Lederman Leon, Teresi Dick Boska Czastka

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Jeśli teoria kwantowa przyprawia cię, drogi Czytelniku, o mdło-ści, nie martw się: jesteś w doborowym towarzystwie.Wielu fizyków nie mogło się z niąpogodzić, między innymi Planck, Einstein, de Broglie i Schr�dinger.Istnieje bogata literatura na temat zastrzeżeń wobec probabilistycznej natury teoriikwantowej.Einstein przewodził walce i podjął długą serię usilnych prób (wcale nie ła-twych do prześledzenia) podważenia zasady nieoznaczoności.Wciąż jednak ulegałBohrowi, który stworzył to, co dziś zwiemy kopenhaską interpretacją mechaniki kwan-towej.Bohr i Einstein naprawdę przyłożyli się do dyskusji.Einstein konstruował ekspe-rymenty myślowe, które miały zadać cios w samo serce nowej teorii kwantowej, a Bohr,zazwyczaj po całym weekendzie ciężkiej pracy, wynajdywał błąd w jego rozumowaniu.W sporze tym Einstein odgrywał rolę kłopotliwego dzieciaka (jak ten, który na lekcjachreligii pyta: Jeśli Bóg jest wszechmocny, to czy może stworzyć tak wielki kamień, że gosam nie może podnieść?) i wciąż wymyślał nowe paradoksy ukryte w teorii kwantowej.Bohr był księdzem, który wciąż obalał wysuwane przez Einsteina obiekcje.Mówi się, że wiele ich dyskusji odbyło się podczas leśnych spacerów.Oczyma du-szy widzę, co by się stało, gdyby kiedyś spotkali wielkiego niedzwiedzia.Bohr natych-miast wyciąga z plecaka parę butów do biegania (Reebok, 300 dolarów za parę) iszybko je sznuruje. Co robisz, Niels? Przecież wiesz, że nie wyprzedzisz niedzwiedzia- słusznie zwraca uwagę Einstein. O nie, nie muszę wyprzedzać niedzwiedzia, drogiAlbercie - odpowiada Bohr - wystarczy, bym wyprzedził Ciebie.W roku 1936 Einstein w końcu skapitulował i przyznał, że teoria kwantowa po-prawnie opisuje wszystkie możliwe eksperymenty, w każdym razie te, które można so-bie wyobrazić.Wtedy zmienił strategię i stwierdził, że mechanika kwantowa nie możebyć kompletnym opisem świata, nawet jeśli pozwala określić prawdopodobieństwo wyni-ków rozmaitych pomiarów.Bohr odpowiedział, że niekompletność, która tak frasowałaEinsteina, nie jest brakiem teorii, tylko własnością świata, w którym żyjemy.Ci dwajrozprawiali nad mechaniką kwantową do grobowej deski i jestem przekonany, że wciążją roztrząsają, chyba że Starzec, jak Einstein zwykł był nazywać Boga, sam na skutekniewłaściwie pojmowanej troski rozstrzygnął za nich tę kwestię.Wiele tomów można zapełnić opowiadaniami o debatach Bohra i Einsteina.Jaspróbuję zilustrować problem jednym przykładem.Słowo przypomnienia o fundamen-talnej zasadzie Heisenberga: żadne wysiłki zmierzające do jednoczesnego ustalenia,gdzie cząstka jest i dokąd się udaje, nie mogą nigdy zostać uwieńczone całkowitymsukcesem.Zaplanuj eksperyment, aby określić położenie cząstki, i oto jest, z dokład-nością, jakiej tylko zapragniesz.Zaplanuj pomiar, by zobaczyć, jak szybko się porusza -presto, otrzymujemy prędkość.Ale nie możemy mieć obu rzeczy naraz.Rzeczywistośćodsłaniana przez te pomiary zależy od strategii przyjętej przez eksperymentatora.Tensubiektywizm rzuca wyzwanie tak bliskiej naszemu sercu wierze w przyczynę i skutek.Jeśli elektron startuje z punktu A i zaobserwowano go potem w punkcie B, to wydajesię naturalne przyjęcie, że przybył tam, pokonując jakiś konkretny tor łączący A z B.Teoria kwantowa temu przeczy, mówiąc, że droga jest niepoznawalna.Wszystkie drogisą możliwe, każda z pewnym prawdopodobieństwem.By zdemaskować niekompletność tej koncepcji toru-widma, Einstein zaproponowałpewien eksperyment.Nie przedstawię w pełni rozumowania Einsteina, postaram siętylko je naszkicować.Jest ono znane jako eksperyment myślowy EPR - od nazwisktrzech jego twórców: Einstein, Podolsky i Rosen.Miało to być doświadczenie z udzia- 152łem dwóch cząstek, których losy są ze sobą ściśle związane.Znamy metody tworzeniapar cząstek w ten sposób, że muszą mieć przeciwne spiny: jeśli jedna z nich wiruje wdół, to druga musi wirować w górę, albo jedna w lewo, a druga w prawo.Wysyłamyjedną cząstkę do Chicago, a drugą do Bangkoku.Einstein powiedział: w porządku, za-akceptujmy fakt, że nie wiemy nic o cząstce aż do chwili pomiaru.Mierzymy więc cząst-kę A w Chicago i stwierdzamy, że ma spin skierowany w prawo.Ergo, wiemy terazcoś o cząstce B, znajdującej się w Bangkoku, której jeszcze nawet nie poddano ob-serwacjom.Na początku cząstka mogła z prawdopodobieństwem równym 0,5 mieć spinskierowany zarówno w prawo, jak i w lewo.Teraz, po pomiarze dokonanym w Chica-go, wiemy, że cząstka ta wiruje w lewo.Ale skąd ona wie, jaki był rezultat tamtego po-miaru? Nawet jeśli miałaby przy sobie małe radio, to przecież fale radiowe podróżują zprędkością światła i potrzebują trochę czasu na przebycie od cząstki A do cząstki B.Co to za system komunikowania się, który nie ma nawet dość przyzwoitości, by nie po-ruszać się szybciej od światła? Einstein nazwał to zjawisko dziwacznym oddziaływa-niem na odległość.Eksperyment EPR podsumowano wnioskiem, że związek międzyzdarzeniami dotyczącymi cząstki A (decyzja wykonania pomiaru A) a rezultatem po-miaru B można zrozumieć tylko pod warunkiem, że dysponuje się dodatkowymi danymi,a teoria kwantowa nie może ich dostarczyć.Aha! - zawołał Albert.- Mechanika kwanto-wa jest niekompletna!Kiedy Einstein przyłożył Bohrowi tym eksperymentem, ruch uliczny w Kopenhadzezamarł, a Bohr zagłębił się w rozważaniach.Einstein próbował podejść z boku zasadęnieoznaczoności Heisenberga, dokonując pomiaru towarzyszącej cząstki.Bohr w końcuodpowiedział, że nie można separować zdarzeń dotyczących A i B, że układ musiobejmować zarówno A, jak i B oraz obserwatora, który decyduje, kiedy dokonywaćpomiarów [ Pobierz całość w formacie PDF ]

Linki