Wielkie spory w fizyce kwantowej recenzja

Rodzic ślęczy nad rachunkami (opłatami, które każde gospodarstwo domowe wykonuje okresowo). Przychodzi dziecko i domaga się wyjścia na spacer. Rodzic podirytowany odrzuca prośbę zasłaniając się brakiem czasu. Dziecko stwierdza z żalem, że nie rachunki są celem życia - są obowiązkiem, konsekwencją pewnych ustaleń, nad które czasem trzeba się wznieść, by nie zatracić istoty własnego istnienia. Należy okresowo wracać do pytań, których tylko pozornie nie warto w pewnym wieku już zadawać (chyba każdy zna takie rezolutne dzieciaki).

Tak mniej więcej wygląda świat podstaw fizyki (czyli w zawieszonym ‘nad głowami’ naukowców intelektualnym napięciu) od niemal stu lat. Wtedy to sformułowano podstawy mechaniki kwantowej, które szybko obudowano językiem, nazwanym ‘interpretacją kopenhaską’, tłumaczącym świat rzeczywisty inną od naszej codzienności logiką. Rodzic jest fizykiem godzącym się na pewien stan faktyczny i na wytłumaczenie posiadane od dekad, a dziecko jest kimś, kto wraca do sporu, który wywoływali fizycy, na czele z Einsteinem i Schrödingerem. Domagali się oni kilku czytelniejszych odpowiedzi na pytania, które Bohr, Born, Pauli i Heisenberg zapakowali w mgliste pojęcie ‘komplementarność’ (czyli koncepcję ‘zszycia’ świata falowego i cząstkowego w jeden opis). Ci ostatni mieli o tyle mocne argumenty do takiej postawy, że cały aparat matematyczny zbudowany do opisu świata subatomowego działał – eksperymenty potwierdzają, że gmach fizyki kwantowej ma solidne umocowanie. Ich następcy zaakceptowali ukształtowany utylitaryzm i operacjonizm, czyli skupili się na ‘dokładaniu nowych cegieł’ do teorii. Jak powiedział Feynman: ‘zamknij się i licz’ – czyli w naszej analogii – bądź dorosły, skup się na bieżących problemach codzienności, rachunkach i nie wracaj do marzeń z dzieciństwa.

O tym zawieszonym napięciu jest książka „Wielkie spory w fizyce kwantowej” włoskiego fizyka Franco Selleriego. Praca nie jest długa, ale wymagająca skupienia. Właściwie jest opisem kilku kluczowych spornych pojęć, które mechanika kwantowa zrodziła lub przeformułowała. Chodzi o: przyczynowość, dualizm falowo-korpuskularny, istotę probabilistyczną pomiaru, realizm, lokalność. W swej istocie jest zbiorem poglądów kilku kluczowych fizyków, którzy w latach 1925-1935 starali się poukładać w głowach konsekwencje świata, który wyłaniał się z tej rewolucji w fizyce. Selleri pokazuje, że konsekwencje tej debaty sięgają podstaw rozumienia świata myśli i umysłu, idei, biologicznej rzeczywistości, realności materialnej i filozoficznych problemów ontologii, metafizyki i epistemologii.

Za największy plus książki uważam świetne nakreślenie linii sporu między zwolennikami kwantów (jako ostatecznej wizji świata, która wyklucza pełne zrozumienie procesów i 'dziania się') i przeciwników, którzy chcą zachować klasyczne zdobycze nauki (przyczynowość zjawisk, wypracowane wcześniej rozumienie czasu i przestrzeni, obiektywność istnienia rzeczywistości). "Wielkie spory ..." bardzo ciekawie łączą filozofię nauki z przykładami fundamentalnych, dla zrozumienia istoty, doświadczeń realizowanych w praktyce (dostajemy poglądowe rysunki układów eksperymentalnych). Zdecydowanie warto zaznaczyć pojawienie się niemal ścisłego wyprowadzenia (właściwie bez wzorów) kluczowej, dla zrozumienia znaczenia lokalności w fizyce kwantowej, nierówności Bella (str. 131-137), która pokazała jak należy rozumieć paradoks EPR (Einstein-Podolsky-Rosen). Komentarz do tego twierdzenia bardzo elementarnie naświetla, gdzie tkwi problem z 'blokadą' części naukowców, by zaakceptować świat kwantowy.

Minusy? Książka niestety do pełnego zrozumienia wymaga może nie kursu podstaw kwantów, ale zapoznania się z postulatami mechaniki kwantowej, z kilkoma pojęciami, może nawet z symbolami matematycznymi. Tu chyba polecam świetną książkę (z zabawnymi rysunkami) profesora Białkowskiego (*). Druga trudność, to pewna niekonsekwencja. Jedno z pojęć (komplementarność) nie zostało jasno opisane, zanim Selleri poddał analizie jego konsekwencje, co utrudnia śledzenie wywodu. Kilka innych pojęć zostało wprowadzone, chyba przy założeniu pewnej wiedzy czytelnika. To jeszcze bym zaakceptował, ale pojęcie 'ergodyczność' wydało mi się zbyt zaawansowane, by bez wprowadzenia używać w tekście. Trochę pułapek czeka na czytelnika, który musi się zmierzyć z przeszmuglowanymi tezami wątpliwej wartości (szczególnie przytoczone filozoficzne konsekwencje z końca książki). Poza tym tłumacz przesadnie komplementuje, chyba mało popularną, interpretację mechaniki kwantowej recenzenta Z. Jacyny-Onyszkiewicza (str. 138).

"Wielkie spory w fizyce kwantowej” to wymagająca, ale i dość niespotykana, konstrukcja. Zapewne zaciekawi filozofów nauki i chyba każdego, kto chciałby wczuć się w sedno problemów mechaniki kwantowej. Podczas jej czytania (a może tuż przed) polecam poza książką Białkowskiego, genialny zbiór kilkunastu wypowiedzi fizyków (z następnego pokolenia po twórcach teorii kwantów), którzy własnymi słowami opisują ten mało intuicyjny świat kwantowy (**).

Książka jest świetnym zrelacjonowaniem konfliktu wielkich fizyków. Nie chodzi w tym sporze o rachunki, nawet najtrudniejsze, ale o konsekwencje mechaniki kwantowej, o rozumienie tego, co nam się wydaje, o istotę rzeczywistości, o relacji między obiektami, o to, co zrozumieć można. Chyba najlepiej oddają to napięcie dobrze dobrane cytaty. Wybrałem sześć (po trzy z 'obu stron barykady'). Jeśli czytelnik tej opinii nie sięgnie po książkę, to może chociaż zachowa w pamięci te kilka kluczowych i głębokich zdań. Chyba oddają powagę sytuacji.

Albert Einstein:
"Nawet wielki początkowy sukces teorii kwantów nie potrafi przekonać mnie, że u podstaw wszystkiego nie ma przyczynowości. Wiem dobrze, że młodsi koledzy uważają te postawę za efekt sklerozy. Pewnego dnia okaże się, która z tych dwóch postaw będzie słuszna."

Max Born:
"Jak to się dzieje, że wielcy odkrywcy, tacy jak Einstein, Schrödinger i de Broglie, nie są zadowoleni z panującej sytuacji? Ich zarzuty nie są skierowane przeciwko poprawności formuł, ale przeciwko ich interpretacji. Należy podkreślić dwa ściśle ze sobą powiązane widzenia: problem determinizmu i problem rzeczywistości."

Erwin Schrödinger:
"De Broglie otrzymał ten sam cios i doznał tego samego zawodu co ja, gdy dowiedziałem się, że interpretacja typu transcendentalnego (prawie psychicznego) zjawiska falowego została uznana przez większość najwybitniejszych teoretyków jako jedyna dająca się pogodzić z doświadczeniami. Stała się ona wiarą ortodoksyjną, zaakceptowaną prawie przez wszystkich, z nielicznymi wyjątkami."

Wolfgang Pauli:
"Fizyka współczesna staje wobec tego co nieracjonalne, gdy ma wybrać rodzaj pomiaru, który ma zamiar wykonać. Te pomiary przerywają proces rozwijający się według reguł deterministycznych i wprowadzają zmiany (zaburzenia) o niemożliwych do przewidzenia skutkach, które są uważane za zdarzenia w swej istocie przyczynowe."

Louis de Broglie:
"W przeciwieństwie do pewnych ekstremalnych twierdzeń filozofii idealistycznych, mam głębokie przekonanie, że istnieje jedna rzeczywistość fizyczna, wobec nas zewnętrzna, niezależna od naszej myśli i od naszych niedoskonałych środków, których używamy do jej poznania."

Werner Heisenberg:
"Prawa natury nie determinują zaistnienia danego zjawiska, lecz prawdopodobieństwo tego, że dane zdarzenie będzie miało miejsce; to prawdopodobieństwo musi być związane z polem fali, które z kolei podlega pewnym ścisłym matematycznym równaniom falowym."

DOBRA - 7.5/10

=======

* G. Białkowski, "Mechanika kwantowa - o czym to jest?", WSziP 1989
** red. P. Davies, J. Brown, "Duch w atomie. Dyskusja o paradoksach teorii kwantowej", CiS 2006