В результате необычного варианта классического эксперимента с двойной щелью фотон, по-видимому, был обнаружен одновременно в двух местах, однако многие физики не приняли эти результаты.
Концепция мультивселенной была предложена как способ объяснить странное поведение квантовых процессов. ВИКТОР де ШВАНБЕРГ/ФОТОБИБЛИОТЕКА SCIENCE
Опубликованный в этом году физический эксперимент, в котором утверждалось, что удалось измерить один фотон в двух местах одновременно — и, попутно, опровергнуть идею мультивселенной, — вызвал критику со стороны многих скептически настроенных физиков, но ученые, проводившие демонстрацию, настаивают на своем утверждении.
В мае Хольгер Хофманн из Хиросимского университета в Японии и его коллеги сообщили о результатах модифицированной версии знаменитого эксперимента с двойной щелью, которые показали, что отдельные фотоны «делокализируются», то есть их невозможно удержать в одном месте.
Первый эксперимент, проведенный в 1801 году, показал, что при пропускании света через две тонкие щели на экран образуется волнообразная интерференционная картина. Эта картина сохраняется даже при поочередном пропускании фотонов, что многие физики рассматривают как доказательство того, что даже одиночные фотоны ведут себя как волны. Однако до сих пор ведутся споры о том, что на самом деле происходит с одиночным фотоном и что именно мы измеряем.
Когда говорят, что квантовые частицы обладают волновыми свойствами, обычно имеют в виду волновую функцию частицы — математическое описание всех возможных мест, где может находиться частица.
Эти возможности накладываются друг на друга, образуя так называемую суперпозицию, пока не будут измерены. Большинство физиков утверждают, что это измерение приводит к коллапсу волновой функции из суперпозиции в одно значение.
Один из способов осмыслить это — предположить, что существует суперпозиция множества возможных вселенных, наложенных друг на друга, причём фотоны в каждой из них движутся по разным путям, и что фотоны из разных вселенных могут каким-то образом интерферировать друг с другом. Это известно как интерпретация «много миров».
Однако Хофман и его команда утверждают, что их эксперимент продемонстрировал прямые доказательства прохождения фотона через обе щели, что указывает на то, что волновая функция — это не просто математический инструмент, а индикатор того, что происходит на самом деле. Следовательно, это опровергает идею мультивселенной.
Однако многие физики не согласились с подходом команды, утверждая, что многократные статистические измерения нельзя использовать для вывода свойств частиц. «Я думаю, что с помощью этого нельзя делать выводы об отдельном фотоне», — сказал Эндрю Джордан из Калифорнийского университета Чепмена в интервью New Scientist в нашей первоначальной статье.
Утверждение о том, что фундаментальные вопросы квантовой механики можно решить экспериментальным путем, было встречено с «большим скептицизмом», говорит Хофман, отчасти потому, что их экспериментальная методика измерения была отчасти новой.
Что на самом деле говорит нам квантовая теория о природе реальности?
На протяжении 100 лет квантовая теория изображала субатомный мир как нечто невообразимо странное. Но смелые новые интерпретации и эксперименты могут помочь нам наконец понять его истинный смысл.
«Мы наступаем на ноги нескольким людям», — говорит Хофман. Это происходит потому, что большинство интерпретаций квантовой механики предполагают, что измеряемые значения и их математическая интерпретация представляют реальный мир. «Многомировая интерпретация — это просто наиболее крайнее проявление этого предположения», — говорит Хофман.
Вместо этого, по словам Хофмана, их работа показывает, что математическая волновая функция нереальна, и единственная реальность — это то, что можно измерить. «Суперпозиции создают впечатление, будто состояние описывается такими гипотетическими результатами измерений, но фактические экспериментальные данные противоречат таким чрезмерным интерпретациям», — говорит он.
Хотя Хофману и его команде было непросто опубликовать статью в научном журнале, их приглашали выступить с докладами о работе в других исследовательских группах, и они продолжают развивать свою работу. «Я вполне ожидал некоторого сопротивления. На самом деле, эта работа вряд ли стоила бы того, если бы она была легкой. Нужно менять взгляды, а это требует много времени», — говорит Хофман.
Источник: www.newscientist.com
