Einstein i probabilistyczna interpretacja teorii kwantowej

Pan Bóg nie gra w kości!, wypalił kiedyś Einstein, i od tego czasu uważany jest za wielkiego przeciwnika probabilistycznej interpretacji mechaniki kwantowej. Czy ta opinia jest absolutnie słuszna? Czy rzeczywiście był on zawsze aż tak zdecydowanym wrogiem takiego podejścia do kwantów?

Pozwoliłem sobie pogrzebać w necie i znalazłem, że Einstein prawdopodobnie po raz pierwszy użył powyższego sformułowania w liście do Maxa Borna w 1926 roku (a więc tuż po fakcie, gdy Born przedstawił swoją probabilistyczną interpretację funkcji falowej). Później wielokrotnie używał tego argumentu w różnych rozmowach i dyskusjach. Widocznie bardzo mu się spodobał :)

Interpretacja Borna musiała być ogromnym szokiem dla Einsteina (jak zresztą dla wielu innych) i nic dziwnego, że nie chciał jej zaakceptować. Myślę jednak, że po pewnym czasie jego opór nieco zmalał. Dlaczego tak uważam?

W 1940 roku Einstein napisał esej Podstawy fizyki teoretycznej, w którym przedstawił historię fizyki od Newtona do czasów sobie współczesnych. Rzecz jasna, spory fragment dotyczy mechaniki kwantowej. Einstein mocno podkreślał statystyczny charakter jej przewidywań. W szczególności, opisał model rozpadu jądra atomowego jako ewolucję czasową funkcji falowej cząstki materialnej zamkniętej w studni skończonego potencjału; ta funkcja stopniowo przebija się przez barierę potencjału, po czym następuje jej kolaps, gdy dokona się pomiaru położenia cząstki. Opis ten nie został opatrzony żadnym negatywnym komentarzem.

Co więcej, w podsumowaniu Einstein stwierdził wręcz coś takiego:

Trzeba przyznać, że ta nowa koncepcja teoretyczna  (tj. mechanika kwantowa – przyp. kierdel) nie jest płodem czyjejś fantazji, lecz powstała pod naciskiem faktów doświadczalnych. Wszystkie próby opisania falowych i korpuskularnych aspektów zjawisk mikroskopowych za pomocą modeli czasoprzestrzennych zakończyły się na razie niepowodzeniem. Jak przekonująco wykazał  Heisenberg, z empirycznego punktu widzenia ściśle deterministyczny opis struktury materii jest wykluczony, ponieważ aparaty pomiarowe są również układami kwantowymi.  Jest zatem zapewne wykluczone, by dalszy rozwój fizyki spowodował odrzucenie obecnych podstaw statystycznych i powrót do modelu deterministycznego, odnoszącego się bezpośrednio do fizycznej rzeczywistości (podkr. kierdel). Z logicznego punktu widzenia wydaje się, że mamy dwie możliwości. Ostateczny wybór zależy od tego, która z nich prowadzi do logicznie najprostszych podstaw fizyki. Obecnie nie znamy żadnej zgodnej z obserwowanymi faktami deterministycznej teorii, opisującej zdarzenia zachodzące w mikroświecie.

Co prawda, na zakończenie tegoż eseju Einstein powrócił do swego przekonania o słuszności podejścia deterministycznego i użył ulubionego porównania:

Niektórzy fizycy – i ja zaliczam się do nich – nie wierzą, byśmy musieli na zawsze odrzucić koncepcję bezpośredniego opisu rzeczywistych zdarzeń fizycznych, zachodzących w czasoprzestrzeni, i pogodzić się z tezą, iż zdarzenia mają charakter losowy, jak w grze hazardowej. Każdy człowiek sam wybiera kierunek swoich poszukiwań; każdy też może czerpać pocieszenie ze znakomitego powiedzenia Lessinga, że poszukiwanie prawdy jest cenniejsze niż jej posiadanie.

ale z cytatu tego, moim zdaniem, wynika, że choć nadal wierzył w poprawność jakiegoś (bliżej nieokreślonego) deterministycznego opisu świata fizycznego, to jednak dopuszczał możliwość, iż jego przekonanie jest błędne.

Wygląda więc na to, że pogląd Einsteina na probabilistyczną wizję mechaniki kwantowej ewoluował w czasie niczym funkcja falowa: stopniowo przebijał się przez barierę niechęci, chociaż maksimum kwadratu amplitudy (tj. największe, zdaniem uczonego, prawdopodobieństwo poprawnego opisu budowy materii) ciągle umieszczone było w obszarze deterministycznym ;)

PS. Cytaty pochodzą z książki A. Einstein „Teoria względności i inne eseje”, tłum. P. Amsterdamski; wyd. Prószyński i S-ka, Warszawa 1997.