Реалнија интерпретација

Година је 1927. и у Бриселу су се на Солвај конференцији окупили водећи физичари, како би одгонетнули о чему нам заправо говори квантна механика. На једној страни били су Ајнштајн, и научни реалисти, који су сматрали да квантна физика треба да говори о нечему. На другој страни  били су инструменталисти, предвођени Нилс Бором, које су занимали само резултати мерења. Други су однели победу, и до данас превладава парадигма позната као Копенхашка интерпретација. Свеједно је са конференције остала фантастична слика, која представља врх тадашње науке.

Копенхашка интерпретација

Основне тезе Копенхашке интерпретације, како наводи Дејвид Бом у свом делу Causality and Chance in Modern Physics су:

1. Енергија је дискретна (атомизована)
2. Све манифестације материје и енергије имају два аспекта - таласни и честични
3. Основни физички закони су у статистичкој форми. Само вероватноће можемо предвидети.

Доста тога се може рећи о квантној механици, иначе... Копенхашка интерпретрација одржава се упркос бројним својим проблемима, ваљда зато што друге интерпретације делују још више езотерично. Оно што је проблем на који ћемо се овде осврнути је: Шта, заправо, квантна механика описује?

Очекивало би се да као и остале механике описује објекте у свом кретању (положаје и брзине). Но квантна механика (према Копенхагену) то не ради. Да ли се бави Шредингеровом једначином? Постоје интерпретације (паралелни светови, квантна информатика) по којима је заправо ова функција једино реална. Међутим сам Шредингер није мислио да она представља реалност. Да ли је реч о самом чину квантног прелаза, којим мерењем честица излази из суперпозиције и постаје мерљива? Не, ни о томе није реч - Копенхашка интерпретација бави се једино резултатима мерења, "обсерваблама", дакле макроскопским објектима. Као таква, мерења се одликују изузетном тачношћу, због чега је много шта данас незамисливо без квантне механике. Али ми и даље не знамо постоје ли уопште те честице, када их не посматрамо. Или што би рекао Ајнштајн: "Ја хоћу да Месец буде тамо и кад га не гледам".

Pilot-wave (Бомова интерпретација)

Другачија је Брољ-Бомова теорија (Луј де Брољ је решио за једну честицу 1927, Дејвид Бом је теорију оживео и решио за случај више честица 1952). Таласна (Шредингерова) функција овде описује само део динамике система, опис је потпун само ако знамо положаје честица. Оне даље еволуирају према "водећој једначини". Интерпретација је, тако, у принципу детерминистичка. Она задовољава Ајнштајнов циљ да буде аналогна статистичкој механици у оквиру "класичне" физике.

Бомова интерпретација зависи од "скривених варијабли". Али није ли Бел у свом чувеном експерименту доказао да су "скривене варијабле" немогуће?! Па... установио је он то само за локалне промењиве. У свом раду из 1964. Бел је не-локални карактер квантне теорије. Скривене промењиве морају бити не-локалне (глобалне), што Бомова интерпретација управо нуди. Због тога је Бел осамдесетих прошлог века подржао ову теорију.

Треба рећи да постоје извесни проблеми са Бомовом интерпретацијом. Док је таласна функција релативно једноставна (линеарна, мада ради са имагинарним бројевима), "водећа једначина" је доста компликована, због чега неки критичари кажу да pilot-wave интерпретација долази до истих резултата као и Копенхашка, само на компликованији начин.

Бомова теорија такође "не прича добро" ни са специјалном релативношћу (Лоренцова инваријантност), док квантна механика иначе не ради добро са општом... Можда је тако и боље - нема парцијалних решења у опису света без дуго очекиване квантне гравитације.

 Због оваквих проблема, а могуће и због "недодирљивости" Копенхашке интерпретације pilot-wave теорија била је скоро па заборављена. Недавно је, међутим, откривено макроскопско оправдање. Капљица уља плеше по површини воде. Она то ради с обзиром на њена ранија кретања, баш онако како нам Бом говори за "квантне објекте". Занимљиво је да је управо Бом повлачио аналогију у књизи Causality and Chance in Modern Physics - Брауново кретање, рецимо честице дима, изгледа хаотично и непредвидљиво. Међутим, узимајући понашање милиона атома од којих се та честица састоји, њено кретање би барем у принципу могло да се израчуна. Дакле, рачунамо на "нижи ниво" описа материја, и зашто га не бисмо очекивали и у квантном свету!? Управо о томе биће речи у наставку...

Каузалност и случајност

Бавићемо се сад већ поменутом књигом Causality and Chance in Modern Physics. Дејвид Бом ту описује вековима владајућу парадигму у науци као механизам. Овај поглед на свет имао је својих предности, ослободио је науку од безбројних категорија које имамо код Аристотела и у каснијој схоластици. Тежило се једноставности - у науци редукционизму. Међутим, дошло је до проблема...

Можда би некоме било чудно, но Бом разматра два случаја механизма - детерминистички и индетерминистички. Први нам је познат и интуитиван. Други говори о ситуацијама када (због велике комплексности) ми не можемо знати како ће се сваки члан неког скупа понашати, али су нам расподеле вероватноћа (статистика) добро познате. Квантна механика (по Копенхашкој интрпретацији) спада у други случај, уз једну битни разлику - ми чак ни начелно (у теорији) не можемо знати појединачне положаје честица квантног света. Но њихова расподела је сасвим предвидљива. Квантна механика овако одустаје од своје реалности, чак и каузалности - али остаје у оквирима механизма. 

Тако схваћену квантну механику Бом пореди са гешталт психологијом - не можемо ништа знати о понашању појединца, али знамо све о понашању маса (сличан облик детерминизма великих бројева имамо код Исака Асимова где научник може тачно предвидети судбину Галактичког Царства). Према Бому Копенхаген се и даље прихвата због две претпоставке:

• људски мозак може да појми само таласе и честице
• не треба постулирати ентитете који нам нису већ експериментално (или концептуално?) доступни.

Признајем да сам нешто слично другом начелу често користио кроз Окамову оштрицу, но она је ипак нешто друго.

Бом поставља питање зашто не бисмо очекивали ниво ниже од квантног, где би разрешили супротности?! Он иде и даље, тврди да је закуцавање на квантном нивоу ваннаучно правдано - одређеним прикривеним метафизичким аспирацијама. Бом тврди да не можемо поставити границу јер има бесконачно много квалитативно (законима) другачијих нивоа у Природи. Треба рећи да је и његов став несумњиво филозофски...

Но! Ако на једном нивоу имамо контрадикције, разумно је очекивати да то може бити решено на неком суптилнијем нивоу, макар нам он данас био недоступан. Уосталом, није ли то теорија струна?! Научник има и другу могућност - да се игра великих бројева, па да наш исход света сматра успелим случајем. Управо то ради Лоренц Краус, по својим речима неозбиљан спроћу метафизичких ствари. Бом није бежао од метафизике, иако је био присталица филозофије/идеологије од које бисмо то очекивали. То ћемо видети у следећем одељку.

Рецимо још да Бом разматра Лапласовог демона, који би снабдевен свим могућим знањима могао да зна положај сваке честице (све што се на свету догађа). По Бому, то је немогуће, јер има неограничено много квалитативно различитих нивоа. Ми можемо само имати све боље апроксимације... Но, није ли овај демон већ снабдевен божанским моћима!? Ако је тако, на њега се не могу примењивати мерила ограничених (људских) бића. Поштено је видети да овде имамо бесконачно кроз бесконачно, тако да не можемо знати да ли би свезнајуће (можда боље рећи неограничено интелигентно) биће могло знати све неограничено компликованом свету. 

Филозофска позадина и развој

Које, најзад, Дејвид Бом? Историја квантне механике као да и овде жели да нас збуни Бом (Bohm) и Бор (Bohr), нису иста особа, иако је разлика само у слову презимена. Заступали су супротне ставове у физици. Узгред, ту је и Макс Борн...

Дејвид Бом рођен је у Пенсилванији у породици јеврејског порекла, на дан када је позната Октобарска револуција била 43 дана стара. То може изгледати занимљиво, с обзиром да је имао везе с комунистичким активистима у Сједињеним Државама, о чему нам говори и овај запљувак. Због тога је позван да одговори на нека питања,  оквиру макартистичког лова на вештице. Ајнштајн му је помогао (као и око његове теорије), но Бом је свеједно морао да оде за Бразил. 

Има ли Бомова интерпретација нешто од марксизма (дијалектичког материјализма) у себи? Читао сам текст о Еверетовој интерпретацији (паралелни светови), где је ова Бомова управо сврстана као марксистичка... Има у томе нечега. Јер Бом жели да осигура тумачење света као материје у покрету. Његовим речима "infinite total of matter in the process of becoming as basic reality". Данашњи атеисти би могли доста тога од њега да науче, но њима је дражи ућути-и-мери приступ Копенхагена (и копенхашка се може тумачити мистично, што многи и раде, но о томе нећемо сада).

Друга је ствар нешто што би се назвало теорија љуштура, а што је дуго (можда и данас?) у Народној Републици Кини узимано као научна догма. Давно је речено да је све атом и празан простор, но сам атом је невероватно шупаљ. Рецимо да је цео атом као фудбалски стадион, језгро са 99% масе је величине зрна грашка (или можда и мање). Но језгро има протоне и неутроне, који су јопет на међусобно удаљености, а у оквиру ових су по три кварка. Е, ови су према стандардном моделу бездимензионе математичке тачке (мистик који не би само да мери овде се сећа Лајбницових монада), што нам узгред даје неке проблеме које Бом настоји да реши (рачун пертурбација (сметњи), оператори уместо правих промењивих...). Али шта ако и кваркови имају структуру, дакле опет празно па нешто у средишту?! Муве имају своје муве, а опет своје и тако ad infinitum...

Свашта би се могло замерити дијалектичком материјализму (марксизам, дијамат), но то је барем јасно монистичко схватање света. Узгред, Бом је намерно или не (у књизи Causality and Chance in Modern Physics он нигде не помиње марксизам ни остале -изме) решава неке девијације овог учења, које су мислиоци те провинијенције сами назвали вулгарни материјализам. Као монистичко учење дијама(н)т не упада у замке картезијанства. Такође, то није једни монистичко учење, оно познатије (као такво) може се једноставно назвати - Једно.

У даљем раду Дејвид Бом је напредовао према таквом погледу на свет. Бавио се заједно са Прибрамом моделом људске свести који описује мозак као холограм. Позната је његова сарадња са Кришнамуртијем, с којим се састао још 1959. Уочио је несагласност техничког и духовног развоја у савременом свету (Мисао као систем).  

Ова даља интересовања остала су у складу са интерпретацијом квантне механике коју је развио. Јер о чему нам она заправо говори? Све у природи је узроковано неограничено комплексним описом, па према Бому он не може бити детерминистички (рекох, дискутабилно). Скривене промењиве, које одређују понашање квантног система нису локалне, него глобалне. То објашњава "фантомско деловање на даљину", јер удаљени пар квантних честица није само међусобно у корелацији, него и са целим системом (у том случају свемиром). Све тако и јесте неподељено Једно.

Иван Вукадиновић

п.с. И поред опширног описа, нисам се још одлучио за ову интерпретацију. Копенхашка ми баш и није прихватљива, због контрадикција, међутим Еверетова (паралелни светови) и информатичка ("нула светова") такође делују веома занимљиво, и смислено.