生物科学门户网站
BIO1000.COM

量子实验显示客观现实不存在

替代性事实像病毒一样在整个社会中传播。现在,看来他们甚至感染了科学-至少在量子领域。这似乎与直觉相反。毕竟,科学方法是建立在观察,测量和可重复性的可靠概念上的。通过度量确定的事实应该是客观的,以便所有观察者都可以同意。

但是,在最近发表在《科学进展》上的一篇论文中,我们表明,在由量子力学的奇怪规则支配的原子和粒子的微观世界中,两个不同的观察者有权获得自己的事实。换句话说,根据我们对自然本身构成部分的最佳理论,事实实际上可以是主观的。

观察者是量子世界中强大的参与者。根据该理论,粒子可以同时处于多个位置或状态-这称为叠加。但是奇怪的是,只有在没有观察到它们的情况下,情况才如此。第二秒钟,您观察到一个量子系统,它选择了一个特定的位置或状态-打破了叠加。大自然以这种方式表现的事实已经在实验室中得到了多次证实,例如著名的双缝实验。

1961年,物理学家尤金·维格纳(Eugene Wigner)提出了一个具有启发性的思想实验。他质疑当将量子力学应用于观察者时会发生什么。想象一下,威格纳的一位朋友在一个封闭的实验室里扔出了一枚量子硬币,它的正面和反面都是重叠的。每当朋友扔硬币时,他们都会观察到一定的结果。我们可以说维格纳的朋友证实了一个事实:抛硬币的结果肯定是正面还是反面。

威格纳无法从外部获得这一事实,根据量子力学,他必须描述朋友和硬币,使其与所有可能的实验结果重叠。那是因为它们是“纠缠的” —怪异地相连,所以如果您操纵一个,您也会操纵另一个。威格纳现在可以使用所谓的“干扰实验”来原理上验证这种叠加,这是一种量子测量,可以使您解开整个系统的叠加,从而确认两个物体被纠缠了。

当威格纳和朋友以后比较钞票时,朋友会坚持认为每次抛硬币都可以看到明确的结果。然而,每当他观察朋友和硬币时,维格纳都会不同意。

这是一个难题。朋友所感知的现实无法与外界的现实相协调。维格纳原本并不认为这是一个悖论,但他认为将一个有意识的观察者描述为一个量子物体是荒谬的。但是,他后来偏离了这一观点,并且根据有关量子力学的正式教科书,该描述是完全正确的。

本实验

该方案长期以来一直是一个有趣的思想实验。但这反映了现实吗?从科学上讲,直到最近,维也纳大学的ČaslavBrukner证明,在一定的假设下,维格纳的思想可以用来正式证明量子力学中的测量受观察者主观,这方面的进展甚微。

布鲁克纳提出了一种通过将维格纳的朋友场景转换成物理学家约翰·贝尔(John Bell)于1964年建立的框架来检验这一概念的方法。布鲁克纳在两个单独的盒子中考虑了两对维格纳和朋友,在共享状态下(内部和内部)进行测量。在各自的盒子外面。可以对结果进行总结,最终将其用于评估所谓的“贝尔不平等”。如果违反了这种不平等,观察者可能会有其他事实。

现在,我们首次在爱丁堡的Heriot-Watt大学进行了由三对纠缠光子组成的小型量子计算机上的实验测试。第一个光子对代表硬币,其他两个光子用于在各自盒子内进行抛硬币(测量光子的极化)。在这两个盒子外面,每边都留有两个光子,它们也可以被测量。

尽管使用了最先进的量子技术,但花了数周时间才从六个光子收集足够的数据以生成足够的统计数据。但是最终,我们成功地证明了量子力学可能确实与客观事实的假设不相容-我们违反了不等式。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。