2つのバージョンの現実が同時に存在する可能性はありますか？物理学者は、彼らができると言います-量子レベルで、つまり。
研究者達は最近、現実の決闘についての数十年前の理論的な物理学の質問に答えるために実験を行いました。このトリッキーな思考実験は、同じ光子を観察している2人の個人がその光子の状態について異なる結論に達する可能性があることを提案しましたが、それらの両方の観察は正しいでしょう。
科学者は初めて、思考実験で説明されている条件を再現しました。プレプリントジャーナルarXivで2月13日に公開された彼らの結果は、観察者が同じ光子で異なる状態を説明した場合でも、2つの相反する現実が両方とも真実である可能性があることを確認しました。
オーストリアのインスブルック大学の実験物理学部の博士研究員である研究共著者のマーティンリングバウアー氏は、「両方とも検証できる」とLive Scienceに語った。
ウィグナーの友達
この困惑する考えは、1963年にノーベル物理学賞を受賞したユージーンウィグナーの発案によるものです。1961年に、ウィグナーは「ウィグナーの友人」として知られるようになった思考実験を導入しました。それは光子から始まります-光の粒子。隔離された実験室の観察者が光子を測定すると、粒子の偏光（回転する軸）が垂直または水平であることがわかります。
ただし、光子が測定される前に、光子は、量子力学の法則に基づいて、両方の偏光を同時に表示します。 2つの可能な状態の「重ね合わせ」で存在します。
実験室の人が光子を測定すると、粒子は固定された偏光を仮定します。しかし、測定の結果を知らないその閉鎖された実験室の外の誰かにとって、測定されていない光子はまだ重ね合わせの状態にあります。
したがって、その部外者の観察-彼らの現実-は、光子を測定した研究室の人の現実とは異なります。しかし、量子力学によると、これらの相反する観察はどちらも間違っているとは考えられていません。
変更された状態
何十年もの間、ウィグナーの心を曲げる提案は、興味深い思考実験にすぎませんでした。しかし近年、物理学の重要な進歩により、専門家は最終的にウィグナーの提案を試すことができるようになったとリングバウアーは述べた。
「テスト可能な方法で問題を定式化するには、理論的な進歩が必要でした。そして、実験側では、そのようなものを実装するために量子システムの制御に関する開発が必要でした」と彼は説明した。
リングバウアーと彼の同僚は、シナリオを倍増させるさらに厳密な実験でウィグナーの元のアイデアをテストしました。彼らは実験が行われる2つの「実験室」を指定し、絡み合った光子の2つのペアを導入しました。つまり、それらの運命がリンクされているため、一方の状態を知ると、もう一方の状態が自動的にわかります。 （セットアップのフォトンは本物でした。シナリオの4人の「人」-「アリス」、「ボブ」、およびそれぞれの「友達」は本物ではなく、実験の観察者を表しています）。
各ラボの「内部」に配置されたアリスとボブの2人の友人は、もつれたペアの1つの光子をそれぞれ測定しました。これは絡み合いを壊し、重ね合わせを崩壊させました。つまり、彼らが測定した光子は明確な偏光状態で存在していました。彼らは結果を量子メモリに記録しました-2番目の光子の偏光にコピーされました。
閉鎖された研究所の「外」にいたアリスとボブは、その後、彼ら自身の観察を行うための2つの選択肢を提示されました。彼らは量子メモリに保存された友人の結果を測定することができ、それによって偏光された光子について同じ結論に到達しました。
しかし、もつれた光子の間で独自の実験を行うこともできます。この実験は干渉実験と呼ばれ、光子が波として作用し、状態の重ね合わせとして存在する場合、アリスとボブは、光の波の山と谷が加わる、明暗の縞の特徴的なパターンを見るでしょう。アップまたはお互いをキャンセルします。パーティクルの状態が「選択」されている場合は、選択されていない場合とは異なるパターンが表示されます。ウィグナーは以前、これが光子がまだ絡み合った状態にあることを明らかにすることを提案していました。
新しい研究の著者らは、彼らの二重のシナリオでさえ、ウィグナーによって記述された結果が保持されることを発見しました。研究によれば、アリスとボブは、正確で証明可能な光子について結論を出すことができましたが、それでも彼らの友人の観察とは異なっていました。
量子力学は、世界が物理学の通常のルールが適用されなくなるほど小さいスケールでどのように機能するかを説明します。何十年にもわたって、この分野を研究する専門家は、それが何を意味するのかについて多くの解釈を提供してきたとリングバウアーは述べた。
ただし、測定自体が絶対ではない場合-これらの新しい発見が示唆するように-量子力学の非常に意味に挑戦します。
「古典的な物理学とは対照的に、測定結果は絶対的な真実であるとは考えられないが、測定を行った観察者に対して相対的に理解されなければならないようだ」とリングバウアーは述べた。
「私たちが量子力学について語る物語はそれに適応しなければならない」と彼は言った。
