क्वांटम भौतिकी: हमारा अध्ययन उद्देश्य वास्तविकता को उजागर नहीं करता है

क्वांटम भौतिकी: हमारा अध्ययन उद्देश्य वास्तविकता को उजागर नहीं करता है
गायरॉइड हेस / फ़्लिकर, सीसी द्वारा एसए

वैकल्पिक तथ्य हैं वायरस की तरह फैल रहा है समाज भर में। अब ऐसा लगता है कि उनके पास भी विज्ञान संक्रमित है - कम से कम क्वांटम क्षेत्र। यह काउंटर सहज ज्ञान युक्त लग सकता है। अवलोकन, माप और पुनरावृत्ति की विश्वसनीय धारणाओं पर सभी की स्थापना के बाद वैज्ञानिक विधि है। एक तथ्य, जैसा कि एक माप द्वारा स्थापित किया गया है, उद्देश्यपूर्ण होना चाहिए, जैसे कि सभी पर्यवेक्षक इससे सहमत हो सकते हैं।

लेकिन हाल ही में एक कागज में विज्ञान अग्रिम में प्रकाशित, हम दिखाते हैं कि, परमाणुओं और कणों की सूक्ष्म दुनिया में, जो क्वांटम यांत्रिकी के अजीब नियमों द्वारा शासित है, दो अलग-अलग पर्यवेक्षक अपने स्वयं के तथ्यों के हकदार हैं। दूसरे शब्दों में, प्रकृति के निर्माण खंडों के हमारे सर्वोत्तम सिद्धांत के अनुसार, वास्तव में तथ्य व्यक्तिपरक हो सकते हैं।

पर्यवेक्षक क्वांटम दुनिया में शक्तिशाली खिलाड़ी हैं। सिद्धांत के अनुसार, कण एक साथ कई स्थानों या राज्यों में हो सकते हैं - इसे सुपरपोजिशन कहा जाता है। लेकिन अजीब तरह से, यह केवल मामला है जब उन्हें मनाया नहीं जाता है। दूसरा आप एक क्वांटम सिस्टम का निरीक्षण करते हैं, यह एक विशिष्ट स्थान या स्थिति चुनता है - सुपरपोजिशन को तोड़ता है। तथ्य यह है कि प्रकृति इस तरह से व्यवहार करती है, प्रयोगशाला में कई बार साबित हुई है - उदाहरण के लिए, प्रसिद्ध में डबल स्लिट प्रयोग (नीचे वीडियो देखें)

एक्सएनयूएमएक्स में, भौतिक विज्ञानी यूजीन वाग्नेर एक उत्तेजक विचार का प्रस्ताव रखा। उन्होंने सवाल किया कि क्वांटम यांत्रिकी को एक पर्यवेक्षक को लागू करने से क्या होगा जो स्वयं मनाया जा रहा है।

कल्पना कीजिए कि विग्नर का एक दोस्त क्वांटम सिक्का टॉस करता है - जो एक बंद प्रयोगशाला के अंदर दोनों सिर और पूंछ के सुपरपोजिशन में है। हर बार जब दोस्त सिक्का उछालता है, तो वे एक निश्चित परिणाम का निरीक्षण करते हैं। हम कह सकते हैं कि विग्नर का दोस्त एक तथ्य स्थापित करता है: सिक्का टॉस का परिणाम निश्चित रूप से सिर या पूंछ है।

Wigner के पास बाहर से इस तथ्य तक पहुंच नहीं है, और क्वांटम यांत्रिकी के अनुसार, प्रयोग के सभी संभावित परिणामों के सुपरपोजिशन में मित्र और सिक्के का वर्णन करना चाहिए। ऐसा इसलिए है क्योंकि वे "उलझे हुए" हैं - सहजता से जुड़ा हुआ ताकि अगर तुम एक को हेरफेर करो तो दूसरे को भी हेरफेर करो। Wigner अब तथाकथित रूप से इस सुपरपोज़िशन को सत्यापित कर सकता है "हस्तक्षेप प्रयोग"- एक प्रकार का क्वांटम माप जो आपको एक पूरे सिस्टम के सुपरपोजिशन को अनारकली करने की अनुमति देता है, जिससे यह पुष्टि होती है कि दो ऑब्जेक्ट्स उलझ गए हैं।


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जब विग्नर और दोस्त बाद में नोटों की तुलना करते हैं, तो दोस्त जोर देकर कहेंगे कि उन्होंने प्रत्येक सिक्के के लिए निश्चित परिणाम देखे। हालांकि, जब भी वह एक सुपरपोजिशन में दोस्त और सिक्का को देखेगा, विग्नेर असहमत होगा।

यह एक पहेली प्रस्तुत करता है। मित्र द्वारा अनुभव की गई वास्तविकता को बाहर की वास्तविकता के साथ समेटा नहीं जा सकता। विग्नेर मूल रूप से इस विरोधाभास के बारे में अधिक नहीं सोचते थे, उन्होंने तर्क दिया कि एक जागरूक पर्यवेक्षक को क्वांटम वस्तु के रूप में वर्णन करना बेतुका होगा। हालाँकि, वह बाद में इस दृष्टिकोण से प्रस्थान किया, और क्वांटम यांत्रिकी पर औपचारिक पाठ्यपुस्तकों के अनुसार, विवरण पूरी तरह से मान्य है.

प्रयोग

परिदृश्य लंबे समय से एक दिलचस्प विचार बना हुआ है। लेकिन क्या यह वास्तविकता को दर्शाता है? वैज्ञानिक रूप से, हाल ही में, जब तक इस पर बहुत कम प्रगति हुई है Čस्लाव ब्रुकेनर वियना विश्वविद्यालय में, कुछ मान्यताओं के तहत, विग्नर के विचार से पता चला है औपचारिक रूप से साबित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है क्वांटम यांत्रिकी में माप पर्यवेक्षकों के अधीन हैं।

ब्रुकेनर ने इस धारणा का परीक्षण करने का एक तरीका प्रस्तावित किया जो कि विग्नर के मित्र परिदृश्य को एक ढांचे में बदलकर किया गया था पहले स्थापित भौतिक विज्ञानी जॉन बेल द्वारा 1964 में। ब्रुकेनर ने दो अलग-अलग बॉक्स में विग्नर्स और दोस्तों के दो जोड़े पर विचार किया, एक साझा स्थिति पर माप का आयोजन किया - अपने संबंधित बॉक्स के अंदर और बाहर। परिणाम तथाकथित करने के लिए अंततः इस्तेमाल किया जा सकता है "बेल असमानता"। यदि इस असमानता का उल्लंघन किया जाता है, तो पर्यवेक्षकों के पास वैकल्पिक तथ्य हो सकते हैं।

हमने अब पहली बार एडिनबर्ग के हेरियट-वॉट यूनिवर्सिटी में प्रायोगिक रूप से तीन जोड़े जोड़े से बने छोटे-छोटे क्वांटम कंप्यूटर पर यह परीक्षण किया। पहली फोटॉन जोड़ी सिक्कों का प्रतिनिधित्व करती है, और अन्य दो का उपयोग सिक्का टॉस करने के लिए किया जाता है - फोटोन्स के ध्रुवीकरण को मापने - उनके संबंधित बॉक्स के अंदर। दो बक्सों के बाहर, प्रत्येक तरफ दो फोटॉन बने रहते हैं, जिन्हें मापा भी जा सकता है।

क्वांटम भौतिकी: हमारा अध्ययन उद्देश्य वास्तविकता को उजागर नहीं करता है
प्रयोग के साथ शोधकर्ता। लेखक प्रदान की

अत्याधुनिक क्वांटम तकनीक का उपयोग करने के बावजूद, पर्याप्त आंकड़े उत्पन्न करने के लिए सिर्फ छह फोटोन से पर्याप्त डेटा एकत्र करने में कई सप्ताह लग गए। लेकिन अंततः, हम यह दिखाने में सफल रहे कि क्वांटम यांत्रिकी वास्तव में वस्तुनिष्ठ तथ्यों की धारणा के साथ असंगत हो सकती है - हमने असमानता का उल्लंघन किया!

हालांकि, सिद्धांत कुछ मान्यताओं पर आधारित है। इनमें शामिल हैं कि माप परिणाम प्रकाश की गति से ऊपर जाने वाले संकेतों से प्रभावित नहीं होते हैं और पर्यवेक्षक यह चुनने के लिए स्वतंत्र हैं कि क्या माप करना है। ऐसा हो भी सकता है और नहीं भी।

एक और महत्वपूर्ण सवाल यह है कि क्या सिंगल फोटोन को पर्यवेक्षक माना जा सकता है। ब्रुकनर के सिद्धांत प्रस्ताव में, पर्यवेक्षकों को सचेत होने की आवश्यकता नहीं है, उन्हें केवल माप परिणाम के रूप में तथ्यों को स्थापित करने में सक्षम होना चाहिए। इसलिए निर्जीव डिटेक्टर एक मान्य पर्यवेक्षक होगा। और पाठ्यपुस्तक क्वांटम यांत्रिकी हमें यह मानने का कोई कारण नहीं देती है कि एक डिटेक्टर, जिसे कुछ परमाणुओं के समान छोटा बनाया जा सकता है, को फोटॉन की तरह क्वांटम वस्तु के रूप में वर्णित नहीं किया जाना चाहिए। यह भी संभव हो सकता है कि मानक क्वांटम यांत्रिकी बड़ी लंबाई के तराजू पर लागू न हो, लेकिन परीक्षण जो एक अलग समस्या है।

क्वांटम भौतिकी: हमारा अध्ययन उद्देश्य वास्तविकता को उजागर नहीं करता है
वहाँ कई दुनिया हो सकती है।
Nikk / फ़्लिकर, सीसी द्वारा एसए

इस प्रयोग से पता चलता है कि, कम से कम क्वांटम यांत्रिकी के स्थानीय मॉडल के लिए, हमें निष्पक्षता की अपनी धारणा पर पुनर्विचार करने की आवश्यकता है। हमारे स्थूल जगत में हमारे द्वारा अनुभव किए गए तथ्य सुरक्षित बने हुए दिखाई देते हैं, लेकिन एक बड़ा सवाल यह उठता है कि क्वांटम यांत्रिकी की मौजूदा व्याख्या व्यक्तिपरक तथ्यों को कैसे समायोजित कर सकती है।

कुछ भौतिक विज्ञानी इन नए घटनाक्रमों को व्याख्यात्मक व्याख्याओं के रूप में देखते हैं जो अवलोकन के लिए एक से अधिक परिणाम प्राप्त करने की अनुमति देते हैं, उदाहरण के लिए समानांतर ब्रह्मांडों का अस्तित्व जिसमें प्रत्येक परिणाम होता है। अन्य लोग इसे आंतरिक रूप से पर्यवेक्षक पर निर्भर सिद्धांतों जैसे कि मजबूर साक्ष्य के रूप में देखते हैं क्वांटम बायेसियनवाद, जिसमें एक एजेंट के कार्य और अनुभव सिद्धांत के केंद्रीय चिंता हैं। लेकिन फिर भी अन्य लोग इसे एक मजबूत सूचक के रूप में लेते हैं कि शायद क्वांटम यांत्रिकी कुछ जटिलता के पैमाने से ऊपर टूट जाएगा।

स्पष्ट रूप से ये सभी वास्तविकता की मौलिक प्रकृति के बारे में गहन दार्शनिक प्रश्न हैं। जो भी हो, एक दिलचस्प भविष्य की प्रतीक्षा है।वार्तालाप

लेखक के बारे में

एलेसेंड्रो फेड्रीज़ी, क्वांटम भौतिकी के प्रोफेसर, हेरॉयट-वाट विश्वविद्यालय और मैसिमिलियानो प्रोएट्टी, क्वांटम भौतिकी के पीएचडी उम्मीदवार, हेरॉयट-वाट विश्वविद्यालय

इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.

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