3.10.2024 5 min branja
Kvantna fizika je čudna. Vsaj nam je nenavadno, saj pravila kvantnega sveta, ki urejajo delovanje sveta na ravni atomov in subatomskih delcev (obnašanje svetlobe in snovi).
Zdi se, da nam kvantna pravila, ki so bila večinoma vzpostavljena do konca dvajsetih let 20. stoletja, govorijo, da je mačka lahko hkrati živa in mrtva, medtem ko je lahko delec na dveh mestih hkrati. A na veliko stisko mnogih fizikov, kaj šele navadnih smrtnikov, nihče (takrat ali pozneje) ni mogel najti zdravorazumske razlage dogajanja. Bolj premišljeni fiziki so zagotovo iskali tolažbo na druge načine, in sicer so se domislili različnih bolj ali manj obupnih rešitev za "razlago", kaj se dogaja v kvantnem svetu.
Ta zdravila, kvante tolažbe, se imenujejo »interpretacije«. Na ravni enačb nobena od teh razlag ni boljša od katere koli druge, čeprav vam bodo razlagalci in njihovi privrženci vsak povedali, da je njihova najljubša razlaga ena prava vera in da so vsi tisti, ki sledijo drugim veram, heretiki. Po drugi strani pa nobena interpretacija matematično gledano ni slabša od katere koli druge. Najverjetneje to pomeni, da nam nekaj manjka. Nekega dne bo morda odkrit veličasten nov opis sveta, ki bo vseboval enake napovedi kot današnja kvantna teorija, a je tudi smiseln. No, vsaj upamo lahko.
Če ste že slišali za interpretacijo mnogih svetov (MWI), obstaja velika verjetnost, da mislite, da jo je izumil Američan Hugh Everett sredi petdesetih let prejšnjega stoletja. Na nek način je to res. Na idejo je prišel čisto sam. Vendar se ni zavedal, da je v bistvu ista ideja Erwinu Schrödingerju padla na pamet pol desetletja prej. Everettova različica je bolj matematična, Schrödingerjeva bolj filozofska, a bistveno je, da je oba motivirala želja, da bi se znebili ideje o »kolapsu valovne funkcije«, in obema je uspelo.
Kot je Schrödinger poudarjal vsakomur, ki je želel poslušati, v enačbah (vključno z njegovo znamenito valovno enačbo) ni ničesar o kolapsu. To je bilo nekaj, kar je Bohr povezal s teorijo, da bi »razložil«, zakaj vidimo samo en izid eksperimenta - mrtvo ali živo mačko - ne mešanice, superpozicije stanj. Ker pa zaznamo le en rezultat – eno rešitev valovne funkcije – to ne pomeni nujno, da alternativne rešitve ne obstajajo. V prispevku, ki ga je objavil leta 1952, je Schrödinger opozoril na smešnost pričakovati, da se bo kvantna superpozicija zrušila samo zato, ker jo gledamo. Zapisal je, da je "očitno nesmiselno", da bi valovno funkcijo "nadzirali na dva popolnoma različna načina, včasih z valovno enačbo, občasno pa z neposrednim vmešavanjem opazovalca, ki ga valovna enačba ne nadzira."
Čeprav sam Schrödinger svoje ideje ni uporabil za slavno mačko, lepo razreši to uganko. Če posodobimo njegovo terminologijo, obstajata dve vzporedni vesolji ali svetova, v enem od katerih mačka živi in v enem umre. Ko se v enem vesolju odpre škatla, se odkrije mrtva mačka. V drugem vesolju je živa mačka. Toda vedno sta obstajala dva svetova, ki sta bila enaka drug drugemu, vse do trenutka, ko je vražja naprava določila usodo mačk. Kolapsa valovne funkcije ni. Schrödinger je pričakoval reakcijo svojih kolegov v govoru, ki ga je imel leta 1952 v Dublinu, kjer je takrat živel. Potem ko je poudaril, da ko se zdi, da njegova istoimenska enačba opisuje različne možnosti (»niso alternative, ampak se vse resnično zgodijo hkrati«), rekel je:
"Skoraj vsak rezultat, ki ga [kvantni teoretik] izreče, se nanaša na verjetnost, da se to ali ono ali ono ... zgodi - z običajno veliko alternativami. Ideja, da morda niso alternative, ampak da se vsi res zgodijo hkrati, se mu zdi nora, preprosto nemogoča. Meni, da če bi naravni zakoni prevzeli to obliko za, naj rečem, četrt ure, bi ugotovili, da se naša okolica hitro spreminja v močvirje ali nekakšen žele ali plazmo brez značilnosti, vsi obrisi postanejo zamegljeni, mi sami verjetno postanejo meduze. Čudno je, da bi moral verjeti temu. Kajti razumem, da priznava, da se neopazovana narava obnaša tako - namreč v skladu z valovno enačbo. Zgoraj omenjene alternative pridejo v poštev šele, ko opravimo opazovanje - ki seveda ne sme biti znanstveno opazovanje. Kljub temu se zdi, da po kvantnem teoretiku naravo prepreči hitro železacijo samo naše zaznavanje ali opazovanje ... to je čudna odločitev."
Pravzaprav se na Schrödingerjevo idejo ni odzval nihče. Bilo je prezrto in pozabljeno, veljalo je za nemogoče. Tako je Everett popolnoma neodvisno razvil svojo lastno različico MWI, le da je bila skoraj enako popolnoma prezrta. Vendar je bil Everett tisti, ki je uvedel zamisel o vesolju, ki se "razcepi" v različne različice samega sebe, ko se sooči s kvantnimi odločitvami, kar je desetletja blatilo vodo. Everett je prišel na idejo leta 1955, ko je bil doktorski študent na Princetonu. V prvotni različici svoje zamisli, ki jo je razvil v osnutku svoje teze, ki takrat ni bila objavljena, je situacijo primerjal z amebo, ki se razdeli na dve hčerinski celici. Če bi amebe imele možgane, bi se vsaka hčerka spominjala identične zgodovine do točke cepitve, nato pa bi imela svoje osebne spomine. V znani mačji analogiji imamo eno vesolje in eno mačko, preden se sproži diabolična naprava, nato dve vesolji, vsako s svojo mačko, in tako naprej. Everettov doktorski mentor John Wheeler ga je spodbudil, da je razvil matematični opis svoje zamisli za svojo diplomsko nalogo in za članek, objavljen v Reviews of Modern Physics leta 1957, toda na tej poti je bila analogija z amebo opuščena in se ni pojavila v natisu do pozneje. Toda Everett je poudaril, da ker noben opazovalec ne bi nikoli vedel za obstoj drugih svetov, trditev, da ne morejo biti tam, ker jih ne vidimo, ni nič bolj veljavna kot trditev, da Zemlja ne more krožiti okoli Sonca, ker mi ne čutimo gibanja. Everett sam nikoli ni promoviral ideje o MWI. Še preden je dokončal doktorat, je sprejel ponudbo za službo v Pentagonu, kjer je delal v skupini za vrednotenje orožnih sistemov pri uporabi matematičnih tehnik (nedolžno imenovana teorija iger) pri tajnih problemih hladne vojne (nekatera njegova dela so bila taka skrivnost, da so še vedno tajna) in so v bistvu izginila z akademskega radarja. Šele v poznih šestdesetih letih prejšnjega stoletja je ideja dobila nekaj zagona, ko jo je prevzel in navdušeno promoviral Bryce DeWitt z Univerze v Severni Karolini, ki je zapisal: »vsak kvantni prehod, ki se zgodi v vsaki zvezdi, v vsaki galaksiji, v vsakem oddaljenem kotičku vesolja cepi naš lokalni svet na Zemlji na nešteto kopij samega sebe.« To je postalo preveč za Wheelerja, ki je odstopil od svoje prvotne podpore MWI in v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja dejal: »Nerad sem se moral na koncu odpovedati podpori tega stališča – ker se bojim, da tudi velik tovor metafizične prtljage.« Ironično je, da je ravno v tistem trenutku ideja oživela in preoblikovana skozi aplikacije v kozmologiji in kvantnem računalništvu.
Za objavo komentarja se prosim prijavite