Er fortiden (og fremtiden) der, når ingen ser?

I 1961, den nobelprisvindende teoretiske fysiker Eugene Wigner foreslog det, der nu er kendt som 'Wigners ven' tankeeksperiment som en forlængelse af det berygtede Schroedinger's katteeksperiment. I sidstnævnte, en kat er fanget i en kasse med gift, der vil blive frigivet, hvis et radioaktivt atom forfalder. Styret af kvantemekaniske love, det radioaktive atom er i en superposition mellem henfald og ikke henfald, hvilket også betyder, at katten er i en superposition mellem liv og død. Hvad oplever katten, når den er i superpositionen? Wigner skærpede spørgsmålet ved at skubbe kvanteteorien til dens konceptuelle grænser. Han undersøgte, hvad der sker, når en observatør også har kvanteegenskaber.

I tankeeksperimentet en observatør, kaldes normalt Wigners ven, udfører en kvantemåling og opfatter et resultat. Set fra en anden observatørs synspunkt, kaldet Wigner, vennens måleproces kan beskrives som en kvantesuperposition. Den kendsgerning, at kvanteteori ikke sætter nogen gyldighedsgrænser for dens anvendelse, fører til en klar spænding mellem opfattelsen af ​​vennen, der ser et specifikt enkelt resultat, og beskrivelsen af ​​Wigner, der observerer vennen i en superposition af forskellige opfattelser. Dette tankeeksperiment rejser således spørgsmålet:Hvad betyder det for en observatør i en kvantesuperposition at observere resultatet af en måling? Kan en observatør altid stole på det, han ser, og bruge disse data til at forudsige fremtidige målinger?

I deres seneste papir offentliggjort i Kommunikationsfysik , et team af forskere, ledet af Caslav Brukner, fra universitetet i Wien, Institute of Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI-Vienna) fra det østrigske videnskabsakademi og Perimeter Institute for Theoretical Physics undersøger de grænser, Wigners vens tankeeksperiment pålægger en observatørs evne til at forudsige deres egne fremtidige observationer. Til denne ende, forfatterne identificerer en række antagelser, alle traditionelt anses for at være kernen i kvanteformalismen. Disse giver en observatør i standard eksperimentelle situationer mulighed for at forudsige sandsynlighederne for fremtidige resultater, på baggrund af deres tidligere erfaringer.

Antagelserne begrænser sandsynligheden for at overholde kvantemekaniske love. Imidlertid, forskerne beviser, at disse antagelser for Wigners ven ikke alle kan opfyldes i tankeeksperimentet. Dette arbejde rejser vigtige spørgsmål om den "vedvarende virkelighed" i venens opfattelser. Ja, forfatterne viser, at i et Wigners vennescenario, det er umuligt at betragte venens opfattelser som sameksistente på forskellige tidspunkter. Dette gør det tvivlsomt, om en kvanteobservatør generelt kan betragte deres egne tidligere eller fremtidige oplevelser som lige så virkelige som deres nuværende. Philippe Allard Guérin, undersøgelsens hovedforfatter, siger "Vores arbejde viser, at mindst en af ​​tre centrale antagelser om kvantemekanik skal krænkes; hvilken afhænger af din foretrukne fortolkning af kvantemekanik."