Fizycy ze Szwajcarii twierdzą, że fizyka kwantowa w zasadzie nie może konsekwentnie wyjaśnić zachowania obiektów w makrokosmosie. To nie pozwala na wykorzystanie go do pełnego opisu wszechświata i wskazuje na błąd wszystkich interpretacji mechaniki kwantowej, zgodnie z artykułem opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications.
„Wyobraź sobie, że wszedłeś do kasyna kwantowego i zgodziłeś się rzucić monetą w zamian za obietnicę zapłaty tysiąca euro, jeśli wypadnie reszka, w przeciwnym razie dasz krupierowi połowę tej kwoty. Nasz eksperyment myślowy pokazuje, że obaj obserwatorzy uzyskają przeciwne wyniki, których nie da się zweryfikować”- piszą naukowcy.
Naukowców od dawna interesuje, dlaczego nie możemy obserwować zjawiska splątania kwantowego - wzajemnych powiązań stanów kwantowych dwóch lub więcej obiektów, w których zmiana stanu jednego obiektu natychmiastowo wpływa na stan innego - w świecie przedmiotów codziennego użytku.
Dzisiaj fizycy tłumaczą brak takich „dziwnych połączeń”, jak to ujął Einstein, między dwoma jabłkami i innymi widocznymi obiektami, tym, że ulegają one zniszczeniu w wyniku dekoherencji - interakcji takich splątanych obiektów z atomami, cząsteczkami i innymi przejawami środowiska oraz nieodwracalnym naruszeniem stanu kwantowego.
Zatem im większy obiekt, tym bardziej będzie się kontaktował ze środowiskiem i tym szybciej rozpadnie się wiązanie kwantowe. Decyzja ta wywołała wiele nowych sporów - gdzie „zaczyna się” a gdzie „kończy się” mechanika kwantowa, czy wpływa na zachowanie makroobiektów i czy da się odnaleźć tę granicę między „światem kota Schrödingera” a „jabłkiem Newtona”.
Wielu naukowców uważa dziś, że ta granica nie istnieje i że prawa świata kwantowego dobrze opisują wszystkie procesy zachodzące w „makrowszechświecie”. Są też „sceptycy” - w 1967 roku słynny węgierski fizyk Eugene Wigner wymyślił eksperyment myślowy, tzw. „Paradoks przyjaciela”, który jako pierwszy wskazał na fundamentalne ograniczenia mechaniki kwantowej.
Renato Renner i Daniela Frauchiger ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii w Zurychu rozszerzyli pomysły Wignera i wykorzystali je do sprawdzenia, czy fizyka kwantowa może być wykorzystana do opisania procesów zachodzących w makrowszechświecie.
W ich eksperymencie myślowym uczestniczy jednocześnie nie jedna, ale kilka par obserwatorów, z których jeden prowadzi eksperyment kwantowy, a ich „przyjaciele” próbują odgadnąć wyniki tych pomiarów, znając jeden z początkowych warunków eksperymentów. W tym celu tworzą „kopie” pierwszych eksperymentatorów i ich instalacji w swoich laboratoriach i dokonują na nich własnych pomiarów.
Film promocyjny:
Po opisaniu wszystkich ich interakcji za pomocą wzorów skonstruowanych zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej, naukowcy przeanalizowali, jakie wyniki uzyskałyby takie pary „eksperymentatorów”.
Okazało się, że tacy obserwatorzy zawsze dochodzą do przeciwnych wniosków, obserwując ten sam proces lub przedmiot makrokosmosu, jeśli wykorzystają zasady mechaniki kwantowej do opisu swoich eksperymentów. To z kolei sugeruje, że fizyka kwantowa w jej obecnej formie naprawdę nie może być użyta do opisu procesów makroskopowych i pracy całego Wszechświata jako całości.
Wszystkie te obliczenia, jak zauważają naukowcy, można zweryfikować w przyszłości, kiedy powstaną pierwsze uniwersalne komputery kwantowe. Takie systemy obliczeniowe, jak zauważają Renner i Frauchiger, przejmą rolę takich eksperymentatorów i pozwolą naukowcom poznać w praktyce, czy fizyka kwantowa rzeczywiście ma takie ograniczenia.