最新量子物理实验表明:客观存在不存在

科技动态 2019-11-19 20:30135未知admin

替代性事实(alternative fact,即没有真相、充斥着选择性谎言)像病毒一样在全社会传播。现在看来,它甚至已经感染了科学至少是量子领域。

这似乎有悖常理。毕竟科学是建立在观察、测量和可复现之上的。通过测量实验确定的事实应当是客观的,因此才会得到所有观察者的一致认同。

但最近一篇发表在《科学进展》杂志上的论文却显示,在由原子和粒子组成、受到量子力学规则支配的微观世界里,两个不同的观察者有权接收到属于各自角度上的事实。

换言之,根据我们对自然构成要素本身的理论,事实实际上是主观的。

观察者是量子世界中一个强有力的参与对象。据此,粒子可以同时处于多个位置或状态即量子叠加。

但奇怪的是,只有在没被观察到的情况下才会有叠加。当你观察量子系统时,它会选择一个特定的位置或状态打破叠加。

事实上,自然界的这种行为已经在实验室里被多次证明了例如著名的双缝实验。

1961年,物理学家Eugene Wigner提出了一个实验把量子力学应用到一个自己正在被观察的观察者身上时会发生什么?

Wigner的一个朋友在一个封闭的实验室里投掷一枚硬币,硬币是由正反面叠加而成。每次掷硬币的时候,都会看到一个明确的结果,因此,我们可以明确地说Wigner的这个朋友证明了一个事实:掷硬币的结果不是正面就是反面。

但因为实验室封闭,Wigner无法从外界得知这一个事实,而根据量子力学,必须把这个朋友和硬币合起来作为实验所有可能的结果的叠加,因为他们是纠缠在一起的。操控其中一个,就代表你同时操控着另一个。

Wigner原则上可以用所谓的干涉实验来验证这种叠加。这种测量方法允许研究人员解开整个叠加的系统,来确认两个物体是否纠缠在一起。

当Wigner和他的朋友比对实验笔记时,朋友会坚持说他明确看到了每一次掷硬币的结果,但当Wigner以朋友和硬币处于叠加态来观察时,就会不同意该结论。

他朋友所感知的现实与外在的现实并不一致。

实验

这个情景长期以来一直是一个有趣的思维实验,但它是否反映了现实?

最近,来自维也纳大学的Caslav Brukner证明,在某些假设下,量子力学中的测量对观测者来说是主观的。

Brukner提出了一种测试方法,他将Wigner的硬币实验转化成了物理学家John Bell于1964年建立的框架,最后总结的结果可用于估算贝尔不等式。如果这个不等式被打破,观察者得到的可能就是替代性事实。

在具体的操作中,研究人员在爱丁堡赫瑞瓦特大学一台由三对纠缠光子组成的小型量子计算机上进行了实验性测试。

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