הסיטואציה: חבר רואה תוצאה, ויגנר רואה משהו אחר
בתוך מעבדה סגורה חבר מודד פוטון ומקבל תוצאה ברורה. מבחינתו זו עובדה, והיא נשמרת בזיכרון פיזיקלי. מבחוץ, ויגנר מתאר את החבר ואת הפוטון יחד כמערכת קוונטית אחת ויכול לבצע מדידה שמאשרת מבחינתו תיאור שונה של אותה מעבדה.
הבעיה אינה רק ששני צופים “לא מסכימים”. השאלה היא אם אפשר לבנות מסגרת אחת שבתוכה לכל הרשומות של כולם יש ערכים קבועים בו־זמנית, גם כאשר לא כולן נמדדות יחד.
מי נחשב “צופה” במאמר?
המחברים מגדירים תצפית כפעולה של חילוץ מידע ממערכת ושמירתו. צופה הוא כל מערכת פיזיקלית שמסוגלת לבצע את שתי הפעולות האלה. הם אומרים במפורש שהפורמליזם הקוונטי אינו מבחין בין מערכת קטנה לבין מערכת גדולה, אפילו מודעת.
לכן ההגדרה שלהם כוללת אדם, מחשב, גלאי או מערכת מדידה פשוטה. בניסוי עצמו “החברים” מומשו במערכות פוטוניות ששומרות את המידע על התוצאה.
מה בדיוק נבדק?
החוקרים מרחיבים את הסיפור לשתי מעבדות. בכל אחת יש “חבר” ששומר תוצאה, ומחוץ להן יש אליס ובוב. בכל ריצה אליס ובוב יכולים לבחור אם לקרוא את הרשומה של החבר שלהם או לבצע מדידה משותפת על הפוטון ועל הרשומה וליצור עובדה משלהם.
כאן נכנסות שלוש הנחות: חופש בחירה במדידה, מקומיות, ועובדות שאינן תלויות בצופה. אם שלושתן נכונות יחד, כל העובדות צריכות להיכנס להתפלגות הסתברות משותפת אחת ולעמוד באי־שוויון מסוים.
מה קרה בניסוי?
הניסוי השתמש בשישה פוטונים. הפוטונים לא רק ייצגו את המערכת שנמדדת, אלא גם את הרשומות של ה“חברים”. החוקרים אספו 1,794 אירועי צירוף לאורך כ־360 שעות מדידה וקיבלו ערך שמפר את אי־השוויון ביותר מחמש סטיות תקן.
מכאן נובע ששלוש ההנחות אינן יכולות להיות נכונות יחד. המחברים כותבים שאם שומרים על מקומיות ועל חופש הבחירה, יש לפרש את התיאוריה באופן תלוי־צופה: חלקי המידע שנחשבים “עובדות” אצל הצופים השונים אינם יכולים להתקיים כולם יחד במסגרת אחת ובלתי־תלויה בצופה.
המחברים ממקמים את הקונפליקט ברשומות עצמן. במקביל הם אומרים במפורש שהפורמליזם הקוונטי אינו מבחין בין מערכת קטנה לבין מערכת גדולה, אפילו מודעת, ושהגדרת הצופה שלהם כוללת בני אדם לצד מחשבים וגלאים. לכן מבחינת הטיעון, אותה בעיית אובייקטיביות של הרשומות נשארת גם כאשר הצופה גדול או מורכב יותר.
למה זה כל כך יוצא דופן?
המדע הרגיל בנוי על ההנחה שעובדה שנמדדה יכולה בסופו של דבר להיכנס לספר עובדות משותף. כאן בדיוק ההנחה הזאת עומדת למבחן. חבר אחד רושם תוצאה, צופה אחר יכול לאשר תיאור אחר של המערכת, והניסוי מראה שלא ניתן להחזיק בכל הרשומות כאילו הן ערכים מוחלטים בתוך אותה מסגרת, אם שומרים על שתי ההנחות האחרות.
העובדה שהמחברים כוללים בהגדרת צופה גם אדם מודע חשובה: הם אינם בונים חיץ עקרוני בין “מכשיר” לבין “אדם”. מה שקובע בתרחיש הוא פעולת חילוץ המידע ושמירתו כרשומה.
הקשר ל־RTM
RTM בוחן כיצד רשומות שונות, זהויות שונות ונקודות זמן שונות משתלבות באותה מערכת מידע. פרואייטי ועמיתיו מגיעים מכיוון אחר לגמרי, אבל מציבים שאלה יסודית דומה על מעמד הרשומה: האם רשומה היא עובדה מוחלטת המנותקת מן הצופה והמסגרת שבה נוצרה, או שחלק ממעמדה תלוי ביחסים בתוך המערכת?
המקור
מסימיליאנו פרואייטי ועמיתיו, Science Advances, 2019.