不同的觀察同一現實（在光子中）可能都是正確的根據量子力學

兩個版本的現實能同時存在嗎？物理學家說，他們可以... 在量子層面......

研究人員最近進行了實驗，以回答一個幾十年前的理論物理學問題，即關於對決現實的問題。

這個棘手的思想實驗提出，兩個人觀察同一個光子，可能會對該光子的狀態得出不同的結論--但他們的觀察結果都會是正確的。

科學家們首次複製了思想實驗中描述的條件......。

他們的結果《量子世界中觀察者獨立性的實驗性排斥》，2月13日發表在預印本期刊arXiv上，證實了即使觀察者在同一個光子中描述了不同的狀態，這兩種相互衝突的現實也可能都是真的。

"你可以同時驗證這兩種情況，"研究合著者、奧地利因斯布呂克大學實驗物理系博士後研究員馬丁·林鮑爾告訴生命科學雜誌。

這個令人費解的想法是1963年諾貝爾物理學獎得主尤金-維格納的創意：

1961年，維格納曾介紹過一個被稱為 "維格納的朋友 "的思想實驗。它是從一個光子--光的粒子開始的。

當一個孤立的實驗室裡的觀察者測量光子時，他們發現粒子的極化--它旋轉的軸線--是垂直或水平的。

然而，在光子被測量之前，光子同時顯示出兩種極化，這是量子力學定律所決定的；它以兩種可能狀態的 "疊加 "存在。

一旦實驗室裡的人測量了光子，粒子就會承擔一個固定的極化。但對於那個封閉的實驗室外的人來說，他不知道測量的結果，未測量的光子仍然處於疊加狀態。

因此，那個外人的觀察--他們的現實--與實驗室裡測量光子的人的現實有分歧。

然而，根據量子力學，這些相互衝突的觀察都不被認為是錯誤的。

變化的狀態

幾十年來，維格尼的腦洞大開的提議只是一個有趣的思想實驗。

但近年來，物理學的重要進展終於使專家們能夠將Wigner的提議付諸實踐，Martin Ringbauer說。

"理論方面的進展需要以一種可測試的方式來表述這個問題。

然後，實驗方面需要量子系統控制方面的發展來實現這樣的東西。"他解釋說。

林鮑爾和他的同事們用一個更加嚴格的實驗來測試維格尼的原始想法，這個實驗將方案翻了一番。

他們指定了兩個進行實驗的 "實驗室"，並引入了兩對糾纏在一起的光子，這意味著它們的命運是聯絡在一起的，因此知道一個的狀態就會自動告訴你另一個的狀態。

(設定中的光子是真實的。情景中的四個 "人"--"愛麗絲"、"鮑勃 "和各自的一個 "朋友"--都不是真實的，而是代表實驗的觀察者）。)

愛麗絲和鮑勃的兩個朋友，分別位於實驗室的 "內部"，他們各自測量了一個糾纏對的光子。

這就打破了糾纏，摺疊了疊加，這意味著他們測量的光子存在於確定的偏振狀態。他們將結果記錄在量子記憶中--複製在第二個光子的偏振狀態中。

隨後，"身處 "封閉實驗室之外的愛麗絲和鮑勃，在進行自己的觀測時有兩個選擇。

他們可以測量朋友們儲存在量子記憶中的結果，從而得出關於偏振光子的相同結論。

但他們也可以在糾纏的光子之間進行自己的實驗。

在這個被稱為干涉實驗的實驗中，如果光子作為波，仍然以疊加的狀態存在，那麼愛麗絲和鮑勃就會看到一個特徵性的明暗邊緣模式，即光波的峰谷相加或相互抵消。

如果粒子 "選擇 "瞭解自己的狀態，你會看到與沒有選擇的不同模式。維格尼此前曾提出，這將揭示光子仍處於糾纏狀態。

新研究的作者發現，即使在他們的加倍方案中，維格尼所描述的結果也是成立的。

愛麗絲和鮑勃可以得出關於光子的結論，這些結論是正確的、可以證明的，但卻仍然與他們朋友的觀察結果不同--根據該研究，這些觀察結果也是正確的、可以證明的。

量子力學描述了世界如何在如此小的尺度上執行，以至於正常的物理學規則不再適用。

幾十年來，研究該領域的專家對這意味著什麼提出了許多解釋，林寶爾說。

然而，如果測量本身不是絕對的--正如這些新發現所表明的那樣--那就挑戰了量子力學的意義。

"似乎與經典物理學相反，測量結果不能被認為是絕對的真理，但必須相對於進行測量的觀察者來理解，"林鮑爾說。

"我們講述的關於量子力學的故事必須適應這一點，"他說。

資料：

1、論文：《量子世界中觀察者獨立性的實驗性排斥》