Natura świata kwantowego

                                

 

Teoriopoznawcze problemy fizyki kwantowej / mechaniki kwantowej  przestały być -w sposób zagadkowy -przedmiotem zainteresowań polskich fizyków  w ostatnich, minionych 20-30 latach. Nie ma, ani polskich, oryginalnych prac  na temat interpretacji pojęciowej  współczesnej fizyki kwantowej ,ani tłumaczeń prac obcych autorów.

 A przecież  mieliśmy znakomitych fizyków- interpretatorów   pojęć i zasad fizyki współczesnej ,by ograniczyć się do takich kilku postaci: Czesław Białobrzeski, Jerzy Rayski, Jan Weyssenhoff, Szczepan Szczeniowski, Arkadiusz Piekara. Rzuca się w oczy brak kontynuatorów, zwłaszcza na tle  bogatej twórczości z zakresu tej tematyki  w innych krajach.

Właśnie pod koniec minionego roku, znany wydawca Polgrve Macmillan wydał –w bogatej serii „New Directions in the Philosophy of Science”- bardzo interesujący tytuł [1].

Jego autor, Prof.Simon Friederich  reprezentuje rzadki przypadek unii dwóch specjalności: doktorat z fizyki teoretycznej na uniwersytecie w Heidelbergu, oraz doktorat z filozofii na uniwersytecie w Getyndze. Zatrudniony jest  na uniwersytecie w Groningen [ Holandia],publikuje rozprawy z fizyki cząstek elementarnych, oraz z podstaw matematyki[ szczególnie aksjomatyka probabilistyki] w takich pismach jak : Studies in History and Philosophy of Modern Physics, Erkenntnis, European Journal for Philosophy of Science, Synthese. Dwa lata temu słuchałem jego referatu na arcyciekawej konferencji poświęconej  podstawom teoriopoznawczym fizyki w Monachium[zob.2].

“Interpreting Quantum Theory” to jego pierwsza książka, ale jej treść wskazuje [według mnie],że autor dochodził do niej przez kilkuletnie studia, oraz publikacje w czasopismach rezultatów swych badań nad tematami i kwestiami szczegółowymi, by na koniec  zaprezentować syntezę w wydaniu książkowym. Synteza ta nie jest własną interpretacją pojęć i zasad QM ,lecz bardzo sumienną krytyką kilkunastu głównych interpretacji ,będących w oficjalnym obiegu.

Krytyka ta została nawet przez Friedricha opatrzona dosyć prowokującym logo: "Therapeutic Approach" ,ale muszę przyznać ,że motywy zastosowania takiego logo zostały przez autora przekonująco przedstawione.

QM bowiem podlega dwubiegunowej chorobie psychicznej. Z jednej strony mechanika kwantowa ma fenomenalne potwierdzenie empiryczne swych szczegółowych hipotez i masowe zastosowanie praktyczne. A z drugiej strony jest objęta potwornym chaosem pojęciowym i rozpasaniem interpretacyjnym [Penrose w roku 2002 widział sześć różnych interpretacji QM (3),a Gell-Mann i Hartley w roku 2013 doliczyli się już 12 takich interpretacji (4)]. Pasjonaci i fani mechaniki kwantowej tę dwubiegunową chorobę psychiczną dominującą szczególnie wśród „hadronowców” krzątających się wokół LHC genewskiego, uznali za stan najlepszego zdrowia QM i każdego kto próbuje ją leczyć – odsyłają do diabła.

S.Friedrich nie daje się wciągnąć  w banalny już i oklepany pseudo-problem  niezgodności między mechaniką kwantową a teorią względności, gdyż chyba zrozumiał ,że ani jedna teoria ,ani druga nie są „teoriami wszystkiego” [TOE] i ich struktury formalne są dopełniające się, a nie wykluczające wzajemnie. Jeśli doświadczenie rozstrzygnie pozytywnie ,że pewne hipotezy ogólnej teorii względności [ GR] są prawdziwe odniesieniu do obiektów kwantowych, lub że kwantowanie pola grawitacyjnego jest możliwe i ma sens empiryczny to owa rzekoma przepaść między tymi dwoma teoriami będzie tylko legendą.

Natomiast jego osiągnięciem jest podniesienie dwóch fundamentalnych kwestii mechaniki kwantowej : probabilistycznego charakteru opisu zjawisk kwantowych, oraz akauzalnej natury tych zjawisk. Mechanika kwantowa , w swej strukturze zasadza się na schemacie probabilistycznym. Jednak pojęcie prawdopodobieństwa zdarzenia jest u niej tak odmienne od klasycznego, że trzeba było aż kilkadziesiąt lat jego stosowania, by matematycy spostrzegli ,że fizycy kwantowi mówią o jakimś innym prawdopodobieństwie [np. interferencja prawdopodobieństw, ujemne prawdopodobieństwo], od tego jakim oni operują .

O tym, że powstała taka hybryda pojęciowa „prawdopodobieństwo stanu” ,która trochę podlega aksjomatyce statystyki , a trochę nie, zadecydowały dwa autorytety fizyki : Max Born i John von Neumann. S.Fischer poświęca temu problemowi prawie całą część drugą książki, zwłaszcza rozdziały 5 i 6 [Quantum Bayesianism  i Quantum Probabilities: What Are They? ].

Również podoba mi się  stanowisko S.Friedricha wobec problemu przyczynowości w mikroświecie. Pamiętamy, że Kopenhaska interpretacja mechaniki kwantowej odrzuca przyczynowość pojedynczego obiektu kwantowego. Autor dostrzega pewien renesans tej interpretacji [ zob. Part III Objections, oraz Part IV Non-locality, Quantum Field Theory, and Reality, a szczególnie rozdz.10 i 11] jednak odważnie optuje na rzecz lokalnej przyczynowości.

Praca S.Fridricha wnosi nowy prąd ideowy do tradycyjnej zasady myślenia fizyki o rzeczywistości : formować racjonalne modele zjawisk i praw o mocnych związkach z empirią ,a struktury formalne teorii[ matematyczne] traktować tylko jako narzędzie poznania a nie jako ontologię fizyki.

 

 

 

Literatura

 

[1] S. Friederich,Interpreting Quantum Theory- A Therapeutic Approach,Polgrave Macmillan,2014      

 

[2] S.Friedrich, Re-thinking local causality, Foundations of physics conference, Munich, Jul 31th 2013,ed.Synthese, 192, 221-240 , 2014

[3] R.Penrose,Droga do rzeczywistości,Warszawa,2007,str.755

[4]M.Gell-Mann,J.B.Hartle, Adaptive Coarse Graining, Environment, Strong Decoherence, and Quasiclassical Realms,ArXiv: 1312 7454v1