Η Φιλοσοφία των Κβάντων

Η Φιλοσοφία των Κβάντων

kvanta

Η φυσική στο λυκείου για ενα πράγμα προσπαθούσε να μας πείσει: δεν μπορεί να υπάρξει αντίδραση χωρίς μια προηγούμενη δράση. Όλα τα φαινόμενα του κόσμου μας λαμβάνουν χώρα λόγω μιας αιτίας (δράσης) που οδήγησε στη πρόκληση τους (αντίδραση). Αυτή η ιδέα ονομάζεται αιτιοκρατία. Εφαρμόζοντάς την, φτάνουμε σε συμπεράσματα όπως το ότι ο καφές δεν γίνεται να χυθεί άμα δεν τον ρίξει κάποιος, και ότι ένα σώμα δεν αλλάζει από μόνο του. Κοινή λογική. Στη συνέχεια όμως θα μιλήσουμε για την μη κοινή λογική, τη λογική των κβαντικών συστημάτων, την λογική που ακόμα και ο Αϊνστάιν αρνούνταν να δεχτεί, μέχρι τη στερνή του πνοή.

Ενώπιον της κβαντικής φυσικής οι λυκειακές αντιλήψεις μας για τον κόσμο σείονται αναπόφευκτα. H λογική μας πραγματικότητα φάνταζει με κοσμική πλάνη και την αλήθεια σκεπάζει ένα πέπλο χάους. Τί είναι όμως αυτή η περιβόητη κβαντική μηχανική; Απλό. Είναι η φυσική που περιγράφει ικανοποιητικά τον υποατομικό μικρόκοσμο, δηλαδή, τα σωματίδια από το άτομο και κάτω. Και γιατί τόσος λόγος για κάτι τόσο απλό; Για να το δούμε, αξίζει να εξετάσουμε μερικά παραδείγματα αυτού του μυστήριου κλάδου:

Πρώτα πρώτα, θα δούμε την αρχή της αβεβαιότητας. Ο άνθρωπος που τη διατύπωσε, ο Βέρνερ Χάιζενμπεργκ, έλαβε το βραβείο Νόμπελ στη φυσική το 1933. Με φυσικούς όρους, η αρχή της αβεβαιότητας ορίζει ότι η ορμή και η θέση ενός υποατομικού σωματιδίου είναι αδύνατον να προσδιοριστούν με ακρίβεια συγχρόνως.

Τί σημαίνει αυτό για εμάς; Σημαίνει ότι έχει αποδειχτεί, μαθηματικά, ότι εξαιτίας του μικρού μεγέθους του, το ηλεκτρόνιο δεν συμπεριφέρεται ως ένα ενιαίο υλικό σώμα. Άπαξ και το εντοπίσουμε στο χώρο, είναι αδύνατον να ξέρουμε προς τα που κατευθύνεται. Εφόσον τα μαθηματικά έχουν αποδείξει ότι η ορμή του τη στιγμή εκείνη είναι απολύτως απροσδιόριστη, το που θα βρίσκεται την επόμενη στιγμή είναι επίσης απολύτως άγνωστο. Συνεπώς, δεν μπορούμε να μιλάμε για ηλεκτρόνια που προσπέφτουν στο πυρήνα του ατόμου, διοτί τη στιγμή που υποθέτουμε τη θέση, η ταχύτητα του μπορεί να είναι και πρακτικά άπειρη, τέτοια ώστε την επόμενη στιγμή να βρίσκεται στην άλλη άκρη του σύμπαντος.

Εδώ συναντάμε τη πρώτη ρωγμή στην αιτιοκρατική όψη του κόσμου: εφόσον τα πάντα γύρω μας αποτελούνται από ανεξέλεγκτους αριθμούς ηλεκτρονίων και άλλων σωματιδιών, με αποδεδειγμένα χαοτική συμπεριφορά, μπορούμε να μιλάμε για αιτία και αποτέλεσμα; Η δομική λίθος της πραγματικότητας μας δεν είναι παρά ένας υποατομικός ωκεανός εναλασσόμενων ζαριών.

Στη συνέχεια έχουμε ένα νοητικό πείραμα πλέον γνωστό, τη Γάτα του Σρέντιγκερ. Υπόθέτουμε ότι έχουμε ένα κουτί, μια γάτα, μια φιάλη φονικού δηλητηρίου, λίγη ραδιενεργή ουσία και έναν μετρητή ραδιενέργειας (Γκάιγκερ). Τοποθετούμε όλα τα υλικά στο κουτί, και συνδέουμε το δηλητήριο στο μετρητή, ούτως ώστε αν εντοπίσει ραδιενέργεια, να σπάσει αμέσως τη φιάλη. Κλείνουμε το κουτί, και δεν βλέπουμε μέσα. Η πιθανότητα για τη ραδιενεργή ουσία να ενεργοποίησει τον μετρητή Γκάιγκερ είναι απόλυτα τυχαία καθώς τα πυρηνικά (ραδιενεργά) γεγονότα είναι υποατομικά. Έτσι, είναι αδύνατον να ξέρουμε αν ο μετρητής εντοπίζει ραδιενέργεια, αν η φιάλη έχει σπάσει, αν η γάτα είναι νεκρή. Όσο δεν κοιτάμε μέσα στο κουτί ο Σρέντινγκερ θεώρησε ότι βρισκόμαστε σε κατάσταση κβαντικής υπέρθεσης ή διεμπλοκής. Τουτέστιν, οι πιθανές καταστάσεις της γάτας, αμφότερες, είναι αληθείς, άρα είναι και νεκρή και ζωντανή. Άμα ανοίξουμε το κουτί, η κβαντική διεμπλοκή λύεται, και το σύστημα, εξαιτίας της παρατήρησης μας, αναγκάζεται να λάβει μια από τις πιθανές απολήξεις. Γιαυτό δεν βλέπουμε ποτέ μια γάτα νεκροζώντανη.

Η κατάληξη του Σρέντινγκερ είναι ότι όπως η γάτα είναι και νεκρή και ζωντανή, ένα ηλεκτρόνιο, λόγου χάριν, και είναι και δεν είναι σε μια θέση, όταν το παρατηρήσουμε όμως αναγκάζεται να «ακινητοποιηθεί».
Η ανθρώπινη συνείδηση μας, ορίζοντας τη στιγμή παρατήρησης, συμβάλει στο καθορισμό του φαινομένου.

Για να προσεγγίσουμε το παραπάνω πείραμα έχουμε τη κβαντομηχανική θεωρία των παραλλήλων συμπάντων. Ειδικότερα, θεωρείται οτι τη στιγμή που κλείνουμε το κουτί, η πραγματικότητα διακλαδίζεται απευθείας σε δύο επάλληλες πραγματικότητες. Στη μια η γάτα επιζεί, και στην άλλη όχι. Ένα ενσυνείδητο ον όπως ο άνθρωπος είναι παραλλήλως υπαρκτό και στις δύο πραγματικότητες. Τη στιγμή που παρατηρούμε το περιεχόμενο του κουτιού, η υπέρθεση λύεται, και ένα μέρος (προβολή) της συνείδησης μας καταλήγει στο σύμπαν της ζωντανής γάτας, ενώ το άλλο στης νεκρής. Έτσι, κάθε ενσυνείδητη επιλογή, και κάθε «κβαντική διεμπλοκή» οδηγεί στη δημιουργία νέων διακλαδώσεων, και το αποτέλεσμα είναι ένας ασύλληπτος, πρακτικά άπειρος αριθμός παραλλήλων, υπερτιθέμενων αλλά ανεξαρτήτων συμπάντων.

Έχοντας συζητήσει βασικές οπτικές της κβαντομηχανικής, μπροστά μας έχουμε δύο πιθανότητες. Στη πρώτη, ο κόσμος είναι πραγματικά και αμετάκλητα χαώδης όπως έχουν υποθέσει οι φυσικοί και στη δεύτερη είναι αιτιοκρατικός, τόσο περίπλοκος όμως ώστε η αβεβαιότητα της κβαντομηχανικής να παρίσταται σαφής.

Ας πάρουμε τη πρώτη εικασία και ότι ο κόσμος είναι απόλυτα τυχαίος. Επομένως, το σύμπαν αποτελείται από άπειρες, όπως είπαμε, πραγματικότητες, και κάθε επιλογή στην ιστορία του ανθρώπου, που μας έχει οδηγήσει ως εδώ, βασίζεται στη τύχη, σε απέραντες αλυσίδες κβαντικών διεμπλοκών. Άρα και ο αναγνώστης αυτού του άρθρου δεν επέλεξε να το διαβάσει, παρά η κοσμική δίνη, που συναθροίζει τα ασύλληπτα εκατοντάκις τρισεκατομμύρια κβαντικά φαινόμενα σε ένα κοινό αποτέλεσμα, ανάγκασε τον αναγνώστη να φτάσει ως εδώ. Η ζωή του και η ζωή του συγγραφέα ολόκληρες καθίστανται δύο ποταπές αλυσίδες γεγονότων στις οποίες επετράπηκε να υλοποιηθούν, εντός ενός πλήθους ακυβέρνητων πιθανοτήτων. Δύο νησίδες ύπαρξης, μετέωρες πάνω από ένα ανίερο έρεβος αριθμών και απόκοσμων μαθηματικών.

Μπροστά σ’ αυτά τα τουλάχιστον ανατριχιαστικά συμπεράσματα πολλοί καθησυχάζονται με την πίστη στο ότι μια ανώτερη ύπαρξη κυβερνά αυτό το ανόσιο χάος, και τηρεί την παρούσα «τάξη» στο σύμπαν. Το άσυλο που παρέχει αυτή η σκέψη για κάποιους ξεπερνά την ανάγκη της απόδειξης.

Κατά την δεύτερη περίπτωση, ο κόσμος είναι αδιαμφισβήτητα αιτιοκρατικός. Δυστυχώς, αυτή η άποψη δεν είναι δίολου παρηγορητική. Εφόσον η πραγματικότητα συνίστατο από μια άρρηκτη αλληλουχία γεγονότων, αιτιών-αποτελεσμάτων, τότε κάθε συμβάν θα ήταν προβλέψιμο. Ειδικότερα, και θεωρητικά, αν κατείχαμε έναν υπερυπολογιστή ικανό να προσομοιώσει το σύμπαν εν όλω, μελετώντας όλα τα υποατομικά σωματίδια συγχρόνως, θα βλέπαμε στο μέλλον. Τη στιγμή της παρατήρησης θα καταγράφαμε όλες τις αιτίες, και έτσι όλα τα αποτελέσματα αυτών θα εκτυλίσσονταν μπροστά μας. Μη ξεχνάμε οτι και ο άνθρωπος ειναι ένα βιοχημικό σύστημα, εξαρτημένο από άτομα και οργανικές ενώσεις. Ξανά όμως, καταλήγουμε στο ότι η ζωές μας στερούνται ελευθερίας, καθώς η ύπαρξη μας είναι στατική και προκαθορισμένη.

Εν κατακλείδι, κύριο μέλημα μας είναι να προβληματίσουμε τον αναγνώστη, όσον αφορά το ερώτημα της ελεύθερης βούλησης. Στις παραπάνω περιπτώσεις, τα τεκμήρια υπερ της ειναι ευάριθμα και το δεδομένο περιθώριο είναι στενό. Πάντως, λίγη ελπίδα ίσως μας προσφέρει το γεγονός ότι η κβαντομηχανική είναι ασύμβατη με την ευρέως αποδεκτή θεωρία της γενικής σχετικότητας. Επομένως, χάρη στην τελευταία δεν μπορούμε να γενικεύσουμε τα πορίσματα της κβαντομηχανικής αδιαφιλονίκητα και τελικά.

Η θεωρία του Αϊνστάιν, ο οποιός με ζήλο προσπάθησε να πείσει την ανθρωπότητα ότι «ο Θεός δεν παίζει ζάρια», ίσταται τελευταίος φύλακας μεταξύ του κβαντικού χάους και των πυλών της αλήθειας.

Σας ευχαριστούμε για την προσοχή σας.

———–

Κουτρουμπίνης Ν, Κωνταντίνου Δ, Κεφαλληνός Α 2016

Tags: , , ,