"Einstein befejezetlen forradalma", Lee Smolin
(Kép: © Penguin Press)
A kvantummechanika állandó tudomány. Az ügy lezárult, nagyon köszönöm szépen - vagy annyira vitatkoznának.
Az 1920-as évek úttörő munkájának köszönhetően sok ember úgy gondolja, hogy most mindent tudunk, amire szükségünk van atomi vagy szubatomi méretű mozgásról. Niels Bohr dán fizikus és követői szerint állíthatjuk akár az atomrészecske pontos helyzetét, akár annak pályáját, de nem tehetjük meg egyszerre mindkettőt. Ez a fajta jóslat csak valószínűsíthető, soha nem lehet teljesen pontos.
Lee Smolin elméleti fizikus, a kanadai Waterloói Periméter Elméleti Fizikai Intézet egész karrierje során ezt a nézetet vitatta. Smolin úgy véli, hogy Bohr diadalma példája annak a karizmának, amely elnyomja a legitim disszenzust, még olyan kiemelkedő disszidensektől is, mint Albert Einstein és Erwin Schrödinger.
Manapság Smolin, Albert Einstein nyomában követve, és egy olyan hosszú hagyományt folytatva, amelybe beletartoznak más fizikusok, köztük David Bohm is, egy kvantumfizika "teljes" elméletét törekszik azáltal, hogy pontos leírásokat és nem homályos valószínűségeket tesz lehetővé. Smolin "reális" perspektívát képvisel, szemben Bohr és akolitáinak "antirealista" nézetével. Smolin "Einstein befejezetlen forradalma"(Penguin Press, 2019. április). A Space.com felbukkant Smolinnal, hogy megvitassák a könyvet, hogy az új ötletek miként válnak dominánsnak a tudományban, és mi a legújabb.
Space.com: Mi a különbség a reális és az antirealista megközelítések között? kvantummechanika?
Lee Smolin: Számomra a kvantum-jelenségek realistája és a nem realisták közötti különbség számít realistának, ha realistaként gondolod, hogy teljes történet van, és létezik egy teljes leírás, amelyet bármely atomfolyamat elérhetünk, bármilyen nukleáris folyamat, bármi, ami a szubatómiai világban zajlik. A kvantummechanika nem ad ilyen részletes leírást az egyes folyamatokról külön-külön, tehát nem lehet teljes. Meg kell találnunk egy mélyebb elméletet, amely túlmutat. A kvantummechanika egy lépés a megértés felé szubatomi fizika, de ez nem az utolsó lépés. Tehát a feladat az, hogy mélyebben mutasson és feltaláljon vagy fedezzen fel egy jobb elméletet, amely teljes leírást ad.
Ha ön az, amit antirealistának hívunk, akkor úgy gondolja, hogy a kvantummechanika, ahogyan azt az 1920-as években írták le, valószínűleg a végső elmélet, és nincs motivációja mélyebbre nézni.
Space.com: Azokat az embereket, akik a kvantumelmélet befejezését keresik, "naiv realistáknak" nevezik, mert véleményükhöz nem kell megfontolt igazolás. Tudsz részletezni ezt a kifejezést?
Smolin: A naiv valóban kifinomult jelent. Naiv azt jelenti, hogy hallotta az összes alapvetõ kifogást az elképzelés ellen, amely szerint teljes leírást adhatunk a világ létezésérõl, és elutasíthatjuk azokat, és célunknak tekintjük a természet teljes megértését, mintha nem lennénk itt. A tudomány a természet leírása, amelynek állítólag objektívnek kell lennie, és ezt nem rákényszerítik kísérleteinkre, elképzeléseinkre vagy meggyőződésünkre.
Space.com: A "naiv" azt jelenti, hogy teljesen nyitott vagyok az új ötletekre és hiedelmekre?
Smolin: Teljesen nyitva? Nem. Az emberek elfelejtik, hogy a fizika, mint minden tudomány, története és hagyománya van. Vegyünk egy olyan egyszerű ötletet, mint a lendület, amelyet a 16. és 17. század óta folyó vita kontextusában kell érteni, a tehetetlenség elvéről, a relativitáselméletről stb. Nem lehet megmagyarázni egy olyan fogalmat, mint a lendület, anélkül, hogy belemerülne a koncepció teljes történetebe.
Space.com: A könyved tiszta és világos, és érthető a különféle hátterű ismeretekkel rendelkező emberek számára. Mi az írási folyamata?
Smolin: Miért köszönjem meg! Ezt bóknak veszem. Nagyon sok tapasztalattal és sok gyakorlattal rendelkezem a modern fizika oktatásáról a nem tudósok számára. Különböző egyetemeken gyakran tanítottam "fizika a humán tudományok számára" vagy "fizika költőknek" tanfolyamokat. Tehát nagyon sok tapasztalattal rendelkezem a különféle pedagógiai stratégiák csiszolásáról, amelyeket kvantfizika vagy relativitáselmélet oktatásában alkalmaznak az laikusoknak.
Egy ilyen könyvnek egyszerre több közönsége van. Szakértőket és kollégáimat fordulok, de elsősorban laikusokat keresem. És az első laikus, akinek számít, a szerkesztő. Mindig ragaszkodok ahhoz, hogy olyan szerkesztővel dolgozzam, aki irodalmi, humán vagy történelem végzettséggel rendelkezik - nem pedig tudományos fokozattal. Számos tesztolvasóm van, akiknek nincs természettudományos ismeretek. Mindannyian arra kértek, hogy tisztázza, tisztázza, tisztázza és szükség esetén átírja a könyvet. Ez a könyv három teljes átíráson ment keresztül. Semmi sem maradt a vágóasztal padlóján, úgymond. Az egész első tervezetet teljesen elhagyták és újrafogalmazták, és véleményem szerint sokkal jobb könyv lett az eredmény.
Space.com: Tekintettel arra, hogy többször teljesen átírták, meddig tartott a könyv írása?
Smolin: Az írás nem az én napi munkám; a napi munkám egy elméleti fizikus. De a szabadidőmben, úgy mondva, kb. Három év. Hó vagy hat hét lesz, amikor elsősorban a könyvet dolgozom, majd hat hónap telik el, és gondolkodni fogok róla, majd három hétre vagy egy hónapra ismét belemerülök. Tehát három év alatt ilyen volt.
Space.com: Könyvedet a kvantumfizika története a 20. század elején ismerteti. Miért vált Niels Bohr által kiváltott antirealista kvantumforradalom az uralkodó nézőpontnak - látszólag egy szempillantás alatt?
Smolin: Két dolog működött egyszerre. Az egyik, és a legfontosabb, a meghökkentő kísérleti siker volt. Az emberiség kevesebb, mint 30 év alatt ment ahhoz, hogy megbékéljenek azzal az elképzeléssel, hogy az anyag atomokból készül, az atomfizika teljes elméletéig. És lényegében az volt, hogy megmagyarázza a spektrumokat [a színek szivárványa, amelyet a fény komponenseinek a hullámhosszon történő elválasztása révén hoznak létre], az erők, a kémiai vegyületek - mindent! Aztán nagyon gyorsan a nukleáris fizika, a részecskefizika, a csillagok működése - Asztrofizika.
Tehát a kísérleti siker elképesztő volt, és gyors is. Ezzel mérve olyan emberek, mint Einstein, Schrödinger és de Broglie, egyetértése, akik azt mondták: "Várj egy percet! Az alapok rendetlenség!" Mindezt a szőnyegek alá söpörhették.
Ez volt az első dolog. A második dolog Niels Bohr presztízse és karizmája, a dán kormány és a Carlsberg sörgyár támogatásával, hogy létrehozzanak egy olyan központot, amelyben minden rajta jött. Nagyon hipnotikus, karizmatikus személyisége befolyásolhatja egy szörnyű háborúból kilépő emberek egy generációjának gondolatait. Tehát egy csomó különböző dolog egy időben.
Space.com: És más elméletek nem tudtak előrehaladni.
Megdöbbentő, hogy de Broglie pilótahullám-elmélete - még ha Einstein, de Broglie és bizonyos módon Schrödinger is megcélozhatja - nem volt hatással, annak ellenére, hogy ezek nem testek. Ezek Nobel-díjas világhírű emberek voltak, akik nagy tudományt végeztek, de véleményüket több generáción keresztül figyelmen kívül hagyhatták.
[Pilótahullám-elmélet, amelyet Louis de Broglie fejlesztett ki az 1920-as években, és David Bohm az 1950-es években fejlesztette ki, azt állítja, hogy az elektronok mind a részecskéket, mind a hullámokat magukban foglalják, és hogy a részecskék abban az irányban mozognak, amelyben a hullámok őket vezetik. Ez determinisztikus, nem valószínű.
Úgy gondolom, hogy végül a tudósok emberi lények, és mindazon dolgok befolyásolnak minket, a tudattalan elfogultságtól az ambícióktól a társadalmi erőkig. A kvantummechanika története válik olyan elgondolásra, amelyet érdemes megfontolni, de ez nem szokatlan történet.
Space.com: Hogyan reagáltak társaik a könyvére?
Smolin: Egyelőre semmi sem volt meglepő. Véleményem jól ismert a fizikusok közösségén belül. Bármennyire provokatívnak is tűnhet a könyv szerkezetében, nincs olyan vita, amelyet a fizikusok nem vitattak volna alaposan.
Az egyetlen dolog, ami új, az utolsó néhány fejezet. Nagy kockázatot vállalt, hogy a jelenlegi munkám az asztalra kerül.
Space.com: Kérjük, írja le jelenlegi munkáját.
Smolin: Az új munkámban a legfontosabb, hogy komolyan veszem a nonlocality szerepét. [lokalitás arra utal, hogy a tárgyak képesek befolyásolni más, a térben és az időben nagyon távol eső tárgyak cselekedeteit.] Ha realisztikus, teljes leírást szeretne adni arról, hogy mi történik, ha két vagy több részecske van egymással kölcsönhatásban, és amit "összegabalyodottnak" nevezünk, akkor az, hogy miként manipulálja az egyik részecskét, befolyásolhatja a többieket, még akkor is, ha nagyon távol vannak egymástól. És ez azt jelenti, hogy komolyan kell vennie, hogy a befolyásokat nem korlátozza az az elképzelés, hogy a dolgok csak azt befolyásolják, ami közel áll hozzájuk.
Tehát ezt komolyan veszem, és megpróbálok elméletet készíteni, amelyben ezek a kvantumbeesések alapvető fontosságúak, és a tér fogalma felmerül. Hely nem létezik; ugyanúgy elkészíthetjük a tér kialakulását, hozzávetőleges leírását, mint a nyomást és a hőmérsékletet a gáz leírására.
Semmi esetre sem én vagyok az egyetlen, aki ezt az elméletet próbálja kifejleszteni. Az a gondolat, hogy az űr előfordulhat az összefonódásból, egy régi ötlet, amely új vonzást szerez az emberektől Roger Penrose. Elmélem szerint a tér előfordulhat, de az idő alapvető és az okozati összefüggés alapvető. Ez az a nézet, amelyben sokan egyetértenek, és sokan nem értenek egyet.
Space.com: Mi a végső célja egy ilyen típusú elméleti munka elvégzésében?
Smolin: Az ötlet egy olyan elmélet kidolgozása és feltalálása, amelyből az előrejelzéseket le lehet vonni, melyeket a kísérletek tesztelnek. A legtöbb komoly ember nem veszi komolyan az elméleti javaslatot, hacsak nem talál módot annak tesztelésére, legalábbis elvben, ha nem a gyakorlatban. Kísérlet nélkül annyira egyszerű az elméletírónak, hogy gyönyörű matematikát beszéljen, ami helytelen, és nincs semmi köze a természethez. Szükségünk van kísérletezőkre az ötletek kidolgozására és a lehetőségek szűkítésére.
Csak az utóbbi két generációban van az a helyzet, hogy az elméleteket nehéz kipróbálni. Tehát egy egész generációs munkát végezhet például a részecskefizikai modelleken, amelyek meghaladják a szabványos modellt, és ezeket nem tesztelték kísérletileg. Ez szokatlan, és sajnos jellemzi korszakunkat.
Sok ember, aki komolyan veszi az alapvető elméleti fizika területén, nagyon keményen dolgozik, hogy kötekedik és javaslatokat dolgozzon ki, amelyek most megvizsgálhatók. A nonlocality változatom azt jósolja, hogy a kvantumhatások részben annak a ténynek tulajdoníthatók, hogy az atomok nagyon hasonlítanak az univerzum nagyszámú atomjához. Ha létre tudnánk hozni egy egyedi kvantumrendszert - amelynek a megfigyelhető univerzumban sehol sem voltak teljes példányai -, nem engedelmeskedne a kvantummechanikának, akkor engedelmeskedne valamivel eltérő egyenleteknek, amelyeket kiszámítok. Ez majdnem annak a küszöbének felel meg, amelyet a kvantummechanika laboratóriumi kísérletei képesek tesztelni.
Ezt a cikket az érthetőség kedvéért szerkesztettük és rövidítettük. tudsz vásárolni az "Einstein befejezetlen forradalma" az Amazon.com oldalon.
- Ezek a "kísérteties" összefonódott atomok csak egy lépéssel közelebb hoztak a kvantumhoz
- Az ókori kvazárok hihetetlen bizonyítékokat szolgáltatnak a kvantum összefonódásának
- Miért nem magyarázza a kvantummechanika a gravitációt? (Op-Ed)
