Вигнерийн найзын парадокс: объектив бодит байдал бий юу?

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Бодит байдал гэж юу вэ? Мөн энэ асуултад хэн хариулж чадах вэ? Өнгөрсөн жил Шотландын Хериот-Ватт их сургуулийн эрдэмтэд объектив бодит байдал байхгүй байж магадгүй гэсэн сонирхолтой туршилтыг туршиж үзсэн.

Нэгэн цагт энэ санаа зүгээр л онол байсан ч одоо судлаачид үүнийг их сургуулийн лабораторийн хананд шилжүүлж, туршиж үзэх боломжтой болсон. Квантын ертөнцөд янз бүрийн байрлалаас авсан хэмжилтүүд өөр өөр үр дүн өгдөг боловч нэгэн зэрэг зөв байдаг тул хийсэн туршилт нь квант физикийн ертөнцөд хоёр хүн ижил үйл явдал, өөр үр дүнг ажиглаж болохыг харуулсан; гэхдээ энэ хоёр үйл явдлын аль нь ч буруу гэж ойлгож болохгүй.

Өөрөөр хэлбэл, хоёр хүн хоёр өөр бодит байдлыг харвал аль нь зөв болохыг хүлээн зөвшөөрч чадахгүй. Энэхүү парадоксыг "Вигнерийн найзын парадокс" гэж нэрлэдэг бөгөөд одоо эрдэмтэд үүнийг туршилтаар нотолсон байна.

Квант механик нь атом, ион, молекул, электрон, фотон, конденсацлаг бодис болон бусад энгийн бөөмсийн үндсэн шинж чанар, зан төлөвийг тодорхойлдог онолын физикийн салбар юм.

Вигнерийн найзын парадокс

1961 онд физикийн чиглэлээр Нобелийн шагналт Евгений Вигнер объектив бодит байдал гэж юу вэ гэдгийг нухацтай асуув. Эрдэмтэн квант механикийн хамгийн хачирхалтай туршилтуудын нэгийг санал болгосон бөгөөд үүнд хоёр хүн хоёр өөр бодит байдлыг ажиглаж болох бөгөөд тэдгээрийн аль нь ч техникийн хувьд алдаа гаргахгүй байх болно. Гэхдээ яаж?

Лабораторийн хоёр эрдэмтэн Вигнерийн найз парадокс хэмээх сэтгэлгээний туршилтанд гэрлийн хамгийн жижиг тоон нэгж болох фотоныг судалжээ. Энэхүү туйлширсан фотоныг хэмжихэд хэвтээ туйлшрал эсвэл босоо туйлшралтай байж болох нь анхаарал татаж байна. Гэхдээ хэмжилт хийхээс өмнө квант механикийн хуулиудын дагуу фотон нь туйлшралын хоёр төлөвт нэгэн зэрэг оршдог - суперпозиция гэж нэрлэгддэг.

Тиймээс Вигнер өөр лабораторид найз нь энэ фотоны төлөвийг хэрхэн хэмжиж, үр дүнг нь санаж байгааг төсөөлж байхад Вигнер өөрөө алсаас ажиглаж байна. Үүний зэрэгцээ Вигнер найзынхаа хэмжилтийн талаар ямар ч мэдээлэлгүй тул фотон ба түүний хэмжилт нь туршилтын бүх боломжит үр дүнгийн суперпозицияд байна гэж үзэхээс өөр аргагүй болжээ.

Гэхдээ энэ нь фотоны туйлшралыг бодитоор хэмжиж, тэмдэглэсэн Вигнерийн найзын үзэл бодлоос эрс ялгаатай юм! Найз нь Вигнер рүү утасдаж, хэмжилт хийсэн гэж хэлж болно (үр дүн нь илрээгүй тохиолдолд). Тиймээс бид бие биетэйгээ зөрчилдөж буй хоёр бодит байдлыг олж авдаг бөгөөд энэ нь хоёр ажиглагчийн тогтоосон баримтуудын объектив байдалд эргэлзээ төрүүлдэг.

2019 он хүртэл - Шведийн эрдэмтэд ижил туршилтыг лабораторид хийх хүртэл Вигнерийн найзын парадокс нь зөвхөн бодлын туршилт байсан нь анхаарал татаж байна. Яг л Австрийн онолын физикч Эдвин Шредингерийн санал болгосон дэлхийд алдартай туршилт шиг.

Шредингерийн муур бол квант механикийн утгагүй байдлыг дүрсэлсэн сэтгэлгээний туршилт юм. Та муур, хайрцагтай гэж төсөөлөөд үз дээ. Хайрцагт та муур, цацраг идэвхт бодис, хортой колбыг онгойлгох тусгай механизм тавьдаг. Хаалттай хайрцагт цацраг идэвхт атом задрах тохиолдолд - энэ нь ямар ч үед тохиолдож болно - механизм нь хортой савыг онгойлгож, муур үхэх болно. Гэхдээ та зөвхөн цацраг идэвхт атом задарсан эсэхийг мэдэх боломжтой, зөвхөн хайрцаг руу нь харж болно. Энэ хүртэл квант физикийн зарчмуудын дагуу муур амьд, үхсэн аль аль нь, өөрөөр хэлбэл суперпозицияд байдаг.

Объектив бодит байдал байхгүй гэж үү?

Судлаачид орооцолдсон зургаан фотоныг лабораторид хоёр өөр бодит байдлыг бий болгоход ашигласан. Нэг бодит байдал нь Вигнерийн бодит байдлыг, нөгөө нь түүний найзын бодит байдлыг илэрхийлж байв. Вигнерийн найз фотоны туйлшралыг хэмжиж, үр дүнг хадгалсны дараа Вигнер өөрөө интерференцийн хэмжилт хийж, хэмжилт болон фотон суперпозицияд байгаа эсэхийг тогтоов.

Эрдэмтдийн багийн олж авсан үр дүн нь холимог байв. Евгений Вигнерийн таамаглаж байсанчлан эвлэршгүй үр дүнд хүргэсэн ч бодит байдал хоёулаа зэрэгцэн оршиж болох нь тодорхой болсон. Гэхдээ тэд эвлэрч чадах уу?

Ажиглагчид эцсийн дүндээ зарим үндсэн бодит байдлын хэмжилтийг нэгтгэж чадна гэсэн санаа нь хэд хэдэн таамаглал дээр суурилдаг.

Нэгдүгээрт, бүх нийтийн баримтууд байдаг бөгөөд ажиглагчид үүнтэй санал нийлэх боломжтой.

Хоёрдугаарт, нэг ажиглагчийн хийсэн сонголт бусад ажиглагчдын сонголтод нөлөөлдөггүй - энэ таамаглалыг физикийн хувьд орон нутаг гэж нэрлэдэг. Тиймээс хэрэв хүн бүр хүлээн зөвшөөрч чадах объектив бодит байдал байгаа бол эдгээр бүх таамаглал үнэн болно.

Гэвч "Science Advances" сэтгүүлд хэвлэгдсэн Хериот-Ватт их сургуулийн эрдэмтдийн ажлын үр дүн нь объектив бодит байдал байхгүй гэдгийг харуулж байна. Өөрөөр хэлбэл, туршилт нь нэг буюу хэд хэдэн таамаглал буюу бидний санал нийлж чадах бодит байдал, чөлөөт сонголттой гэсэн санаа эсвэл орон нутгийн тухай санаа буруу байх ёстойг харуулж байна.

"Шинжлэх ухааны арга нь хэн ажиглалт хийсэнээс үл хамааран давтан хэмжилтээр тогтоосон нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн баримтад тулгуурладаг" гэж судлаачид өөрсдийн ажилдаа бичжээ.

Би чамайг мэдэхгүй ч миний толгой эргэлдэж байна, учир нь олж авсан үр дүн нь квант физикийн салбарт объектив бодит байдал гэж байдаггүй гэдгийг бодит нотолгоо болгож байна.