Kitendawili cha rafiki wa Wigner: kuna ukweli halisi?

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Ukweli ni nini? Na ni nani anayeweza kujibu swali hili? Mwaka jana, wanasayansi katika Chuo Kikuu cha Heriot-Watt huko Scotland walijaribu jaribio la kuvutia ambalo linapendekeza ukweli halisi unaweza kuwa haupo.

Licha ya ukweli kwamba mara moja wazo hili lilikuwa nadharia tu, sasa watafiti waliweza kuhamisha kwenye kuta za maabara ya chuo kikuu, na kwa hiyo wajaribu. Kwa kuwa katika vipimo vya ulimwengu wa quantum kutoka kwa nafasi tofauti hutoa matokeo tofauti, lakini wakati huo huo ni sawa sawa, jaribio lililofanyika lilionyesha kuwa katika ulimwengu wa fizikia ya quantum, watu wawili wanaweza kuchunguza tukio moja na matokeo tofauti; hata hivyo, hakuna hata moja ya matukio haya mawili yanaweza kutambuliwa kama makosa.

Kwa maneno mengine, ikiwa watu wawili wanaona ukweli mbili tofauti, basi hawawezi kukubaliana ni ipi iliyo sahihi. Kitendawili hiki kinajulikana kama "kitendawili cha rafiki wa Wigner" na sasa wanasayansi wamekithibitisha kwa majaribio.

Mechanics ya quantum ni tawi la fizikia ya kinadharia ambayo inaelezea sifa za kimsingi na tabia ya atomi, ayoni, molekuli, elektroni, fotoni, vitu vilivyofupishwa na chembe zingine za msingi.

Kitendawili cha rafiki wa Wigner

Mnamo 1961, mshindi wa Tuzo ya Nobel ya Fizikia Eugene Wigner alihoji kwa umakini ukweli wa lengo ni nini. Mwanasayansi huyo alipendekeza moja ya majaribio ya kushangaza zaidi katika mechanics ya quantum, ambayo yalihusisha wazo kwamba watu wawili wanaweza kuona ukweli mbili tofauti na hakuna hata mmoja wao ambaye atakosea kiufundi. Lakini jinsi gani?

Katika jaribio la mawazo linaloitwa kitendawili cha rafiki wa Wigner, wanasayansi wawili katika uchunguzi wa kimaabara fotoni, kitengo kidogo zaidi cha nuru. Ni vyema kutambua kwamba fotoni hii ya polarized, inapopimwa, inaweza kuwa na polarization ya mlalo au polarization ya wima. Lakini kabla ya kipimo, kwa mujibu wa sheria za mechanics ya quantum, photon ipo katika majimbo yote ya polarization wakati huo huo - katika kinachojulikana kama superposition.

Kwa hivyo, Wigner alifikiria jinsi rafiki yake katika maabara nyingine anapima hali ya picha hii na anakumbuka matokeo, wakati Wigner mwenyewe anaangalia kutoka mbali. Wakati huo huo, Wigner hawana taarifa yoyote kuhusu kipimo cha rafiki yake, na kwa hiyo analazimika kudhani kuwa photon na kipimo chake ni katika superposition ya matokeo yote ya majaribio iwezekanavyo.

Lakini hii ni kinyume kabisa na mtazamo wa rafiki wa Wigner, ambaye kwa kweli alipima polarization ya photon na kuirekodi! Rafiki anaweza hata kumwita Wigner na kumwambia kwamba kipimo kimechukuliwa (mradi tu matokeo hayajafunuliwa). Kwa hivyo, tunapata mambo mawili ya kweli, yanayopingana, ambayo yanatia shaka juu ya hali ya lengo la ukweli ulioanzishwa na waangalizi wawili.

Ni muhimu kukumbuka kuwa hadi 2019 - hadi wanasayansi wa Uswidi walifanya jaribio kama hilo kwenye maabara - kitendawili cha rafiki wa Wigner kilikuwa jaribio la mawazo. Kama vile jaribio maarufu ulimwenguni lililopendekezwa na mwanafizikia wa nadharia wa Austria Edwin Schrödinger.

Paka wa Schrödinger ni jaribio la mawazo linaloelezea upuuzi wa mechanics ya quantum. Fikiria una paka na sanduku. Katika sanduku unaweka paka, dutu ya mionzi na utaratibu maalum unaofungua chupa na sumu. Katika tukio la kuoza kwa atomi ya mionzi kwenye sanduku lililofungwa - na hii inaweza kutokea wakati wowote - utaratibu utafungua chombo na sumu na paka itakufa. Lakini unaweza kujua tu ikiwa atomi ya mionzi imeharibika au la, unaweza kuangalia kwenye kisanduku pekee. Hadi wakati huu, kwa mujibu wa kanuni za fizikia ya quantum, paka ni hai na imekufa, yaani, iko katika nafasi ya juu.

Je, hakuna ukweli wa malengo?

Watafiti walitumia fotoni sita zilizonaswa kuunda ukweli mbili mbadala kwenye maabara. Ukweli mmoja uliwakilisha ukweli wa Wigner, mwingine ukweli wa rafiki yake. Rafiki ya Wigner alipima mgawanyiko wa fotoni na kuhifadhi matokeo, baada ya hapo Wigner mwenyewe alifanya kipimo cha kuingiliwa ili kubaini ikiwa kipimo na fotoni vilikuwa katika nafasi ya juu zaidi.

Matokeo yaliyopatikana na timu ya wanasayansi yalichanganywa. Ilibainika kuwa ukweli wote unaweza kuwepo, hata kama utasababisha matokeo yasiyoweza kusuluhishwa - kama vile Eugene Wigner alivyotabiri. Lakini je, wanaweza kupatanishwa?

Wazo kwamba waangalizi wanaweza hatimaye kupatanisha vipimo vyao vya ukweli fulani wa kimsingi linatokana na mawazo kadhaa.

Kwanza, ukweli wa jumla upo na waangalizi wanaweza kukubaliana juu yao.

Pili, chaguo ambalo mtazamaji mmoja hufanya haiathiri chaguo ambalo waangalizi wengine hufanya - fizikia hii ya kudhani inaita eneo. Kwa hivyo ikiwa kuna ukweli halisi ambao kila mtu anaweza kukubaliana nao, basi mawazo haya yote ni kweli.

Lakini matokeo ya kazi ya wanasayansi kutoka Chuo Kikuu cha Heriot-Watt, iliyochapishwa katika jarida la Sayansi ya Maendeleo, yanaonyesha kuwa ukweli wa lengo haupo. Kwa maneno mengine, jaribio linapendekeza kwamba dhana moja au zaidi - wazo kwamba kuna ukweli ambao tunaweza kukubaliana nao, wazo kwamba tuna chaguo la bure, au wazo la eneo - lazima lisiwe sahihi.

"Njia ya kisayansi inategemea ukweli uliokubaliwa ulimwenguni kote ulioanzishwa na vipimo vya mara kwa mara, bila kujali ni nani aliyefanya uchunguzi," watafiti wanaandika katika kazi yao.

Sijui kuhusu wewe, lakini kichwa changu kinazunguka, kwa sababu matokeo yaliyopatikana hutoa ushahidi halisi kwamba, linapokuja suala la uwanja wa fizikia ya quantum, hakuna kitu kama ukweli wa lengo.