Wigner'in Arkadaşı Paradoksu Hakkında Güçlü Bir Teorem

Eugene Wigner, 1961'de Schrödinger'in kedisinin bir uzantısı olan "Wigner'in Arkadaşı" olarak bilinen bir düşünce deneyi önerdi. Kuantum mekaniğindeki ölçüm sorununu, bir gözlemcinin (Wigner) kuantum sistemini ölçen başka bir gözlemciyi (Wigner'in arkadaşı) gözlemlemesini ele alarak araştırır. Bu düşünce deneyi, kuantum ölçümlerinin yorumlanmasındaki paradoksları vurguladı.

Wigner'in düşünce deneyi, Schrödinger'in çeyrek asır önce yaptığı, kaderi bir kuantum olayına bağlı olan bir kutunun içindeki bir kediyi içeren daha az karmaşık ama daha ünlü düşünce deneyinin daha insani bir versiyonudur . Kutunun içindeki Schrödinger'in kedisi ölü ya da diridir, ancak dışarıdaki biri için kedi ölü veya diri kalır. Bir "süperpozisyon" halindedir. Garip durum ancak kutunun kapağı açıldığında ortadan kalkar.

Wigner'in düşünce deneyinin kurulumu son derecede basittir. Wigner ve arkadaşı belirli bir deneyin sonucuyla ilgilenir, diyelim ki ölçüm sonucu 0 veya 1 olacak bir kuantum biti (kübit) hazırlamak. Arkadaşı bir laboratuvara gider ve ekipmanı kurarken Wigner dışarıda kalır. Her biri kuantum formalizminde tamamen bilgilidir.

Sezgiye aykırı olarak, tahminleri farklıdır. Wigner'in arkadaşı deneyci kübiti durumların üst üste gelmesiyle hazırlar ve son durumun %50 olasılıkla 0 veya %50 olasılıkla 1 olacağını öngörür. Öte yandan Wigner, arkadaşından izole edilmiştir. Arkadaşını ve laboratuvar içeriklerini tanımlamak için üst üste gelen tek bir kuantum durumunu kullanarak Wigner, sistemin %100 olasılıkla üst üste gelme durumunda kalacağını öngörür.

Wigner, arkadaşının deneyi bitirdiğine inansa bile bu öngörüyü sürdürür. Kuantum mekaniğine göre Wigner, arkadaşını laboratuvarın geri kalanından ayıramaz. Bu nedenle Wigner, arkadaşının kuantum durumu hakkında bilgi edinmek için arkadaşına sormalıdır. Peki doğru cevabı kim verir: Wigner mi yoksa arkadaşı mı?

Cevap her bireyin bakış açısından her iki olasılığın da doğru olduğudur. Matematiğin iki doğru kullanımı farklı tahminler verir. Wigner, durumun %100 süperpozisyonda olduğunu öngörürken, arkadaş kübit'in ölçüm sonucunun 1 veya 0 olduğunu öngörür. Esasen, Wigner'in düşünce deneyi, neyin doğru olduğunun nerede durduğunuza bağlı olduğunu söyler.

Ancak olasılıkların aynı "gerçekler kümesini" tanımladığını ve herkesin bakış açısından doğru olan bir şey olduğunu varsayarsak, o zaman bu tahminler çatışır. Wigner'in kendisi ve onu takip eden birçok kişi, kuantum formalizminin aynı durum için iki farklı tahmin vermesinin paradoksal olduğunu düşündü. Nesnelliğin, gözlemcilerin konumlarından bağımsız olarak gerçekleri aynı şekilde tanımlamalarını gerektirdiğine inanıyorlardı.

Ancak bu senaryoyu paradoksal kılan şey, gizli klasik varsayımlara dayanmasıdır. Bir varsayım, Wigner'ın haklı, arkadaşının haksız (veya tam tersi) olmasıdır çünkü ikisi de nihayetinde arkadaşının kübit ölçümünün sonucunu modellemektedir. Ancak farklı tahminlerinin ikisinin de farklı sistemleri modellediği anlamına geldiğini varsayalım. Wigner kübit laboratuvar ortamını modelliyor, arkadaşı ise sadece kübit'i modelliyor.

Klasik bir durumda, Wigner ve arkadaşı bir yazı tura atmanın sonucunu tahmin etmek için aynı olasılıklara sahip olabilir. Wigner, diyelim ki, bir perdenin arkasında duruyor olsa bile, arkadaşının yazı tura atmasını üst üste binmiş olarak ele almak zorunda kalmazdı. Ancak kuantum durumunda, Wigner sadece yazı tura için olasılıkları ayırıp izole edemez.

Wigner'in düşünce deneyine geri dönelim. Wigner'in yeni bilgisi onun ilk tahminini çürütmüyor. Kuantum formalizmi, Wigner ve arkadaşının iki farklı durum için tutarlı açıklamalara sahip olduğunu gösteriyor. Bu, yalnızca sezgilerimize teslim olup Wigner ve arkadaşı için her zaman aynı sistemin geçerli olduğunu varsayarsak paradoksal görünür.

Wigner ve arkadaşının bulgularını paylaştığı sabırsızlıkla beklenen an, paradoksun çözümü değil, paradoksal durum çoktan sona erdikten sonra olanlardır.

Yol ayrımı var mı ? Klasik veya kuantum fiziği mi? Wigner'in arkadaşının bir durumun iki tutarsız tanımını içerdiğini söyleyen klasik yoruma bağlı kalmak paradokslar üretir. Kuantum perspektifi, iki farklı durumun tanımı olduğunu ima eder. İlki sezgiseldir ancak bir çelişkiyle sonuçlanır, diğeri daha az sezgiseldir ancak tutarlıdır.