Nim sami zaczniemy poważnie rozmyślać nad jakimś problemem, dobrze jest zapoznać się z tym co o danym problemie mówią i piszą eksperci. Postawa taka zapobiega wymyślaniu tego co już zostało wymyślone. Postawa taka pozwala nam na dostrzeżenie problemów, które inaczej mogłyby umknąć naszej uwadze. Postawa taka sprzyja usunięciu klapek na oczach, które to klapki mamy, chcąc nie chcąc, gdy polegamy wyłącznie na naszych subiektywnych odczuciach. Postawa taka łączy nas z całością kultury światowej, przeciwdziała zaściankowości, zbliża do rzeczywistości, zapobiega megalomanii i życiu złudzeniami.
W dzisiejszej notce zaprezentuję trochę opinii ekspertów dotyczących jednej z dwóch fundamentalnych teorii fizyki współczesnej – mechaniki kwantowej. Oprę się przy tym na prezentacji Mike'a Towlera z Cavendish Laboratory, Cambridge University, „The return of pilot waves”. Mike Towler zrobił dobrą robotę zbierając cytaty i opinie – warto te cytaty znać w przekładzie na polski. Mój przekład nie jest przekładem literackim, mam nadzieję jednak, że wiernie oddaje istotę przekładanych sformułowań. Tu i ówdzie dołączę moje własne komentarze. Zainteresowany czytelnik zajrzy do oryginału „The return of pilot waves” i do innych publikacji zgromadzonych w witrynie Mike'a Towlera.
W notce dzisiejszej zajmę się wyłącznie stwierdzeniami obrońców starego porządku – bo to pouczające.
Rzecz dotyczy mechaniki kwantowej, kształtu i interpretacji tej teorii. Bodaj najczęściej dyskutowanym i kontrowersyjnym zjawiskiem jest interferencja elektronów na dwóch szczelinach.
Jest więc źródło, „działo elektronowe”. Intensywność wystrzeliwanych elektronów jest mała, powiedzmy średnio nasze działo wystrzeliwuje jeden elektron na sekundę. Pomiędzy źródłem a ekranem ustawiona jest przesłona z parą szczelin. Od czasu do czasu na ekranie pojawia się plamka. Interpretujemy to jako: elektron przeszedł od źródła do ekranu, uderzył w ekran, zostawił ślad – dowód swego przejścia. Taki jak tu:
Po, powiedzmy, tysiącu sekund, otrzymujemy jakieś sto kropek:
Źródło wyprodukowało w tym czasie około tysiąca elektronów. Interpretujemy to jako: większość elektronów trafiła w przesłonę, tylko mała część dotarła do ekranu. Nie trafiają w ten sam punkt ekranu, bo albo źródło jest jakieś niestabilne, albo szczeliny jakoś na te elektrony działają w sposób podobny jak to jest z odbiciami piłeczek przy losowaniu totolotka.
Strzelamy więc elektronami dalej i gdy dojdziemy do jakichś 100 tysięcy śladów na ekranie, zaczynamy widzieć pewną prawidłowość – plamki układają się w obraz interferencyjny.
Nie jest to jakiś „eksperyment myślowy”. Film z rzeczywistego doświadczenia przeprowadzonego w laboratoriach firmy Hitachi (pod kierunkiem Tonomury) można zobaczyć zobaczyć na własne oczy:
Chodzi o wyjaśnienie mechanizmu powstawania tego obrazu. Co mówią o tym wielkie autorytety?
Richard Feynman poświęca dyskusji tego zjawiska 19 stron swojej książki „Charakter praw fizycznych”.
"A phenomenon which is impossible, absolutely impossible, to explain in any classical way, and which has in it the heart of quantum mechanics. In reality it contains the only mystery."
Zjawisko, którego absolutnie, ale to absolutnie, nie można wyjaśnić w klasyczny sposób. Zjawisko które zawiera w sobie samo sedno mechaniki kwantowej. W rzeczywistości zawiera ono w sobie jedyną tajemnicę.
"Do not keep saying to yourself, if you can possibly avoid it, 'But how can it be like that?' because you will get 'down the drain,' into a blind alley from which nobody has yet escaped. Nobody knows how it can be like that."
Jeśli jesteś w ogóle w stanie przestać, to nie powtarzaj w kółko „Ależ jak to możliwe?”, bo w ten sposób wyczerpiesz swe siły i wpadniesz w otchłań z której nikt jeszcze nie wyszedł cało. Nikt bowiem nie wie jak to jest możliwe.
"How does it really work? What machinery is actually producing this thing? Nobody knows any machinery. Nobody can give you a deeper explanation of this phenomenon than I have given; that is, a description of it."
Jak to się w samej rzeczy dzieje? Jaka machina produkuje te rzeczy? Nikt nie zna tego mechanizmu. Nikt nie da ci głębszego wyjaśnienia niż ja dałem; to znaczy po prostu opisu tego co ma miejsce.
Czy mamy wierzyć Feynmanowi? Słowo „wierzyć” jest nie na miejscu. W nauce nie powinno być miejsca na wiarę. Natomiast nie można tego co pisze Feynman nie wziąć pod uwagę. Niewątpliwie, skoro sam Feynman jest wstrząśnięty, zapewne wielu innych fizyków jest równie wstrząśniętych. Izapewne słowa Feynmana są wbijane do głowy milionom studentów na całym świecie, co nie może nie mieć wpływu na to co się dzieje w świecie wokół nas.
Wnosimy stąd, że fizyka współczesna ma jakiś problem ze zrozumieniem i z wyjaśnieniem rzeczywistości. Skoro jest problem, zapewne trwa dyskusja wokół tego problemu. Przysłuchajmy się więc tej dyskusji. Uprzedzam z góry: dyskusja ta niewiele się różni, gdy idzie o pewne jej elementy, od dyskusji pomiędzy zwolennikami teorii ewolucji (życie powstało przez przypadek, człowiek pochodzi od małpy itd)i zwolennikami kreacjonizmu (świat został stworzony w siedem dni itd), wraz ze wszystkimi formami pośrednimi. Bardzo ciekawie pisze o tym Wm. R. Fix w „The Bone Peddlers. Selling the Evolution. How leading paleontologists hype their finding to pomote evolution.”
W roku 1979 znany fizyk Rudolf Peierls pisał:
"In recent years the debate on these ideas has reopened, and there are some who question what they call 'the Copenhagen interpretation of quantum mechanics' - as if there existed more than one possible interpretation of quantum mechanics."
W latach ostatnich wybuchła na nowo debata na tymi problemami i niektórzy podważają to, co nazywają „Kopenhaską interpretacją mechaniki kwantowej” - tak jakby były jakieś inne interpretacje.
Niewątpliwie Peierls usiłuje zamknąć usta tym „podważaczom starego porządku” - podobnie jak zagorzali ewolucjoniści usiłowali zamknąć usta podważaczom teorii Darwina. Zajmowanie się czym innym jest niebezpieczne dla kariery naukowej!O co tu idzie?
Pisał Niels Bohr:
Fizyka dotyczy wyłącznie pomiarów – niczego więcej.
Replikował John Bell:
„Problem pomiaru i problem obserwatora to problem tego gdzie pomiar się zaczyna i gdzie się kończy. ... Myślę, że – gdy analizujemy język który przylgnął do fizyków, mianowicie, że fizyka dotyczy wyników obserwacji - po analizie wszystko wyparowuje i nie pozostaje w ogóle nic jasnego.”
John Bell uparcie poszukiwał jasności, odrzucał wszelkie mętniactwo. Jedyne jasne co znalazł to teorie z ukrytymi parametrami. Teoria fali-pilota sformułowana przez de Broglie'a i przeformułowana przez Bohma była jedną z takich teorii. Oj nie na rękę była konserwatystom, nie na rękę.
" The idea of an objective real world whose smallest parts exist objectively in the same sense as stones or trees exist, independently of whether or not we observe them... is impossible." [Heisenberg, 1958]
Idea obiektywnie rzeczywistego świata, w którym jego najmniejsze części istnieją obiektywnie w tym samym sensie, co kamienie czy drzewa, niezależnie od tego czy są obserwowane czy nie .... jest niemożliwa. [Heisenberg, 1958]
"Every attempt, theoretical or observational, to defend such a hypothesis (the notion of hidden variables supplementing the wave function description) has been struck down." [J.A. Wheeler (1983)]
Wszystkie próby, czy to teoretyczne czy doświadczalne, obrony takiej hipotezy (idzie o ukryte parametry, poza funkcją falową) zostały zbite. [J.A. Wheeler (1983)]
"No concealed parameters can be introduced with the help of which the indeterministic description could be transformed into a deterministic one. Hence if a future theory should be deterministic, it cannot be a modification of the present one but must be essentially different. How this could be possible without sacrificing a whole treasure of well-established results I leave to the determinists to worry about." [Born, 1949]
Nie da się wprowadzić żadnych ukrytych parametrów przy pomocy których opis indeterministyczny mógłby być przekształcony w opis deterministyczny. Jeśli zatem jakaś przyszła teoria ma być teorią deterministyczną, nie może być modyfikacją teorii obecnej, lecz musi być czymś zupełnie nowym. Jak może to być możliwe bez poświęcania całego bogactwa ustanowionych faktów – tym niech się martwią determiniści.[Born, 1949]
To stwierdzenie Maxa Borna bardzo przypomina oficjalne oświadczenie rzecznika AAAS (American Association for the Advancement of Science) z 6-go stycznia 1981 roku, który w odpowiedzi na głosy domagające się rewizji darwinowskiej teorii ewolucji i zmiany sposobu wbijania jej w głowy uczniom w szkołach publicznie oświadczył: 100 milionów skamielin, zidentyfikowanych i datowanych, zgromadzonych w muzeach świata, to 100 milionów faktów dowodzących teorii ewolucji i nie pozostawiających żadnych wątpliwości.
In contrast to ordinary mechanics, the new quantum mechanics does not deal with a space-time description of the motion of atomic particles... The difficulties • • • seem to require just that renunciation of mechanical models in space and time which is so characteristic a feature in the new quantum mechanics." [Bohr 1934]
W przeciwieństwie do zwykłej mechaniki, nowa mechanika kwantowa nie zajmuje się czaso-przestrzennym opisem ruchu cząstek atomowych... Trudności wydają się wymagać porzucenia mechanicznych modeli w czasie i przestrzeni, i tak się właśnie dzieje w nowej mechanice kwantowej. [Bohr 1934]
Niemniej, nie wszyscy fizycy ulegają naciskowi autorytetów. Nie przyjęli do wiadomości stwierdzeń o niemożliwości de Broglie i Bohm. Zaproponowali opis alternatywny – koncepcje fali pilota. W obozie konserwatywnym zapanowała zgroza oburzenia. Trzeba coś z tym zrobić. Trzeba przeciwdziałać. Trzeba zatkać nieposłusznym usta.
"..We consider it juvenile deviationism .. we don't waste our time ... [by] actually read[ing] the paper. If we cannot disprove Bohm, then we must agree to ignore him." [Oppenheimer, 1953. Abraham Pais also referred to 'juvenile deviationism'.]
"..[Bohm] is a public nuisance.. a Trotskyite and a traitor"[Princeton Institute, 1953]
Uważamy, że jest to młodzieńczy dewiacjonizm ... nie traćmy naszego czasu ... studiując prace. Jeśli nie możemy udowodnić, że Bohm jest w błędzie, to zgódźmy się na to, by go po prostu ignorować. [Bohm] jest po prostu publicznie dokuczliwy ... to Trockista i zdrajca. [Oppenheimer, 1953, Princeton Institute, 1953]
"..[Bohm's work is] a short-lived decay product of the mechanistic philosophy of the nineteenth century" [Rosenfeld]
[Bohm] jest krótko żyjącym produktem rozpadu mechanistycznej filozofii dziewiętnastego wieku. [Rosenfeld]
To hope for hidden variables is as ridiculous as hoping that 2 x 2 = 5." [Heisenberg]
Nadzieja na parametry ukryte jest tak samo absurdalna jak to, że 2 x 2 = 5. [Heisenberg]
