Wigners Freundesparadoxon: Gibt es eine objektive Realität?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Was ist Realität? Und wer kann diese Frage beantworten? Letztes Jahr testeten Wissenschaftler der Heriot-Watt University in Schottland ein interessantes Experiment, das darauf hindeutet, dass eine objektive Realität möglicherweise nicht existiert.

Obwohl diese Idee einst nur eine Theorie war, konnten die Forscher sie nun an die Wände des Universitätslabors übertragen und so testen. Da in der Quantenwelt Messungen von unterschiedlichen Positionen aus unterschiedliche Ergebnisse liefern, gleichzeitig aber gleich richtig sind, zeigte das durchgeführte Experiment, dass in der Welt der Quantenphysik zwei Personen dasselbe Ereignis und unterschiedliche Ergebnisse beobachten können; jedoch kann keines dieser beiden Ereignisse als falsch wahrgenommen werden.

Mit anderen Worten, wenn zwei Menschen zwei verschiedene Realitäten sehen, können sie sich nicht einigen, welche richtig ist. Dieses Paradoxon ist als "Wigner's Friend Paradox" bekannt und wurde nun von Wissenschaftlern experimentell nachgewiesen.

Die Quantenmechanik ist ein Teilgebiet der theoretischen Physik, das die grundlegenden Eigenschaften und das Verhalten von Atomen, Ionen, Molekülen, Elektronen, Photonen, kondensierter Materie und anderen Elementarteilchen beschreibt.

Wigners Freundesparadoxon

1961 stellte der Physik-Nobelpreisträger Eugene Wigner ernsthaft die objektive Realität in Frage. Der Wissenschaftler schlug eines der seltsamsten Experimente der Quantenmechanik vor, bei dem es um die Idee ging, dass zwei Menschen zwei verschiedene Realitäten beobachten könnten und keiner von ihnen technisch falsch wäre. Aber wie?

In einem Gedankenexperiment namens Wigner's Friend Paradox untersuchen zwei Wissenschaftler in einem Labor ein Photon, die kleinste quantitative Einheit des Lichts. Es ist bemerkenswert, dass dieses polarisierte Photon, wenn es gemessen wird, entweder eine horizontale Polarisation oder eine vertikale Polarisation aufweisen kann. Aber vor der Messung existiert nach den Gesetzen der Quantenmechanik ein Photon in beiden Polarisationszuständen gleichzeitig – in der sogenannten Superposition.

Wigner stellte sich also vor, wie sein Freund in einem anderen Labor den Zustand dieses Photons misst und sich an das Ergebnis erinnert, während Wigner selbst aus der Ferne beobachtet. Gleichzeitig hat Wigner keine Informationen über die Messung seines Freundes und muss daher davon ausgehen, dass das Photon und seine Messung in einer Überlagerung aller möglichen experimentellen Ergebnisse stehen.

Dies steht jedoch im krassen Gegensatz zur Sichtweise von Wigners Freund, der tatsächlich die Polarisation des Photons gemessen und aufgezeichnet hat! Der Freund kann Wigner sogar anrufen und ihm mitteilen, dass die Messung durchgeführt wurde (vorausgesetzt, das Ergebnis wird nicht bekannt gegeben). Wir erhalten also zwei einander widersprechende Realitäten, die den objektiven Status der von zwei Beobachtern festgestellten Tatsachen in Frage stellen.

Bemerkenswert ist, dass das Paradox von Wigners Freund bis 2019 – bis die schwedischen Wissenschaftler das gleiche Experiment im Labor machten – ein reines Gedankenexperiment war. Genauso wie das weltberühmte Experiment des österreichischen theoretischen Physikers Edwin Schrödinger.

Schrödingers Katze ist ein Gedankenexperiment, das die Absurdität der Quantenmechanik beschreibt. Stellen Sie sich vor, Sie haben eine Katze und eine Kiste. In die Kiste legen Sie eine Katze, eine radioaktive Substanz und einen speziellen Mechanismus, der eine Flasche mit Gift öffnet. Beim Zerfall eines radioaktiven Atoms in einer geschlossenen Kiste - und das kann jederzeit passieren - öffnet der Mechanismus den Behälter mit dem Gift und die Katze stirbt. Aber ob ein radioaktives Atom zerfallen ist oder nicht, kann man nur herausfinden, man kann nur in die Kiste schauen. Bis zu diesem Punkt ist die Katze nach den Prinzipien der Quantenphysik sowohl lebendig als auch tot, also in Überlagerung.

Gibt es keine objektive Realität?

Die Forscher verwendeten sechs verschränkte Photonen, um im Labor zwei alternative Realitäten zu erschaffen. Die eine Realität repräsentierte Wigners Realität, die andere die Realität seines Freundes. Wigners Freund maß die Polarisation des Photons und speicherte das Ergebnis, woraufhin Wigner selbst eine Interferenzmessung durchführte, um festzustellen, ob sich die Messung und das Photon überlagern.

Die Ergebnisse des Wissenschaftlerteams waren gemischt. Es stellte sich heraus, dass beide Realitäten nebeneinander existieren können, auch wenn sie zu unvereinbaren Ergebnissen führen – genau wie Eugene Wigner vorhergesagt hatte. Aber lassen sie sich versöhnen?

Die Idee, dass Beobachter schließlich ihre Messungen einer fundamentalen Realität in Einklang bringen können, basiert auf mehreren Annahmen.

Erstens gibt es universelle Tatsachen, und Beobachter können sich darauf einigen.

Zweitens beeinflusst die Wahl, die ein Beobachter trifft, nicht die Wahl, die die anderen Beobachter treffen – diese Annahme nennt die Physik Lokalität. Wenn es also eine objektive Realität gibt, der jeder zustimmen kann, dann sind all diese Annahmen wahr.

Aber die Ergebnisse der Arbeit von Wissenschaftlern der Heriot-Watt-Universität, die in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurden, zeigen, dass eine objektive Realität nicht existiert. Mit anderen Worten, das Experiment legt nahe, dass eine oder mehrere Annahmen – die Vorstellung, dass es eine Realität gibt, der wir zustimmen können, die Vorstellung, dass wir freie Wahl haben, oder die Vorstellung von Lokalität – falsch sein müssen.

„Die wissenschaftliche Methode beruht auf allgemein anerkannten Tatsachen, die durch wiederholte Messungen festgestellt werden, unabhängig davon, wer die Beobachtungen gemacht hat“, schreiben die Forscher in ihrer Arbeit.

Ich weiß nicht, wie es Ihnen geht, aber mir dreht sich der Kopf, weil die erhaltenen Ergebnisse echte Beweise dafür liefern, dass es im Bereich der Quantenphysik keine objektive Realität gibt.