約 60 年前、ノーベル賞を受賞した物理学者ユージーン ウィグナーは、思考実験で量子力学の多くの奇妙さの 1 つを捉えました。彼は友人が実験室に閉じ込められ、ウィグナーが外に立って原子などの粒子を測定しているのを想像しました。量子力学では、粒子が一度に多くの場所を占めること (いわゆる重ね合わせ) が可能になることで有名ですが、友人の観察では、粒子が 1 つの場所に「崩壊」します。しかし、ウィグナーにとって重ね合わせは残っています。崩壊は 彼 しばらくしてから測定します。さらに悪いことに、ウィグナーは友人を重ね合わせで見ています。彼らの経験は真っ向から衝突します。
現在、オーストラリアと台湾の研究者が、ウィグナーのパラドックスが現実であることをおそらく最も明確に示しています。今週 Nature Physics に掲載された研究では 、彼らは思考実験を数学的定理に変換し、シナリオの中心にある相容れない矛盾を確認します。チームはまた、人間のプロキシとして光子を使用して、実験で定理をテストします。ウィグナーは、パラドックスを解決するには人間の観測者などの大規模なシステムを分解するために量子力学が必要であると信じていましたが、新しい研究の著者の何人かは、薄い氷の上にあるものと同じくらい基本的なもの、つまり客観性があると信じています.それは、絶対的な事実など存在しないことを意味している可能性があります。それは、私にとってあなたにとって真実であるのと同じくらい真実です.
共著者であるグリフィス大学のノラ・ティシュラー氏は、「少し戸惑います。 「測定結果は、科学が基づいているものです。何らかの形でそれが絶対的でない場合、想像するのは困難です。」
ローザンヌ大学の物理学者であり哲学者でもあるダスティン・ラザロヴィッチは、ウィグナーのような思考実験を解釈的なへそ注視として片付けてきた物理学者にとって、この研究は矛盾が実際の実験で現れる可能性があることを示していると述べています。 「この論文は、基本的な問題を単に議論しようとしてきた人々の言語を話すために多大な努力を払っており、したがって、少なくとも一部の人はそれらに直面することを余儀なくされる可能性があります.」
ウィグナーの思考実験は、近年再び注目を集めています。 2015 年、ウィーン大学のチャスラフ ブルクナーは、このパラドックスを回避する最も直感的な方法をテストしました。つまり、研究室の友人が、実際にある場所または別の場所で粒子を見たことがあり、ウィグナーはそれが何であるかをまだ知らないということです。 .量子論の専門用語では、友人の結果は隠れ変数です。
Brukner は、彼自身の思考実験でその結論を除外し、量子もつれに基づくトリックを使用して、隠れた変数を明らかにしました。彼は、友人とウィグナーのペアを 2 つ設定し、それぞれに粒子を与え、測定時にそれらの属性が相関するようにパートナーと絡み合うことを想像しました。各友人が粒子を測定し、各ウィグナーが粒子を測定している友人を測定し、2 人のウィグナーがメモを比較します。このプロセスが繰り返されます。ご想像のとおり、友人が明確な結果を見た場合、ウィグナー自身の調査結果は弱い相関しか示さないでしょう。しかし、代わりに、彼らは強い相関関係のパターンを見つけました。 「矛盾にぶつかります」とブルクナーは言います。彼の実験と、ETH チューリッヒの Daniela Frauchiger と Renato Renner による 2016 年の同様の実験は、大量の論文と会議での白熱した議論につながりました。
しかし2018年、アリゾナ大学の物理哲学者であるリチャード・ヒーリーは、ブルックナーの思考実験の抜け穴を指摘し、ティシュラーと彼女の同僚は現在その抜け穴を塞いでいます。彼らの新しいシナリオでは、4 つの仮定を立てています。 1 つは、友人が得た結果が本物であるということです。それらを他の測定値と組み合わせて、共有された知識のコーパスを形成することができます。彼らはまた、量子力学は普遍的であり、粒子と同様に観察者にも有効であると仮定しています。観察者が行う選択には、神のような超決定論によって引き起こされる独特の偏見がないこと。そしてその物理学は局所的であり、遠くにある「不気味な行動」の最も限定された形を除いては何もありません.
しかし、彼らの分析は、ウィグナーのパラドックスの矛盾が存続していることを示しています。絡み合った光子を作成したチームの卓上実験も、パラドックスを裏付けています。光学要素は、各光子をその偏光に依存する経路に誘導しました。これは、友人の観察と同等です。次に、光子は、ウィグナーの役割を果たした要素と検出器の 2 番目のセットに入りました。チームは再び、友人とウィグナーの間に相容れない不一致があることを発見しました。さらに、彼らは粒子のもつれ具合を正確に変化させ、ブルクナーのシナリオとは異なる条件でミスマッチが発生することを示しました。 「これは、ここに何か新しいものがあることを示しています」と Tischler 氏は言います。
また、4 つの仮定のうちの 1 つが与えられなければならないことも示しています。超決定論が原因である可能性があると考える物理学者はほとんどいません。局所性を弱点と見なす人もいますが、その失敗は明らかです。ある観測者の行動は、遠く離れていても別の観測者の結果に影響を与えます。これは、量子論者がよく考えるタイプよりも強力な種類の非局所性です。そのため、オブザーバーが経験的に測定値をプールできるという信条に疑問を呈する人もいます.論文の共著者でグリフィス物理学者のハワード・ワイズマン氏は、「ある観察者にとっての事実と、別の観察者にとっての事実が存在する可能性があります。それらは噛み合う必要はありません」と述べています。それは急進的な相対主義であり、いまだに多くの人を不快にさせています。ブエノスアイレス大学の物理哲学者であるオリンピア・ロンバルディは、「古典的な観点からは、他の人が見ているものとは関係なく、誰もが見ているものは客観的であると考えられています.
そして、量子力学自体が崩壊するというウィグナーの結論があります。仮定の中で、それは実験によって最も直接的にテスト可能であり、より大きなスケールで量子力学を調査しています。しかし、分析に耐えられない唯一の立場は、立場を持たないことだ、とグリフィスの別の共著者であるエリック・カヴァルカンティは言う。 「ほとんどの物理学者は、『それはただの哲学的な大雑把だ』と考えています」と彼は言います。 「彼らは苦労するだろう」
*明確化、8 月 18 日、午前 10 時 10 分: 客観性に関する Howard Wiseman のコメントが明確になりました。
