To my jesteśmy dziwni i absurdalni , a nie fizyka kwantowa !

Dział:Technologie.Temat;Nauka

Brytyjczyk Philip Ball ,fizyk i chemik w jednej osobie,jest prawdopodobnie najbardziej płodnym pisarzem popularyzującym- na wysokim poziomie- współczesne nauki ścisłe.

Pierwsza jego książka,spotkana przeze mnie ( polskie wydanie "Masy krytycznej", wydawnictwo Insignis,Kraków,2007)wkurzyła mnie apoteozą redukcjonizmu,ale błyskotliwość inteligencji autora była uderzająca,wkrótce więc zakupiłem "Serving the Reich.The Seul of Physics under Hitler" oraz "The Devil's Doctor.Paracelus and the World of Renaissance Magic and Science ."

"Dusza fizyki za Hitlera" rozczarowała mnie .a opowieść o Paracelsusie zachwyciła i to drugie wydarzenie spowodowało ,że obserwuję systematycznie twórczość popularyzatorską (w czaspismach i mediach angielskich ) dr Philipa Balla. A jest ona obfita.

Dziesiątki artykułów,wywiadów,pogadanek w rozlicznych mediach. On sam, przez wiele lat redaktor naczelny czasopisma o renomie światowej "Nature",a jednocześnie autor 25 książek o problematyce nauk przyrodniczych.

W ostatnich dwóch latach skupił swoją uwagę na historii i filozofii fizyki kwantowej, co zaowocowało głośną książką,której spolszczony przeze mnie tytuł może być taki: "Poza upiorność. " [1].Natomiast podtytuł:

"Dlaczego wszystko, o czym myślałeś, że wiesz o fizyce kwantowej, różni się od tego, co powinieneś wiedzieć?"

Tytuł przestaje być zagadkowy i niezrozumiały, jeśli przypomnimy sobie zawołanie Alberta Einsteina określające zjawisko splątania kwantowego obiektów/układów kwantowych : : ...to upiorne działanie na odległość".

Philip Ball kwestionuje upiorność zjawisk odkrytych przez fizykę kwantową mikroświata,a nawet więcej.Gwałtownie zaprzecza słynnym powiedzeniom Nielsa Bohra, oraz Richarda Feynmana,które przypomnę ponizej:

1. "Jeśli teoria kwantowa nie wywarła na tobie wstrząsającego wrażenia, nie zrozumiałeś jej."(N.Bohr)

2. "Jeśli sądzisz, że rozumiesz mechanikę kwantową, to nie rozumiesz mechaniki kwantowej....Mechanika kwantowa opisuje przyrodę jako absurdalną z punktu widzenia zdrowego rozsądku. I w pełni zgadza się z doświadczeniem. Mam więc nadzieję, że zaakceptujecie naturę taką, jaka jest – absurdalną."( R.Feynman).

Philip Ball wyśmiewa tych , którzy twierdzą, że fizyka kwantowa przedstawia mikro-świat jako dziwny,niepojęty rozumem, niezgodny ze zdrowym rozsądkiem, a-przyczynowy,niemożliwy do opisania w ramach dwuwartościowej logiki formalnej.

Bardzo mi się to podoba ,gdyż od dawna uważam,iż od 70 lat w mechanice kwantowej nie ma nic do rozumienia dla niespecjalisty, poza poleceniem: " licz ,a gdy obliczysz i zastosujesz to dasz spokój sobie i nam z tym rozumieniem." Jeśli nie ma nic do rozumienia , to Feynman (jak zwykle) robił zgrywę i drakę,że nikt QM nie rozumie.

Natomiast argumentacja merytoryczna  Balla, na rzecz tego , ze fizyka kwantowa nie jest: ani dziwna,ani absurdalna ,ani niemożliwa do zrozumienia - pachnie zabawnym paradoksem.Oto dlaczego.

Philip Ball pisze dokładnie tak: nasz pogląd na zachowanie natury w skali mikro jest błęny przzez ten specjalny przypadek ,że dotychczas mamy egzystencjalne doświadczenie wyłącznie z obiektami i wielkościami makroskopowymi.

"It's what nature is - it's just that our viewpoint of how nature behaves is misled by the special case that is macro-sized objects."

Czyli absurdalnymi i dziwnymi jestemy my , a nie fizyka kwantowa!

Dlatego takimi jesteśmy-powiada Ball- bo świat kwantowy oddzielamy fałszywie od naszego,gdy w rzeczywistości wszystko jest kwantowe: mikroświat,makroświat i megaświat.

Tym samym przekonuje on nas, że świat dany nam w doswiadczeniu egzystencjalnym jest kwantowy ,chociaż my dobrze wiemy, że nie jest możliwe, by stół i krzesło obok , były splątane kwantowo,a także byśmy dowiadczyli bilokacji, lub dowolne przedmioty świata makroskopowego podlegały superpozycji.

P.Ball to zdanie, że makroskopowa rzeczywistość jest też kwantowa, ocukrza czytelnikowi zatrzymując się na tym : to, co wydaje się oczywiste i słuszne w naszym codziennym świecie, opiera się na fundamentach, będących tego zaprzeczeniem.Jak się więc dzieje, owe bezkolizyjne przejście z kwantami ( które nie wydają się oczywiste, lub słuszne , a nawet możliwe)do naszego świata?

 Philip Ball wyjaśnia, w jaki sposób sprzeczne z intuicją zasady QM, stanowią podstawę świata, którego doświadczamy.Opisuje niektóre kluczowe pojęcia mechaniki kwantowej, takie jak superpozycja, splątanie i dekoherencja.

Jego zdaniem, dzięki np. dekoherencji, świat makroskopowy [i fizyka klasyczna] wyłania się z leżących u podstaw praw kwantowych.Makroskopowe obiekty nie wykazują interferencji kwantowej, lub nie podlegają superpozycji, ponieważ nie można ich opisać za pomocą spójnych funkcji falowych.Spójność funkcji falowych układów zanika na skutek oddziaływania układów z ich otoczeniem( dokładniej piszą:spójnosc rozprzestrzenia się w środowisku i znika odrębność układów kwantowych).

Jest więc dla P.Balla dekoherencja prawdziwym środkiem magicznym: czyni świat makroskopowy kwantowym,a jednocześnie kwanty stają się dzięki niej niewidzialne.Test empiryczny ta idea przeszła: Serge Haroche w École Normale Supérieure w Paryżu(1996) oraz Anton Zeilinger z Uniwersytetu Wiedeńskiego ( 2003) poraz pierwszy zmierzyli dekoherencje atomu i dużych cząsteczek chemicznych.

Z dugiej jednak strony ,Ball niestety uprawia w tym miejscu chciejstwo.Istnieją bowiem prace poważnych fizyków-teoretyków ( zobacz [2]) kwestionujące poprawność formalną teorii dekoherencji.

Referuje autor książki również główne historyczne interpretacje mechaniki kwantowej nie cofając się przed krytyczną oceną ich.Przychylnie omawia interpretację kopenhaską QM,natomiast krytycznie referuje hipotezę Hugha Everetta "The many-worlds interpretation",która głosi, że każdy pomiar wysyła Wszechświat wzdłuż ścieżek rozgałęzień, co zwiększa liczbę równoległych rzeczywistośc, czym sprawił mi cichą satysfakcję.

W końcowej części tej interesującej i błyskotliwie napisanej książki, Ball rysuje perspektywę przemiany dotychczas obowiązującej wersji fizyki kwantowej w coś, co sloganowo nazwano "rekonstrukcja mechaniki kwantowej od zera ", zapoczątkowaną pracami Davida Deutscha, Petera Shora i Charlesa Bennetta.

Mechanika kwantowa w tym projekcie, jest przedstawiana, jako zestaw reguł dotyczących sposobu udostępniania i przetwarzania informacji.Najpierw odrzuca się wszystkie prawa i modele Bohra,Heisenberga,Schroedingera i rozpoczyna się budowę QM od nowa, przez przyjęcie dostatecznie bogatych aksjomatów.

W 2009 roku Borivoje Dakić i Caslav Brukner fizycy z Uniwersytetu w Wiedniu,wprowadzili trzy aksjomaty, opisujące system fizyczny ze stanowiska jego zdolnoci informacyjnej i otrzymali jego kwantową charakterystykę.

Aksjomaty kwantowej rekonstrukcji różnych autorów, dotyczą tego, co można robić z informacją.Giulio Chiribella, fizyk z Uniwersytetu w Hongkongu, zrekonstruował w roku 2010 teorię kwantową, operując kilkoma aksjomatami określającymi informację i jej własności,otrzymał w rezultacie superpozycję kwantową, ,splątanie kwantowe,nielokalność obiektów kwantowych i zasadę Heisenberga.Kontynuowali to :Giacomo Mauro D'Ariano w Perimeter Institute i Paolo Perinotti z Uniwersytetu w Pawii we Włoszech.

Philip Ball entuzjastycznie przyjmuje ideę rekonstrukcji QM "od zera"[także inne projekty np.QBism] ,lecz mnie ten stan nie udzielił się.Stale pamiętam ostrzeżenie Johna Stewarta Bella[tego od słynnych nierównosci i nielokalności]:"tylko nie dopuszczajmy teorii informacji do mechaniki kwantowej ".

Tutaj,na salonie 24 kursuje twierdzenie o fizyczności informacji i jej jednostkach,przyrządach pomiarowych itd.Usiłuję zrozumieć informacyjną rekonstrukcję od zera QM ale mizerne są tego rezultaty,toteż merytorycznie zamilknę na temat tej rekonstrukcji.Co jednak nie wpływa na moją opinię o książce : jest świetnie napisaną filozofią fizyki kwantowej. Jej polskie tłumaczenie w przygotowaniu.

Literatura

[1] P. Ball,Beyond Weired.Why Everything You Thought You Knew about Quantum Physics Is Different? University of Chicago Press,2018

[2]S.Weinberg,The Trouble with Quantum Mechanics,The New York Review of Books,19.01.2017