Dawno temu ,dzięki istnieniu salonu 24,opublikowałem w tej witrynie serię tekstów poświęconych historii tak zwanej kopenhaskiej interpretacji fizyki kwantowej,oraz pierwsszych oznak jej zmierzchu.Od tego czasu minęła dekada lat( i trochę więcej) ,uznałem więc,że warto nakreślić obraz stanu aktualnego filozoficznych interpretacji faktów i idei mechaniki kwantowej.
Mechanika kwantowa ma fantastyczne zastosowanie we wspólczesnej technologii.To ona spowodowała,że wiek XX nie jest w żadnym sensie, kontynuacją techniki i technologii czasów poprzedzających go,lecz totalną innością w tej dziedzinie. Cywlizacja i kultura stworzone przez fizykę mikroświata, formują typ osobowości człowieka,dla którego Ziemia staje się planetą startową do penetracji bezpośredniej Układu Słonecznego.
Jednak rozumienie,wyjaśnienie, oraz interpretacja filozoficzna kanonicznej postaci mechaniki kwantowej[QM], są nadal dualne, rozdwojone,pęknięte.Większość kwantowców nie interesuje,ani nie angażuje , pytanie:
Co to jest, co badamy?
Każda odpowiedź(nawet bezsensowna z punktu widzenia ontologii racjonalnej) nie zatrzymuje ich uwagi ,ponieważ we krwi mają inne pytanie ( w różnych odmianach), a mianowicie :
Do czego to (co zbadaliśmy,odkryliśmy) może sie przydać?Jak to wykorzystać? Czy to może mieć praktyczne zastosowanie?
I ta właśnie dualność ideowa QM, przybrała postać przepaści między triumfem jej znaczenia praktycznego ,a totalną porażką oczekiwanej funkcji teoriopoznawczej. Zapraszam do prześledzenia historii porażki związanej z kwantową teorią relacji: układ kwantowy i jego świadomy obserwator/eksperymentator,która niegdyś zwana była kwantową teorią pomiaru.
Kopenhaska interpretacja QM ttwierdziła , że każdy układ /obiekt kwantowy,jest określony przez wektor w kwantowej przestrzeni stanów, i ewoluuje zgodnie z deterministycznym równaniem Schrödingera.Kwantowa fizyka eksperymentalna nie mierzy jednak wektorów stanu, lecz obserwable fizyczne układu, które są operatorami liniowymi,hermitowskimi i odpowiadają wielkościom mierzalnym np.położenie,energia,pęd...Znajomość wektora stanu nie wystarcza niestety do prognozowania wyniku pomiaru obserwabli,
Dxieje się tak dlatego, że podczas eksperymentu , stan układu przechodzi -w nieprzewidywalny sposób - do stanu własnego obserwabli, której pomiaru dokonujemy. To zjawisko nazwane zostało " kolapsem",lub redukcją funkcji falowej układu kwantowego.
Bez pojęcia procesów typu R, czyli procesów redukcji funkcji falowej w aktach obserwacji/pomiaru świadomego obserwatora ,nie można wyjaśnić,ani zrozumieć nieprzewidywalności wyników eksperymentu kwantowego-twierdzili członkowie "szkoły kopenhaskiej"[1].
Pierwszym,który przedstawił -inną od kopenhaskiej-interpretację bez korzystania z idei procesów R ,był młody fizyk amerykański Hugh Everett III [2].Teoria ta później została nazwana przez De Witta [3]: The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics [MWI].
Obiekt kwantowy (cząstka elem.,atom,molekuła)pod nieobecność świadomego obserwatora(brak pomiaru,obserwacji) istnieje w „superpozycjach” o różnych możliwościach stwierdzenia jego obecności,czyli jakby przebywał w dowolnym miejscu w przestrzeni. Obserwacja,pomiar ściąga go do jednego miejsca.Ale nie możemy dokładnie przewidzieć, jaka będzie ta lokalizacja; co najwyżej możemy obliczyć prawdopodobieństwo różnych wyników.
Twierdzenie Evereta III mówi, że wszystkie możliwe wyniki pomiarów kwantowych są fizycznie realizowane w jakimś „świecie” lub wszechświecie. Interpretacja wielu światów sugeruje, że istnieje nieskończona liczba wszechświatów(MWI). oraz traktuje czas jako rozgałęzione drzewo, w którym realizowany jest każdy możliwy wynik kwantowy.W kazdym z tych wszechświatów istnieje kopia obserwatora/eksperymentatora.
Everetianizm nie znalazł zinteresowania Nielsa Bohra i jego szkoły oraz wyznawców "kolapsu"funkcji ψ Schrödingera.Dopiero pod koniec wieku XX ,nie bez poważnego wpływu polskiego fizyka działającego w USA, interpretacja Many Worlds [MWI] uległa odrodzeniu i rozwojowi ,który odsunął w cień "Kopenhagę".
O tym jest książka ,wydana jesienią ubiegłego roku, przez utalentowanego literacko profesora, fizyki teoretycznej ( mechanika kwantowa,kosmologia) w Walter Burke Institute for Theoretical Physics w California Institute of Technology - Seana Michaela Carolla. Uważna lektura tej książki była nawet opłacalna dosłownie,ponieważ jedno z wydawnictw krajowych poprosiło mnie o opinię na temat wartosci książki,celowości jej tłumaczenia i wielkości nakładu.
Autor dokonał w niej podsumowania idei MWI ,uwzględniając wkłady twórczeinnych, po wczesnej śmierci Hugh Everetta,przedewszystkim Polaka Wojciecha Żurka, a także i swój .Żurek jest autorem ważnej teorii odpowiadającej na pytanie: jak oddziaływują na siebie dwa światy: makroskopowy(otoczenie,środowisko) oraz kwantowy,czyli tak zwanej "teorii dekoherencji kwantowej"[5 ].
Sean Caroll twierdzi,że proces dekoherencji kwantowej jest „bezwzględnie konieczny do zrozumienia” idei Many Worlds Interpretation, gdyż wyjaśnia, co dzieje się, gdy pomiary wybierają jedną możliwość z funkcji falowej Schrödingera. Mikroskopijne obiekty kwantowe podlegaja splątaniu w środowisku makroskopowym, i dekoherencja kwantowa zapewnia, że eksperymentator zaobserwuje tylko jeden wynik na jednej gałęzi MWI,a drugi wynik występuje w innej gałęzi.
Jest w tej książce także ,dosyć radykalna,autorska filozofia fizyki kwantowej.Funkcję falową Schrödingera określa Caroll, jako "byt fizyczny".Zawiera ona w sobie wiele możliwych rzeczywistości(światów),a tym samym wszystkie te możliwości muszą istnieć. Carroll pisze:
"funkcja falowa jest ontyczną, bezpośrednią reprezentacją rzeczywistości,a nie jedynie użyteczną miarą naszej wiedzy o rzeczywistości do wykorzystania w obliczaniu oczekiwań eksperymentalnych".Jego zdaniem " rzeczywistość jako całość jest jedną funkcją fali uniwersalnej."
W pomiarze kwantowym dzielimy sami siebie na kopie , podróżując wzdłuż rozgałęzionych ścieżek zdarzeń, które obejmuje uniwersalna funkcja falowa.
Nic więc dziwnego,że Caroll widzi koniec kryzysu teoriopoznawczego wywołanego fizyką mikroświata, gdy spełnimy ten oto warunek :
"We just have to accept that there is more than one of us in the universe. There are many, many Sean Carrolls. Many of every one of us."
Ciekawe, co na to powie czytelnik?
Literatura
[1]R.Penrose,Droga do rzeczywistości,Wyd.Prószyński i S-ka,Warszawa,2007,str.492
[2]H.Everett,Relative State formation ofquantum mechanics,Review of Modern Physics,29,1957,s.454-462
[3] Bryce DeWitt , R. Neill Graham , The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics ,Princeton University Press ,1973 ),
[4]S.Carroll, Sean, Something Deeply Hidden: Quantum Worlds and the Emergence of Spacetime, 2019
[5]W.H.Żurek,Relative States and the Environment: Einselection, Envariance, Quantum Darwinism, and the Existential Interpretation, 19.07.2007,arXiv:0707.2832v1
[6]S. Saunders, J. Barrett, A. Kent, D. Wallace, Many Worlds? - Everett,Quantum Theory, and Reality , Oxford 2010
Komentarze