среда, 03. фебруар 2021.

Roger Penrose, Fizika je pogrešna, od teorije struna do kvantne mehanike

                                                        Roger Penrose 


        Penrose je teoretičar čije će ime zauvek biti povezano s divovima poput Hawkinga i Einsteina, dao je temeljni doprinos fizici, matematici i geometriji. Ponovno je protumačio opštu teoriju relativnosti kako bi dokazao da se crne rupe mogu stvoriti od umirućih zvezda. Izumio je teoriju twistora - nov način na koji se može sagledati struktura prostora-vremena - i tako nas je doveo do dubljeg razumevanja prirode gravitacije. Otkrio je izuzetnu porodicu geometrijskih oblika koja je postala poznata kao Penrose pločice. Čak je i mesečario kao istraživač mozga, iznoseći provokativnu teoriju da svest proizlazi iz kvantno-mehaničkih procesa. I napisao je niz neverovatno čitljivih, najprodavanijih naučnih knjiga. 


  Pa ipak, čini se da 78-godišnji Penrose - sada emeritus profesor na Matematičkom institutu Sveučilišta Oxford - živi skromnim životom istraživača koji tek započinje karijeru. Njegova malia kancelarija pretrpana je stvarima šestorice drugih profesora s kojima gje deli, a na kraju dana mogli biste ga pronaći kako žuri po svog 9-godišnjeg sina iz škole. Sa znatiželjom čoveka koji još uvek pokušava proslaviti sebe, otvara se temeljnim, širokim pitanjima: Kako je svemir započeo? Postoje li veće dimenzije prostora i vremena? Ima li trenutna teorija u teorijskoj fizici, teorija struna, zapravo smisla. 

  Premda se celi život bavio kompliciranihm izračunima, Penrose ima prilično veću perspektivu od prosečnog početnog naučnika. Da bi se sve istražilo, insistira, fizičari se moraju prisiliti da sebi predstave najveću zagonetku svega: odnos između pravila koji upravljaju temeljnim česticama i pravila koja upravljaju velikim stvarima - poput nas - koji smo te čestice izumeli. 
     U razgovoru sa urednicom Suzana Kruglinksi, autoricom časopisa Discover, Penrose se nije posumnjao u središnja načela moderne fizike, uključujući teoriju struna i kvantnu mehaniku. Fizičari  neće dobiti ništa od velikih teorija svemira, smatra on Penrose, sve dok ne prođu kroz zaslepljujuće smetnje današnjih polupečenih teorija do najdubljeg sloja stvarnosti u kojoj živimo.

            Ovo je nekoliko pitanja i odgovora iz tog  intervjua koji su radili Susan Kruglinski i Oliver Chanarin za discoveri časopis: 

Q. Nazvali ste stvarne implikacije kvantne fizike besmislenim. Koji je vaš prigovor?

 P: Kvantna mehanika je neverovatna teorija koja objašnjava sve stvari koje se pre nisu mogle objasniti, počevši od stabilnosti atoma. Ali kada prihvatite neobičnost kvantne mehanike [u makro svetu], morate odustati od ideje prostora-vremena kakvu poznajemo od Einsteina. Najveća je neobičnost ovde što nema smisla. Ako se pridržavate pravila, smislite ste nešto što jednostavno nije u redu. 

Q: U kvantnoj mehanici objekt može postojati odjednom u mnogim stanjima, što zvuči ludo. Kvantni opis sveta izgleda potpuno suprotan svetu kakav ga doživljavamo. 

 P: To nema nikakvog smisla, a postoji jednostavan razlog. Vidite, matematika kvantne mehanike ima dva dela. Jedna je evolucija kvantnog sistema, koja je izuzetno precizno i tačno opisana Schrödingerovom jednačinom. Ta jednačina vam govori ovo: Ako znate kakvo je stanje sistema sada, možete izračunati šta će raditi za 10 minuta. Međutim, postoji drugi deo kvantne mehanike – stvar koja se događa kada želite izvršiti merenje. Umesto da dobijete jedan odgovor, koristite jednačinu za izradu verovatnosti određenih ishoda. Rezultati ne kažu: “To je šta svet radi.” Umesto toga, oni samo opisuju verovatnoću da će se to nešto činiti . Jednačina bi svet trebala opisivati na potpuno deterministički način, ali to ne čini. 

 Q: Erwin Schrödinger, koji je stvorio tu jednačinu, smatran je genijem. Sigurno je procenio taj sukob. 

 P: Schrödinger je toga bio svestan upravo kao i svi drugi. Govorio je o svojoj hipotetičkoj mački i kazao, manje-više, “U redu, ako verujete u ono što kaže moja jednačinaa, morate verovati da je ova mačka istovremeno mrtva i živa.” On je rekao  „To su očito gluposti, jer to nije tako. Stoga, moja jednačina ne može biti ispravna za mačku. Dakle, mora biti uključen neki drugi faktor. “ 

 Q: Dakle, sam Schrödinger nikada nije verovao da analogija mačaka odražava prirodu stvarnosti? 

 P: O da, mislim da je na to ukazivao. Mislim, pogledajte tri najveće figure u kvantnoj mehanici, Schrödinger, Einstein i Paul Dirac. Svi su oni u određenom smislu bili kvantni skeptici. Dirac je taj koga ljudi najviše iznenađuju, jer je on postavio čitav temelj, opšti okvir kvantne mehanike. Ljudi o njemu misle kao o tvrdoj liniji, ali bio je vrlo oprezan u onome što je govorio. Kada su ga pitali: “Koji je odgovor na problem merenja?” njegov odgovor je bio, „Kvantna mehanika je privremena teorija. Zašto bih tražio odgovor u kvantnoj mehanici? ” Nije verovao da je to istina. Ali ovo nije rekao puno naglas. 

 Q: Ipak, analogija Schrödingerove mačke uvek se predstavlja kao čudna stvarnost koju moramo prihvatiti. Ne stimuliše li  previše njegov koncept mnoge današnje ideje o teorijskoj fizici? 

 P: Tako je. Ljudi ne žele menjati Schrödingerovu jednačinu, zato što  ih ona vodi ka onome što se naziva interpretacijom kvantne mehanike “mnogih svetova”. 

Q: Ta interpretacija kaže da se sve verovatnoće igraju negde u paralelnim univerzumima? 

 P: Kaže se OK, mačka je nekako živa i mrtva u isto vreme. Da biste pogledali tu mačku, morate postati superpozicija [dve države koje postoje istovremeno] od toga da vidite živu mačku i vidite mrtvu mačku. Naravno, čini se da to ne doživljavamo, pa fizičari moraju reći, pa, nekako, vaša svest kreće jednim ili drugim putem, a da vi to ne znate. Doveli ste se do potpuno ludog gledišta. Uvedeni ste u ove stvari “mnogih svetova”, koje nemaju nikakve veze s onim što zapravo opažamo. 

 Q: Ideja o paralelnim univerzumima – mnogim svetovima – je ideja veoma usredsređena na čoveka, kao da sve treba shvatiti iz perspektive onoga što možemo detektovati sa svojih pet čula. 

 P: Problem je :  šta možete učiniti s njom? Ništa. Želite fizičku teoriju koja opisuje svet koji vidimo oko sebe. To je ono što je fizika oduvek bila: Objasniti šta svet koji vidimo čini i zašto ili kako to čini. Kvantna mehanika mnogih svetova to ne radi. Ili je prihvatate i pokušavate razumeti, što čine mnogi ljudi, ili, poput mene, kažete ne – to je izvan granica onoga što nam kvantna mehanika može reći. Što je začudo vrlo neobična pozicija. Moje mišljenje je da kvantna mehanika nije baš u pravu i mislim da za to postoji mnogo dokaza. To jednostavno nisu direktni eksperimentalni dokazi u okviru trenutnih eksperimenata. 


 Q: Generalno, ideje u teorijskoj fizici deluju sve fantastičnije. Uzmite teoriju struna. Sve što govori o 11 dimenzija ili postojanju našeg svemira na gigantskoj membrani deluje nadrealno. 

 P: Potpuno ste u pravu. I u određenom smislu, krivim kvantnu mehaniku, jer ljudi kažu, „Pa, kvantna mehanika je tako neintuitivna; ako verujete u to, možete verovati u sve što je neintuitivno. ” Ali, vidite, kvantna mehanika ima puno eksperimentalne podrške, tako da morate računati sa njom. Dok teorija struna nema eksperimentalnu potporu. 

 Q: Razumem da ovu kritiku kvantne mehanike izlažete u svojoj novoj knjizi. 

 P: Knjiga se zove Moda, vera i fantazija u novoj fizici svemira. Svaka od tih reči označava glavnu ideju teorijske fizike. Moda je teorija struna; fantazija ima veze s raznim kosmološkim shemama, uglavnom inflatornom kosmologijom [što sugeriše da se svemir eksponencijalno naduvao u malom deliću sekunde nakon Velikog praska]. Velike ribe, to su stvari. Gotovo je svetogrdno ih napadati. A druga, još bogohulnija, je kvantna mehanika na svim nivoima – tako da je to vera. Ljudi su nekako stekli stav da je zaista ne možete dovesti u pitanje. 

 Q: Pre nekoliko godina rekli ste da je gravitacija ono što razdvaja klasični svet od kvantnog. Postoji li dovoljno ljudi koji postavljaju kvantnu mehaniku na ovakav test? 

 P: Ne, iako je nekako ohrabrujuće da ljudi uopšte rade na tome. Nekad se o tome razmišljalo kao o nekoj vrtoglavoj, rubnoj aktivnosti koju su ljudi mogli raditi kad su ostarili i otišli u penziju. Pa, ja sam star  i penzionisan ! Ali to se ne smatra centralnom,  regularnom aktivnošću, što je šteta. 

 Q: Nakon Newtona, i opet nakon Einsteina, način na koji su ljudi razmišljali o svetu se promenio. Kada se reši zagonetka kvantne mehanike, hoće li doći do nove revolucije u razmišljanju? 

 P: Teško je prognozirati. Ernest Rutherford je izjavio  da njegov model atoma [koji je doveo do nuklearne fizike i atomske bombe] nikada neće biti od koristi. Ali da, bio bih prilično siguran da će to imati ogroman uticaj. Postoje stvari poput toga kako bi se kvantna mehanika mogla koristiti u biologiji. Na kraju će to napraviti enormnu  razliku, verovatno na sve vrste nezamislivih načina. 

 Q: U svojoj knjizi Carev novi um postavili ste da svest nastaje kvantnim fizičkim delovanjima unutar ćelija mozga. Dve decenije kasnije, da li ostajete pri tome? 

 P: Po mom mišljenju, svesni mozak ne deluje u skladu s klasičnom fizikom. Ne deluje ni prema konvencionalnoj kvantnoj mehanici. Deluje prema teoriji koju još uvek nemamo. To je nešto malo veliko u glavi,  mislim da je pomalo poput otkrića Williama Harveyja o cirkulaciji krvi. Otkrio je da to mora cirkulisati, ali vene i arterije propadaju, kako krv može prelaziti s jedne na drugu? A on je rekao, “Pa to su sigurno male cevi, i mi ih ne možemo videti, ali one moraju biti tamo.” Niko neko vreme nije verovao. Tako da se još uvek nadam da će se pronaći tako nešto – nekua strukturua koja čuva koherentnost, jer verujem da bi to trebalo biti tamo. 

 Q: Kada fizičari konačno shvate srž kvantne fizike, kako mislite da će izgledati teorija? 

 O: Mislim da će biti lepa. 

 Izvor: Discover 

Нема коментара:

Постави коментар