"Еинстеинова недовршена револуција" Лее Смолина
(Слика: © Пенгуин Пресс)
Квантна механика је устаљена наука. Случај је затворен и хвала вам пуно - или би се многи сложили.
Захваљујући пионирском раду у 1920-има, многи људи верују да сада знамо све што ћемо икада требати знати о кретању атомском или субатомском скалом. Према данском физичару Ниелсу Бохру и његовим следбеницима, можемо тврдити или тачан положај атомске честице или њену путању, али не можемо истовремено да радимо оба. Та врста предвиђања може бити само вероватна, никада апсолутно тачна.
Теоретски физичар Лее Смолин, са Периметарског института за теоријску физику у Ватерлоуу у Канади, провео је читаву своју каријеру оспоравајући ово гледиште. Смолин верује да је Бохров тријумф пример харизме која гуши легитимно неслагање, чак и од тако угледних несугласица као што су Алберт Еинстеин и Ервин Сцхродингер.
Данас Смолин, слиједећи кораке Алберта Ајнштајна и настављајући дугу традицију која укључује и друге физичаре, укључујући Давида Бохма, тражи теорију да "доврши" квантну физику омогућавајући тачне описе и нејасне вјероватности. Смолин држи „реалистичну“ перспективу, насупрот „антиреалистичком“ погледу на Бора и његове сараднике. Смолин износи своју перспективу у „Еинстеинова недовршена револуција"(Пенгуин Пресс, април 2019.) Спаце.цом је ухватио Смолина како би разговарао о књизи, како нове идеје постају доминантне у науци и шта он тренутно ради.
Спаце.цом: Која је разлика између реалистичног и антиреалистичког приступа квантна механика?
Лее Смолин: За мене, разлика између некога ко је реалиста о квантним појавама насупрот некога ко није реалиста јесте, као реалиста, ви верујете да постоји потпуна прича и постоји потпуни опис да можемо постићи било који атомски процес, било којег нуклеарног процеса, било чега што се догађа у субатомском свету. Квантна механика не даје тако комплетан опис сваког појединог поступка појединачно, па не може бити комплетан. Морамо пронаћи дубљу теорију изван ње. Квантна механика је корак ка разумевању субатомска физика, али то није последњи корак. Дакле, посао је продубити дубље и измислити или открити бољу теорију која даје потпун опис.
Ако сте оно што називамо антиреалистом, онда мислите да је квантна механика онако како је записана 1920-их вероватно последња теорија и нема мотивације да дубље сагледате.
Спаце.цом: Ви који људе који траже завршетак квантне теорије ви називате "наивним реалистима", јер њиховим погледима нису потребна збркана оправдања. Можете ли детаљније да објасните овај термин?
Смолин: Наивно заиста значи софистицирано. Наивно значи да сте чули све основне замјерке на идеју да можемо дати потпуни опис света какав јесте и одбацити их и држати га као наш циљ да потпуно разумемо природу и као да ми нисмо овде. Наука је опис природе која треба да буде објективна, а не наметнута нашим експериментима или нашим идејама или уверењима.
Спаце.цом: Да ли "наивно" значи бити потпуно отворен за нове идеје и уверења?
Смолин: Потпуно отворено? Не. Људи заборављају да физика, као и свака наука, има историју и традицију. Узмите једноставну идеју попут замаха која би требало разумети у контексту свих дискусија од 16. до 17. века о принципу инерције, принципу релативитета и тако даље. Не можете објаснити концепт као замах без да будете уроњени у читаву историју концепта.
Спаце.цом: Ваша књига је јасна и луцидна и разумљива је људима са различитим нивоима позадинског знања. Какав је ваш процес писања?
Смолин: Зашто хвала! То ћу схватити као комплимент. Имам пуно искуства и много праксе подучавања модерне физике несности. На различитим универзитетима често сам предавао курсеве "физике за хуманистичке знаности" или "физике за песнике". Тако да имам пуно искуства са измишљањем различитих педагошких стратегија које бих користио у учењу квантне физике или релативности лаицима.
Ова књига има неколико публике истовремено. Обраћам се стручњацима и колегама, али пре свега обраћам се лаицима. А први лаик који је важан је уредник. Увек инсистирам на раду са уредником који има диплому из књижевности или хуманистичких наука или историје, а не од науке. Такође имам неколико читалаца тестова који немају науку о образовању. Сви су ме гурнули да појасним, појасним, појасним и по потреби напишем књигу. Ова књига је прошла кроз три комплетна преписивања. Ништа није остало на поду у свлачионици, да тако кажем. Читав први нацрт био је потпуно напуштен и рекептуализован, а резултат је, по мом мишљењу, била много боља књига.
Спаце.цом: С обзиром на то да је потпуно преправљена у више наврата, колико је времена требало да се напише књига?
Смолин: Писање није мој свакодневни посао; мој свакодневни посао сам теоријски физичар. Али у слободно време, да тако кажем, око три године. Проћи ће месец или шест недеља када ја превасходно радим на књизи, а онда ће проћи шест месеци и размислит ћу и размислити о томе, а затим ћу се поново укључити у три недеље или месец дана. Тако је било током периода од три године.
Спаце.цом: Ваша књига детаљно описује историју квантне физике с почетка 20. века. Зашто је антиреалистичка квантна револуција коју је изазвао Ниелс Бохр постала доминантно гледиште - наизглед трептаја ока?
Смолин: Постоје две ствари које су деловале истовремено. Један од њих и најважнији био је запањујући експериментални успех. Човечанство је прошло мање од 30 година од помирења са идејом да је материја направљена од атома до комплетне теорије атомске физике. И то је у великој мери радио на објашњавању спектра [дуге боја произведених раздвајањем компоненти светлости по њиховој таласној дужини], сила, хемијских једињења - свега! Онда врло брзо, нуклеарна физика, физика честица, како звезде раде - астрофизика.
Дакле, експериментални успех је био запањујући, и био је брз. Мерени против тога, неслагање чак и људи попут Еинстеина, Сцхродингера и де Броглие-а који су рекли: "Чекај мало! Темељи су неред!" Све се то могло помести под тепих.
То је било прво. Друга ствар је престиж и харизма Ниелса Бора, уз подршку данске владе и пивске компаније Царлсберг, да успоставе центар у коме је све прошло кроз њега. Његова веома хипнотичка, харизматична личност могла је утицати на мисли генерације људи који излазе из ужасног рата [Први светски рат]. Дакле, то је гомила различитих ствари одједном.
Спаце.цом: И друге теорије нису могле напредовати.
Запањујућа је чињеница да теорија пилотских таласа де Брогли-а - чак и ако би је могао заговарати Еинстеин, де Броглие и на неки начин Сцхродингер - није имала утицаја, упркос чињеници да то нису никаква тела. Били су то светски познати људи са Нобеловим наградама, који су урадили сјајне науке, али њихово неслагање ипак је могло занемарити неколико генерација.
[Теорија пилотских таласа, коју је Лоуис де Броглие развио 1920-их, а Давид Бохм проширио 1950-их, тврди да електрони обухватају и честице и таласе и да се честице крећу у правцу у којем их таласи воде. То је детерминистички, а не вероватно.]
Мислим да су на крају научници људска бића, а на нас утичу све врсте ствари, од несвесних пристрасности до амбиција до друштвених снага. Историја квантне механике постаје прича о којој вреди сагледати, али није необична прича.
Спаце.цом: Како су ваши вршњаци реаговали на вашу књигу?
Смолин: Ништа до сада није изненађујуће. Моја становишта су добро позната у заједници физичара. Колико год се чинило провокативним у структури књиге, међу физичарима се није детаљно расправљало о томе.
Ново што је ново јесте посљедњих неколико поглавља. Преузео сам велики ризик да ставим свој тренутни рад на сто.
Спаце.цом: Опишите свој тренутни рад.
Смолин: Најважнија ствар коју радим у свом новом послу озбиљно је схватање улоге небезичности. [Неокалност односи се на способност објеката да утичу на радње других објеката који су веома удаљени у простору и времену.] Ако желите да дате реалан, потпун опис онога што се дешава када имате две или више честица које су међусобно деловале и које су оно што називамо "запетљано", тада начин на који одлучите да манипулишете једном од честица може да утиче на остале, чак и ако су веома удаљене. А то значи да морате озбиљно схватити да утицаји нису ограничени идејом да ствари утичу само на оно што им је близу.
Дакле, ја то схватам озбиљно и покушавам да направим теорију у којој су ове квантне замке фундаменталне и појам простора се појављује. Простор не постоји; можемо направити нови, приближни опис простора на исти начин на који користимо притисак и температуру да опишемо гас.
Ја никако нисам једина особа која покушава развити ову теорију. Идеја да се простор може извући из заплете је стара идеја која добија нову вучу од људи попут Рогер Пенросе. Моја теорија каже да се простор може појавити, али да је време фундаментално и да је узрочност основна. То је став са којим би се сложили бројни људи и многи људи се не би сложили са тим.
Спаце.цом: Који је крајњи циљ вршења ове врсте теоријског рада?
Смолин: Идеја је развити и измислити теорију из које можете закључити предвиђања која експерименти тестирају. Већина озбиљних људи теоретски предлог не схвата озбиљно, осим ако не постоји начин да се тестира, бар у принципу ако не сада у пракси. Без експеримента, теоретичар је једноставно тако лако говорити лепу математику, што је погрешно и нема никакве везе са природом. Потребни су нам експерименталисти да би умањили идеје и сузили могућности.
Само је задња генерација која има тешку ситуацију да је теорије тешко тестирати. На тај начин можете да имате читаву генерацију рада на, рецимо, моделима физике честица који превазилазе стандардни модел и они нису тестирани експериментално. Ово је необично и, нажалост, карактерише наш период.
Многи људи озбиљни у подручју фундаменталне теоријске физике јако се труде да би задиркивали и измислили предлоге који су сада тестирани. Моја верзија нелокалности предвиђа да су квантни ефекти делом последица чињенице да су атоми веома слични огромном броју атома у свемиру. Ако бисмо могли створити јединствени квантни систем - који није имао комплетне копије нигде у посматраном универзуму - не би се покоравао квантној механици, покоравао би се неким другачијим једначинама које ја изводим. То је скоро на прагу онога што експерименталне лабораторије квантне механике могу сада да тестирају.
Овај је чланак уредио и сажео ради јасноће. Можете купите "Еинстеин'с Унфинисхед Револутион" на Амазон.цом.
- Ови „сабласни“ испреплетени атоми само су се приближили квантном рачунању за један корак ближе
- Древни квазари пружају невероватне доказе за квантно заплетање
- Зашто квантна механика не може објаснити гравитацију? (Оп-Ед)
