7.1.12

Κβαντική φυσική και φιλοσοφία


Pierre-Simon_Laplace Κατά την παραδοσιακή ή νευτώνεια φυσική, κάθε φαινόμενο της φύσης πρέπει να εξηγείται κατά τρόπο μηχανιστικό, δηλαδή ως αποτέλεσμα μιας αιτίας. H αιτιοκρατική και μηχανιστική αυτή αντίληψη της παραδοσιακής φυσικής κορυφώθηκε με τον ισχυρισμό του Laplace, σύμφωνα με τον οποίο όχι μόνο μπορούμε να γνωρίσομε την παρούσα φάση του σύμπαντος, αλλά, βάσει των κατάλληλων μετρήσεων, είμαστε σε θέση να γνωρίζομε και τη μελλοντική του κατάσταση (αιτιοκρατία).
Μία άλλη θεμελιώδης έννοια της παραδοσιακής φυσικής είναι η θεωρία για την αντικειμενικότητα της ύλης. Κατά την ατομική θεωρία του Dalton, ορισμένως, τα πράγματα υπάρχουν ανεξάρτητα από τη συνείδηση μας ως συνθέσεις συμπαγών ατόμων.

Werner HeisenbergH κβαντική φυσική – μία από τις μεγαλύτερες επαναστάσεις στην ιστορία της επιστήμης της φυσικής, που έλαβε την ονομασία της από τα κβάντα, με τα οποία αποδίδεται η στοιχειώδης ποσότητα εκπεμπόμενης ακτινοβολίας, και διαμορφώθηκε μέσω των ερευνών του Louis de Broglie, του Werner Heisenberg, του Paul Dirac και του Neils Bohr -  αναίρεσε, μεταξύ άλλων, τα παραπάνω χαρακτηριστικά της παραδοσιακής φυσικής.
Έτσι, στο πλαίσιο της κβαντικής φυσικής, υποστηρίχθηκε ότι, εν αντιθέσει προς την έννοια της αντικειμενικότητας της ύλης, στοιχειώδη σωματίδια, όπως τα φωτόνια, τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκς, δεν υφίστανται ως πράγματα, ως υλικά στοιχεία, αλλά ως κυματοδέσμη με δυναμικό χαρακτήρα.
image Αυτό σημαίνει ότι ο υλικός κόσμος δεν απαρτίζεται, όπως υπέθεσαν οι εκπρόσωποι της παραδοσιακής φυσικής, από άτμητα υλικά άτομα αλλά ότι βρίσκεται σε ένα διαρκές καθεστώς άπειρων και εύπλαστων δυνατοτήτων.
Κατ’ αντιδιαστολή προς την άποψη της αιτιοκρατίας, εξάλλου, ο Heisenberg διατύπωσε την αρχή της απροσδιοριστίας, σύμφωνα με την οποία είναι αδύνατον να επισημανθούν επακριβώς τα χαρακτηριστικά ενός υποσωματιδίου σε μία δεδομένη στιγμή χωρίς να αλλάξουν την επόμενη. Και τούτο, γιατί η ίδια η διαδικασία της παρατήρησης, μέσω της οποίας, π.χ., μετρούμε μία ιδιότητα ενός φωτονίου, αλλάζει κάποια άλλη του ιδιότητα. Αυτό σημαίνει ότι ο ίδιος ο παρατηρητής παρεμβαίνει στη φύση του παρατηρούμενου αντικειμένου.
Louis de Broglie H ερμηνεία αυτή προβλήθηκε από τα μέλη της λεγόμενης σχολής της Κοπεγχάγης και ιδιαίτερα από τον αρχηγό της Bohr. Άμεση συνέπεια της ερμηνείας αυτής ήταν η κατάρριψη της άποψης της αιτιοκρατίας. Επειδή δεν μπορούμε να προσδιορίσομε τις ιδιότητες των υποσωματιδίων, παρά μόνον αφού έχομε ήδη παρέμβει στη φύση των ιδιοτήτων αυτών μέσω της παρατήρησης, έπεται ότι δεν μπορούμε να προβλέψομε τις μελλοντικές των κινήσεις.
O Αϊνστάιν δεν δέχθηκε την αντιρεαλιστική αυτή θέση. «Ο Θεός δεν παίζει ζάρια», αναφώνησε αναφερόμενος στην ερμηνεία του Bohr. «Μην λες στο Θεό τι να κάνει και τι να μην κάνει!», λέγεται πως ήταν η απάντηση του Bohr στον Αϊνστάιν.
image O Bohr, ο οποίος αντιλαμβανόταν το σύμπαν ως ένα διαρκώς ανοικτό ορίζοντα πιθανοτήτων και δυνατοτήτων, επέμεινε στην άποψη του αυτή παρά τους ισχυρισμούς του Αϊνστάιν για το αντίθετο.
Κλασικό, εν προκειμένω, είναι το νοητό πείραμα του Αυστριακού φυσικού Erwin Schrodinger, γνωστό ως η γάτα του Σρέντινγκερ. Σύμφωνα με το πείραμα αυτό, μία γάτα βρίσκεται σε ένα απολύτως σκοτεινό κουτί, το οποίο συνδέεται με ένα μηχανισμό αποτελούμενο από ένα μετρητή Γκάιγκερ, μία φιάλη δηλητηρίου και ελάχιστη ποσότητα ραδιενεργού υλικού. Οι πιθανότητες να συμβεί κάποια διάσπαση ενός ατόμου του ραδιενεργού υλικού είναι 5θ%. Αν συμβεί τούτο, τότε θα ενεργοποιηθεί ο μετρητής, πράγμα που θα έχει ως συνέπεια ο μηχανισμός να σπάσει το φιαλίδιο και να δηλητηριαστεί η γάτα. Αν δεν συμβεί η διάσπαση, δεν θα απελευθερωθεί το δηλητήριο και η γάτα θα εξακολουθεί να ζει.
Erwin ScrodingerO Σρέντινγκερ υποστήριξε ότι, από την πλευρά της κβαντικής θεωρίας, μέχρι ο παρατηρητής να ανοίξει το κουτί και να διαπιστώσει την έκβαση του φαινομένου, η γάτα δεν είναι ούτε ζωντανή ούτε νεκρή. Έως τότε, όμως, καμιά πρόβλεψη ως προς το αν η γάτα είναι ζωντανή ή νεκρή δεν μπορεί να υποστηριχθεί.
Προκειμένου να ελέγξει τη θεωρία της απροσδιοριστίας, ο Αϊνστάιν διεξήγαγε το γνωστό νοητό πείραμα EPR, το οποίο έλαβε την ονομασία αυτή από τα αρχικά των τριών επιστημόνων που συμμετείχαν σε αυτό -του Αϊνστάιν [Einstein], του Podolsky και του Rosen. Το πόρισμα του πειράματος αυτού ήταν πως ένα υποσωματίδιο μπορεί να επιδρά σε ένα άλλο υποσωματίδιο, που στην αρχή ήταν μαζί και χωρίστηκαν  οπότε βρίσκονται μακριά το ένα από το άλλο. Ακόμη και αν φαινομενικά ουδεμία σύνδεση υπάρχει μεταξύ των σωματιδίων, εν τούτοις μπορούν να επιδρούν το ένα επί του άλλου (φαινόμενο διεμπλοκής).
Έτσι, αίρεται κάθε μορφής αιτιοκρατία, αφού τα κβαντικά φαινόμενα εξηγούνται, μόνον εάν πολλές και διαφορετικές διαδικασίες συμβαίνουν ταυτόχρονα χωρίς αιτιακή εξάρτηση της μιας από την άλλη. Κατά τον Μπορ, οι φιλοσοφικές συνέπειες της ερμηνείας των κβαντικών φαινομένων από τη σχολή της Κοπεγχάγης υπήρξαν τόσο εντυπωσιακές, όσο εκείνες της κοπερνίκειας επανάστασης. Το γεγονός ότι ο παρατηρητής μετέχει μέσω της διαδικασίας της παρατήρησης στα αποτελέσματα των μετρήσεων σημαίνει ότι δεν μπορούμε να έχομε ακριβείς μετρήσεις των φυσικών φαινομένων. Έτσι, υποστηρίχθηκε μία νέα μορφή αγνωσιαρχίας, σύμφωνα με την οποία δεν υπάρχει μία αντικειμενική πραγματικότητα, αλλά υφίστανται πολλές μορφές πραγματικότητας εξαρτημένες από το πρόσωπο που τις μετρά και τις λογίζεται.
Huge_Everett O φυσικός Hugh Everett διατύπωσε το 1957 τη θεωρία των πολλών ή παράλληλων συμπάντων θεμελιώνοντας στην κβαντική φυσική την υπόθεση του Λάιμπνιτς για τους δυνατούς κόσμους, ότι δηλαδή ο κόσμος εντός του οποίου ζούμε δεν είναι ο μόνος κόσμος που μπορεί να υπάρχει. H θεωρία των παράλληλων κόσμων παραπέμπει σε ριζοσπαστικές ερμηνείες, όπως ότι, παράλληλα προς το δικό μας σύμπαν, θα μπορούσε θεωρητικά να υπάρχει και ένα άλλο σύμπαν όμοιο με το δικό μας, από όπου, όμως, μπορεί να απουσιάζει η ζωή, επειδή οι συνθήκες δεν το επέτρεψαν. Τέτοιες υποθέσεις αντιμετωπίζονται μεν από πολλούς φυσικούς επιστήμονες και φιλοσόφους με σκεπτικισμό, πλην όμως ερεθίζουν το στοχασμό και δημιουργούν νέα ερωτήματα για την υφή του κόσμου και τη σχέση του ανθρώπου προς τον τελευταίο αυτό.
Το διαβάσαμε στο Λεξικό της Φιλοσοφίας του Θ. Πελεγρίνη

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Παρουσιάστηκε σφάλμα σε αυτό το gadget