Большинство из вас, конечно же, слышали о сидящем в коробке коте Шрёдингера, который одновременно и жив, и мёртв. Эксперимент хорошо объясняет, что такое состояние суперпозиции. Замечательный мысленный эксперимент.
Сейчас есть более понятный пример – разъем USB. Он никогда не втыкается пока вы на него не посмотрите. Но в те времена USB еще не изобрели (это шутка, если что… :)
А вот если самого Шрёдингера вместе с его котом тоже поместить в коробку, то получится другой мысленный эксперимент, придуманный в 1961 году нобелевским лауреатом Юджином Вигнером.
Смысл прост. Дальше я сильно утрирую, чтобы было понятнее. Смотрите, на столе в лаборатории есть коробка с котом. Рядом со столом стоит Шрёдингер. Коробка и кот – это «квантовая система» для Шрёдингера. За дверью лаборатории стоит Вигнер. То есть, для Вигнера «квантовой системой» является уже и кот в коробке и лаборатория со Шрёдингером внутри. Всё начинается с кота, который находится в состоянии суперпозиции. Это означает, что пока вы на этого кота не посмотрите, открыв коробку, оба состояния существуют одновременно. Открывая коробку, Шрёдингер «разрушает» систему и кот фиксируется в одном из состояний. Но для стоящего в это время за дверью лаборатории Вигнера результат эксперимента еще не известен. Он даже не знает был ли эксперимент. Для него кот по-прежнему остается в суперпозиции.
Результат выглядит противоречиво, да? Но он верный. Эксперимент известен как «друг Вигнера».
И вот, собственно, новость! Физики, наконец, смогли проверить этот мысленный эксперимент на практике. В реальности, конечно, котов никто не мучает. Для примера используется поляризация фотона (ось его вращения), которая одновременно и горизонтальная, и вертикальная, пока вы это не измерите. Друг Вигнера в лаборатории проводит эксперимент, и как только он его измерит, система разрушится, и фотон будет зафиксирован в одном из этих двух состояний. Но для Вигнера, который находится вне лаборатории, не зная о результате измерения, квантовая система (которая, что важно, также включает лабораторию) все еще находится в суперпозиции.
В проведенном реальном эксперименте используется система из четырех наблюдателей и шести фотонов. И эксперимент действительно подтверждает, что, хотя одна часть системы произвела измерение, другая видит, что измерение не было сделано. Измерялись сразу две реальности.
«Это ставит под сомнение объективность фактов, установленных двумя наблюдателями», -пишут ученые в своей статье. «Можно ли согласовать их наблюдения или они принципиально несовместимы и их нельзя считать объективными, независимыми от наблюдателя «фактами мира»?»
Перед нами распростёртая бездна. По крайней мере на квантовом уровне, две разные реальности могут быть реальными одновременно.
Статья еще не была рецензирована другими учёными, но доступна для чтения на ArXiv.
Подписывайтесь на IMHOscience. Каждый день что-то интересное!
Источник вдохновения: https://www.iflscience.com/physics/quantum-experiment-sees-two-versions-of-reality-existing-at-the-same-time/
