Парадокс наблюдателя: «Парадокс наблюдателя» это

Что такое эффект наблюдателя в квантовой механике?

Физика

02.10.2019

16 899 3 минут чтения

Когда вы наблюдаете что-то в мире — дерево, птицу или что-то еще — вы знаете, что независимо от того, где и когда вы наблюдаете объект, он всегда останется неизменным. Однако что, если я скажу вам, что время и манера, с которой вы смотрите на конкретную птицу, влияют на ее внешний вид? Это звучит довольно абсурдно, но абсурд нормально, когда дело доходит до странных законов квантового царства. Законы квантовой механики работают совсем не так, как физика мира обычного размера. Прежде чем мы начнем понимать эффект наблюдателя, давайте сначала взглянем на основы квантовой физики.

Основы квантовой физики

Область квантовой механики была в первую очередь основана на трех столпах. Первый из этих столпов известен как квантованные свойства. Квантованные свойства задают положение, скорость, цвет и другие свойства частицы, которые могут возникать только в заданных количествах времени и экземпляров. Это находится в прямом противоречии с верой, сложившейся в устоявшейся области классической механики, а именно в том, что все происходит в гладком и непрерывном спектре. Это было что-то, что ученые нашли очень новым и в конечном итоге назвали эти частицы квантованными частицами.

Вторая опора квантовой механики относится к природе частиц света. Сначала идея о том, что свет может вести себя и быть классифицированным как частица, столкнулась с колоссальной критикой, поскольку она противоречила устоявшемуся принципу, согласно которому свет имеет волнообразную природу.

Тем не менее природа частиц света принесла фундаментальную единицу, которая могла представлять крошечные энергетические пакеты, известные как кванты. Это было предложено никем иным, как самим Альбертом Эйнштейном. Эйнштейн предположил, что пакет энергии может либо генерироваться, либо поглощаться в целом, в частности, электроном, который хочет перейти из одного квантового состояния в другое.

Третий и последний фундаментальный столп квантовой механики — это волновая природа материи. Хотя это может быть трудно переварить, материя также проявляет волнообразную природу. Волнообразная природа материи была предложена двумя учеными независимо, почти в одно и то же время, несмотря на то, что они не обращали внимания на работу друг друга. Этими двумя бывшими первооткрывателями были ученые Луи Де Бройль и Эрвин Шрёдингер.

Они использовали два принципиально разных математических подхода, чтобы доказать волнообразную природу материи. Позже, оба ученых были признаны за их вклад, и их идея была совместно названа моделью Гейзенберга-Шредингера. Гейзенберг сделал еще один важный вклад в квантовую механику. Хотя это и не так важно, как фундаментальные основы, оно сыграло значительную роль и известно как принцип неопределенности Гейзенберга. Он рассуждал, что, поскольку природа вещества подобна волне, некоторые свойства, такие как скорость и положение электронов, дополняют друг друга. Проще говоря, существует предел, до которого каждое свойство электрона может одновременно измеряться с определенной степенью точности.

Наблюдение влияет на реальность

Когда квантовый «наблюдатель» наблюдает, квантовая механика утверждает, что частицы также могут вести себя как волны. Это может быть справедливо для электронов на субмикронном уровне, то есть на расстояниях менее одного микрона или одной тысячной миллиметра. Когда они ведут себя как волны, электроны могут одновременно проходить через несколько отверстий в барьере, а затем снова встречаться на другой стороне. Эта встреча известна как вмешательство. Теперь самое абсурдное в этом феномене заключается в том, что оно может возникнуть только тогда, когда его никто не наблюдает.

Как только наблюдатель начинает наблюдать частицы, проходящие через отверстие, полученное изображение резко меняется: если можно увидеть частицу, проходящую через одно отверстие, ясно, что она не прошла через другое отверстие. Другими словами, под наблюдением электроны более или менее вынуждены вести себя как частицы, а не как волны. Таким образом, сам акт наблюдения влияет на экспериментальные результаты.

Чтобы продемонстрировать это явление, Институт Вейцмана построил крошечное устройство размером менее одного микрона с барьером с двумя отверстиями. Затем они направили поток электронов к барьеру. Наблюдатель в этом эксперименте не был человеком. Вместо этого они использовали крошечный детектор электронов, который мог обнаружить присутствие проходящих электронов.

Способность квантового «наблюдателя» обнаруживать электроны может быть изменена путем изменения его электрической проводимости или силы тока, проходящего через него. Помимо «наблюдения» или обнаружения электронов, детектор не влиял на ток. Тем не менее ученые обнаружили, что само присутствие «наблюдателя» детектора возле одного из отверстий вызывало изменения в интерференционной картине электронных волн, проходящих через отверстия барьера.

По факту, этот эффект зависел от «количества» наблюдения: когда способность «наблюдателя» обнаруживать электроны увеличивалась, другими словами, когда уровень наблюдения повышался, помехи ослабевали; напротив, когда его способность обнаруживать электроны была снижена, а наблюдение ослаблено, помехи увеличились. Таким образом, контролируя свойства квантового наблюдателя, ученым удалось контролировать степень его влияния на поведение электронов!

Подпишитесь на нас:Дзен.Новости / Вконтакте / Telegram

«философии наблюдателя» и «парадокс наблюдателя» : Свободный полёт

Сообщения без ответов | Активные темы | Избранное

Модератор: Модераторы

Парадокс наблюдателя — 3291 слова

Соглашение

1. ВВЕДЕНИЕ
2. Образование Paradox выпуска
3. Минимизируя эффекты Paradox
5. . Эффект Хоторна в социальных науках. В социолингвистике он был впервые придуман и отмечен Уильямом Лабовым, когда он изучал вариации и стиль речи. Он разработал знаменитое социолингвистическое интервью, предназначенное для получения информации о языке.

   В этом интервью он подчеркнул четыре структурные части, которые интервьюируемому было предложено сделать. Первый заключался в том, чтобы прочитать список минимальных пар; после чего следует чтение списка слов по отдельности. В-третьих, интервьюируемые должны были прочитать вслух короткий рассказ; и, наконец, вступить в разговор о своей жизни. Эта статья направлена ​​на анализ проблем, возникающих из-за парадокса наблюдателя, и попытку представить способы, с помощью которых социолингвисты могут минимизировать их влияние.

   Проблемы парадокса наблюдателя

   Парадокс наблюдателя как проблема заключается в процессе исследования языкового стиля и его использования среди людей посредством сбора речи. В процессе социолингвист стремится наилучшим образом объяснить различия, возникающие между тем, что говорят люди, и тем, что, по их мнению, они говорят. Интервьюируемые чувствуют, что их интеллект упорядочивается, и поэтому изменяют свою речь в соответствии с этими понятиями.

   В результате социолингвист как полевой специалист сталкивается с проблемой нереальности. Он не может различить, является ли интервьюируемым реальным или нет, отсюда и идея непознаваемости. Возникает ситуация двойной связи, поскольку то, что хочет знать социолингвист, может быть известно только посредством наблюдения, которое подвержено изменениям. На речевое исполнение интервьюируемого влияет присутствие интервьюера, отсюда и парадокс наблюдателя (Кроули, 2007).

   Проблема парадокса наблюдателя неоднократно становилась предметом научного интереса лингвистов-этнографов. Это особенно заметно при изучении языковой чувствительности в контексте социальной ситуации. Социолингвист, который также является собеседником, образует критический компонент в процессе, поскольку он отвечает за интерактивную роль.

   Социолингвист может ежедневно собирать целевую речь только для того, чтобы получить разумное количество для анализа. Это сделано для преодоления парадокса наблюдателя. Интервьюер может полностью участвовать в разговоре только как участник на самом низком уровне. Это означает, что его социальные отношения в процессе позволяют минимально воздействовать на собранные лингвистические данные (Meyer, 2005).

   Должна быть эффективная стратегия, изложенная в виде ролей и процедур, определяющих роли интервьюера во взаимодействии. На самом деле командный интервьюер противоречит этой роли, отсюда и название «собеседник». Его отношения с исследуемой социальной группой должны быть представлены до того, как любая интерпретация любого языкового поведения будет объяснена поиском определенных смыслов.

   Парадокс наблюдателя также проливает свет на вопрос социального класса между собеседником и информантом. В тех случаях, когда оба имеют неравный статус, информатор занимает более высокую сторону, и, таким образом, это влияет на собираемую информацию. Это приводит к информации, которая отражает чувство собственной важности или даже пренебрежительно смотрит на собеседника, поэтому любая попытка проанализировать данные приводит к неверным выводам (Stockwell and Trask, 2007).

   В случаях, когда собеседник имеет более высокий социальный статус, эффект для информанта будет либо стремлением проиллюстрировать тот же социальный статус, что и у собеседника, либо эффектом неполноценности. В этих двух сценариях у собеседника нет наилучшей информации для анализа языка в социальной группе, так как на нее уже повлияло его присутствие.

   Еще одна проблема, возникающая в результате эффекта наблюдателя, — это проблема двуязычных социальных групп. В таких социальных группах очень сложно поддерживать интерактивную беседу между двумя людьми из-за процесса переключения кода. Информанты продолжают переключаться на другие доступные коды, поэтому это становится проблемой для плавного течения желаемого речевого языка.

   Иногда и собеседник, и информатор принадлежат к одной социальной группе и национальности. В этом случае на переключение кода влияет необходимость выполнять культурные требования вежливости, что способствует переключению кода. Опять же, эта проблема усугубляется проблемой равенства статуса между двумя людьми (Wei, 1994).

   Вопрос возраста также является еще одной парадоксальной проблемой наблюдателя в полевом опросе. Информанты имеют свои взгляды на возраст. Если собеседник моложе информанта, высока вероятность сбора ложных лингвистических данных. Это даже усугубляется проблемами в гендерных различиях.

   Информаторы и собеседник могут влиять на ответы в разговорах, чтобы соответствовать определенному полу, отсюда эффект парадокса наблюдателя. Информанты могут думать, что собеседник заинтересован в изучении их знаний, поэтому они могут давать вводящие в заблуждение данные, что приводит к ошибочному анализу языка в социальном контексте (Кроули, 2007).

   Образование также является вопросом, который поднимается в процессе социолингвистического интервью. Говорящие с более низким уровнем образования значительно отличаются по сравнению с людьми с высоким уровнем образования. Уровень образования информанта и собеседника может иногда сильно различаться, что способствует возникновению ситуации, когда ответы информанта оказывают большое влияние.

   Собеседник при этом может презирать информатора с очень низким уровнем образования. Это может создать неестественные отношения между ними. Это приводит к производству неестественной речи, не отвечающей задачам процесса социолингвистического изучения языковых вариаций в социальных группах.

   Парадокс наблюдателя вступает в игру, когда культуры информанта и собеседника находятся на грани. В этом случае информанту может быть трудно брать интервью у представителей более высокой культуры, как это было бы сложно для поддержания профессионального равенства при общении с культурой, которая ниже его (Aarts, and McMahon, 2006). Другой касается этничности в том смысле, что разные этнические языки могут создавать проблемы для собеседника, заинтересованного в сборе лингвистических данных. Эта проблема рассматривается в контексте социальных отношений или взаимопонимания, которые должен создать собеседник, чтобы установить разговорную обстановку для эффективного сбора данных (Кроули, 2007).

   Социолингвисты пытались свести к минимуму эффект парадокса наблюдателя с помощью различных методов и мер. Проблемы, возникающие в связи с такими методами, включают, среди прочего, этику в процессе. Этические средства относятся к принятым кодексам и стандартам процедур поведения в данной среде или обществе.

   Информаторы, дающие вводящую в заблуждение информацию, приводящую к неправильным записям, всегда нарушают этику правды и честности. Данные, проанализированные из таких записей, становятся ошибочными из-за таких проблем в процессе со стороны информатора или собеседника, делающих это сознательно (Кастовский и Артур, 2000).

   Любые попытки сбора данных с помощью скрытых регистраторов нарушают вопросы этики, поскольку социолингвист не может тайно получить какие-либо данные в своих исследованиях. Говорящий должен всегда знать, что его или ее записывают, иначе это станет незаконным в любой части мира. Тот факт, что информатор является другом или членом семьи, не дает права записывать их тайно.

   Это потому, что это приводит только к нарушению доверия, что приводит к испорченным отношениям. Попытка уменьшить эффект парадокса наблюдателя исходит из желания представить качественную работу, а не количество. Это означает удаление людей-информаторов в процессе исследования, что невозможно (Stockwell and Trask, 2007).

   Еще одна проблема интервью, связанная с парадоксом наблюдателя, касается вопросов и того, как их задавать. В процессе интервью используются вопросы, структурированные таким образом, чтобы получить наиболее естественное отображение лингвистических данных. Интервьюеры должны выучить вопросы, которые должны сделать интервью самым дружелюбным из всех. Таким образом, интервьюер должен помнить, что помимо того, что он является исследователем и полевым работником, он также является говорящим и слушающим в разговоре.

   Таким образом, интервьюер должен использовать такие стратегии, как добровольное изложение личного опыта, реагирование и реагирование на новые вопросы, а также ведение разговоров туда, куда их направляет информатор. Вопросы должны быть разработаны в соответствии с тем, что они должны извлекать данные и создавать обстановку для разговора (Aarts и McMahon, 2006).

   Было обнаружено, что вопросы, вызывающие эмоции, благоприятны в одних ситуациях, а не в других. Следовательно, интервьюер должен использовать свои социальные навыки, чтобы обеспечить гибкость, чтобы определить успешный процесс интервью. Что касается распределения ролей, интервьюер должен представить интервью, которое побуждает интервьюируемого предоставлять информацию посредством более близких, а не отдаленных отношений.

   В этой роли интервьюер устанавливает условия, которые позволяют ему вести себя как ученик, а не как эксперт, поэтому каждый вопрос ведет к другому, связанному с ним. Интервьюируемый должен заинтересоваться информантом, чтобы установить поддерживающие и укрепляющие отношения.

   Раскрытие информации в полевых работах связано с тем, чтобы осведомитель понял цель исследования. Обычно это невозможно, так как довольно большое количество информантов не понимают в изучаемых лингвистами вопросах. В интервью это важный аспект, и его следует свести к минимуму.

   Когда информантам сообщается цель исследования, возможно влияние говорящего. Это может привести к искажению результатов, которое может быть сознательным или бессознательным, отсюда и проблема информированного согласия (Кастовский и Артур, 2000).

   Практические аспекты временного диапазона, в течение которого может длиться интервью, также являются другими вопросами, поднимаемыми парадоксом наблюдателя. Лабов в Кроули (2007) писал, что это должно длиться от одного до двух часов. Определение того, сколько времени это займет, должно зависеть от того, что формирует предмет интереса в интервью. Это связано с тем, что различные лингвистические данные требуют разного времени для записи значительного объема данных.

   Кроме того, время и объем интервью определяется вопросом о том, как нарушить фамильярность интервьюера, чтобы представить знакомую ситуацию. На практике интервьюеры используют повторяющуюся стратегию, в которой участвует один и тот же информант в течение длительного периода времени.

   Проведение интервью в повторяющейся манере, которая продолжается в течение длительного периода времени, на практике часто служило мерой, позволяющей свести к минимуму влияние парадокса наблюдателя на процесс. Повторяющиеся интервью создают среду, которая способствует разговору, а не формальной обстановке интервью.

   Точное определение данных, записанных в ходе полевых работ, является еще одной проблемой, вызывающей озабоченность. Трудности, связанные с транскрипцией, основаны на том факте, что ни один отчет не может включать в себя все записанное. Транскрипция может привести к включению любого количества контекстуальных данных, следовательно, потенциальная безграничность проблемы.

   Эта проблема также усугубляется временем и стоимостью. Кроме того, усугублению проблемы способствует взаимодействие человека и машины. Из этого вопроса также вытекает проблема субъективной интерпретации записанных данных, которая ведет только к истине, которая предназначена для цели расследования, которая играет роль судьи и аудитории (Мерфи, 2010).

   На записанные данные могут сильно влиять фоновые шумы и прерывания, которые отрицательно сказываются на качестве и четкости таких данных. Это создает проблемы на этапах расшифровки, поскольку утомительное время тратится впустую, а качество полученной информации подвержено изменениям и изменениям, которые не должны присутствовать. Следовательно, необходимо приложить усилия, чтобы изменить эти проблемы, чтобы добиться наилучшего процесса записи информации. Вопрос транскрипции распространяется и на методы сбора данных (Thierberger, 2012).

   Иногда наблюдалось, что инструменты, используемые для записи данных, способствуют эффекту парадокса наблюдателя. Это когда они привлекают внимание, которое изменяет естественное языковое извлечение информанта. Однако в других случаях материалы, используемые для записи данных, представляют проблему применимости к современному анализу данных.

   Эти инструменты могут привести к потере времени из-за их несовместимости, что также влияет на качество, поскольку они не соответствуют стандартам эффективности. По той же причине материалы, которые используются для записи, могут быть некачественными и долговечными. Это может потребовать дополнительного и постоянного ухода. Если этого не сделать, эффективный процесс интервью может потерпеть неудачу, что приведет к потерям (Penke and Rosenbach, 2007).

   Сведение к минимуму эффектов парадокса наблюдателя

   Социолингвисты занимались уменьшением эффектов парадокса наблюдателя в попытке собрать естественную речь информанта. Как уже отмечалось, парадокс наблюдателя возникает из-за присутствия полевого работника, записывающего устройства и самой задачи, и, следовательно, стратегии минимизации должны прямо или косвенно касаться этих вопросов. Они могут включать в себя изменение интервью, темы для обсуждения в процессе, а также ситуации в процессах (Thierberger, 2012).

   Стоквелл и Траск (2007) писали, что использование протоколов, которые вовлекают информантов в эмоционально вовлекающие ответы, запись событий, которые являются общедоступными и записываются, помогает свести к минимуму возможность вмешательства в процесс исследования. Лабов в поисках этого решения заметил, что собеседнику необходимо сделать процесс максимально дружественным по отношению к информатору. Это было достигнуто за счет совместного наблюдения, когда информант становится частью беседы, что снижает формальность процесса интервью.

   Другой подход требует, чтобы интервьюер зачислил число информантов больше одного (Thierberger, 2012). При этом участники ведут более естественную речь между собой, а не с собеседником, поэтому полученные записанные данные становятся эмпирическими. Эта стратегия приводит к непринужденной речи, в которой отношения между информантами не ограничены формальными вопросами или другими ограничениями эффекта постороннего.

   Еще одна стратегия минимизации парадокса наблюдателя предполагает увеличение количества интервьюеров для улучшения динамики сеансов записи, а также настроек модерации в процессе. Присутствие двух интервьюеров позволяет генерировать идеи и темы в широком контексте, что делает процесс естественным (Chambers, 2003).

   Третья стратегия включает в себя удаление интервьюера в процессе, хотя при этом возникают проблемы с процессом записи. Macaulay’s in Meyerhoff (2006) отмечает, что исследование двух пар подростков, которых оставили одних для участия в разговоре, привело к быстрому сбору большего количества данных от нескольких говорящих по сравнению с классическим интервью.

   Это было эффективно благодаря тому факту, что интервью проходило в естественной, разговорной манере. В данном случае интервьюер был активно исключен из процесса, хотя необходимо учитывать методологические вопросы.

   Как уже упоминалось, преодоление парадокса наблюдателя может быть достигнуто с помощью повторяющихся дружеских бесед. Такие интервью поддерживают взаимопонимание, следовательно, включают знакомство в процессе. В тот момент, когда в подход включается фамильярность, социолингвист наслаждается процессом записи почти случайной речи. Это дает данные, которые являются фактическими и полезными для понимания языковых вариаций, поддерживаемых различными социальными группами.

   Модерация вопросов в соответствии с определенной обстановкой, а также тех, которые, как известно, требуют наиболее естественного отображения, — это еще один способ минимизировать парадокс наблюдателя. Информанты отвечали бы на вопросы, давая представление о лингвистических особенностях их языка, если бы они были правильно составлены.

   Кроме того, количество времени, которое должно занять интервью, также является эффективной стратегией, поскольку интервьюер может избежать утомительных или неуместных временных диапазонов. Это помогает свести к минимуму парадокс наблюдателя относительно информатора, что приводит к получению желаемой информации. Социолингвистам следует избегать раскрытия цели исследования из-за проблемы предвзятости, связанной с концепцией информированного согласия (Thierberger, 2012).

   Что касается различий в этнической принадлежности, то было замечено, что социолингвисты, которые используют семью и друзей, быстро достигают корпусов и из большой аудитории. Социолингвисты могут использовать интервьюеров, чья этническая ориентация совпадает с информантом, для эффективного сбора данных о естественной речи. Это работает, потому что интервью, в котором используется разговорный подход, приводит к успеху.

   Разница в возрасте также является еще одним аспектом парадокса наблюдателя, который социолингвисты должны попытаться преодолеть. Ее можно решить, установив сначала процедуры и правила, которым следует следовать в процессе исследования. В этом первом подходе исследователь определяет свою цель с точки зрения возраста, и, следовательно, необходимо учитывать преднамеренный выбор интервьюера, чтобы он совпадал со средним возрастом целевого интервьюируемого (Thierberger, 2012).

   Уровни образования — еще одна проблема, которую социолингвисты должны решить, чтобы сознательно преодолеть. Там, где уровни образования различаются, парадокс наблюдателя можно преодолеть, применяя в процессе использование разных языков.

   Применение таких языков помогает привлечь информантов к менее интересному языку, тем самым уменьшая проблему языкового барьера. Интервьюер опускается до уровня информатора, чтобы занять позицию товарища-компаньона. Это в отличие от образованного незнакомца, который находится в стороне от уровня понимания и взглядов низших социальных групп.

   Еще один общепризнанный способ минимизировать эффект парадокса наблюдателя — использовать совместное наблюдение. Социолингвист в этом случае переходит к антропологическим измерениям, проводя время в речевом сообществе, чтобы обрести социальную близость и в то же время исследовать язык. Этот метод создает знакомство, хотя и имеет свою проблему с точки зрения вмешательства и влияния (Meyer, 2005).

   Проблема транскрипции решается применением стандартных процедур записи и транскрипции. Эти стандарты должны быть введены в действие с учетом предполагаемого исследования, а также цели. В то же время это помогает определиться с материалами, обеспечивающими длительное хранение информации.

   Это решит проблемы потери данных из-за износа и устаревания. Инструменты, используемые для таких записей, не должны рассматриваться как способствующие эффекту парадокса наблюдателя. Таким образом, социолингвисты могут использовать современные, эффективные, а также портативные записывающие устройства, чтобы минимизировать этот эффект.

   Заключение

   В статье основное внимание уделяется аспектам, вытекающим из парадокса наблюдателя. Это делается с точки зрения интервьюера, интервьюируемого, а также процесса интервью. Все трое участвуют в объяснении таких вопросов, как образование, возраст, пол, этническая принадлежность и язык. Другие описывают такие проблемы, как транскрипция и запись данных. После вопросов в статье проверяются различные способы решения каждого из них социолингвистами. Это делается для того, чтобы преодолеть эту проблему, тем самым уменьшить или смягчить парадокс наблюдателя.

   Справочный список

   Аартс, Б. и МакМахон, MSA 2006, Справочник по английской лингвистике: Том 36 справочников Блэквелла по лингвистике, John Wiley & Sons, Оксфорд.

   Chambers, JK 2003, Социолингвистическая теория: языковая изменчивость и ее социальная значимость Язык в обществе, Wiley-Blackwell, Оксфорд.

   Кроули, Т. 2007, Полевая лингвистика: руководство для начинающих , издательство Оксфордского университета, Оксфорд.

   Кастовский Д и Артур М 2000, История английского языка в социальном контексте: вклад в историческую социолингвистику, Том 129 Тенденций в лингвистике: Исследования и монографии , Уолтер де Грюйтер, Нью-Йорк.

   Meyer, GP 2005, Synchronic English Languageics , Gunter Narr Verlag, Tubingen.

   Мейерхофф, М. 2006, Введение в социолингвистику , Тейлор и Фрэнсис, Нью-Йорк.

   Мерфи, Б. 2010, Корпус и социолингвистика: исследование возраста и пола в женской речи, Том 38 исследований по корпусной лингвистике , Издательство John Benjamins Publishing Company, Флоренция.

   Пенке, М. и Розенбах, С. 2007, Что считается свидетельством в лингвистике: случай врожденности, Том 7 текущих тем Бенджамина , Издательство Джона Бенджамина, Флоренция.

   Стоквелл, П. и Траск, Л. 2007, Язык и лингвистика: ключевые понятия , Тейлор и Фрэнсис, Нью-Йорк.

   Thieberger, N 2012, Linguistic Fieldwork , Oxford University Press, Оксфорд.

   Wei, L 1994, Три поколений, два языка, одна семья: языковой выбор и языковой сдвиг в китайском сообществе в Великобритании, том 104 многоязычных вопросов, многоязычных вопросов, FranfurtLodge.

   Новый квантовый парадокс ставит под сомнение основы наблюдаемой реальности

   (Изображение предоставлено Shutterstock)

   Если в лесу падает дерево, и никто не слышит его, издает ли оно звук? Возможно, нет, говорят некоторые.

   А если кто-то есть там услышать? Если вы думаете, что это означает, что это очевидно издавал ли звук, вам, возможно, придется пересмотреть это мнение.

   Мы обнаружили новый парадокс в квантовой механике — одной из двух наших самых фундаментальных научных теорий, наряду с теорией относительности Эйнштейна, — который ставит под сомнение некоторые общепринятые представления о физической реальности.

   Квантовая механика против здравого смысла

   Взгляните на эти три утверждения:

   • Когда кто-то наблюдает за происходящим событием, это действительно произошло .
   • Можно сделать свободный выбор или, по крайней мере, статистически случайный выбор.
   • Выбор, сделанный в одном месте, не может мгновенно повлиять на отдаленное событие. (Физики называют это «локальностью».)

   Все это интуитивные идеи, в которые широко верят даже физики. Но наше исследование , опубликованное в журнале Nature Physics , показывает, что все они не могут быть правдой — иначе сама квантовая механика должна дать сбой на каком-то уровне.

   Это самый сильный результат из длинной серии открытий в квантовой механике, которые перевернули наши представления о реальности. Чтобы понять, почему это так важно, давайте посмотрим на эту историю.

   Битва за реальность

   Квантовая механика очень хорошо работает для описания поведения крошечных объектов, таких как атомы или частицы света (фотоны). Но такое поведение… очень странное.

   Во многих случаях квантовая теория не дает однозначных ответов на такие вопросы, как «где сейчас находится эта частица?» Вместо этого он только предоставляет вероятности того, где частица может быть обнаружена при ее наблюдении.

   Для Нильса Бора, одного из основателей теории столетие назад, это не потому, что нам не хватает информации, а потому, что физические свойства, такие как «положение», на самом деле не существуют, пока они не измерены.

   И более того, поскольку некоторые свойства частицы нельзя точно наблюдать одновременно — например, положение и скорость — они не могут быть реальными одновременно.

   Никто иной, как Альберт Эйнштейн, счел эту идею несостоятельной. В 1935 ст. с коллегами-теоретиками Борисом Подольским и Натаном Розеном он утверждал, что в реальности должно быть нечто большее, чем то, что может описать квантовая механика.

   Читать далее: Эйнштейн против квантовой механики… и почему сегодня он стал новообращенным

   запутанное» состояние. Когда одно и то же свойство (скажем, положение или скорость) измеряется на обеих запутанных частицах, результат будет случайным, но между результатами каждой частицы будет корреляция.

   Например, наблюдатель, измеряющий положение первой частицы, мог бы точно предсказать результат измерения положения далекой, даже не прикасаясь к ней. Или наблюдатель мог бы вместо этого предсказать скорость. Они утверждали, что это имело естественное объяснение, если оба свойства существовали до того, как были измерены, вопреки интерпретации Бора.

   Однако в 1964 году североирландский физик Джон Белл нашел Аргумент Эйнштейна не сработал, если бы вы выполнили более сложную комбинацию различных измерений двух частиц.

   Белл показал, что если два наблюдателя случайным образом и независимо выбирают между измерением того или иного свойства своих частиц, такого как положение или скорость, средние результаты не могут быть объяснены ни в какой теории, где и положение, и скорость были бы ранее существовавшими локальными свойствами.

   Звучит невероятно, но эксперименты убедительно продемонстрировали, что корреляции Белла действительно существуют. Для многих физиков это свидетельствует о том, что Бор был прав: физические свойства не существуют, пока они не измерены.

   Но возникает главный вопрос: что такого особенного в «измерении»?

   Наблюдатель, наблюдаемый

   В 1961 году венгерско-американский физик-теоретик Юджин Вигнер разработал мысленный эксперимент, чтобы показать, что такого сложного в идее измерения.

   Он рассмотрел ситуацию, в которой его друг идет в плотно закрытую лабораторию и выполняет измерение квантовой частицы — скажем, ее положения.

   Однако Вигнер заметил, что если он применит уравнения квантовой механики для описания этой ситуации извне, то результат будет совсем другим. Вместо измерения друга, делающего положение частицы реальным, с точки зрения Вигнера, друг запутывается в частице и заражается неопределенностью, которая ее окружает.

   Это похоже на знаменитого кота Шрёдингера , мысленный эксперимент, в котором судьба кота в коробке запутывается со случайным квантовым событием.

   Подробнее: Кошка Шрёдингера проверяется реальностью

   Для Вигнера это был абсурдный вывод. Вместо этого он считал, что как только вовлекается сознание наблюдателя, запутанность «разрушается», чтобы сделать наблюдение друга определенным.

   А что, если Вигнер ошибся?

   Наш эксперимент

   В нашем исследовании мы использовали расширенную версию парадокса друга Вигнера, , впервые предложенную Чаславом Брукнером из Венского университета. В этом сценарии есть два физика — назовем их Алисой и Бобом — каждый со своими друзьями (Чарли и Дебби) в двух удаленных лабораториях.

   Есть еще один поворот: Чарли и Дебби теперь измеряют пару запутанных частиц, как в экспериментах Белла.

   Как и в аргументе Вигнера, уравнения квантовой механики говорят нам, что Чарли и Дебби должны запутаться с наблюдаемыми ими частицами. Но поскольку эти частицы уже были запутаны друг с другом, сами Чарли и Дебби должны запутаться — теоретически.

   Но что это означает экспериментально?

   Подробнее: Квантовая физика: наше исследование предполагает, что объективной реальности не существует

   Наш эксперимент проходит так: друзья входят в свои лаборатории и измеряют свои частицы. Некоторое время спустя Алиса и Боб подбрасывают по монетке. Если это головы, они открывают дверь и спрашивают своего друга, что они видели. Если это решка, они выполняют другое измерение.

   Это другое измерение всегда дает положительный результат для Алисы, если Чарли запутался со своей наблюдаемой частицей так, как вычислил Вигнер. То же самое для Боба и Дебби.

   Однако при любой реализации этого измерения любая запись наблюдения их друга внутри лаборатории блокируется от попадания во внешний мир. Чарли или Дебби не вспомнят, что видели что-либо внутри лаборатории, как будто очнулись от полной анестезии.

   Но было ли это на самом деле, даже если они этого не помнят?

   Если три интуитивные идеи, приведенные в начале этой статьи, верны, то каждый друг увидел реальный и уникальный результат своего измерения внутри лаборатории, независимо от того, решили ли Алиса или Боб позже открыть дверь. Кроме того, то, что видят Алиса и Чарли, не должно зависеть от того, как приземлится дальняя монета Боба, и наоборот.

   Мы показали, что если бы это было так, то корреляции, которые Алиса и Боб могли ожидать увидеть между своими результатами, были бы ограничены. Мы также показали, что квантовая механика предсказывает, что Алиса и Боб увидят корреляции, выходящие за эти пределы.

   Затем мы провели эксперимент, чтобы подтвердить предсказания квантовой механики с использованием пар запутанных фотонов. Роль измерения каждого друга играл один из двух путей, которые может пройти каждый фотон в установке, в зависимости от свойства фотона, называемого «поляризацией». То есть путь «измеряет» поляризацию.

   Наш эксперимент является лишь доказательством принципа, так как «друзья» очень маленькие и простые. Но это открывает вопрос, будут ли те же результаты справедливы для более сложных наблюдателей.

   Мы никогда не сможем провести этот эксперимент с реальными людьми. Но мы утверждаем, что когда-нибудь станет возможным создать убедительную демонстрацию, если «друг» — это искусственный интеллект человеческого уровня, работающий в огромном квантовом компьютере .

   Что все это значит?

   Хотя до окончательного теста могут пройти десятилетия, если предсказания квантовой механики продолжат выполняться, это будет иметь серьезные последствия для нашего понимания реальности — даже больше, чем корреляции Белла. Во-первых, обнаруженные нами корреляции нельзя объяснить, просто говоря, что физические свойства не существуют, пока они не измерены.

   Теперь ставится под сомнение абсолютная реальность самих результатов измерений.

   Наши результаты вынуждают физиков решать проблему измерения: либо наш эксперимент не расширяется, и квантовая механика уступает место так называемой « объективной теории коллапса «, либо один из трех наших здравых смыслов предположения должны быть отвергнуты.

   Подробнее: Вселенная действительно странная штука: эпохальный квантовый эксперимент наконец доказал это

   Существуют теории, такие как де Бройля-Бома , которые постулируют «действие на расстоянии», согласно которому действия могут иметь мгновенные последствия в других частях Вселенной. Однако это прямо противоречит теории относительности Эйнштейна.

   Некоторые ищут теорию, отвергающую свободу выбора, но требуют либо обратной причинности , либо якобы заговорщической формы фатализма под названием «супердетерминизма» .

   Другим способом разрешить конфликт может быть сделать теорию Эйнштейна еще более относительной. Для Эйнштейна разные наблюдатели могли расходиться во мнениях относительно , когда или , когда что-то происходит, но то, что происходит , было абсолютным фактом.

   Однако в некоторых интерпретациях, таких как реляционная квантовая механика , QBism или многомировая интерпретация , сами события могут происходить только относительно одного или нескольких наблюдателей. Упавшее дерево, наблюдаемое одним, может не быть фактом для всех остальных.

   Все это не означает, что вы можете выбирать свою собственную реальность. Во-первых, вы можете выбирать, какие вопросы задавать, но ответы дает мир.