다른 사실은 사회 전체에 바이러스처럼 퍼지고 있습니다. 이제 그들은 심지어 양자 영역까지 과학에 감염된 것 같습니다. 이것은 직관적이지 않은 것처럼 보일 수 있습니다. 과학적 방법은 결국 관측, 측정 및 반복성의 신뢰할 수있는 개념에 기초합니다. 측정에 의해 설정된 사실은 모든 관찰자가 이에 동의 할 수 있도록 객관적이어야합니다.
그러나 최근 과학 발전 (Science Advances)에 발표 된 논문에서, 우리는 양자 역학의 이상한 규칙에 의해 지배되는 원자와 입자의 미세한 세계에서 두 개의 다른 관측자가 그들 자신의 사실에 대한 권리를 가지고 있음을 보여줍니다. 다시 말해, 자연 자체의 구성 요소에 대한 최상의 이론에 따르면 사실은 주관적 일 수 있습니다.
관찰자는 양자 세계에서 강력한 플레이어입니다. 이론에 따르면 입자는 한 번에 여러 장소 또는 상태에있을 수 있습니다. 이것을 중첩이라고합니다. 그러나 이상하게도 이것은 관찰되지 않은 경우에만 해당됩니다. 두 번째로 양자 시스템을 관찰하면 특정 위치 또는 상태를 선택하여 중첩을 깨뜨립니다. 자연이 이런 식으로 행동한다는 사실은 실험실에서 유명한 이중 슬릿 실험과 같이 여러 번 입증되었습니다.
1961 년 물리학 자 유진 위너는 도발적인 사고 실험을 제안했습니다. 그는 양자 역학을 관찰자에게 적용 할 때 어떤 일이 일어날 지 의문을 가졌다. Wigner의 친구가 닫힌 실험실 내부에서 머리와 꼬리의 겹치는 양자 동전을 던진다 고 상상해보십시오. 친구가 동전을 던질 때마다 확실한 결과를 관찰합니다. 우리는 Wigner의 친구가 사실을 확립한다고 말할 수 있습니다 : 동전 던지기의 결과는 확실히 머리 또는 꼬리입니다.
Wigner는 외부에서이 사실에 접근 할 수 없으며 양자 역학에 따르면 친구와 동전을 실험의 모든 가능한 결과의 중첩에 설명해야합니다. 그 이유는 그것들이 "얽혀"있기 때문입니다. 짜증나게 연결되어 있기 때문에 하나를 조작하면 다른 쪽도 조작 할 수 있습니다. Wigner는 이제 원칙적으로 소위 "간섭 실험"을 사용하여이 중첩을 확인할 수 있습니다.이 측정법은 전체 시스템의 중첩을 풀고 두 물체가 얽혀 있음을 확인하는 양자 측정 유형입니다.
Wigner와 친구가 나중에 메모를 비교할 때 친구는 각 동전 던지기에 대해 확실한 결과를 보았습니다. 그러나 Wigner는 친구와 동전을 겹쳐서 볼 때마다 동의하지 않습니다.
이것은 수수께끼를 제공합니다. 친구에 의해 인식 된 현실은 외부의 현실과 조화 될 수 없다. Wigner는 원래이 역설을 많이 고려하지 않았으며, 의식적인 관찰자를 양자 대상으로 묘사하는 것은 터무니없는 것이라고 주장했다. 그러나 그는 나중에이 견해에서 벗어나 양자 역학에 관한 공식 교과서에 따르면 그 설명은 완벽하게 유효하다.
실험
이 시나리오는 오랫동안 흥미로운 사고 실험으로 남아있었습니다. 그러나 그것은 현실을 반영합니까? 과학적으로 비엔나 대학 (University of Vienna)의 Časlav Brukner가 특정 가정 하에서 Wigner의 아이디어를 사용하여 양자 역학에서의 측정이 관찰자에게 주관적이라는 것을 공식적으로 증명할 수 있다는 사실이 밝혀 질 때까지 거의 진보가 없었다.
Brukner는 Wigner의 친구 시나리오를 1964 년에 물리학 자 John Bell이 처음 확립 한 프레임 워크로 번역하여이 개념을 테스트하는 방법을 제안했습니다. Brukner는 내부 및 각각의 상자 외부. 결과는 소위 "벨 불평등"을 평가하는 데 사용되도록 요약 될 수 있습니다. 이 불평등을 위반하면 관찰자는 대체 사실을 가질 수 있습니다.
우리는 처음으로 에딘버러의 Heriot-Watt University에서 3 쌍의 얽힌 광자로 구성된 소규모 양자 컴퓨터에서 실험적으로이 테스트를 수행했습니다. 첫 번째 광자 쌍은 동전을 나타내고 다른 두 쌍은 동전 상자를 수행하는 데 사용됩니다 (광자 편광 측정). 2 개의 상자 외부에서 측정 할 수있는 2 개의 광자가 각면에 남아 있습니다.
최첨단 양자 기술을 사용 함에도 불구하고 충분한 통계를 생성하기 위해 단 6 개의 광자로부터 충분한 데이터를 수집하는 데 몇 주가 걸렸습니다. 그러나 결국 양자 역학이 객관적인 사실의 가정과 양립 할 수 없다는 것을 보여주었습니다. 우리는 불평등을 위반했습니다.
그러나이 이론은 몇 가지 가정을 기반으로합니다. 여기에는 측정 결과가 광속 이상으로 이동하는 신호의 영향을받지 않으며 관찰자가 어떤 측정을 수행할지 자유롭게 선택할 수 있습니다. 그럴 수도 있고 아닐 수도 있습니다.
또 다른 중요한 질문은 단일 광자가 관찰자로 간주 될 수 있는지 여부입니다. Brukner의 이론 제안에서 관찰자는 의식 할 필요가 없으며 측정 결과의 형태로 사실을 확립 할 수 있어야합니다. 따라서 무생물 탐지기는 유효한 관찰자가 될 것입니다. 그리고 교과서 양자 역학은 우리가 소수의 원자만큼 작게 만들어 질 수있는 검출기가 광자처럼 양자 물체로 묘사되어서는 안된다고 믿을 이유가 없습니다. 표준 양자 역학은 큰 규모로 적용되지 않고 테스트는 별도의 문제 일 수 있습니다.
따라서이 실험은 적어도 양자 역학의 로컬 모델의 경우 객관성 개념을 재고해야한다는 것을 보여줍니다. 우리가 거시적 세계에서 경험하는 사실은 안전하다고 여겨지지만, 기존의 양자 역학 해석이 주관적인 사실을 어떻게 수용 할 수 있는지에 대한 중요한 의문이 제기됩니다.
일부 물리학 자들은 이러한 새로운 발전이 하나 이상의 관측, 예를 들어 각각의 결과가 발생하는 평행 우주의 존재와 같은 관측에 대해 발생할 수있는 해석을 강화시키는 것으로 간주합니다. 다른 사람들은 그것을 양자의 베이지안과 같은 본질적인 관찰자 의존적 이론에 대한 강력한 증거로보고 있는데, 여기서 에이전트의 행동과 경험이 이론의 중심 관심사이다. 그러나 다른 사람들은 이것을 양자 역학이 특정 복잡성 규모 이상으로 분해 할 것이라는 강력한 포인터로 생각합니다.
분명히 이것들은 모두 현실의 근본적인 본질에 관한 깊은 철학적 질문입니다. 답이 무엇이든 재미있는 미래가 기다리고 있습니다.
