Apakah Sains Hanya Membuktikan Banyak Realitas? Oh, Dan Sekarang Waktu Bisa Berjalan Mundur. Serius.

Dua puluh empat jam keanehan epik di dunia fisika kuantum

Saya telah menunggu kesempatan yang baik untuk memposting gambar ini, penghormatan yang jelas untuk Heavy Metal!

Dua langkah besar dalam fisika kuantum telah dilaporkan dalam dua puluh empat jam terakhir: satu, MIT Technology Review melaporkan bahwa kenyataan mungkin tidak objektif, bahwa pengamat yang berbeda dapat menyaksikan peristiwa yang sama dan keduanya 100% benar tentang apa yang mereka saksikan (sehingga mungkin membuktikan keberadaan banyak realitas), dan dua, Nature melaporkan bahwa para ilmuwan di Amerika dan Rusia telah menunjukkan bahwa waktu dapat berjalan mundur.

Ow! Ya, otakku hertz, sering.

Mari kita atasi kejadian yang tidak terlalu penting terlebih dahulu, demonstrasi bahwa waktu dapat berjalan mundur, sehingga menghadirkan ancaman eksistensial terhadap Hukum Termodinamika Kedua Newton:

Hukum Kedua Termodinamika menyatakan bahwa keadaan entropi seluruh alam semesta, sebagai sistem yang terisolasi, akan selalu meningkat seiring waktu. Hukum kedua juga menyatakan bahwa perubahan entropi di alam semesta tidak pernah bisa negatif.

Artikel di Nature sedikit keras bagi non-ilmuwan seperti saya, jadi Newsweek dengan bijaksana membuat segalanya menjadi lebih jelas bagi kita semua:

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Scientific Reports, para ilmuwan dari AS dan Rusia telah secara eksperimental menunjukkan pembalikan waktu - mengirimkan qubit dari negara yang lebih rumit ke yang lebih sederhana.
Algoritma yang mereka sarankan mengubah keadaan kuantum yang dikembangkan sehingga mulai berkembang kembali ke masa. "Melakukan keajaiban ini dengan mengembangkan tinta, kita akan melihat bahwa setelah waktu yang sama (waktu yang diperlukan untuk melarutkan tinta dalam air) tinta akan kembali bergabung ke dalam tetes asli," kata penulis studi Andrei Lebedev kepada Newsweek. "Ini persis apa yang kami lakukan dalam pekerjaan kami di mana setetes tinta adalah tiga qubit, dan air adalah keadaan Hilbert dari komputer kuantum." (Boldface mine)

Sungguh ajaib.

Yang pasti, penelitian ini hanya menunjukkan efek ini pada tingkat kuantum. Sejauh ini tidak ada indikasi bahwa efek ini dapat diduplikasi pada apa pun di atas tingkat kuantum, sehingga kita para suami dapat melupakan tentang pembatalan yang Benar-benar Bodoh yang kami katakan sebelum mendapatkan perawatan diam dari neraka. Gadis-gadis tahu apa yang saya maksudkan ... tetapi bagi pria yang belum pernah menjalin hubungan jangka panjang dengan seorang gadis, Anda akan belajar dengan cara yang sulit. Kami selalu melakukannya.

Tapi saya ngelantur. Karena efeknya hanya terlihat pada tingkat kuantum, sampai saat ini dapat digunakan secara praktis, kita harus melihat ini dalam nada yang sama dengan penemuan bos Higgs: itu luar biasa dan itu mematok "meteran keren" , tetapi belum memiliki nilai praktis di luar pemahaman ilmiah. Atau, dengan kata lain:

Tidak banyak. Namun.

Menurut pendapat saya, yang lebih penting dari dua penemuan itu adalah laporan bahwa kenyataan tidak objektif, bahwa apa yang dilihat oleh seorang pengamat dalam suatu peristiwa mungkin benar-benar berada dalam realitas yang berbeda dari apa yang disaksikan oleh pengamat kedua. Menjelaskan ini membutuhkan pergi jauh ke dalam gulma kuantum untuk sementara waktu.

Ingat Kucing Schrödinger? Inilah versi yang disederhanakan dari WhatIs.com:

Seekor kucing hidup ditempatkan ke dalam ruang baja bersama dengan palu, sebotol asam hidrosianat dan sejumlah kecil zat radioaktif. Jika bahkan satu atom dari zat radioaktif meluruh selama periode pengujian, mekanisme relai akan menyebabkan palu, yang pada gilirannya, akan menghancurkan botol gas beracun dan menyebabkan kucing mati
...
Dalam percobaan, pengamat tidak dapat mengetahui apakah atom zat tersebut telah membusuk, dan akibatnya, tidak tahu apakah botolnya pecah dan kucing telah dibunuh. Menurut hukum kuantum di bawah interpretasi Kopenhagen, kucing itu akan mati dan hidup sampai seseorang melihat ke dalam kotak. Dalam istilah mekanika kuantum, kemampuan kucing untuk hidup dan mati hingga diamati disebut sebagai ketidakpastian kuantum atau paradoks pengamat. Logika di balik paradoks pengamat adalah kemampuan pengamatan yang terbukti untuk mempengaruhi hasil. (tambang tebal)

Lihat kalimat terakhir itu? Terbukti bahwa pengamatan itu sendiri mempengaruhi hasil. Kita juga tahu bahwa ketika dua partikel terjerat, ketika keadaan satu partikel diubah dengan pengamatan, partikel lain yang terjerat juga berubah. Ingatlah juga, bahwa tidak ada batasan jarak atau waktu ketika menyangkut keterikatan kuantum (ya, sebuah partikel dapat terjerat dengan partikel lain di masa lalu). Dengan kata lain, ketika Anda pergi dan melihat bintang-bintang di malam hari, cahaya yang Anda lihat adalah foton dari bintang-bintang yang berjarak beberapa tahun cahaya. Katakanlah Anda sedang melihat Betelgeuse, raksasa merah yang merupakan "bahu kanan" dari konstelasi Orion. Jaraknya sekitar 520 tahun cahaya (+/- 73 ly). Jika salah satu foton yang menyerang bola mata Anda terjerat dengan foton di neraka yang mendidih, yang merupakan permukaan Betelgeuse, maka pengamatan Anda terhadap foton yang menyerang bola mata Anda tidak hanya mengubah keadaan foton itu, tetapi juga pada saat yang sama. mengubah keadaan foton pasangan terjeratnya di permukaan Betelgeuse 520 tahun cahaya!

Hanya saja, jangan ubah partikel terjerat dari Betelgeuse tiga kali!

Apakah ini cukup aneh untukmu? Tunggu - semakin baik!

Oke, jadi kami telah menetapkan bahwa pengamatan partikel kuantum mengubah keadaan partikel itu. Siap untuk meledakkan pikiran Anda? Apa yang terjadi jika dua orang mengamati partikel yang sama pada saat yang sama?

Eksperimen ini melibatkan dua orang yang mengamati satu foton, satuan cahaya terkecil yang dapat bertindak sebagai partikel atau gelombang dalam kondisi yang berbeda.
Foton dapat eksis dalam salah satu dari dua penyejajaran, tetapi sampai saat seseorang benar-benar mengukurnya untuk menentukan yang mana, foton dikatakan ada dalam superposisi - kedua kondisi tersebut benar pada saat yang sama.
Dalam eksperimen pemikiran, seorang ilmuwan diam-diam menganalisis foton dan menentukan pelurusannya.
Ilmuwan lain, yang tidak mengetahui pengukuran pertama, dapat mengkonfirmasi bahwa foton - dan dengan demikian pengukuran ilmuwan pertama - masih ada dalam superposisi kuantum dari semua hasil yang mungkin.
Akibatnya, setiap ilmuwan mengalami realitas yang berbeda. Keduanya secara teknis benar, meskipun mereka tidak setuju satu sama lain.
Membawa ide ini dari eksperimen pikiran menjadi kenyataan melibatkan pengaturan eksperimental dengan laser, pembagi berkas, dan serangkaian enam foton yang diukur dengan berbagai peralatan yang digunakan untuk kedua ilmuwan.
Peneliti lain sebelumnya merancang pengaturan eksperimental, menurut MIT Tech, tetapi ini adalah pertama kalinya siapa pun berhasil melakukan eksperimen.

Dua pengamat berbeda, dua hasil berbeda, dua realitas berbeda ... dan keduanya benar. Ini pada dasarnya membuktikan eksperimen pemikiran "Teman Wigner", jika ada yang masih ingin mengarungi lebih dalam ke gulma.

Tapi ini akan semakin aneh! Ini pertanyaan: sekarang setiap ilmuwan mengamati kenyataan yang berbeda, apakah salah satu dari mereka masih dalam kenyataan yang sama seperti sebelumnya? Atau keduanya dalam realitas yang telah bercabang (jika sangat jauh) dari yang mereka bagikan sebelum pengamatan foton itu? Masalahnya adalah, ketika masing-masing ilmuwan mengamati perubahan keadaan foton tunggal itu, peristiwa itu tidak terjadi dalam ruang hampa, karena semua materi dan energi terdiri dari partikel dan gelombang yang mengubah keadaan sepanjang waktu. Pengamatan foton oleh manusia mengubah keadaan foton itu, tetapi apakah pengamatan manusia diperlukan agar keadaan foton atau partikel berubah?

Dari LiveScience.com: "aturan fisika kuantum menyatakan bahwa foton yang tidak teramati ada di semua kemungkinan keadaan secara bersamaan, tetapi, ketika diamati atau diukur, hanya menunjukkan satu keadaan."

Jadi apakah ini berarti bahwa partikel kuantum tidak dapat mengubah keadaan sampai mereka diamati? Tentu saja tidak.

Jawaban paling populer, yang dirumuskan sekitar waktu Schrödinger menghasilkan persamaannya, dikenal sebagai interpretasi Kopenhagen. Dinamai berdasarkan kota asal salah satu pionirnya, Niels Bohr, dikatakan bahwa keadaan partikel sebelum pengamatan pada dasarnya, secara intrinsik, sangat tidak pasti. Jika fungsi gelombang mengatakan sebuah partikel dapat berada di sana-sini, maka itu benar-benar ada di sana-sini, betapapun sulitnya memahami dari segi pengalaman sehari-hari. Hanya tindakan memandang objek kuantum yang "meruntuhkan" fungsi gelombangnya, menyentaknya dari dunia gelap menjadi realitas nyata.

Artikel selanjutnya menjelaskan masalah dengan "interpretasi Kopenhagen", dan kemudian menjelaskan tiga alternatif:

Alternatif gambar Kopenhagen terbagi dalam tiga kategori. Salah satunya adalah bahwa gambar fungsi gelombang bukan deskripsi lengkap dari kenyataan. Namun, beberapa dekade percobaan yang keras telah menunjukkan bahwa lonceng dan peluit tambahan mana pun harus beroperasi lebih cepat daripada cahaya, mungkin melanggar hukum fisika paling mendasar. Kemungkinan kedua adalah bahwa keruntuhan fungsi gelombang tidak terjadi sama sekali; setiap hasil yang mungkin dari suatu pengamatan benar-benar terjadi di alam semesta yang terpisah. Ini adalah interpretasi "banyak dunia" (lihat "Siapa yang membunuh kucing Schrödinger?").
Teori banyak dunia juga menciptakan hampir sama banyak masalah filosofis seperti yang dipecahkannya, jadi Sudarsky memulai dengan pilihan ketiga: bahwa fungsi gelombang adalah hal-hal nyata dan memang runtuh - tetapi secara acak, sendiri. "Sesuatu seperti pengukuran terjadi, tetapi tanpa ada yang benar-benar mengukur," kata Sudarsky. Tidak perlu pengamat manusia, jadi proses ini dikenal sebagai kehancuran objektif.
...
Runtuh objektif akan jarang terjadi, tetapi menangkap. Tunggu fungsi gelombang satu partikel runtuh dan Anda bisa menunggu lebih lama dari usia alam semesta. Kelompokkan banyak partikel bersama-sama, bagaimanapun, dan peluang dengan cepat meningkat. Dengan beberapa miliar partikel, Anda mungkin hanya perlu menunggu beberapa detik agar satu fungsi gelombang runtuh - dan untuk itu untuk mematikan sisanya. (tambang tebal)

Penulis jelas lebih suka alternatif ketiga dan membuat alasan yang masuk akal untuk kebenarannya ...

... tetapi percobaan yang dijelaskan di awal artikel ini mungkin telah membuktikan yang kedua, "banyak interpretasi dunia" (MWI). Lihatlah kalimat-kalimat tebal di atas: setiap hasil yang mungkin dari sebuah pengamatan terjadi di alam semesta yang terpisah. Perlu dicatat bahwa ada “versi” MWI yang berbeda, dan bahwa versi khusus MWI ini pertama kali dijelaskan oleh Bryce DeWitt pada tahun 1970. Pada dasarnya menyatakan bahwa segala sesuatu yang dapat terjadi, memang terjadi, dimulai pada tingkat kuantum (dengan kuantum partikel terus menerus ada di setiap keadaan yang memungkinkan), dan dengan demikian mempengaruhi setiap hasil yang mungkin di atas tingkat kuantum ... dan bahwa setiap keadaan berbeda dari setiap partikel kuantum yang ada ada dalam realitasnya sendiri. Ya, ini berarti bahwa ada kenyataan di mana Stephen King menulis lagu anak-anak pembibitan terlaris, dan Donald Trump, PhD., Adalah seorang astrofisikawan / pelawak terkenal di dunia meskipun ia dikurung di kursi roda oleh ALS. Dan dia menikah dengan pria transgender bernama Nancy Pelosi dan sangat mencintainya.

Tapi tunggu - masih ada lagi! Jika versi MWI ini benar, maka mungkin diperlukan adanya realitas yang berbeda untuk setiap kombinasi keadaan partikel kuantum yang berbeda di alam semesta. Dengan kata lain, partikel kuantum Alice di bumi ini dalam keadaan 0, sedangkan partikel kuantum Bob di Betelgeuse (atau Andromeda atau di mana pun) juga dalam keadaan 0, tetapi juga bergeser ke keadaan 1 ... dan akan ada realitas terpisah untuk masing-masing kombinasi Alice dan Bob, yang kombinasi akan menciptakan lebih banyak cabang realitas setiap kali Alice atau Bob mengubah keadaan lagi. Dan ini terjadi pada setiap partikel atau gelombang setiap saat sehingga partikel atau gelombang tersebut berubah, setidaknya sejak awal Big Bang.

Jika ini terdengar sangat menggelikan, lihat lagi:

Sekarang untuk pertama kalinya, Massimiliano Proietti dan sesama fisikawan telah melakukan eksperimen pemikiran fisika kuantum yang terkenal ini untuk diri mereka sendiri dengan menciptakan dua realitas alternatif dan kemudian membandingkan kedua dunia ini. Setelah percobaan mereka, fisikawan menentukan bahwa Wigner benar-benar benar dengan sarannya bahwa dua orang dapat tidak setuju pada kenyataan yang mereka saksikan, menunjukkan bahwa bahkan fakta sederhana dan obyektif tidak dapat disepakati. (tambang tebal)
Kami sudah melewati masa yang menggelikan. Sekarang kita sudah kotak-kotak! (permintaan maaf kepada siapa pun yang belum menonton Spaceballs)

Ada satu peringatan terakhir (dari artikel yang sama): ... penting untuk diingat bahwa penelitian baru ini masih belum dianalisis oleh akademisi lain, tetapi tidak diragukan lagi akan dipelajari secara menyeluruh di masa depan.

Jadi tidak pasti (belum), tetapi jika itu diverifikasi, mungkin ada kenyataan di mana Anda dan pasangan dan anak-anak Anda berpakaian, ingin pergi melihat Dr. Donald Trump dan pasangan / pengasuhnya Nancy Pelosi menunjukkan kepada Anda keajaiban tentang alam semesta dari kursi rodanya di sebuah planetarium di sisi selatan Chicago.

P.S. Saya bukan seorang ilmuwan dengan cara apa pun, jadi setiap dan semua kesalahan di atas (tidak peduli seberapa tidak waras atau mengerikannya) adalah milik saya sendiri. Gendongan dan panah komentar keterlaluan disambut dengan tangan terbuka dan gigi terkatup.