Lee Smolino „Einšteino nebaigta revoliucija“
(Paveikslėlis: © „Penguin Press“)
Kvantinė mechanika yra nusistovėjęs mokslas. Byla baigta ir labai ačiū - ar tiek daug kas ginčytųsi.
Dėl novatoriško darbo 1920 m., Daugelis žmonių tiki, kad dabar mes žinome viską, ko mums kada nors reikės žinoti apie judėjimą atominiu ar subatominiu mastu. Anot danų fiziko Nielso Bohro ir jo pasekėjų, mes galime tvirtinti tikslią atominės dalelės padėtį arba jos trajektoriją, tačiau negalime to padaryti abu tuo pačiu metu. Tokio pobūdžio numatymas gali būti tikimybinis, niekada nebūna tikslus.
Teorinis fizikas Lee Smolinas iš Perimetro teorinės fizikos instituto Vaterlo mieste, Kanadoje, visą savo karjerą praleido ginčydamas šį požiūrį. Smolinas mano, kad Bohro triumfas yra charizmos, slopinančios teisėtą nesutarimą, pavyzdys, net iš tokių iškilių disidentų kaip Albertas Einšteinas ir Erwinas Schrödingeris.
Šiandien Smolinas, sekdamas Alberto Einšteino pėdomis ir tęsdamas senas tradicijas, į kurias įeina ir kiti fizikai, tarp jų Davidas Bohmas, siekia teorijos, kaip „užbaigti“ kvantinę fiziką, leisdamas tikslius aprašymus, o ne miglotas tikimybes. Smolinas laikosi „tikroviškos“ perspektyvos, priešingai nei „antirealistinis“ Bohro ir jo akolitų požiūris. Smolinas išdėsto savo perspektyvą „Einšteino nebaigta revoliucija"(„ Penguin Press “, 2019 m. Balandžio mėn.)„ Space.com “susitiko su Smolinu aptarti knygos, kaip naujos idėjos tampa dominuojančiomis mokslo srityje ir koks jis yra iki šiol.
„Space.com“: kuo skiriasi realistinis ir antirealistinis požiūriai į Kvantinė mechanika?
Lee Smolinas: Man atrodo, kad skirtumas tarp kvantinių reiškinių realisto ir realisto yra tas, kuris, kaip realistas, manote, kad yra visa istorija ir išsamus aprašymas, kurį galime pasiekti bet kuriame atominiame procese, bet kokio branduolinio proceso, bet ko, kas vyksta subatominiame pasaulyje. Kvantinė mechanika nepateikia tokio išsamaus kiekvieno proceso aprašymo atskirai, todėl jis negali būti išsamus. Mes turime rasti gilesnę teoriją už jos ribų. Kvantinė mechanika yra žingsnis link subatominė fizika, bet tai nėra paskutinis žingsnis. Taigi darbas yra įsigilinti ar atrasti geresnę teoriją, kuri pateikia išsamų aprašymą.
Jei jūs vadinate antirealistu, tada manote, kad kvantinė mechanika, tokia, kokia ji buvo parašyta 1920-aisiais, yra galbūt galutinė teorija, ir nėra motyvacijos pažvelgti giliau.
„Space.com“: Jūs kalbate apie žmones, kurie siekia baigti kvantinę teoriją, kaip „naivius realistus“, nes jų nuomonei nereikia pagrįstų pateisinimų. Ar galite patobulinti šią sąvoką?
Smolinas: Naivus iš tikrųjų reiškia rafinuotumą. Naivus reiškia, kad girdėjote visus pagrindinius prieštaravimus dėl idėjos, kad galime pateikti išsamų pasaulio aprašymą, tokį, koks jis yra, ir atmesti jį, laikydami jį savo tikslu, kad suprastume gamtą visiškai taip, tarsi mūsų čia nebūtų. Mokslas yra gamtos apibūdinimas, kuris turėtų būti objektyvus, o ne primestas mūsų eksperimentų ar mūsų idėjų ar įsitikinimų.
Space.com: Ar „naivus“ reiškia būti visiškai atviram naujoms idėjoms ir įsitikinimams?
Smolinas: Visiškai atidaryti? Ne. Žmonės pamiršta, kad fizika, kaip ir bet kuris mokslas, turi istoriją ir tradicijas. Imkitės tokios paprastos minties kaip impulsas, kuri turėtų būti suprantama atsižvelgiant į visas diskusijas nuo XVI – XVII amžiaus apie inercijos principą, reliatyvumo principą ir pan. Jūs negalite paaiškinti tokios sąvokos kaip impulsas, neįsigilinę į visą šios idėjos istoriją.
„Space.com“: jūsų knyga yra aiški ir aiški, ją supranta žmonės, turintys įvairaus lygio pirminių žinių. Koks jūsų rašymo procesas?
Smolinas: Kodėl, ačiū! Priimsiu tai kaip komplimentą. Aš turiu daug patirties ir daug praktikos mokyti šiuolaikinės fizikos ne mokslininkams. Įvairiuose universitetuose dažnai vedžiau kursus „fizika humanitariniams mokslams“ arba „fizika poetams“. Taigi aš turiu daug patirties, kaip išgydyti įvairias pedagogines strategijas, mokant kvantinės fizikos ar reliatyvumo žmonėms.
Ši knyga turi keletą auditorijų vienu metu. Aš kreipiuosi į ekspertus ir kolegas, bet pirmiausia kreipiuosi į pasauliečius. Ir pirmasis pasaulietis, kuriam svarbu, yra redaktorius. Aš visada reikalauju dirbti su redaktoriumi, turinčiu literatūros ar humanitarinius ar istorijos, o ne mokslo laipsnius. Aš taip pat turiu kelis testų skaitytojus, kurie neturi mokslų. Jie visi mane pastūmėjo patikslinti, patikslinti, patikslinti ir prireikus knygą perrašyti. Ši knyga buvo perrašyta per tris kartus. Nieko neliko pjaustymo kambario grindyse, taip sakant. Visas pirmasis juodraštis buvo visiškai apleistas ir permąstytas, o rezultatas, mano manymu, buvo daug geresnė knyga.
„Space.com“: Atsižvelgiant į tai, kad ji buvo visiškai perrašyta kelis kartus, kiek laiko užtruko knygos parašymas?
Smolinas: Rašymas nėra mano dienos darbas; mano dienos darbas yra būti teoriniu fiziku. Tačiau laisvalaikiu, taip sakant, maždaug treji metai. Bus mėnuo ar šešios savaitės, kai aš pirmiausia dirbu prie knygos, o po to praeis šeši mėnesiai, aš apmąstysiu ir pagalvosiu apie tai, tada vėl pasinersiu į tris savaites ar mėnesį. Taigi tai buvo per trejus metus.
„Space.com“: Jūsų knygoje aprašoma XX amžiaus pradžios kvantinės fizikos istorija. Kodėl Nielso Bohro sukelta antirealistinė kvantinė revoliucija tapo dominuojančia nuomone - iš pirmo žvilgsnio?
Smolinas: Buvo du dalykai, kurie veikė vienu metu. Vienas iš jų ir pats svarbiausias buvo stulbinantis eksperimentinis pasisekimas. Žmonija per mažiau nei 30 metų susitaikė su mintimi, kad materija yra sudaryta iš atomų, iki visos atominės fizikos teorijos. Ir tai iš esmės padėjo paaiškinti spektrus [spalvų vaivorykštę, gaunamą atskiriant šviesos komponentus pagal jų bangos ilgį], jėgas, cheminius junginius - viską! Tuomet labai greitai branduolinė fizika, dalelių fizika, kaip veikia žvaigždės - astrofizika.
Taigi, eksperimentinė sėkmė buvo stulbinanti ir greita. Įvertinus tai, net ir tokių žmonių kaip Einšteinas, Schrödingeris ir de Broglie nesutarimai, kurie sakė: "Palaukite minutę! Pamatai yra netvarka!" Visa tai buvo galima nušluoti po kilimėliu.
Tai buvo pirmas dalykas. Antras dalykas - Niels Bohr prestižas ir charizma, remiant Danijos vyriausybei ir alaus bendrovei „Carlsberg“, įkurti centrą, kuriame viskas vyko per jį. Jo labai hipnotizuojanti, charizmatiška asmenybė galėjo įtakoti žmonių kartos, išeinančios iš baisaus karo [Pirmasis pasaulinis karas], mintis. Taigi tai yra daugybė skirtingų dalykų vienu metu.
Space.com: Ir kitos teorijos negalėjo žengti į priekį.
Stebina, kad bandomoji de Broglie bangos teorija - net jei ją galėtų ginti Einšteinas, de Broglie ir tam tikru būdu Schrödingeris - neturėjo jokios įtakos, nepaisant to, kad tai nebuvo nobites. Tai buvo pasaulinio garso žmonės, turintys Nobelio premijas, kurie padarė puikų mokslą, tačiau jų nesutarimą vis dėlto buvo galima nepaisyti kelioms kartoms.
[Bandomųjų bangų teorija, kurią Louisas de Broglie'as sukūrė 1920-aisiais, o Davidas Bohmas išplėtė šeštajame dešimtmetyje, tvirtina, kad elektronai apima ir daleles, ir bangas, o dalelės juda ta kryptimi, kuria bangos jas veda. Tai deterministinis, o ne tikimybinis.]
Manau, kad galiausiai mokslininkai yra žmonės, ir mums daro įtaką visokie dalykai, pradedant nesąmoningu šališkumu, ambicijomis ir baigiant socialinėmis jėgomis. Kvantinės mechanikos istorija tampa istorija, kurią verta apmąstyti, tačiau tai nėra neįprasta istorija.
„Space.com“: Kaip jūsų bendraamžiai reagavo į jūsų knygą?
Smolinas: Niekas iki šiol nenustebino. Mano požiūris yra gerai žinomas fizikų bendruomenėje. Kad ir kaip provokatyviai tai atrodytų knygos struktūroje, nėra diskusijų, apie kurias fizikai nebuvo labai nuodugniai diskutavę.
Vienintelis dalykas, kuris yra naujas, yra keli paskutiniai skyriai. Aš labai rizikavau, kad ant stalo padėjau dabartinį savo darbą.
„Space.com“: aprašykite savo dabartinį darbą.
Smolinas: Svarbiausia, ką darau naujame darbe, - rimtai žiūrėti į nelokališkumo vaidmenį. [Nelietuviškumas nurodo objektų sugebėjimą paveikti kitų objektų, kurie yra labai toli vienas nuo kito erdvėje ir laike, veiksmus.] Jei norite pateikti realistinį, išsamų aprašymą, kas vyksta, kai turite dvi ar daugiau dalelių, kurios bendravo ir yra tai, ką mes vadiname „įsipainiojusiu“, tada tai, kaip jūs pasirenkate manipuliuoti viena iš dalelių, gali paveikti kitas, net jei jie yra labai toli vienas nuo kito. Ir tai reiškia, kad jūs turite rimtai žiūrėti, kad įtakos nevaržytų mintis, kad viskas daro įtaką tik tam, kas yra šalia jų.
Taigi aš į tai žiūriu rimtai ir bandau sukurti teoriją, kurioje šie kvantiniai įsipainiojimai yra esminiai ir atsiranda kosmoso samprata. Erdvės nėra; galime susidaryti apytikslį erdvės aprašymą tokiu pat būdu, kaip aprašydami slėgį ir temperatūrą dujoms apibūdinti.
Aš jokiu būdu nesu vienintelis asmuo, bandantis plėtoti šią teoriją. Idėja, kad erdvė gali atsirasti dėl susipainiojimo, yra sena idėja, kuri žmonėms patinka vis labiau traukti Rogeris Penrose'as. Mano teorija yra tokia, kad erdvė gali atsirasti, tačiau laikas yra esminis ir kad priežastingumas yra esminis. Tai yra požiūris, su kuriuo sutiktų daugybė žmonių, o daugelis žmonių nesutiktų.
Space.com: Koks yra pagrindinis tokio pobūdžio teorinio darbo tikslas?
Smolinas: Idėja yra sukurti ir sugalvoti teoriją, pagal kurią galėtumėte nuspėti prognozes, kuriuos išbando eksperimentai. Labiausiai rimti žmonės teorinio pasiūlymo nežiūri rimtai, nebent yra būdas jį išbandyti, bent jau iš esmės, jei ne dabar, praktiškai. Be eksperimento teoretikui taip lengva susikalbėti apie gražią matematiką, kuri neteisinga ir neturi nieko bendra su gamta. Mums reikia eksperimentininkų, kad išnaikintų idėjas ir susiaurintų galimybes.
Teorijas sunku išbandyti tik paskutinę ar dvi kartas. Taigi galite atlikti visos kartos darbą, tarkime, kietųjų dalelių fizikos modeliuose, kurie peržengia standartinį modelį ir nėra išbandyti eksperimento būdu. Tai neįprasta ir, deja, apibūdina mūsų laikotarpį.
Daugelis rimtos teorinės fizikos srities žmonių labai stengiasi erzinti ir sugalvoti pasiūlymus, kuriuos dabar galima išbandyti. Mano nelokališkumo versija prognozuoja, kad kvantiniai efektai iš dalies atsiranda dėl to, kad atomai yra labai panašūs į daugybę atomų Visatoje. Jei galėtume sukurti unikalią kvantinę sistemą, kuri niekur stebimoje visatoje neturėjo išbaigtų kopijų, ji nepaklus kvantinei mechanikai, ji paklus šiek tiek kitoms lygtims, kurias aš išvedu. Tai yra beveik ant ribos, kurią dabar gali išbandyti kvantinės mechanikos laboratorijos.
Šis straipsnis buvo taisytas ir sutrumpintas, kad būtų aiškiau. Tu gali nusipirkite „Einšteino nebaigtą revoliuciją“ „Amazon.com“.
- Šie „baisūs“ įsipainioję atomai tiesiog atnešė kvantinius kompiuterius vienu žingsniu arčiau
- Senovės kvazariai suteikia neįtikėtinų įrodymų apie kvantų įsipainiojimą
- Kodėl kvantinė mechanika negali paaiškinti gravitacijos? (Op-Ed)
