Bolehkah dua versi realiti wujud pada masa yang sama? Fizik mengatakan mereka boleh - pada tahap kuantum, iaitu.
Penyelidik baru-baru ini telah menjalankan eksperimen untuk menjawab soalan fizik teoritis lama tentang realiti duel. Percubaan pemikiran rumit ini mencadangkan bahawa dua individu yang memerhatikan foton yang sama boleh sampai pada kesimpulan yang berbeza tentang keadaan foton itu - namun kedua-dua pemerhatian mereka adalah betul.
Untuk pertama kalinya, saintis telah mereplikasi syarat-syarat yang diterangkan dalam percubaan pemikiran. Hasilnya, yang diterbitkan pada 13 Februari dalam jurnal preprint arXiv, mengesahkan bahawa walaupun pemerhati menggambarkan negara-negara yang berbeza dalam foton yang sama, kedua realiti yang bertentangan itu dapat menjadi kenyataan.
"Anda boleh mengesahkan kedua-dua mereka," kata penulis bersama Martin Ringbauer, penyelidik pasca doktoral dengan Jabatan Fizik Eksperimental di Universiti Innsbruck di Austria, memberitahu Live Science.
Kawan Wigner
Idea yang membingungkan ini adalah gagasan Eugene Wigner, pemenang Hadiah Nobel untuk Fizik pada tahun 1963. Pada tahun 1961, Wigner memperkenalkan percubaan pemikiran yang dikenali sebagai "sahabat Wigner." Ia bermula dengan foton - zarah cahaya. Apabila pemerhati di makmal terpencil mengukur foton, mereka mendapati bahawa polarisasi zarah - paksi di mana ia berputar - sama ada menegak atau mendatar.
Walau bagaimanapun, sebelum foton diukur, foton memaparkan kedua polarisasi sekaligus, sebagaimana yang ditentukan oleh undang-undang mekanik kuantum; ia wujud dalam "tindihan" dua keadaan yang mungkin.
Sebaik sahaja orang dalam makmal mengukur foton, zarah menganggap polarisasi tetap. Tetapi bagi seseorang di luar makmal yang tertutup yang tidak mengetahui hasil pengukurannya, foton yang tidak terukur masih dalam keadaan superposisi.
Pemerhatian orang luar itu - realitinya - oleh itu, ia menyimpang dari realiti orang di makmal yang mengukur foton. Walau bagaimanapun, kedua-dua pemerhatian yang bercanggah itu dianggap salah, menurut mekanik kuantum.
Negeri berubah
Selama beberapa dekad, usul pemikiran Wigner hanyalah percubaan pemikiran yang menarik. Tetapi dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kemajuan penting dalam bidang fizik akhirnya membolehkan para pakar meletakkan cadangan Wigner untuk ujian, kata Ringbauer.
"Kemajuan teori diperlukan untuk merumuskan masalah dengan cara yang dapat diuji. Kemudian, sisi eksperimen memerlukan perkembangan pada sistem kuantum untuk melaksanakan sesuatu seperti itu," jelasnya.
Ringbauer dan rakan-rakannya menguji idea asal Wigner dengan eksperimen yang lebih ketat yang menggandakan senario ini. Mereka menunjuk dua "makmal" di mana eksperimen akan berlaku dan memperkenalkan dua pasang foton terikat, yang bermaksud bahawa nasib mereka dikaitkan, supaya mengetahui keadaan satu secara automatik memberitahu anda keadaan yang lain. Empat "orang" dalam senario ini - "Alice," "Bob" dan "rakan" masing-masing - tidak nyata, tetapi sebaliknya mewakili pemerhati percubaan).
Dua sahabat Alice dan Bob, yang berada di dalam "setiap" makmal, masing-masing mengukur satu foton dalam pasangan terikat. Ini memecah rentetan dan runtuh superposisi, yang bermaksud bahawa foton yang mereka ukur wujud dalam keadaan polarisasi yang pasti. Mereka merekodkan hasil dalam ingatan kuantum - disalin dalam polarisasi foton kedua.
Alice dan Bob, yang "di luar" makmal tertutup, kemudiannya dibentangkan dengan dua pilihan untuk melakukan pemerhatian mereka sendiri. Mereka dapat mengukur keputusan rakan-rakan mereka yang disimpan dalam ingatan kuantum, dan dengan itu sampai pada kesimpulan yang sama tentang foton polarisasi.
Tetapi mereka juga boleh menjalankan percubaan mereka sendiri di antara foton yang terikat. Dalam percubaan ini, yang dikenali sebagai percubaan gangguan, jika foton bertindak sebagai gelombang dan masih wujud dalam keadaan superposisi, maka Alice dan Bob akan melihat corak ciri pinggiran cahaya dan gelap, di mana puncak dan lembah gelombang cahaya menambah up atau membatalkan satu sama lain. Sekiranya zarah "memilih" keadaan mereka, anda akan melihat corak yang berbeza daripada jika tidak. Wigner sebelum ini mencadangkan bahawa ini akan mendedahkan bahawa foton masih dalam keadaan terikat.
Penulis kajian baru mendapati bahawa walaupun dalam senario mereka berganda, hasil yang dijelaskan oleh Wigner diadakan. Alice dan Bob boleh mencapai kesimpulan tentang foton yang betul dan dapat dibuktikan dan masih lagi berbeza daripada pemerhatian rakan-rakan mereka - yang juga betul dan dapat dibuktikan, menurut kajian itu.
Mekanik kuantum menerangkan bagaimana dunia berfungsi pada skala yang begitu kecil sehingga peraturan fizik biasa tidak lagi berlaku; lebih dari beberapa dekad, pakar yang mempelajari bidang itu telah menawarkan banyak tafsiran tentang apa yang dimaksudkan, kata Ringbauer.
Walau bagaimanapun, jika pengukuran itu sendiri tidak mutlak - seperti yang dicadangkan oleh penemuan baru ini - yang mencabar maksud makna kuantum.
"Nampaknya, berbeza dengan fizik klasik, hasil pengukuran tidak boleh dianggap sebagai kebenaran mutlak tetapi harus difahami relatif kepada pemerhati yang melakukan pengukuran," kata Ringbauer.
"Cerita-cerita yang kita ceritakan tentang mekanik kuantum perlu menyesuaikan diri dengan itu," katanya.
