Wigner's vriendenparadox: is er een objectieve realiteit?

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Wat is realiteit? En wie kan deze vraag beantwoorden? Vorig jaar hebben wetenschappers van de Heriot-Watt University in Schotland een interessant experiment getest dat suggereert dat objectieve realiteit misschien niet bestaat.

Ondanks het feit dat dit idee ooit slechts een theorie was, konden de onderzoekers het nu overbrengen naar de muren van het universitaire laboratorium en het daarom testen. Omdat in de kwantumwereld metingen vanuit verschillende posities verschillende resultaten geven, maar tegelijkertijd even correct zijn, toonde het uitgevoerde experiment aan dat in de wereld van de kwantumfysica twee mensen dezelfde gebeurtenis en verschillende resultaten kunnen waarnemen; geen van deze twee gebeurtenissen kan echter als verkeerd worden beschouwd.

Met andere woorden, als twee mensen twee verschillende werkelijkheden zien, kunnen ze het niet eens worden over de juiste. Deze paradox staat bekend als "Wigner's vriend-paradox" en nu hebben wetenschappers het experimenteel bewezen.

Kwantummechanica is een tak van theoretische fysica die de basiseigenschappen en het gedrag van atomen, ionen, moleculen, elektronen, fotonen, gecondenseerde materie en andere elementaire deeltjes beschrijft.

Wigner's vriend-paradox

In 1961 vroeg Nobelprijswinnaar in de natuurkunde Eugene Wigner zich ernstig af wat objectieve realiteit is. De wetenschapper stelde een van de vreemdste experimenten in de kwantummechanica voor, waarbij het idee was dat twee mensen twee verschillende werkelijkheden konden waarnemen en geen van beiden zou technisch verkeerd zijn. Maar hoe?

In een gedachte-experiment genaamd Wigner's vriend paradox, bestuderen twee wetenschappers in een laboratorium een foton, de kleinste kwantitatieve eenheid van licht. Het is opmerkelijk dat dit gepolariseerde foton, wanneer gemeten, zowel horizontale polarisatie als verticale polarisatie kan hebben. Maar vóór de meting bestaat volgens de wetten van de kwantummechanica een foton in beide polarisatietoestanden tegelijk - in de zogenaamde superpositie.

Dus stelde Wigner zich voor hoe zijn vriend in een ander laboratorium de toestand van dit foton meet en het resultaat onthoudt, terwijl Wigner zelf van een afstand observeert. Tegelijkertijd heeft Wigner geen informatie over de meting van zijn vriend, en daarom moet hij aannemen dat het foton en zijn meting zich in een superpositie van alle mogelijke experimentele resultaten bevinden.

Maar dit staat in schril contrast met het standpunt van Wigner's vriend, die daadwerkelijk de polarisatie van het foton heeft gemeten en vastgelegd! De vriend kan zelfs Wigner bellen en hem vertellen dat de meting is uitgevoerd (op voorwaarde dat het resultaat niet wordt onthuld). Zo krijgen we twee werkelijkheden, die elkaar tegenspreken, wat twijfel doet rijzen over de objectieve status van de door twee waarnemers vastgestelde feiten.

Het is opmerkelijk dat tot 2019 - totdat de Zweedse wetenschappers hetzelfde experiment in het laboratorium deden - de paradox van Wigner's vriend puur een gedachte-experiment was. Net als het wereldberoemde experiment van de Oostenrijkse theoretisch natuurkundige Edwin Schrödinger.

De kat van Schrödinger is een gedachte-experiment dat de absurditeit van de kwantummechanica beschrijft. Stel je voor dat je een kat en een doos hebt. In de doos stop je een kat, een radioactieve stof en een speciaal mechanisme dat een fles met-g.webp

Bestaat er geen objectieve realiteit?

De onderzoekers gebruikten zes verstrengelde fotonen om in het lab twee alternatieve werkelijkheden te creëren. De ene werkelijkheid vertegenwoordigde de werkelijkheid van Wigner, de andere de werkelijkheid van zijn vriend. Een vriend van Wigner mat de polarisatie van het foton en bewaarde het resultaat, waarna Wigner zelf een interferentiemeting deed om te bepalen of de meting en het foton in superpositie waren.

De resultaten van het team van wetenschappers waren gemengd. Het bleek dat beide realiteiten naast elkaar kunnen bestaan, zelfs als ze tot onverenigbare resultaten leiden - precies zoals Eugene Wigner voorspelde. Maar zijn ze te verzoenen?

Het idee dat waarnemers uiteindelijk hun metingen van een fundamentele realiteit met elkaar kunnen verzoenen, is gebaseerd op verschillende veronderstellingen.

Ten eerste bestaan er universele feiten en waarnemers kunnen het daarover eens zijn.

Ten tweede heeft de keuze die een waarnemer maakt geen invloed op de keuze die de andere waarnemers maken - deze veronderstelling noemt de natuurkunde plaats. Dus als er een objectieve realiteit is waar iedereen het mee eens kan zijn, dan zijn al deze veronderstellingen waar.

Maar de resultaten van het werk van wetenschappers van de Heriot-Watt University, gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances, geven aan dat objectieve realiteit niet bestaat. Met andere woorden, het experiment suggereert dat een of meer aannames - het idee dat er een realiteit is waarmee we het eens kunnen zijn, het idee dat we vrije keuze hebben, of het idee van lokaliteit - fout moeten zijn.

"De wetenschappelijke methode is gebaseerd op universeel overeengekomen feiten die zijn vastgesteld door herhaalde metingen, ongeacht wie de waarnemingen heeft gedaan", schrijven de onderzoekers in hun werk.

Ik weet niet hoe het met u zit, maar mijn hoofd tolt, omdat de verkregen resultaten echt bewijs leveren dat er op het gebied van de kwantumfysica niet zoiets bestaat als objectieve realiteit.