Что, если объективной реальности действительно не существует?

Альтернативные и псевдонаучные факты часто распространяются в обществе молниеносно. Теперь, похоже, они смогли заразить науку — по крайней мере, ее квантовую сферу. Несмотря на то, что наука всегда отождествляла себя со знанием, основанным на наблюдении, измерении и анализе, странные правила квантовой механики показывают, что и наука, и ее альтернативная версия имеют право на свои аргументы, тем не менее делая их правильными.

Согласно livecience.com, наблюдатели — полноправные игроки в квантовом мире. Согласно одному из главных постулатов этой странной и малопонятной области физики, пара частиц может находиться в двух местах одновременно. Такое странное состояние, не очень вписывающееся в макромир, называется суперпозицией, которая коллапсирует как раз в тот момент, когда вы бросаете взгляд на квантовую систему. То, что природа способна вести себя столь неожиданным образом, неоднократно доказывалось в лабораторных условиях, и, в частности, в известном двухщелевом эксперименте.

Опыт Юджина Вигнера

Когда в 1961 году физик Юджин Вигнер решил провести, казалось бы, странный мысленный эксперимент, он задался вопросом, что произойдет, если применить теорию квантовой механики к наблюдателю, который в то же время сам является объектом наблюдения. Представьте себе друга Юджина Вигнера, бросающего квантовую монету в суперпозицию. Каждый раз, когда друг ученого подбрасывает монетку, исследователи могут наблюдать определенный результат – всем известный орел или решка.

Предположим, что Вигнер не знает о наличии этого фактора, и по законам квантовой механики он должен описать и друга, и монету, чтобы оказаться в так называемой суперпозиции всех возможных исходов эксперимента. Определив таким образом квантовую запутанность, Вигнер может проверить момент суперпозиции с помощью специального вида квантового измерения, позволяющего распутать суперпозицию всей системы и подтвердить или опровергнуть запутанность квантового состояния.

Юджин Вигнер — создатель парадокса друга Вигнера

Когда в какой-то момент Вигнер и его друг хотят сравнить полученные записи, друг исследователя решает настоять на том, что он видел определенные результаты для каждого отдельного подбрасывания монеты. Юджин Вигнер, однако, будет отрицать слова друга всякий раз, когда он наблюдает друг и монету в суперпозиции.

По сути, эксперимент Вигнера представляет собой особую логическую головоломку, в которой реальность, воспринимаемая другом, не будет полностью идентична объективной реальности. Между тем изначально исследователь не рассматривал проявление внешних эффектов как какой-то особый парадокс, утверждая, что было бы абсурдно описывать сознательного наблюдателя как квантовый объект. Известно, что позже ученый решил отойти от этой точки зрения, и, согласно современным учебникам по квантовой механике, описание эксперимента получилось вполне справедливым и не противоречащим основным положениям квантовой физики.

В то же время сценарий развития психического опыта долгое время оставался лишь интересным мысленным экспериментом. Но может ли неподтвержденная фантазия ученого отражать реальную действительность? Как известно, продвижение в этом направлении было весьма незначительным до того времени, когда Каславу Брукнеру из Венского университета удалось доказать, что при определенных условиях идея Юджина Вигнера имеет право быть использованной для формального доказательства субъективности измерения в квантовой механике.

Брукнер решил проверить опыт Вигнера, проведя вышеупомянутый сценарий эксперимента в рамках, впервые установленных физиком Джоном Беллом в 1964 году. Итак, известно, что Брукнер использовал две пары Юджина Вигнера и его друзей, находящихся в двух отдельных коробки и проведение измерений внутри и снаружи их коробок. Когда аналогичный эксперимент проводился в Эдинбургском университете Хериот-Ватт на одном из небольших квантовых компьютеров, в эксперименте участвовали три пары запутанных фотонов. Первая пара фотонов была монетой из эксперимента Вигнера, а две другие использовались для подбрасывания ее и измерения поляризации фотонов внутри определенного ящика. Даже несмотря на использование самых передовых квантовых технологий, ученым потребовалось несколько недель, чтобы собрать достаточно данных всего по шести фотонам и получить некоторую статистику. Таким образом, эксперимент показал, что измерения могут быть независимыми от сигналов, движущихся со скоростью выше скорости света, что позволяет наблюдателям свободно выбирать, какие измерения они хотят произвести.

Другой важный парадокс заключается в том, можно ли считать одиночные фотоны наблюдателями. В теории, предложенной Брукнером, наблюдатели не должны иметь сознания, а лишь иметь возможность устанавливать факты в виде конкретного результата измерения. Также возможно, что стандартная квантовая механика неприменима в макрофизике, но возможность проверки этого — отдельная головная боль исследователей.

Таким образом, эксперимент Вигнера показывает, что для некоторых моделей квантовой механики нам необходимо переосмыслить само понятие объективности. Некоторые физики видят в эксперименте Вигнера косвенное свидетельство существования параллельных вселенных, в которых происходят всевозможные вариации того или иного действия. Другие исследователи рассматривают результаты эксперимента как убедительное свидетельство квантового байесовства, в котором действия и опыт наблюдателя являются центральными проблемами теории, включающей в себя не только физику, но и многие философские вопросы о фундаментальной природе Вселенной.