Wigner'ın arkadaşı: kafa karıştırmaya devam eden kuantum düşünce deneyi – Fizik Dünyası

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/wigners-friend-the-quantum-thought-experiment-that-continues-to-confound-physics-world-1.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/wigners-friend-the-quantum-thought-experiment-that-continues-to-confound-physics-world-1.jpg" data-caption="Kuantum gizemi 1961'de Eugene Wigner, bir arkadaşının dışarıda beklerken laboratuvarda deney yaptığını hayal etti. Buradaki paradoks, Wigner ve arkadaşının farklı sonuçlar öngörmesine rağmen ikisinin de haklı olmasıdır. (iStock/Floriana)”>

Kuantum dünyası, mantığa meydan okuyacak kadar tuhaf ama gerçek görünen düşünce deneyleri için verimli malzeme sağlıyor. Bunlardan en meşhurlarından biri, kurulduğu günden bu yana fizikçilere ve filozoflara meydan okuyan “Wigner'in arkadaşı”dır. ilk kez tasarlandı Macar-Amerikalı fizikçi tarafından Eugene Wigner. Düşünce deneyini matematikçi tarafından düzenlenen 1961 tarihli bir kitapta yayınladı. Irving İyi adlı Bilim Adamı Spekülasyon Yapıyor: Kısmen Hazırlanmış Fikirlerin Bir Antolojisi.

Wigner'in düşünce deneyi, Schrödinger'in çeyrek yüzyıl önceki daha az karmaşık ama daha ünlü düşünce deneyinin daha insani bir versiyonudur. kaderi kuantum olayına bağlı olan bir kutunun içindeki kedi. Kutunun içinde Schrödinger'in kedisi ölü ya da diridir, oysa dışarıdaki biri için kedi ölü ve diridir; bir “süperpozisyon” halindedir. Tuhaf durum ancak kutunun kapağı açıldığında ortadan kayboluyor.

Wigner'ın düşünce deneyinin kurgusu insanı rahatlatacak kadar basittir. Wigner ve arkadaşı belirli bir deneyin sonucuyla ilgileniyorlar; diyelim ki ölçüm sonucu 0 veya 1 olacak bir kuantum biti (qubit) hazırlıyorlar. Arkadaşı bir laboratuvara girip ekipmanı kurarken Wigner dışarıda kalıyor. Her biri kuantum formalizmi konusunda tamamen bilgilidir.

Sezgilerin tersine, tahminleri farklı. Wigner'in deneyci arkadaşı, durumların süperpozisyonuyla kübiti hazırlıyor ve son durumun %0 olasılıkla 50 veya %1 olasılıkla 50 olacağını tahmin ediyor. Wigner ise arkadaşından izole edilmiştir. Arkadaşını artı laboratuvar içeriğini tanımlamak için süperpozisyondaki tek bir kuantum durumunu kullanan Wigner, sistemin %100 olasılıkla süperpozisyonda kalacağını tahmin ediyor.

Wigner, arkadaşının deneyi bitirdiğine inansa bile bu tahminini sürdürüyor. Kuantum mekaniğine göre Wigner, arkadaşını laboratuvar içeriğinin geri kalanından ayıramaz. Bu nedenle Wigner, arkadaşının kuantum durumu hakkında bilgi edinmek için arkadaşına sormalıdır. Peki doğru cevabı kim biliyor: Wigner mi yoksa arkadaşı mı?

Her ikisi de haklı

Cevap, her bireyin bakış açısından her iki olasılığın da doğru olduğudur. Matematiğin iki doğru kullanımı farklı tahminler veriyor: Wigner durumun %100 süperpozisyonda olduğunu tahmin ederken, arkadaş kübitin ölçüm sonucunun ya 1 ya da 0 olduğunu tahmin ediyor. Wigner'in düşünce deneyi esasen neyin doğru olduğuna bağlı olduğunu söylüyor nerede duruyorsun.

Ancak olasılıkların aynı "gerçekleri" tanımladığını ve herkesin bakış açısından doğru olan bir şeyin olduğunu varsayarsak, bu tahminler birbiriyle çelişir. Wigner'ın kendisi ve onu takip edenlerin çoğu, kuantum formalizminin aynı durum için iki farklı öngörüde bulunmasının paradoksal olduğunu düşünüyordu. Objektifliğin, gözlemcilerin konumlarından bağımsız olarak gerçekleri aynı şekilde nitelendirmeleri gerektiğine inanıyorlardı.

Ancak bu senaryoyu paradoksal gösteren şey, onun gizli klasik varsayımlara dayanmasıdır. Varsayımlardan biri Wigner'ın haklı, arkadaşının haksız olduğu (ya da tam tersi) çünkü her ikisi de sonuçta arkadaşının kübit ölçümünün sonucunu modelliyor. Ancak farklı tahminlerinin, ikisinin farklı sistemleri modellediği anlamına geldiğini varsayalım. Wigner arkadaş-kübit-laboratuvar ortamını modelliyor, arkadaşı ise yalnızca kübiti modelliyor.

Klasik bir durumda Wigner ve arkadaşı yazı tura atmanın sonucunu tahmin etme konusunda aynı olasılıklara sahip olabilirler. Wigner, diyelim ki bir perdenin arkasında dursa bile, yazı tura atan arkadaşına süperpozisyondaymış gibi davranmak zorunda kalmayacaktı. Ancak kuantum durumunda Wigner olasılıkları yalnızca madeni paraya göre ayıramaz ve izole edemez. Wigner için "bozuk para" olmayabilir; nesnelerle dolu bir odada diğerleri arasında tek bir şey yoktur.

Ancak Wigner'ın düşünce deneyine dönelim. Laboratuvar kapısı açıldığında Wigner ve arkadaşı tahminleri hakkında konuşabildiğinde ne olacak? İkisi aynı fikirde değildi ancak şimdi kübitin son durumu konusunda anlaştıkları görülüyor. Görünüşe göre, tek bir duruma ilişkin daha önce tutarsız olan tanımlamalar tek bir duruma gelmiş durumda.

Ancak olan bu değil. Aksine, Wigner'in yeni bilgileri onun ilk tahminini çürütmüyor. Kuantum formalizmi, Wigner ve arkadaşının iki farklı durum için tutarlı açıklamalara sahip olduğunu gösteriyor. Bu ancak sezgilerimize teslim olup Wigner ve arkadaşı için başından beri aynı sistemin olduğunu varsayarsak paradoksal gelebilir.

O halde Wigner ve arkadaşının bulgularını paylaştıkları heyecanla beklenen an, paradoksun çözümü değil, paradoksal durum sona erdikten sonra ne olacağıdır. Wigner'ın kendi doğru formalizmi vardı ve arkadaşının da kendi formalizmi vardı.

Wigner ve onu takip edenlerin çoğu, aynı deneyde aynı yöntemleri kullanan iki kişinin laboratuvarın içinde mi yoksa dışında mı olduğuna bağlı olarak iki doğru açıklamaya varabileceği gerçeğinden rahatsızdı. Bizim klasik sezgimiz sistemin herkes için aynı olduğudur. Kuantum mekaniği bizi, tutarsızlık olmadan farklı sistemlere sahip olabileceğimizi veya tüm açıklamalarımızı aynı yapmaya gerek kalmadan objektif olabileceğimizi düşünmeye sevk ediyor.

kritik nokta

Kuantum bilgi teorisyenleri, Wigner'in arkadaşını, bilgiyi paylaştığımızda yaptığımız fiziksel varsayımların inandırıcılığını test etmek için güçlü bir düşünce deneyleri dizisine dönüştürdüler. Bu ayrıntılı düşünce deneyleri şunları içerir: birden fazla laboratuvarda birden fazla katılımcı, arkadaşlar arasındaki dolaşmış kuantum durumları ve gerçek hayatta dolaşık foton deneyleri klasik varsayımlarımızın ne olduğunu ortaya çıkarmak.

Yolda bir ayrım var mı, klasik mi yoksa kuantum mu? Wigner'in arkadaşının tek bir durumun iki tutarsız tanımını içerdiğini söyleyen klasik yoruma bağlı kalmak paradokslar üretir. Kuantum perspektifi, iki farklı durumun tanımının olduğunu ima eder. Birincisi sezgiseldir ancak bir çelişkiyle sonuçlanır, diğeri ise daha az sezgiseldir ancak tutarlıdır. Kuantum dostluk, formalizmi kullandığınız için asla üzgün olduğunuzu söylemek zorunda kalmamak anlamına gelir.

Robert P Kırışıklık bir profesördür (biyografinin tamamı için aşağıdaki bağlantıya tıklayın), Jennifer Carter öğretim görevlisidir ve Gino Elia ABD'deki Stony Brook Üniversitesi Felsefe Bölümü'nde doktora öğrencisidir.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/wigners-friend-the-quantum-thought-experiment-that-continues-to-confound/