan sát mà chính họ đang được quan sát .Hãy tưởng tượng rằng một người bạn của Wigner ném một đồng xu lượng tử – nằm trong sự chồng chất của cả đầu và đuôi – bên trong một phòng thí nghiệm kín. Mỗi khi người bạn tung đồng xu, họ quan sát một hiệu quả rõ ràng. Chúng ta hoàn toàn có thể nói rằng người bạn của Wigner thiết lập một thực sự : tác dụng của việc tung đồng xu chắc như đinh là đầu hoặc đuôi .Wigner không có quyền truy vấn vào trong thực tiễn này từ bên ngoài, và theo cơ học lượng tử, phải miêu tả người bạn và đồng xu nằm trong sự chồng chất của toàn bộ những tác dụng hoàn toàn có thể xảy ra của thí nghiệm. Đó là chính do họ bị vướng mắc liên kết ma quái để nếu bạn thao túng cái này bạn cũng thao túng cái kia. Wigner về nguyên tắc hoàn toàn có thể xác định sự chồng chất này bằng cách sử dụng cái gọi là thí nghiệm giao thoa Xấu – một loại phép đo lượng tử cho phép bạn làm sáng tỏ sự chồng chất của hàng loạt mạng lưới hệ thống, xác nhận rằng hai vật thể bị vướng víu .Khi Wigner và người bạn so sánh những ghi chú sau này, người bạn sẽ nhấn mạnh vấn đề rằng họ đã thấy hiệu quả rõ ràng cho mỗi lần tung đồng xu. Tuy nhiên, Wigner sẽ không đồng ý chấp thuận bất kể khi nào anh ta quan sát bè bạn và đồng xu trong sự chồng chất .

Điều này trình bày một câu hỏi hóc búa. Thực tế mà người bạn cảm nhận không thể hòa hợp được với thực tế ở bên ngoài. Wigner ban đầu không coi điều này là một nghịch lý, ông cho rằng sẽ thật phi lý khi mô tả một người quan sát có ý thức như một đối tượng lượng tử. Tuy nhiên, sau này anh khởi hành từ quan điểm nàyvà theo sách giáo khoa chính thức về cơ học lượng tử, mô tả là hoàn toàn hợp lệ.

Cuộc thí nghiệm

Kịch bản từ lâu vẫn là một thử nghiệm tâm lý mê hoặc. Nhưng nó có phản ánh đúng thực tiễn không ? Về mặt khoa học, có rất ít tân tiến về yếu tố này cho đến gần đây, khi Časlav Brukner tại Đại học Vienna cho thấy, theo những giả định nhất định, ý tưởng sáng tạo của Wigner hoàn toàn có thể được sử dụng để chính thức chứng tỏ những phép đo trong cơ học lượng tử là chủ quan so với những nhà quan sát .Brukner đã đề xuất kiến nghị một cách để kiểm tra khái niệm này bằng cách dịch ngữ cảnh bạn hữu của Wigner thành một khung xây dựng lần đầu của nhà vật lý John Bell trong 1964. Brukner đã xem xét hai cặp Wigner và bè bạn, trong hai hộp riêng không liên quan gì đến nhau, thực thi những phép đo trên trạng thái san sẻ – bên trong và bên ngoài hộp tương ứng của chúng. Các hiệu quả hoàn toàn có thể được tổng hợp để sau cuối được sử dụng để nhìn nhận cái gọi là Bất bình đẳng Bell Bell. Nếu bất bình đẳng này bị vi phạm, những nhà quan sát hoàn toàn có thể có những sự kiện thay thế sửa chữa .Bây giờ chúng tôi lần tiên phong thực thi thử nghiệm này tại Đại học Heriot-Watt ở Edinburgh trên một máy tính lượng tử quy mô nhỏ được tạo thành từ ba cặp photon vướng víu. Cặp photon tiên phong đại diện thay mặt cho những đồng xu tiền, và hai cặp còn lại được sử dụng để triển khai việc tung đồng xu – đo độ phân cực của những photon – bên trong hộp tương ứng của chúng. Bên ngoài hai hộp, hai photon vẫn còn ở mỗi bên cũng hoàn toàn có thể đo được .

tác giả cung cấp

Mặc dù sử dụng công nghệ tiên tiến lượng tử tiên tiến và phát triển, phải mất nhiều tuần để tích lũy đủ tài liệu từ chỉ sáu photon để tạo ra đủ số liệu thống kê. Nhưng sau cuối, chúng tôi đã thành công xuất sắc trong việc chỉ ra rằng cơ học lượng tử thực sự hoàn toàn có thể không thích hợp với giả định về những sự kiện khách quan – chúng tôi đã vi phạm sự bất bình đẳng !Lý thuyết, tuy nhiên, dựa trên một vài giả định. Chúng gồm có những tác dụng đo không bị ảnh hưởng tác động bởi những tín hiệu truyền trên vận tốc ánh sáng và những nhà quan sát hoàn toàn có thể tự do lựa chọn những phép đo để triển khai. Đó hoàn toàn có thể hoặc không hề là trường hợp .Một câu hỏi quan trọng khác là liệu những photon đơn lẻ hoàn toàn có thể được coi là quan sát viên hay không. Trong yêu cầu triết lý của Brukner, những nhà quan sát không cần phải có ý thức, họ chỉ cần có năng lực thiết lập những sự kiện dưới dạng hiệu quả thống kê giám sát. Do đó, một máy dò vô tri sẽ là một người quan sát hợp lệ. Và cơ học lượng tử trong sách giáo khoa cho tất cả chúng ta không có nguyên do gì để tin rằng một máy dò, hoàn toàn có thể được sản xuất nhỏ như một vài nguyên tử, không nên được diễn đạt như một vật thể lượng tử giống như một photon. Cũng hoàn toàn có thể là cơ học lượng tử tiêu chuẩn không vận dụng ở quy mô dài, nhưng kiểm tra đó là một yếu tố riêng không liên quan gì đến nhau .

Nikk / Flickr, CC BY-SA

Do đó, thí nghiệm này cho thấy, tối thiểu là so với những quy mô cơ học lượng tử cục bộ, tất cả chúng ta cần tâm lý lại về ý niệm của tất cả chúng ta về tính khách quan. Các sự kiện tất cả chúng ta thưởng thức trong quốc tế vĩ mô của tất cả chúng ta có vẻ như vẫn bảo đảm an toàn, nhưng một thắc mắc lớn được đặt ra về cách lý giải hiện tại của cơ học lượng tử hoàn toàn có thể cung ứng những sự kiện chủ quan .Một số nhà vật lý xem những tăng trưởng mới này là những diễn giải củng cố được cho phép nhiều hơn một hiệu quả xảy ra cho một quan sát, ví dụ sự sống sót của thiên hà song song trong đó mỗi tác dụng xảy ra. Những người khác coi đó là dẫn chứng thuyết phục cho những kim chỉ nan nhờ vào vào người quan sát nội tại như Lượng tử Bayes, trong đó hành vi và kinh nghiệm tay nghề của một tác nhân là mối chăm sóc chính của kim chỉ nan. Nhưng những người khác coi đây là một con trỏ can đảm và mạnh mẽ mà có lẽ rằng cơ học lượng tử sẽ phá vỡ trên quy mô phức tạp nhất định .

Rõ ràng đây là tất cả những câu hỏi triết học sâu sắc về bản chất cơ bản của thực tế. Dù câu trả lời là gì, một tương lai thú vị đang chờ đợi.

Về các tác giả

Alessandro Fedrizzi, Giáo sư Vật lý lượng tử, Đại học Heriot-Watt và Massimiliano Proietti, Tiến sĩ Vật lý lượng tử, Đại học Heriot-WattBài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết .

Source: https://suthatmatlong.com
Category: Chuyện 5 châu