Kembali pada tahun 1961, ahli fizik dan pemenang Nobel Eugene Wigner menggariskan eksperimen pemikiran yang menunjukkan salah satu paradoks mekanik kuantum yang paling kurang dikenali. Eksperimen menunjukkan bagaimana sifat alam semesta yang pelik ini membolehkan dua pemerhati - kata Wigner dan rakan Wigner - mengalami realiti yang berbeza. Sejak itu, ahli fizik telah menggunakan eksperimen pemikiran "Wigner's friend" untuk menyiasat sifat pengukuran dan membahaskan sama ada fakta objektif wujud.
Pertama, mari bercakap mengenai eksperimen pemikiran Wigner:
Katakan dua orang membuka kotak dengan kucing Schröderer pada masa yang sama. Sekiranya hasil (dari keruntuhan fungsi gelombang) dipilih oleh pemerhati, seperti yang disiratkan oleh penyelesaian idealistik, maka jika kedua-dua pemerhati membuat pilihan yang berbeza, masalah akan timbul. Sekiranya kita menamakan salah satu daripada dua hasil tersebut, maka hanya seorang pemerhati yang dapat membuat pilihan, dan penyokong realisme dengan tepat menganggap keputusan ini tidak memuaskan.
Paradoks menjadi penting kerana para saintis sedang melakukan eksperimen untuk membuktikan fakta objektif. Tetapi jika mereka berhadapan dengan realiti yang berbeza, bagaimana mereka dapat menyetujui fakta-fakta ini? Eksperimen pemikiran Wigner tidak pernah lebih daripada sekadar eksperimen pemikiran.
Tetapi tahun lalu, ahli fizik menyedari bahawa kemajuan teknologi kuantum baru-baru ini memungkinkan untuk meniru ujian rakan Wigner dalam eksperimen sebenar. Dengan kata lain, menjadi mungkin untuk membuat realiti yang berbeza dan membandingkannya di makmal untuk mengetahui apakah mereka dapat didamaikan.
Adakah terdapat realiti objektif?
Video promosi:
Dan hari ini, Massimiliano Proietti dari Heriot-Watt University di Edinburgh dan beberapa rakannya mengatakan bahawa mereka telah melakukan eksperimen ini untuk pertama kalinya: mereka mencipta realiti yang berbeza dan membandingkannya. Dan mereka sampai pada kesimpulan bahawa Wigner benar: kenyataan ini tidak dapat diselesaikan sejauh mana mustahil untuk mencapai kata sepakat mengenai fakta objektif dalam eksperimen.
Eksperimen pemikiran asal Wigner dimulakan dengan foton tunggal terpolarisasi, yang, apabila diukur, dapat dipolarisasi secara mendatar atau menegak. Tetapi sebelum pengukuran, menurut undang-undang mekanik kuantum, foton wujud di kedua-dua keadaan polarisasi secara serentak - yang disebut superposisi.
Wigner membayangkan rakan di makmal lain yang mengukur keadaan foton ini dan menyimpan hasilnya, sementara Wigner memerhatikan dari jauh. Wigner tidak mempunyai maklumat mengenai pengukuran rakannya dan oleh itu harus menganggap bahawa foton dan pengukurannya berada pada superposisi semua kemungkinan hasil eksperimen.
Wigner bahkan boleh melakukan eksperimen untuk menentukan sama ada superposisi ini wujud atau tidak. Sejenis eksperimen gangguan yang akan menunjukkan bahawa foton dan pengukurannya sememangnya berada dalam superposisi.
Dari sudut pandangan Wigner, ini adalah "fakta" - superposisi wujud. Dan fakta ini menunjukkan bahawa pengukuran tidak dapat dijalankan.
Tetapi rakannya tidak akan setuju dengan ini, kerana dia mengukur polarisasi foton dan merakamnya. Rakan itu juga boleh menghubungi Wigner dan memberitahunya bahawa pengukuran telah diambil (dengan syarat hasilnya tidak dinyatakan).
Dua realiti saling bertentangan. "Ini menimbulkan keraguan pada status objektif fakta yang dibuat oleh dua pemerhati," kata Proietti.
Itu teorinya, tetapi tahun lalu Caslav Bruckner dari University of Vienna di Australia membuat kaedah untuk mencipta semula rakan Wigner di makmal menggunakan teknik yang melibatkan melibatkan banyak zarah sekaligus.
Terobosan Proietti adalah bahawa mereka sebenarnya berjaya. Mereka telah melaksanakan senario "teman Wigner" yang diperluas dalam eksperimen enam-foton moden.
Enam foton terjerat untuk mencipta dua realiti alternatif - satu mewakili Wigner dan satu lagi mewakili rakan Wigner. Rakan Wigner mengukur polarisasi foton dan menyimpan hasilnya. Wigner kemudian melakukan pengukuran gangguan untuk melihat apakah pengukuran dan foton berada dalam superposisi.
Eksperimen tersebut memberikan hasil yang tidak jelas. Ternyata kedua-dua realiti itu dapat wujud bersama, walaupun mereka menghasilkan hasil yang tidak dapat didamaikan, seperti yang diramalkan oleh Wigner. Ini menimbulkan sejumlah pertanyaan menarik yang mendorong ahli fizik memikirkan semula hakikat realiti.
Idea bahawa pemerhati akhirnya dapat mendamaikan pengukuran mereka dalam beberapa realiti asas adalah berdasarkan beberapa andaian. Pertama, fakta sejagat memang ada dan pemerhati boleh menyetujuinya.
Tetapi ada andaian lain juga. Salah satunya ialah pemerhati bebas membuat pemerhatian yang mereka mahukan. Dan satu perkara lagi: pilihan yang dibuat oleh seorang pemerhati tidak mempengaruhi pilihan pemerhati lain. Anggapan fizik ini disebut lokaliti.
Sekiranya ada realiti objektif yang dapat disetujui oleh semua orang, maka semua andaian ini akan betul.
Tetapi hasil Proietti dan rakan-rakannya menunjukkan bahawa realiti objektif tidak wujud. Dengan kata lain, eksperimen mengandaikan bahawa satu atau lebih anggapan adalah bahawa ada kenyataan yang kita setuju; apakah kebebasan memilih; atau kawasan - semestinya salah.
Sudah tentu ada pilihan lain. Kemungkinan terdapat celah yang dilewatkan oleh para eksperimen. Sebenarnya, ahli fizik telah berusaha untuk menutup celah dalam eksperimen sedemikian selama bertahun-tahun, tetapi mereka mengakui bahawa mereka mungkin tidak pernah dapat menutup semuanya.
Walau bagaimanapun, kerja mempunyai implikasi penting untuk sains. Langkah seterusnya adalah melangkah lebih jauh: membuat eksperimen yang mewujudkan realiti alternatif yang lebih pelik yang mustahil untuk disatukan. Di mana ini akan membawa kita, tidak ada yang tahu.
Ilya Khel
