Kwantowa rzeczywistość recenzja

Świat mechaniki kwantowej po stu latach wygląda dość klarownie. Mamy formalizm, który świetnie opisuje eksperymenty. Nad tym poziomem ‘operacyjnej zgody’ tli się jednak dyskusja o interpretację. Większość zawodowych fizyków w niej nie uczestniczy. Unikają jej, czując, że jest niekonkluzywna. Raczej zostawiają metafizykę innym. Do grona filozofów ją uprawiających dołączyła jedynie grupa fizyków, którzy nie mogą się pogodzić z brakiem realistycznego wytłumaczenia mechanizmów ukrytych w kwantowym świecie, które kształtują rzeczywistość. Problem byłby już dawno zapomniany, gdyby wciąż poszukująca odpowiedzi mniejszość fizyków nie składała się z tuzów tej nauki. Ta wymagająca odpowiedzi zagadka, to właśnie tytułowy zadymiony smok, do którego świat kwantowy przyrównał John Wheeler. Widzimy kawałek ogona i głowę, reszta pozostaje w domysłach. W książce „Kwantowa rzeczywistość. W poszukiwaniu prawdziwego znaczenia mechaniki kwantowej” Jim Baggott pozbierał alternatywne, wobec kanonicznej kopenhaskiej, interpretacje mechaniki kwantowej. Książka tematyką wpisuje się w dostępny i po polsku rozbudowujący się zbiór podobnych prac (*). W tej akurat wersji prezentacji problemu, autor mocno akcentuje filozoficzne analizy, odgradzając je w miarę czytelnie od eksperymentalnych podstaw. Referując kolejne interpretacje kwantowej rzeczywistości od Einsteina po Davida Deutscha, pokazuje kluczowe znaczenie definicji pojęć, o których związek z rzeczywistością padają od lat pytania. Jak rozumieć indeterminizm, nielokalność, status pomiaru jako przejścia od gładkiej ewolucji układu kwantowego do realizowanej zgodnie z prawdopodobieństwem wielkości zmierzonej? Książka jest bardzo ciekawa, choć wymaga obycia w temacie z pogranicza fizyki i filozofii nauki, bo Baggott dość ‘wariacko’ tłumaczy podstawy, skoro istotne elementy nie wybrzmiewają zgodnie z dydaktycznym reżimem.

‘Zadymiony smok’ bardzo doskwiera ludziom, którym nie wystarcza pragmatyzm i utylitaryzm, którzy nie godzą się na niedomówienia, bo rzeczywistość dla nich wymaga realnych konstrukcji przebiegu całego fizycznego zjawiska. Dość paradoksalnie, tacy ideowcy posługują się różnymi metafizycznymi wybiegami by szukać odpowiedzi. Baggott bardzo ciekawie, już na pierwszych stronach, zdiagnozował pole konfliktu. Większość fizyków uważa, że kompletność mechaniki kwantowej sprawia, że dociekania wciąż pytającej mniejszości to marnowanie czasu. Przywołując Poppera i Feyerabenda, fizyk zastanawia się nad optymalnym mechanizmem wnioskowania o poprawnym procesie budowania nauki i weryfikacji teoretycznych konstrukcji (str. 75-88). Realiści kwantowi, których ideowym ojcem był Einstein, poza wieloma różniącymi ich detalami mniej lub bardziej technicznymi, raczej wyznają ogólną zasadę, według mnie dość mocną, którą wysłowił przywołany Putnam (str. 97):

„Argument przemawiający za realizmem jest taki, że to jedyna filozofia, która sukcesu nauki nie kojarzy z cudem.”

Rozważając różne interpretacje mechaniki kwantowej, Baggott szacuje koszt odrzucenia kanonicznej interpretacji kopenhaskiej. Opisuje plusy i minusy każdej alternatywy. Jest w tym dość obiektywny, bo z jednej strony uwiera mu materializm Weinberga czy Krausa, z drugiej dość sceptycznie opisuje wieloświat Everetta. Do tego, z trzeciej strony, potrafi ciekawie przybliżyć włączony w dyskusje o pomiarze kwantowym ‘antropiczny komponent’ i świadomość. Okazuje się, że bardzo poważnie rozważał go już von Neumann, potem Wheeler (str. 236, 241-242); dla mnie to było dość odkrywcze.

Oddając głos pokoleniom fizyków, którzy mają zastrzeżenia do dogmatów i aksjomatów Bohra, Heisenberga, Borna i Pauliego, autor zachęca czytelnika do zajęcia własnego stanowiska. Motywacje prowadzące do spekulacji o głębszej naturze rzeczywistości, niż tylko wiedza ofiarowana przez pomiar, napędzały Einsteina, który nienawidził oddziaływania na odległość i indeterminizmu, więc kibicował koncepcji Bohma, który sformułował model zmiennych ukrytych (str. 182-184). Rovelli poszukując kwantowej teorii czasoprzestrzeni przedstawił interpretację relacyjną (str. 133-135). Deutsch wychodząc od mechanizmów fundujących komputery kwantowe (str. 275-276) rozważał plusy wizji wieloświatów Hugh Everetta, który zajął się problemem realności funkcji falowej (str. 259-260). Podobne wątpliwości doprowadziły Schrödingera do paradoksu kota. Wheeler w długim życiu przeszedł kilka etapów, które modelowały jego myślenie o kwantach. Kibicując wielu szalonym pomysłom własnych podopiecznych (od Feynmana, przez Everetta, po Deutscha i Tegmarka), postulował na przykład w późniejszym okresie życia potrzebę włączenia świadomości w proces pomiaru.

Powyższa wyliczanka to przykład kilku 'zwrotów akcji' wypracowanych podczas poszukiwaniu pełnego zrozumienia rzeczywistości kwantowej przez tych, którzy odrzucają 'kopenhaskich antyrealistów'. Ci ostatni stoją twardo na stanowisku, że dotarliśmy do granic poznania i już 'nie ma tu na co patrzeć', za to należy się skupić na rachunkach, które świetnie pasują do eksperymentów. Szkoda tylko, że ten antyrealistyczny dogmat uczony w szkole został podany dopiero pod koniec książki (str. 233-238). Baggott przywołał w nim wersję zaczerpniętą z klasycznej pracy von Neumanna pięknie budującej składowe mechaniki kwantowej. Mam również trochę wątpliwości co do graficznej prezentacji analizowanych możliwości konfiguracji stanów kwantowych. Przydałaby się również jakaś forma podsumowania, które pozbierałoby cały rozbudowany alternatywny świat interpretacji kwantów w jedno zwarte résumé. Trzeba jednak oddać Baggottowi, że ostatecznie bardzo nieszablonowo postarał się uzmysłowić czytelnikowi wagę problemu, który od stulecia nie daje spać wielu naukowcom. Okazuje sie, że natura odmawia łatwej z nami współpracy. Realiści nie dadzą za wygraną, bo czyż można pogodzić się z faktem, że:

· jakimś cudem kolaps funkcji falowej następuje natychmiast podczas pomiaru (a co z prawem skończoności prędkości światła!)

· przelatujący przez szczeliny elektron zachowuje się, jakby oddziaływał sam ze sobą, jakby przechodził przez wszystkie szczeliny (skąd on 'wie' żeby tak dziwacznie postępować!)

· jeśli dopiero otwarcie pudełka ze słynnym kotem daje odpowiedź na to, czy on żyje czy nie, to mamy problem z rozumieniem naszej realności zmysłowej

· jeśli splątane cząstki zachowują się w sposób nielokalny, to być może powstaje poważny problem z przyczynowością, a wtedy tracimy grunt pod nogami

· skoro obserwowany świat naszej codzienności nie pasuje do kwantów, to przy jakich rozmiarach przebiega granica?

Choć problemy te wydają się dalekie od codzienności (i takie są, jeśli komuś wystarcza podstawowa interakcja zmysłowa i spójność doświadczanego otoczenia z klasycznymi realiami), to ostatecznie dotykają istoty mechanizmów rządzących światem. Czy 'zadymiony smok' to jakiś trudny do wyobrażenia stwór czekający na pełne opisanie, czy to tylko mały smoczek, o którym należy już milczeć i zająć myśli czymś innym?

BARDZO DOBRA - 8/10 (choć za szwankującą poglądowość dla początkującego w temacie należałoby się 7/10)

===

* Polecam książki (z ostatnich dwóch dekad) kilku autorów, głównie są to: Sean Carroll, Brian Green, Roger Penrose, Carlo Rovelli, Lee Smolin, Max Tegmark, David Deutsch, Helge Kragh i autor opiniowanej publikacji.