Μπορεί το έργο του Wojciech Zurek να βασιστεί σε αυτό του Erwin Schrödinger και του Niels Bohr για να εξηγήσει πώς η παρατηρήσιμη πραγματικότητα αναδύεται από την κβαντική θεωρία;
Στην διατύπωση της κβαντομηχανικής που παρουσίασε ο Erwin Schrödinger το 1926, η κατάσταση ενός κβαντικού συστήματος αναπαρίσταται από μια μαθηματική οντότητα που ονομάζεται κυματοσυνάρτηση.
Η κυματοσυνάρτηση είναι ένα αφηρημένο κατασκεύασμα που μας επιτρέπει να προβλέψουμε τις πιθανότητες των διαφόρων πιθανών αποτελεσμάτων μιας μέτρησης. Πριν μετρήσουμε μια από τις ιδιότητές του – ας πούμε την θέση ενός ηλεκτρονίου – όλες οι πιθανές θέσεις του αναπαρίστανται στην κυματοσυνάρτηση ως «υπέρθεση» (superposition), που σημαίνει ότι η καθεμία είναι δυνητικά παρατηρήσιμη με κάποια πιθανότητα.
Οποιαδήποτε δεδομένη παρατήρηση ή μέτρηση θα δει μόνο ένα από αυτά τα αποτελέσματα. Η πράξη της μέτρησης φαίνεται να εξαφανίζει αυτή τη θολή κβαντικότητα, αντικαθιστώντας την με κάτι καθορισμένο και πιο συμβατό με την εμπειρία μας της κλασικής πραγματικότητας.
Έτσι, η κυματοσυνάρτηση δεν μπορεί να μας πει πώς είναι το κβαντικό σύστημα πριν το μετρήσουμε.
Αντίθετα, στον μακρόκοσμο, στην κλασική νευτώνεια φυσική, τα πράγματα έχουν σαφώς καθορισμένες ιδιότητες και θέσεις, ακόμη κι όταν κανείς δεν τα παρατηρεί.
Ο κλασικός και ο κβαντικός κόσμος φαίνεται να χωρίζονται από αυτό που ο Heisenberg στα τέλη της δεκαετίας του 1920 αποκάλεσε «τομή» (Heisenbergscher Schnitt).
Για εκείνον και τον Niels Bohr στην Κοπεγχάγη, η “πραγματικότητα” έπρεπε να περιγράφεται από την κλασική φυσική, ενώ η κβαντική μηχανική ήταν η θεωρία που εμείς, ως κλασικές οντότητες, χρειαζόμασταν για να περιγράψουμε όσα παρατηρούμε για τον μικροσκοπικό κόσμο. Τίποτε περισσότερο, τίποτε λιγότερο.
………………………………….
Αλλά γιατί να υπάρχουν δύο διακριτά είδη φυσικής – κλασική και κβαντική – για τα μεγάλα και τα μικρά πράγματα; Και πού και πώς η μία παίρνει τη σκυτάλη από την άλλη;
Για τον Bohr και τους συνεργάτες του, η κλίμακα των ατόμων και εκείνη των ανθρώπων φαινόταν τόσο βαθιά διαφορετική που το ερώτημα δεν ήταν ιδιαίτερα σημαντικό. Σε κάθε περίπτωση έλεγαν, έχουμε ελευθερία επιλογής ως προς το πού θα τοποθετήσουμε την «τομή», ανάλογα με το τι αποφασίζουμε να συμπεριλάβουμε στις κβαντικές εξισώσεις μας.
Σήμερα όμως μπορούμε να διερευνήσουμε τον κόσμο σε πολλές κλίμακες μήκους, συμπεριλαμβανομένης της ενδιάμεσης «μεσοκλίμακας», για παράδειγμα μερικών νανομέτρων, όπου δεν είναι σαφές αν θα πρέπει να εφαρμόζονται οι κβαντικοί ή οι κλασικοί κανόνες. Και μάλιστα, μπορούμε ακόμα, εφόσον τα πειράματα είναι αρκετά ελεγχόμενα και ευαίσθητα, να εντοπίσουμε κβαντική συμπεριφορά σε αντικείμενα αρκετά μεγάλα ώστε να είναι ορατά με ένα κοινό οπτικό μικροσκόπιο.
Επομένως, δεν μπορούμε να αποφύγουμε το πρόβλημα του πώς θα εξηγήσουμε την μετάβαση από το κβαντικό στο κλασικό-στο “να γίνει πραγματικό” που φαίνεται να συμβαίνει όταν κάνουμε σμίκρυνση ή πραγματοποιούμε μια μέτρηση.
………………………………………..
Το βιβλίο του φυσικού Wojciech Zurek «Decoherence and Quantum Darwinism», που κυκλοφόρησε πέρυσι, επιχειρεί να δώσει απάντηση σε όλες αυτές τις παράξενες ιδέες.
Ο Zurek εργάζεται εδώ και δεκαετίες για να επιλύσει το εξής ερώτημα: πώς οι κβαντικοί κανόνες που διέπουν την συμπεριφορά των ατόμων και των υποατομικών σωματιδίων μεταπίπτουν σε εκείνους της κλασικής φυσικής – τους νόμους κίνησης του Νεύτωνα κ.λπ.- που ισχύουν στις κλίμακες της καθημερινής ζωής.
Το κεντρικό στοιχείο της προσέγγισης του Zurek είναι το φαινόμενο που ονομάζεται κβαντική σύμπλεξη (entanglement), ένα από τα μη διαισθητικά φαινόμενα που συμβαίνουν στις κβαντικές κλίμακες.
Περισσότερα για την θεωρία του Zurek:
Στη φωτογραφία:
Το γλυπτό Quantum Cloud στο Λονδίνο, σχεδιασμένο από τον Antony Gormley, φαίνεται να είναι μια συλλογή τυχαίων σωματιδίων, αλλά καταλήγει σε μια ανθρώπινη φιγούρα στο κέντρο. Αντλεί έμπνευση από το πώς η κλασική πραγματικότητα αναδύεται από την κβαντική φυσική.