Fizyka kwantowa, czyli rozgoryczenie zegarmistrzów

Współczesna fizyka, a w szczególności fizyka kwantowa, często spotyka się z mocnymi zarzutami ze strony jej obserwatorów. Choćby tutaj – według pewnych blogerów PT fizyka kwantowa jest oderwana od rzeczywistości, jest jedynie jakąś abstrakcją matematyczną ad hoc. Niektórzy, efektownie przyrównują współczesne teorie do epicykli, inni mówią nawet o propagandzie „fałszywej fizyki”, rozwijając w tle spiskowe teorie na ten temat.  A przecież spisek to coś z gruntu obcego fizyce, i najlepszy przykład to sama historia „rewolucji” kwantowej. Co niemniej pozwala otwarcie, bez ogródek zadać pytanie: Czy fizyka kwantowa jest racjonalna?

Zanim wrócimy do tego pytania – przypomnijmy w wielkim skrócie tęże historię. Zaczęła się, w 1900, kiedy to Max Planck wprowadził kwantowanie energii oraz nową stałą fundamentalną jego imienia, h.  Potem, w 1905, Albert Einstein wyjaśnił efekt fotoelektryczny (patrz ogniwa fotowoltaiczne!) postulując istnienie fotonów, bezmasowych cząstek przenoszących kwanty energii elektromagnetycznej. Fotony stały się w ten sposób drugimi odkrytymi cząstkami elementarnymi, po elektronach. W 1921 Einstein dostał (jedyną!) nagrodę Nobla właśnie za to odkrycie, a dwa lata później mocno wsparł Louisa de Broglie, który w swojej rozprawie doktorskiej zamieścił i rozwinął rewolucyjną ideę falowej natury wszystkich cząstek materii. W 1926 doprowadziło to Erwina Schrödingera do słynnego równania falowego jego imienia. Już kilka miesięcy później Max Born podał probabilistyczną interpretację funkcji falowej będącej rozwiązaniem tego równania. Pokazał też, jak używając funkcji falowych elektronów w atomie policzyć prawdopodobieństwo tak zwanych przeskoków kwantowych, kiedy elektrony spontanicznie zmieniają swoje orbity. W ten sposób, po raz pierwszy w historii, prawdopodobieństwo stało się immamentną, nieredukowalną własnością systemów fizycznych, a nie tylko efektywną „miarą niewiedzy”! Doprowadziło to do największego kryzysu w przyjęciu fizyki kwantowej, jako poprawnej teorii mikroświata. W czasie słynnej konferencji Solvaya w tymże 1926 Schrödinger stwierdził: If we are going to stick to this damned quantum-jumping, then I regret that I ever had anything to do with quantum theory, na co Niels Bohr odpowiedział: But the rest of us are thankful that you did, because you have contributed so much to the clarification of the quantum theory. A jeszcze dużo później, w 1946 Schrödinger pisał: God knows I am no friend of probability theory, I have hated it from the first moment when our dear friend Max Born gave it birth.  Jak powszechnie wiadomo także Einstein nigdy się z tym nie pogodził, twierdząc, ze „Bóg nie gra w kości”. I tak jak de Broglie, do końca życia  bez powodzenia próbował rozwinąć alternatywną teorię kwantową. Z kolei, najmłodszy z nich, Paul Dirac, rozczarowany końcowym efektem rozwoju kwantowej teorii pola (łączącej z wielkim powodzeniem teorię kwantową z relatywistyczną), na rok przed śmiercią odmówił wygłoszenia referatu, argumentując: I have nothing to talk about. My life has been a failure. Czyli można powiedzieć, że fizyka kwantowa powstała, w swej ostatecznej formie, niejako wbrew opinii większości fizyków, którzy mieli szczególnie duży udział w jej „narodzinach”! Warto tutaj zaznaczyć, że wielokrotnie w historii fizyki, otrzymano poprawne teorie wychodząc z błędnych przesłanek! I jak tu mówić o spisku, czy o „pysze fizyków, którzy wiedzą wszystko”?! Fizyka, to po prostu, choć nieco pompatycznie, dzieło ludzkości – a nie kilku choćby najwybitniejszych umysłów. Co oczywiście nadal nie gwarantuje nieomylności, ale wymagana jest głęboka znajomość aktualnego stanu rzeczy, by potrafić sensownie ją „podważać” – a więc nie chodzi tu o żaden „elityzm”, o „gnozę” czy „sekciarstwo”. Po prostu, aby móc na wzór Mikołaja Kopernika dokonać fundamentalnego przewrotu, trzeba wpierw dogłębnie poznać „fizykę ptolemejską” – nie ma tu drogi na skróty. Jasnym jest także, iż odkrycie nowych, „niewytłumaczalnych” zjawisk znakomicie ułatwia dokonanie rewolucyjnych zmian – wszak fizyka to nauka empiryczna, jak dotąd.

Wracając w końcu do pytania o teorię prawdopodobieństwa i jej racjonalność – często przeciwstawia się w tym kontekście fizyce kwantowej, fizykę klasyczną. A przecież także ona ma wiele paradoksalnych i „nierozsądnych” właściwości. Choćby newtonowskie oddziaływanie na odległość, czy tak zwany chaos deterministyczny. Co to w końcu za determinizm, skoro by przewidzieć sensownie przyszłość (weźmy choćby problem długookresowej stabilności Układu Słonecznego) potrzeba nieskończenie dokładnej, czyli nieosiągalnej informacji o warunkach początkowych? Większość krytyków fizyki kwantowej przypomina zawziętych zegarmistrzów, którzy domagają się żeby opisywać świat jako jeden wielki zegar. Przecież fizyka kwantowa nie odrzuca przyczynowości „jako takiej”, a jedynie ją modyfikuje.

Ktoś niedawno napisał à propos fal grawitacyjnych: „Są w krainie baśni naukowych… tak jak bozon higgsa będzie za lat kilkanaście – jak wyczerpie się propaganda naukowa…”. A w międzyczasie dokonano rejestracji owych fal, a autorzy eksperymentu zdążyli dostać nobla…

Otóż, nie – fizyka to jest bardzo precyzyjnie „ustawione” przedsięwzięcie, które od prawie 400 lat odnosi oszołamiające sukcesy, i w efekcie stało się, na dobre i na złe, filarem materialnej części naszej cywilizacji. Bardzo łatwo zatem odeprzeć taki zarzut pytając – jakim cudem latają samoloty (jeśli nikt w tym nie przeszkadza…), czy jak działa GPS, itd., itp. Kto w 1920 mógł przewidzieć GPS, i to że jego działanie będzie zależało od poprawności ogólnej teorii względności (OTW) ? Poczekajmy więc cierpliwie, a prędzej czy później także bozon Higgsa ujawni swoje praktyczne zastosowanie.

Natomiast, rzeczywiście jest faktem, iż doświadczamy ostatnio agresywnej propagandy, która fizykę, i szerzej naukę, przedstawia jako probierz wiedzy absolutnej, i to na wszelki temat. A przecież fizyka to jest jedynie, jakkolwiek często bardzo wyrafinowany, matematyczny opis rzeczywistości, przeprowadzony w pewien określony sposób („framework„), przy możliwie małej ilości wprowadzonych zasad i definicji. Opis który pozwala, w ramach owego systemu, podawać przyczyny obserwowanych zjawisk, lub przewidywać nowe zjawiska, w następstwie osiągniętej wiedzy. Mimo to, często wysoki poziom abstrakcji współczesnych teorii (pachnący niektórym wręcz ezoteryzmem…) jest mocno krytykowany. Ale, czyż nie od początku można było taki zarzut postawić, szczególnie jeśli chodzi o same podstawy teorii? Przecież fizyka z samej swej istoty nie może odpowiedzieć na pytanie o przyczyny przyjętych założeń, czy definicji – jedynym ich uzasadnieniem jest sukces teorii w opisie wyników doświadczeń i obserwacji!

Weźmy na przykład teorię grawitacji Newtona. Od początku wzbudzała olbrzymie kontrowersje koncepcyjne, czy jak kto woli filozoficzne. Przecież zakładała natychmiastowe oddziaływanie na odległość – nijak nie tłumacząc czym jest to oddziaływanie, na czym „naprawdę” polega zjawisko wywierania siły przez ciała ciężkie. Ale odniosła wielki triumf, bo po prostu w sposób doskonały (do czasu…) „tłumaczyła” ruchy wszystkich ciał niebieskich siłą grawitacyjną wraz z trzema zasadami tegoż Newtona.

Z kolei słynne obserwacje Galileusza swobodnego spadku ciał, zawsze z tym samym przyspieszeniem, Newton wytłumaczył po prostu liczbową równością masy bezwładnej i grawitacyjnej. I to dopiero Einstein tęże równość uczynił zasadą równoważności, na której oparł budowę OTW, gdzie oddziaływanie grawitacyjne jest po prostu odkształcaniem czasoprzestrzeni i rozchodzi się ze skończoną prędkością c. Na swój sposób, tzw. teoria Einsteina jest więc mniej paradoksalna niż ta stara, dobrze nam znana fizyka newtonowska!

Nie ma więc mowy o propagandzie, gdy mówimy o fizyce jako takiej. Przez wiele lat jej istnienia doszło raptem do kilku spektakularnych oszustw, bardzo szybko rozbrojonych. Jest natomiast rzeczywisty problem, i to od zarania jej dziejów, (nad)używania jej do walk światopoglądowych. Działalność ta przybiera często myląca postać – na przykład, wprowadzenie popularnych określeń jak God particle czy Holy grail of physics ma cel dokładnie przeciwny od pozornego – chodzi w rzeczywistości, o ośmieszenie czy też „wrogie przejęcie” pojęć religijnych, aby ogłosić nową pseudo-religię scjentyzmu absolutnego. Kto i dlaczego to robi? A, to już jest temat na inną notkę…

Reklamy

2 myśli na temat “Fizyka kwantowa, czyli rozgoryczenie zegarmistrzów”

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Connecting to %s