Egy közel 60 éves rejtvény: Wigner barátja

A kvantumfizika kutatói nemrég a valóságban is leteszteltek egy régi gondolatkísérletet, melyet elsőként a Nobel-díjas magyar–amerikai fizikus Wigner Jenő javasolt 1961-ben. A kísérlet „Wigner’s friend” néven ismert, és nem igazán bonyolult. Egy olyan kvantumrendszer szükséges hozzá, melynek két állapota van, egymással szuperpozícióban. Ez jelenti, hogy amíg meg nem mérjük, mindkét állapot egyszerre létezik. A kísérletben ez az állapot, vagy jellemző, a foton polarizációja (az a tengely, mely körül forog), ami lehet vízszintes vagy függőleges, illetve a példában ugye a mérés megtörténtéig egyszerre mindkettő.

A gondolatkísérlet szerint Wigner barátja besétál a laborba és elvégzi a kísérletet, majd miután végrehajtotta a mérést, a kvantumrendszer szófogadóan összeomlik és a foton a két állapot egyikébe rögzül. Igen ám, de mindeközben Wigner nem megy a laborba, és nem szerez tudomást a mérés eredményéről, így az ő számára a kvantumrendszer (amely a laboratóriumot is magában foglalja) továbbra is szuperpozícióban van. 

Az egymásnak ellentmondó eredmények ellenére mindkét valóság egyszerre létezik. Ha a kísérlet emlékeztetne valakit Schrödinger macskájára, az sem pusztán a véletlen műve. A két objektív valóság, Wigneré és Wigner barátjáé, úgy tűnik, párhuzamosan létezik. És ez probléma.

Kvantumfizikai áttörések

Az ötlet tesztelése a megszületése óta akadályokba ütközött, annak okán, hogy rendkívül bonyolult volt kidolgozni Wigner kvantummechanikai képletét, amint távolról figyeli barátja kísérletét. A közelmúltban történt néhány áttörés azonban elhárította az akadályokat, és a kutatók képesek voltak elkészíteni a kvantummechanikai kísérletet, ami pontosan reprodukálta az elméleti feltevést.

A létrehozott rendszer négy összefonódott megfigyelőt tartalmaz, és egy rendkívül fejlett hat-fotonos kísérletet. Kimutatták, hogy míg a rendszer egyik része elvégzett egy mérést, addíg a másik része azt mutatta, hogy a mérést még nem hajtották végre. Vagyis a rendszer két valóságról számolt be egyszerre. A kutatócsapat értelmezése szerint ez az eredmény megerősíti azokat a kvantumelméleteket, melyek keretrendszere eleve a megfigyelőtől való függésre épül.

"A kísérlet megkérdőjelezi a két megfigyelő által megállapított tények objektív mivoltát" - vetették papírra a paradigmadöntőnek tűnő megállapítást a tudósok

peer-review, vagyis szakértői véleményezés előtt álló cikkükben, mely az ArXiv szerverein olvasható. "Vajon összeegyeztethetőek a különböző észlelések, vagy alapvetően összeegyeztethetetlenek, és eképp nem tekinthetők objektívnek, megfigyelőktől függetlennek, a világ valós tényeinek?"

A tudománynál hatékonyabb és jobb eszközt még nem találtunk a valóság megfigyeléséhez és megértéséhez, de a megfigyelők hatásai és korlátai már a tudomány előtt is régóta ismertek. A relativitás kimutatta, hogy a megfigyelők nem tapasztalhatják meg egyszerre az egyidejű eseményeket. A kvantummechanika elárulta, hogy a megfigyelők befolyásolják a saját kísérleteiket. Most úgy tűnik, hogy már az is kiderült, hogy legalábbis a kvantumvilágban két különböző valóság is létezhet egyszerre. Vagy esetleg még több.

(Forrás: MIT Technology Review Kép: IBM)