Το νέο Quantum Paradox διευκρινίζει πού είναι λάθος οι απόψεις μας για την πραγματικότητα

Το ότι η κβαντική μηχανική είναι μια επιτυχημένη θεωρία δεν αμφισβητείται. Κάνει εκπληκτικά ακριβείς προβλέψεις για τη φύση του κόσμου σε μικροσκοπική κλίμακα. Αυτό που αμφισβητείται για σχεδόν έναν αιώνα είναι ακριβώς αυτό που μας λέει για το τι υπάρχει, τι είναι πραγματικό. Υπάρχουν μυριάδες ερμηνείες που προσφέρουν τη δική τους άποψη για το ερώτημα, καθεμία από τις οποίες απαιτεί από εμάς να ανταποκριθούμε σε ορισμένους ακόμη μη επαληθευμένους ισχυρισμούς — ως εκ τούτου υποθέσεις — σχετικά με τη φύση της πραγματικότητας.

Τώρα, ένα νέο πείραμα σκέψης αντιμετωπίζει αυτές τις υποθέσεις κατά μέτωπο και κλονίζει τα θεμέλια της κβαντικής φυσικής. Το πείραμα είναι αναμφισβήτητα περίεργο. Για παράδειγμα, απαιτεί τη διενέργεια μετρήσεων που μπορούν να διαγράψουν οποιαδήποτε μνήμη ενός γεγονότος που μόλις παρατηρήθηκε. Αν και αυτό δεν είναι δυνατό με τους ανθρώπους, οι κβαντικοί υπολογιστές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη διεξαγωγή αυτού του παράξενου πειράματος και ενδεχομένως να κάνουν διάκριση μεταξύ των διαφορετικών ερμηνειών της κβαντικής φυσικής.

«Κάποτε λαμβάνετε ένα έγγραφο που κάνει τους πάντες να σκέφτονται και να συζητούν, και αυτή είναι μια από αυτές τις περιπτώσεις», είπε ο Μάθιου Λέιφερ, κβαντικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο Chapman στο Orange της Καλιφόρνια. "[Αυτό] είναι ένα πείραμα σκέψης που πρόκειται να προστεθεί στον κανόνα των περίεργων πραγμάτων που σκεφτόμαστε στα κβαντικά θεμέλια."

Το πείραμα, που σχεδιάστηκε από τους Daniela Frauchiger και Renato Renner, του Ελβετικού Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Ζυρίχης, περιλαμβάνει ένα σύνολο υποθέσεων που εκ πρώτης όψεως φαίνονται απολύτως λογικές. Αλλά το πείραμα οδηγεί σε αντιφάσεις, υποδηλώνοντας ότι τουλάχιστον μία από τις υποθέσεις είναι λάθος. Η επιλογή της υπόθεσης που θα εγκαταλείψουμε έχει επιπτώσεις στην κατανόησή μας για τον κβαντικό κόσμο και υποδεικνύει την πιθανότητα η κβαντομηχανική να μην είναι μια καθολική θεωρία και επομένως να μην μπορεί να εφαρμοστεί σε πολύπλοκα συστήματα όπως οι άνθρωποι.

Οι κβαντικοί φυσικοί είναι διαβόητα διχασμένοι όταν πρόκειται για τη σωστή ερμηνεία των εξισώσεων που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή των κβαντικών συμβάντων. Αλλά στο νέο πείραμα σκέψης, καμία άποψη του κβαντικού κόσμου δεν έρχεται χωρίς να πάθει τίποτα. Κάθε ένα παραβιάζει τη μία ή την άλλη υπόθεση. Θα μπορούσε να μας περιμένει κάτι εντελώς νέο στην αναζήτησή μας για μια αδιαμφισβήτητη περιγραφή της πραγματικότητας;

Η κβαντική θεωρία λειτουργεί εξαιρετικά καλά στην κλίμακα των φωτονίων, ηλεκτρονίων, ατόμων, μορίων, ακόμη και μακρομορίων. Είναι όμως εφαρμόσιμο σε συστήματα που είναι πολύ, πολύ μεγαλύτερα από τα μακρομόρια; «Δεν έχουμε τεκμηριώσει πειραματικά το γεγονός ότι η κβαντομηχανική εφαρμόζεται σε μεγαλύτερες κλίμακες και μεγαλύτερη σημαίνει ακόμη και κάτι στο μέγεθος ενός ιού ή ενός μικρού κυττάρου», είπε ο Ρένερ. «Συγκεκριμένα, δεν ξέρουμε αν επεκτείνεται σε αντικείμενα στο μέγεθος των ανθρώπων και ακόμη λιγότερο, [αν] εκτείνεται σε αντικείμενα μεγέθους μαύρων τρυπών».

Παρά αυτή την έλλειψη εμπειρικών στοιχείων, οι φυσικοί πιστεύουν ότι η κβαντική μηχανική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περιγράψει συστήματα σε όλες τις κλίμακες - που σημαίνει ότι είναι καθολική. Για να ελέγξουν αυτόν τον ισχυρισμό, οι Frauchiger και Renner κατέληξαν στο σκεπτικό τους πείραμα, το οποίο είναι μια επέκταση κάτι που ο φυσικός Eugene Wigner ονειρεύτηκε για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1960. Το νέο πείραμα δείχνει ότι, σε έναν κβαντικό κόσμο, δύο άνθρωποι μπορεί να καταλήξουν να διαφωνούν για ένα φαινομενικά αδιαμφισβήτητο αποτέλεσμα, όπως το αποτέλεσμα μιας εκτίναξης νομίσματος, υποδηλώνοντας ότι κάτι δεν πάει καλά με τις υποθέσεις που κάνουμε για την κβαντική πραγματικότητα.

Στην τυπική κβαντομηχανική, ένα κβαντικό σύστημα όπως ένα υποατομικό σωματίδιο αντιπροσωπεύεται από μια μαθηματική αφαίρεση που ονομάζεται κυματική συνάρτηση. Οι φυσικοί υπολογίζουν πώς εξελίσσεται η κυματική λειτουργία του σωματιδίου με το χρόνο.

Αλλά η κυματική συνάρτηση δεν μας δίνει την ακριβή τιμή για καμία από τις ιδιότητες του σωματιδίου, όπως τη θέση του. Αν θέλουμε να μάθουμε πού βρίσκεται το σωματίδιο, η τιμή της κυματικής συνάρτησης σε οποιοδήποτε σημείο του χώρου και του χρόνου μας επιτρέπει μόνο να υπολογίσουμε την πιθανότητα να βρούμε το σωματίδιο σε αυτό το σημείο, εάν επιλέξουμε να κοιτάξουμε. Πριν κοιτάξουμε, η κυματική συνάρτηση απλώνεται και δίνει διαφορετικές πιθανότητες για το σωματίδιο να βρίσκεται σε διαφορετικά σημεία. Το σωματίδιο λέγεται ότι βρίσκεται σε μια κβαντική υπέρθεση σε πολλά σημεία ταυτόχρονα.

Γενικότερα, ένα κβαντικό σύστημα μπορεί να βρίσκεται σε μια υπέρθεση καταστάσεων, όπου η «κατάσταση» μπορεί να αναφέρεται σε άλλες ιδιότητες, όπως το σπιν ενός σωματιδίου. Μεγάλο μέρος του πειράματος σκέψης Frauchiger-Renner περιλαμβάνει χειρισμό πολύπλοκων κβαντικών αντικειμένων —ίσως και ανθρώπων— που καταλήγουν σε υπερθέσεις καταστάσεων.

Το πείραμα έχει τέσσερις πράκτορες:την Αλίκη, τη φίλη της Αλίκης, τον Μπομπ και τον φίλο του Μπομπ. Η φίλη της Αλίκης βρίσκεται μέσα σε ένα εργαστήριο και κάνει μετρήσεις σε ένα κβαντικό σύστημα και η Αλίκη είναι έξω, παρακολουθώντας τόσο το εργαστήριο όσο και τη φίλη της. Ο φίλος του Μπομπ είναι παρομοίως μέσα σε άλλο εργαστήριο και ο Μπομπ παρατηρεί τον φίλο του και το εργαστήριο, αντιμετωπίζοντάς τους και τους δύο ως ένα σύστημα.

Μέσα στο πρώτο εργαστήριο, ο φίλος της Αλίκης κάνει μια μέτρηση σχετικά με το τι είναι ουσιαστικά μια ρίψη νομίσματος που έχει σχεδιαστεί για να ανεβάζει τα κεφάλια το ένα τρίτο του χρόνου και τις ουρές τα δύο τρίτα του χρόνου. Εάν η εκτίναξη έρχεται προς τα πάνω, η φίλη της Αλίκης προετοιμάζει ένα σωματίδιο με το γύρισμα να δείχνει προς τα κάτω, αλλά αν η εκτίναξη έρχεται προς τα πάνω, προετοιμάζει το σωματίδιο σε μια υπέρθεση ίσων τμημάτων περιστροφής ΠΑΝΩ και ΚΑΤΩ.

Ο φίλος της Αλίκης στέλνει το σωματίδιο στον φίλο του Μπομπ, ο οποίος μετρά το σπιν του σωματιδίου. Με βάση το αποτέλεσμα, ο φίλος του Μπομπ μπορεί τώρα να ισχυριστεί τι είδε η φίλη της Αλίκης στην εκτίναξη των νομισμάτων της. Εάν, για παράδειγμα, βρει το σπιν των σωματιδίων να είναι ΕΠΑΝΩ, ξέρει ότι το κέρμα ήρθε στην ουρά.

Το πείραμα συνεχίζεται. Η Αλίκη μετρά την κατάσταση της φίλης της και του εργαστηρίου της, αντιμετωπίζοντάς τα όλα ως ένα κβαντικό σύστημα και χρησιμοποιεί την κβαντική θεωρία για να κάνει προβλέψεις. Ο Μπομπ κάνει το ίδιο με τον φίλο και το εργαστήριό του. Εδώ έρχεται η πρώτη υπόθεση:Ένας πράκτορας μπορεί να αναλύσει ένα άλλο σύστημα, ακόμη και ένα σύνθετο που περιλαμβάνει άλλους παράγοντες, χρησιμοποιώντας την κβαντική μηχανική. Με άλλα λόγια, η κβαντική θεωρία είναι καθολική και τα πάντα στο σύμπαν, συμπεριλαμβανομένων ολόκληρων εργαστηρίων (και των επιστημόνων μέσα σε αυτά), ακολουθούν τους κανόνες της κβαντικής μηχανικής.

Αυτή η υπόθεση επιτρέπει στην Αλίκη να αντιμετωπίζει τη φίλη της και το εργαστήριο ως ένα σύστημα και να κάνει έναν ειδικό τύπο μέτρησης, που βάζει ολόκληρο το εργαστήριο, συμπεριλαμβανομένων των περιεχομένων του, σε μια υπέρθεση καταστάσεων. Αυτή δεν είναι μια απλή μέτρηση και εδώ έγκειται το παράξενο του πειράματος σκέψης.

Η διαδικασία γίνεται καλύτερα κατανοητή λαμβάνοντας υπόψη ένα μεμονωμένο φωτόνιο που βρίσκεται σε μια υπέρθεση πόλωσης οριζόντια και κατακόρυφα. Ας υποθέσουμε ότι μετράτε την πόλωση και βρίσκετε ότι είναι κατακόρυφα πολωμένη. Τώρα, αν συνεχίσετε να ελέγχετε εάν το φωτόνιο είναι κατακόρυφα πολωμένο, θα διαπιστώσετε πάντα ότι είναι. Αλλά αν μετρήσετε το κατακόρυφα πολωμένο φωτόνιο για να δείτε αν είναι πολωμένο σε διαφορετική κατεύθυνση, ας πούμε σε γωνία 45 μοιρών ως προς την κατακόρυφο, θα διαπιστώσετε ότι υπάρχει πιθανότητα 50 τοις εκατό και 50 τοις εκατό δεν είναι. Τώρα, αν επιστρέψετε για να μετρήσετε αυτό που νομίζατε ότι ήταν ένα κατακόρυφα πολωμένο φωτόνιο, θα διαπιστώσετε ότι υπάρχει πιθανότητα να μην είναι πλέον καθόλου κάθετα πολωμένο - μάλλον, να έχει γίνει οριζόντια πολωμένο. Η μέτρηση των 45 μοιρών έχει επαναφέρει το φωτόνιο σε μια υπέρθεση πόλωσης οριζόντια και κάθετα.

Όλα αυτά είναι πολύ ωραία για ένα μόνο σωματίδιο και τέτοιες μετρήσεις έχουν επαληθευτεί επαρκώς σε πραγματικά πειράματα. Αλλά στο πείραμα σκέψης, οι Frauchiger και Renner θέλουν να κάνουν κάτι παρόμοιο με πολύπλοκα συστήματα.

Σε αυτό το στάδιο του πειράματος, ο φίλος της Αλίκης έχει ήδη δει το νόμισμα να ανεβαίνει είτε στα κεφάλια είτε στις ουρές. Αλλά η πολύπλοκη μέτρηση της Αλίκης βάζει το εργαστήριο, συμπεριλαμβανομένου του φίλου, σε μια υπέρθεση κεφαλιών και ουρές. Δεδομένης αυτής της περίεργης κατάστασης, είναι εξίσου καλά που το πείραμα δεν απαιτεί τίποτα περισσότερο από τη φίλη της Αλίκης.

Η Αλίκη, όμως, δεν τελείωσε. Με βάση τη σύνθετη μέτρησή της, η οποία μπορεί να βγει είτε ΝΑΙ είτε ΟΧΙ, μπορεί να συμπεράνει το αποτέλεσμα της μέτρησης που έκανε ο φίλος του Μπομπ. Πείτε ότι η Αλίκη πήρε ΝΑΙ για μια απάντηση. Μπορεί να συμπεράνει χρησιμοποιώντας την κβαντομηχανική ότι ο φίλος του Μπομπ πρέπει να βρήκε ότι το σπιν του σωματιδίου ήταν ΠΑΝΩ, και επομένως ότι η φίλη της Αλίκης είχε ουρές στο πέταγμα του νομίσματος της.

Αυτός ο ισχυρισμός της Αλίκης καθιστά αναγκαία μια άλλη υπόθεση σχετικά με τη χρήση της κβαντικής θεωρίας. Όχι μόνο συλλογίζεται για αυτά που ξέρει, αλλά εξηγεί πώς ο φίλος του Μπομπ χρησιμοποίησε την κβαντική θεωρία για να καταλήξει στο συμπέρασμά του σχετικά με το αποτέλεσμα της εκτίναξης του νομίσματος. Η Αλίκη βγάζει αυτό το συμπέρασμα δικό της. Αυτή η παραδοχή συνέπειας υποστηρίζει ότι οι προβλέψεις που γίνονται από διαφορετικούς παράγοντες που χρησιμοποιούν την κβαντική θεωρία δεν είναι αντιφατικές.

Εν τω μεταξύ, ο Μπομπ μπορεί να κάνει μια παρόμοια πολύπλοκη μέτρηση στον φίλο του και στο εργαστήριό του, τοποθετώντας τα σε μια κβαντική υπέρθεση. Η απάντηση μπορεί και πάλι να είναι ΝΑΙ ή ΟΧΙ. Εάν ο Μπομπ πάρει ΝΑΙ, η μέτρηση έχει σχεδιαστεί για να τον αφήσει να συμπεράνει ότι η φίλη της Αλίκης πρέπει να έχει δει κεφάλια στο πέταγμα του νομίσματος της.

Είναι σαφές ότι η Αλίκη και ο Μπομπ μπορούν να κάνουν μετρήσεις και να συγκρίνουν τους ισχυρισμούς τους σχετικά με το αποτέλεσμα της ρίψης του νομίσματος. Αλλά αυτό συνεπάγεται μια άλλη υπόθεση:Εάν η μέτρηση ενός πράκτορα λέει ότι η εκτίναξη του νομίσματος ανέβηκε ψηλά, τότε το αντίθετο γεγονός - ότι η εκτίναξη του κέρματος ήρθε στην ουρά - δεν μπορεί να είναι ταυτόχρονα αληθές.

Η ρύθμιση είναι πλέον ώριμη για μια αντίφαση. Όταν η Αλίκη παίρνει ένα ΝΑΙ για τη μέτρησή της, συμπεραίνει ότι η ρίψη του κέρματος ήρθε στην ουρά, και όταν ο Μπομπ παίρνει ένα ΝΑΙ για τη μέτρησή του, συμπεραίνει ότι η ρίψη του κέρματος έφτασε στα κεφάλια. Τις περισσότερες φορές, η Αλίκη και ο Μπομπ θα λάβουν αντίθετες απαντήσεις. Αλλά οι Frauchiger και Renner έδειξαν ότι στο 1/12 των περιπτώσεων και η Alice και ο Bob θα λάβουν ένα ΝΑΙ στην ίδια σειρά του πειράματος, με αποτέλεσμα να διαφωνούν για το αν η φίλη της Alice είχε κεφάλια ή ουρές. «Λοιπόν, και οι δύο μιλούν για το παρελθόν, και είναι σίγουροι για το τι ήταν, αλλά οι δηλώσεις τους είναι ακριβώς αντίθετες», είπε ο Ρένερ. «Και αυτή είναι η αντίφαση. Αυτό δείχνει ότι κάτι πρέπει να είναι λάθος."

Αυτό οδήγησε τους Frauchiger και Renner να ισχυριστούν ότι μία από τις τρεις υποθέσεις που στηρίζουν το πείραμα σκέψης πρέπει να είναι εσφαλμένη.

«Η επιστήμη σταματά εκεί. Ξέρουμε απλώς ότι ένα από τα τρία είναι λάθος και δεν μπορούμε πραγματικά να δώσουμε ένα καλό επιχείρημα [ως προς το] ποιο παραβιάστηκε», είπε ο Ρένερ. "Αυτό είναι πλέον θέμα ερμηνείας και γούστου."

Ευτυχώς, υπάρχει πληθώρα ερμηνειών της κβαντικής μηχανικής και σχεδόν όλες έχουν να κάνουν με το τι συμβαίνει στην κυματική συνάρτηση κατά τη μέτρηση. Πάρτε τη θέση ενός σωματιδίου. Πριν από τη μέτρηση, μπορούμε να μιλήσουμε μόνο ως προς τις πιθανότητες, ας πούμε, να βρούμε το σωματίδιο κάπου. Κατά τη μέτρηση, το σωματίδιο παίρνει μια καθορισμένη θέση. Στην ερμηνεία της Κοπεγχάγης, η μέτρηση προκαλεί την κατάρρευση της κυματικής συνάρτησης και δεν μπορούμε να μιλήσουμε για ιδιότητες, όπως η θέση ενός σωματιδίου, πριν από την κατάρρευση. Ορισμένοι φυσικοί θεωρούν την ερμηνεία της Κοπεγχάγης ως επιχείρημα ότι οι ιδιότητες δεν είναι πραγματικές μέχρι να μετρηθούν.

Αυτή η μορφή «αντι-ρεαλισμού» ήταν ανάθεμα για τον Αϊνστάιν, όπως και για ορισμένους κβαντικούς φυσικούς σήμερα. Και έτσι είναι η έννοια της μέτρησης που προκαλεί την κατάρρευση της κυματικής συνάρτησης, ιδιαίτερα επειδή η ερμηνεία της Κοπεγχάγης είναι ασαφής σχετικά με το τι ακριβώς αποτελεί μια μέτρηση. Οι εναλλακτικές ερμηνείες ή θεωρίες προσπαθούν κυρίως είτε να προωθήσουν μια ρεαλιστική άποψη - ότι τα κβαντικά συστήματα έχουν ιδιότητες ανεξάρτητες από παρατηρητές και μετρήσεις - είτε να αποφύγουν μια κατάρρευση που προκαλείται από τις μετρήσεις ή και τα δύο.

Για παράδειγμα, η ερμηνεία των πολλών κόσμων παίρνει την εξέλιξη της κυματικής συνάρτησης στην ονομαστική τους αξία και αρνείται ότι καταρρέει ποτέ. Εάν μια εκτίναξη κβαντικού νομίσματος μπορεί να είναι είτε κεφάλια είτε ουρές, τότε στο σενάριο των πολλών κόσμων, συμβαίνουν και τα δύο αποτελέσματα, το καθένα σε διαφορετικό κόσμο. Δεδομένου αυτού, η υπόθεση ότι υπάρχει μόνο ένα αποτέλεσμα για μια μέτρηση, και ότι εάν η ρίψη του νομίσματος είναι κεφαλές, δεν μπορεί να είναι ταυτόχρονα ουρές, γίνεται αβάσιμη. Σε πολλούς κόσμους, το αποτέλεσμα της εκτίναξης του νομίσματος είναι και κεφάλια και ουρές, και επομένως το γεγονός ότι η Αλίκη και ο Μπομπ μερικές φορές μπορούν να λάβουν αντίθετες απαντήσεις δεν αποτελεί αντίφαση.

«Πρέπει να ομολογήσω ότι αν με ρωτούσατε πριν από δύο χρόνια, θα έλεγα ότι [το πείραμά μας] δείχνει απλώς ότι οι πολλοί κόσμοι είναι στην πραγματικότητα μια καλή ερμηνεία και θα πρέπει να εγκαταλείψετε» την απαίτηση ότι οι μετρήσεις έχουν μόνο ένα μόνο αποτέλεσμα , είπε ο Ρένερ.

Αυτή είναι και η άποψη του θεωρητικού φυσικού David Deutsch του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, ο οποίος έλαβε γνώση της εργασίας Frauchiger-Renner όταν πρωτοεμφανίστηκε στο arxiv.org. Σε αυτή την έκδοση της εργασίας, οι συγγραφείς ευνόησαν το σενάριο των πολλών κόσμων. (Η τελευταία έκδοση της εργασίας, η οποία αξιολογήθηκε από ομοτίμους και δημοσιεύτηκε στο Nature Communications τον Σεπτέμβριο, παίρνει μια πιο αγνωστικιστική στάση.) Η Deutsch πιστεύει ότι το πείραμα σκέψης θα συνεχίσει να υποστηρίζει πολλούς κόσμους. «Η άποψή μου είναι πιθανό να είναι ότι σκοτώνει τις εκδόσεις της κβαντικής θεωρίας με κυματοσυνάρτηση-κατάρρευση ή ένα σύμπαν, αλλά ήταν ήδη πεθαμένες», είπε. "Δεν είμαι σίγουρος τι σκοπό εξυπηρετεί να τους επιτεθώ ξανά με μεγαλύτερα όπλα."

Ο Ρένερ, ωστόσο, άλλαξε γνώμη. Πιστεύει ότι η υπόθεση που είναι πιο πιθανό να είναι άκυρη είναι η ιδέα ότι η κβαντική μηχανική είναι καθολικά εφαρμόσιμη.

Αυτή η υπόθεση παραβιάζεται, για παράδειγμα, από τις λεγόμενες θεωρίες αυθόρμητης κατάρρευσης που υποστηρίζουν - όπως υποδηλώνει το όνομα - μια αυθόρμητη και τυχαία κατάρρευση της κυματικής συνάρτησης, αλλά μια που είναι ανεξάρτητη από τη μέτρηση. Αυτά τα μοντέλα διασφαλίζουν ότι τα μικρά κβαντικά συστήματα, όπως τα σωματίδια, μπορούν να παραμείνουν σε μια υπέρθεση καταστάσεων σχεδόν για πάντα, αλλά καθώς τα συστήματα γίνονται πιο μαζικά, γίνεται όλο και πιο πιθανό να καταρρεύσουν αυθόρμητα σε μια κλασική κατάσταση. Οι μετρήσεις απλώς ανακαλύπτουν την κατάσταση του συστήματος που έχει καταρρεύσει.

Στις θεωρίες αυθόρμητης κατάρρευσης, η κβαντική μηχανική δεν μπορεί πλέον να εφαρμοστεί σε συστήματα μεγαλύτερα από κάποια οριακή μάζα. Και ενώ αυτά τα μοντέλα δεν έχουν ακόμη επαληθευτεί εμπειρικά,  δεν έχουν επίσης αποκλειστεί.

Ο Nicolas Gisin του Πανεπιστημίου της Γενεύης ευνοεί τις θεωρίες αυθόρμητης κατάρρευσης ως τρόπο επίλυσης της αντίφασης στο πείραμα Frauchiger-Renner. «Η διέξοδός μου από το αίνιγμα τους είναι ξεκάθαρα λέγοντας:«Όχι, κάποια στιγμή η αρχή της υπέρθεσης δεν ισχύει πλέον», είπε.

Εάν θέλετε να διατηρήσετε την υπόθεση ότι η κβαντική θεωρία είναι καθολικά εφαρμόσιμη και ότι οι μετρήσεις έχουν μόνο ένα μόνο αποτέλεσμα, τότε πρέπει να αφήσετε την υπόλοιπη υπόθεση, αυτή της συνέπειας:Οι προβλέψεις που γίνονται από διαφορετικούς παράγοντες χρησιμοποιώντας κβαντικό η θεωρία δεν θα είναι αντιφατική.

Χρησιμοποιώντας μια ελαφρώς τροποποιημένη εκδοχή του πειράματος Frauchiger-Renner, ο Leifer έδειξε ότι αυτή η τελική υπόθεση, ή μια παραλλαγή της, πρέπει να ισχύει εάν οι θεωρίες τύπου Κοπεγχάγης ισχύουν. Στην ανάλυση του Leifer, αυτές οι θεωρίες μοιράζονται ορισμένα χαρακτηριστικά, καθώς είναι καθολικά εφαρμόσιμες, αντιρεαλιστικές (που σημαίνει ότι τα κβαντικά συστήματα δεν έχουν σαφώς καθορισμένες ιδιότητες, όπως η θέση, πριν από τη μέτρηση) και πλήρεις (που σημαίνει ότι δεν υπάρχει κανένα κρυφό πραγματικότητα που η θεωρία αδυνατεί να συλλάβει). Δεδομένων αυτών των ιδιοτήτων, το έργο του υπονοεί ότι δεν υπάρχει κανένα μεμονωμένο αποτέλεσμα μιας δεδομένης μέτρησης που να είναι αντικειμενικά αληθές για όλους τους παρατηρητές. Έτσι, αν ένας ανιχνευτής έκανε κλικ για τη φίλη της Alice μέσα στο εργαστήριο, τότε είναι ένα αντικειμενικό γεγονός για εκείνη, αλλά όχι και για την Alice, η οποία βρίσκεται έξω από το εργαστήριο και μοντελοποιεί ολόκληρο το εργαστήριο χρησιμοποιώντας κβαντική θεωρία. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων εξαρτώνται από την οπτική γωνία του παρατηρητή.

"Εάν θέλετε να διατηρήσετε την άποψη του τύπου της Κοπεγχάγης, φαίνεται ότι η καλύτερη κίνηση είναι προς αυτήν την προοπτική εκδοχή", είπε ο Leifer. Επισημαίνει ότι ορισμένες ερμηνείες, όπως ο κβαντικός Bayesianism ή ο QBism, έχουν ήδη υιοθετήσει τη θέση ότι τα αποτελέσματα των μετρήσεων είναι υποκειμενικά σε έναν παρατηρητή.

Ο Renner πιστεύει ότι η πλήρης εγκατάλειψη αυτής της υπόθεσης θα κατέστρεφε την ικανότητα μιας θεωρίας να είναι αποτελεσματική ως μέσο για τους πράκτορες να γνωρίζουν ο ένας για την κατάσταση γνώσης του άλλου. μια τέτοια θεωρία θα μπορούσε να απορριφθεί ως σολιψιστική. Έτσι, κάθε θεωρία που κινείται προς το ότι τα γεγονότα είναι υποκειμενικά πρέπει να αποκαταστήσει κάποιο μέσο επικοινωνίας της γνώσης που ικανοποιεί δύο αντίθετους περιορισμούς. Πρώτον, πρέπει να είναι αρκετά αδύναμο ώστε να μην προκαλεί το παράδοξο που παρατηρήθηκε στο πείραμα Frauchiger-Renner. Ωστόσο, πρέπει επίσης να είναι αρκετά ισχυρό ώστε να αποφεύγονται οι κατηγορίες για σολιψισμό. Κανείς δεν έχει ακόμη διατυπώσει μια τέτοια θεωρία προς ικανοποίηση όλων.

Το πείραμα Frauchiger-Renner δημιουργεί αντιφάσεις μεταξύ ενός συνόλου τριών φαινομενικά λογικών υποθέσεων. Η προσπάθεια να εξηγηθεί πώς διάφορες ερμηνείες της κβαντικής θεωρίας παραβιάζουν τις υποθέσεις ήταν «μια εξαιρετικά χρήσιμη άσκηση», δήλωσε ο Rob Spekkens του Ινστιτούτου Perimeter για Θεωρητική Φυσική στο Βατερλό του Καναδά.

«Αυτό το πείραμα σκέψης είναι ένας εξαιρετικός φακός μέσω του οποίου εξετάζονται οι διαφορές απόψεων μεταξύ διαφορετικών στρατοπέδων σχετικά με την ερμηνεία της κβαντικής θεωρίας», είπε ο Spekkens. «Δεν νομίζω ότι πραγματικά εξαλείφονται οι επιλογές που οι άνθρωποι υποστήριζαν πριν από την εργασία, αλλά έχει ξεκαθαρίσει ακριβώς τι πρέπει να πιστεύουν τα διαφορετικά στρατόπεδα ερμηνείας για να αποφευχθεί αυτή η αντίφαση. Χρησιμοποίησε για να διευκρινίσει τη θέση των ανθρώπων σε ορισμένα από αυτά τα ζητήματα."

Δεδομένου ότι οι θεωρητικοί δεν μπορούν να ξεχωρίσουν τις ερμηνείες, οι πειραματιστές σκέφτονται πώς να εφαρμόσουν το πείραμα σκέψης, με την ελπίδα να φωτίσουν περαιτέρω το πρόβλημα. Αλλά θα είναι ένα τρομερό έργο, γιατί το πείραμα έχει κάποιες περίεργες απαιτήσεις. Για παράδειγμα, όταν η Αλίκη κάνει μια ειδική μέτρηση στη φίλη της και στο εργαστήριό της, τοποθετεί τα πάντα, συμπεριλαμβανομένου του εγκεφάλου της φίλης, σε μια υπέρθεση καταστάσεων.

Μαθηματικά, αυτή η περίπλοκη μέτρηση είναι η ίδια με την πρώτη αντιστροφή της χρονικής εξέλιξης του συστήματος — έτσι ώστε η μνήμη του παράγοντα να διαγράφεται και το κβαντικό σύστημα (όπως το σωματίδιο που έχει μετρήσει ο παράγοντας) επανέρχεται στην αρχική του κατάσταση — και Στη συνέχεια, πραγματοποιώντας μια απλούστερη μέτρηση μόνο στο σωματίδιο, είπε ο Howard Wiseman του Πανεπιστημίου Griffith στο Brisbane της Αυστραλίας. Η μέτρηση μπορεί να είναι απλή, αλλά όπως επισημαίνει ο Gisin μάλλον διπλωματικά, «Η αντιστροφή ενός πράκτορα, συμπεριλαμβανομένου του εγκεφάλου και της μνήμης αυτού του πράκτορα, είναι το λεπτό κομμάτι».

Ωστόσο, ο Γκισίν δεν αντιτίθεται στο να σκεφτεί ότι ίσως, μια μέρα, το πείραμα θα μπορούσε να γίνει χρησιμοποιώντας σύνθετους κβαντικούς υπολογιστές ως παράγοντες μέσα στα εργαστήρια (που ενεργούν ως φίλη της Αλίκης και φίλος του Μπομπ). Κατ' αρχήν, η χρονική εξέλιξη ενός κβαντικού υπολογιστή μπορεί να αντιστραφεί. Μια πιθανότητα είναι ότι ένα τέτοιο πείραμα θα αναπαράγει τις προβλέψεις της τυπικής κβαντικής μηχανικής, ακόμη και όταν οι κβαντικοί υπολογιστές γίνονται όλο και πιο περίπλοκοι. Αλλά μπορεί και όχι. «Μια άλλη εναλλακτική είναι ότι κάποια στιγμή, ενώ αναπτύσσουμε αυτούς τους κβαντικούς υπολογιστές, χτυπάμε το όριο της αρχής της υπέρθεσης και [βρίσκουμε] ότι στην πραγματικότητα η κβαντική μηχανική δεν είναι καθολική», είπε ο Gisin.

Ο Λέιφερ, από την πλευρά του, επιμένει για κάτι νέο. "Νομίζω ότι η σωστή ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής δεν είναι τίποτα από τα παραπάνω", είπε.

Παρομοιάζει την τρέχουσα κατάσταση με την κβαντική μηχανική με την εποχή πριν ο Αϊνστάιν καταλήξει στην ειδική θεωρία της σχετικότητας. Οι πειραματιστές δεν είχαν βρει κανένα σημάδι του «φωτεινού αιθέρα» - του μέσου μέσω του οποίου πιστεύεται ότι διαδίδονται τα κύματα φωτός σε ένα Νευτώνειο σύμπαν. Ο Αϊνστάιν υποστήριξε ότι δεν υπάρχει αιθέρας. Αντίθετα, έδειξε ότι ο χώρος και ο χρόνος είναι εύπλαστοι. «Πριν από τον Αϊνστάιν δεν θα μπορούσα να σας πω ότι ήταν η δομή του χώρου και του χρόνου που επρόκειτο να αλλάξει», είπε ο Leifer.

Η κβαντομηχανική βρίσκεται σε παρόμοια κατάσταση τώρα, πιστεύει. «Είναι πιθανό να κάνουμε κάποια σιωπηρή υπόθεση για τον τρόπο που πρέπει να είναι ο κόσμος, κάτι που απλώς δεν είναι αλήθεια», είπε. «Μόλις το αλλάξουμε αυτό, μόλις τροποποιήσουμε αυτήν την υπόθεση, όλα ξαφνικά θα έμπαιναν στη θέση τους. Αυτή είναι η ελπίδα. Όποιος είναι δύσπιστος σε όλες τις ερμηνείες της κβαντικής μηχανικής πρέπει να σκέφτεται κάτι τέτοιο. Μπορώ να σας πω ποιος είναι ένας εύλογος υποψήφιος για μια τέτοια υπόθεση; Λοιπόν, αν μπορούσα, θα εργαζόμουν απλώς σε αυτήν τη θεωρία.»