Η παραβολή του Αϊνστάιν για την κβαντική παραφροσύνη
"Παραλία είναι να κάνεις το ίδιο πράγμα ξανά και ξανά και να περιμένεις διαφορετικά αποτελέσματα."
Αυτός ο πνευματισμός - θα τον ονομάσω "Παράνοια του Αϊνστάιν" - συνήθως αποδίδεται στον Άλμπερτ Αϊνστάιν. Αν και το φαινόμενο Matthew μπορεί να λειτουργεί εδώ, είναι αναμφισβήτητα το είδος του έξυπνου, αξιομνημόνευτου one-liner που συχνά πετούσε ο Αϊνστάιν. Και είμαι στην ευχάριστη θέση να του δώσω τα εύσημα, γιατί κάτι τέτοιο μας οδηγεί σε ενδιαφέρουσες κατευθύνσεις.
Πρώτα απ 'όλα, σημειώστε ότι αυτό που ο Αϊνστάιν περιγράφει ως παραφροσύνη είναι, σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί πραγματικά ο κόσμος. Στην κβαντομηχανική μπορείς να κάνεις το ίδιο πράγμα πολλές φορές και να έχεις διαφορετικά αποτελέσματα. Πράγματι, αυτή είναι η προϋπόθεση για τους μεγάλους επιταχυντές σωματιδίων υψηλής ενέργειας. Σε αυτούς τους επιταχυντές, οι φυσικοί συγκρούουν τα ίδια σωματίδια με τον ίδιο ακριβώς τρόπο, τρισεκατομμύρια επί τρισεκατομμύρια φορές. Είναι όλοι τρελοί να το κάνουν; Φαίνεται ότι δεν είναι, καθώς έχουν συγκεντρώσει μια εκπληκτική ποικιλία αποτελεσμάτων.
Φυσικά, ο Αϊνστάιν, όπως ήταν γνωστό, δεν πίστευε στην εγγενή απρόβλεπτη φύση του κόσμου, λέγοντας «ο Θεός δεν παίζει ζάρια». Ωστόσο, παίζοντας ζάρια, παίζουμε την Παράνοια του Αϊνστάιν:Κάνουμε το ίδιο πράγμα ξανά και ξανά — δηλαδή, ρίχνουμε τα ζάρια — και αναμένουμε σωστά διαφορετικά αποτελέσματα. Είναι πραγματικά τρελό να παίζεις ζάρια; Αν ναι, είναι μια πολύ συνηθισμένη μορφή τρέλας!
Μπορούμε να αποφύγουμε τη διάγνωση υποστηρίζοντας ότι στην πράξη κανείς δεν πετάει ποτέ τα ζάρια με τον ίδιο ακριβώς τρόπο. Πολύ μικρές αλλαγές στις αρχικές συνθήκες μπορούν να αλλάξουν τα αποτελέσματα. Η υποκείμενη ιδέα εδώ είναι ότι σε καταστάσεις όπου δεν μπορούμε να προβλέψουμε ακριβώς τι πρόκειται να συμβεί στη συνέχεια, είναι επειδή υπάρχουν πτυχές της τρέχουσας κατάστασης που δεν έχουμε λάβει υπόψη. Παρόμοιες εκκλήσεις άγνοιας μπορούν να υπερασπιστούν πολλές άλλες εφαρμογές πιθανοτήτων από την κατηγορία της παραφροσύνης του Αϊνστάιν στην οποία είναι όλοι εκτεθειμένοι. Εάν είχαμε όντως πλήρη πρόσβαση στην πραγματικότητα, σύμφωνα με αυτό το επιχείρημα, τα αποτελέσματα των πράξεών μας δεν θα ήταν ποτέ αμφίβολα.
Αυτό το δόγμα, γνωστό ως ντετερμινισμός, υποστηρίχθηκε με πάθος από τον φιλόσοφο Μπαρούχ Σπινόζα, τον οποίο ο Αϊνστάιν θεωρούσε μεγάλο ήρωα. Αλλά για μια καλύτερη προοπτική, πρέπει να τολμήσουμε ακόμα πιο πίσω στην ιστορία.
Ο Παρμενίδης ήταν ένας αρχαίος Έλληνας φιλόσοφος με επιρροή, που θαύμαζε ο Πλάτωνας (ο οποίος αναφέρεται στον «πατέρα Παρμενίδη» στον διάλογό του τον Σοφιστή ). Ο Παρμενίδης υποστήριζε την αινιγματική άποψη ότι η πραγματικότητα είναι αμετάβλητη και αδιαίρετη και ότι κάθε κίνηση είναι μια ψευδαίσθηση. Ο Ζήνων, μαθητής του Παρμενίδη, επινόησε τέσσερα διάσημα παράδοξα για να δείξει τις λογικές δυσκολίες στην ίδια την έννοια της κίνησης. Μεταφρασμένο με σύγχρονους όρους, το παράδοξο με τα βέλη του Ζήνωνα έχει ως εξής:
- Εάν γνωρίζετε πού βρίσκεται ένα βέλος, γνωρίζετε τα πάντα για τη φυσική του κατάσταση.
- Επομένως, ένα (υποθετικά) κινούμενο βέλος έχει την ίδια φυσική κατάσταση με ένα ακίνητο βέλος στην ίδια θέση.
- Η τρέχουσα φυσική κατάσταση ενός βέλους καθορίζει τη μελλοντική φυσική του κατάσταση. Αυτή είναι η λογική του Αϊνστάιν — η άρνηση της παραφροσύνης του Αϊνστάιν.
- Επομένως, ένα (υποθετικά) κινούμενο βέλος και ένα ακίνητο βέλος έχουν την ίδια μελλοντική φυσική κατάσταση.
- Το βέλος δεν κινείται.
Οι οπαδοί του Παρμενίδη δημιούργησαν λογικούς κόμπους και μυστικιστικές αρπαγές πάνω από την μάλλον κραυγαλέα αντίφαση μεταξύ του σημείου πέντε και της καθημερινής εμπειρίας.
Το θεμελιώδες επίτευγμα της κλασικής μηχανικής είναι να διαπιστωθεί ότι το πρώτο σημείο είναι ελαττωματικό. Είναι γόνιμο, σε αυτό το πλαίσιο, να επιτραπεί μια ευρύτερη έννοια του χαρακτήρα της φυσικής πραγματικότητας. Για να γνωρίζει κανείς την κατάσταση ενός συστήματος σωματιδίων, πρέπει να γνωρίζει όχι μόνο τις θέσεις τους, αλλά και τις ταχύτητες και τις μάζες τους. Οπλισμένος με αυτές τις πληροφορίες, η κλασική μηχανική προβλέπει πλήρως τη μελλοντική εξέλιξη του συστήματος. Η κλασική μηχανική, δεδομένης της ευρύτερης αντίληψής της για τη φυσική πραγματικότητα, είναι το ίδιο το μοντέλο του Αϊνστάιν Σωματική.
Έχοντας κατά νου αυτόν τον θρίαμβο, ας επιστρέψουμε στη φαινομενική παραφροσύνη του Αϊνστάιν της κβαντικής φυσικής. Μήπως αυτή η δυσκολία υπονοεί επίσης μια ανεπαρκή έννοια της κατάστασης του κόσμου;
Ο ίδιος ο Αϊνστάιν το σκέφτηκε. Πίστευε ότι πρέπει να υπάρχουν κρυμμένες πτυχές της πραγματικότητας, που δεν έχουν ακόμη αναγνωριστεί στη συμβατική διατύπωση της κβαντικής θεωρίας, που θα αποκαθιστούσαν τη λογική του Αϊνστάιν. Από αυτή την άποψη, δεν είναι τόσο πολύ το ότι ο Θεός δεν παίζει ζάρια, αλλά το ότι το παιχνίδι που παίζει δεν διαφέρει θεμελιωδώς από τα κλασικά ζάρια. Φαίνεται τυχαίο, αλλά αυτό οφείλεται μόνο στην άγνοιά μας για ορισμένες «κρυφές μεταβλητές». Χοντρικά:"Ο Θεός παίζει ζάρια, αλλά έχει στηθεί το παιχνίδι."
Αλλά καθώς οι προβλέψεις της συμβατικής κβαντικής θεωρίας, χωρίς κρυφές μεταβλητές, έχουν περάσει από θρίαμβο σε θρίαμβο, ο χώρος περιστροφής όπου κάποιος θα μπορούσε να φιλοξενήσει τέτοιες μεταβλητές έχει γίνει μικρός και άβολος. Το 1964, ο φυσικός John Bell εντόπισε ορισμένους περιορισμούς που πρέπει να ισχύουν σε κάθε φυσική θεωρία που είναι και τοπική - που σημαίνει ότι οι φυσικές επιρροές δεν ταξιδεύουν ταχύτερα από το φως - και ρεαλιστική, που σημαίνει ότι οι φυσικές ιδιότητες ενός συστήματος υπάρχουν πριν από τη μέτρηση. Ωστόσο, δεκαετίες πειραματικών δοκιμών, συμπεριλαμβανομένου ενός τεστ «χωρίς παραθυράκια» που δημοσιεύτηκε στον επιστημονικό ιστότοπο προεκτύπωσης arxiv.org τον περασμένο μήνα, δείχνουν ότι ο κόσμος στον οποίο ζούμε αποφεύγει αυτούς τους περιορισμούς.
Κατά ειρωνικό τρόπο, η ίδια η συμβατική κβαντομηχανική περιλαμβάνει μια τεράστια επέκταση της φυσικής πραγματικότητας, η οποία μπορεί να είναι αρκετή για να αποφευχθεί η παραφροσύνη του Αϊνστάιν. Οι εξισώσεις της κβαντικής δυναμικής επιτρέπουν στους φυσικούς να προβλέψουν τις μελλοντικές τιμές της κυματικής συνάρτησης, δεδομένης της τρέχουσας τιμής της. Σύμφωνα με την εξίσωση Schrödinger, η κυματική συνάρτηση εξελίσσεται με έναν απολύτως προβλέψιμο τρόπο. Αλλά στην πράξη δεν έχουμε ποτέ πρόσβαση στη συνάρτηση πλήρους κύματος, είτε επί του παρόντος είτε στο μέλλον, επομένως αυτή η «προβλεψιμότητα» είναι ανέφικτη. Εάν η συνάρτηση κύματος παρέχει την τελική περιγραφή της πραγματικότητας - ένα αμφιλεγόμενο ζήτημα! — πρέπει να συμπεράνουμε ότι «ο Θεός παίζει ένα βαθύ αλλά αυστηρά βασισμένο σε κανόνες παιχνίδι, το οποίο μας μοιάζει με ζάρια».
Ο μεγάλος φίλος του Αϊνστάιν και ο διανοούμενος συνεργάτης του Νιλς Μπορ είχε μια διαφορετική άποψη για την αλήθεια. Ενώ σύμφωνα με τον Bohr, το αντίθετο μιας απλής αλήθειας είναι ένα ψέμα, το αντίθετο μιας βαθιάς αλήθειας είναι μια άλλη βαθιά αλήθεια. Με αυτό το πνεύμα, ας εισαγάγουμε την έννοια του βαθύ ψεύδους, του οποίου το αντίθετο είναι επίσης ένα βαθύ ψεύδος. Φαίνεται σωστό να ολοκληρώσουμε αυτό το δοκίμιο με ένα επίγραμμα που, σε συνδυασμό με αυτό με το οποίο ξεκινήσαμε, δίνει ένα ωραίο παράδειγμα:
"Η αφέλεια κάνει το ίδιο πράγμα ξανά και ξανά, και πάντα περιμένει το ίδιο αποτέλεσμα."
