Πώς έμαθα να σταματήσω να ανησυχώ και να αγαπώ την αβεβαιότητα

Όπως οι περισσότεροι φυσικοί, πέρασα μεγάλο μέρος της καριέρας μου αγνοώντας την πλειοψηφία της κβαντικής μηχανικής. Διδάχτηκα τη θεωρία στο μεταπτυχιακό σχολείο και εφάρμοσα τη μηχανική εδώ και εκεί όταν το απαιτούσε ένα ενδιαφέρον πρόβλημα… και αυτό είναι περίπου.

Παρά τη φοβερή φήμη του, τα μαθηματικά της κβαντικής θεωρίας είναι στην πραγματικότητα αρκετά απλά. Από τη στιγμή που θα εξοικειωθείτε με τα μέσα και τα έξω, είναι πιο απλό να λύσετε μια μεγάλη ποικιλία προβλημάτων στην κβαντομηχανική από ό,τι είναι, ας πούμε, στη γενική σχετικότητα. Και αυτή η ευκολία υπολογισμού —και η σιγουριά που συνοδεύει τη χρήση της θεωρίας— καλύπτουν τα περισσότερα από τα βαθύτερα ζητήματα που κρύβονται κάτω από την επιφάνεια.

Βαθύτερα ζητήματα όπως το γεγονός ότι η κβαντική μηχανική δεν έχει νόημα. Ναι, είναι ένα από τα πιο επιτυχημένα (αν όχι το πιο επιτυχημένες) θεωρίες σε όλη την επιστήμη. Και ναι, μια τυπική γυμναστική θα σας δώσει όλα τα μαθηματικά εργαλεία που χρειάζεστε για να μυηθείτε στις εσωτερικές λειτουργίες της. Και ναι, για πάνω από έναν αιώνα δεν καταφέραμε να καταλήξουμε σε μια εναλλακτική θεωρία για το υποατομικό σύμπαν. Αυτές είναι όλες αληθινές δηλώσεις, και όμως:Η κβαντική μηχανική δεν έχει νόημα .

Οι δηλώσεις που κάνει η κβαντομηχανική για τον υποατομικό κόσμο έρχονται σε αντίθεση με τη φυσική μας διαίσθηση για τον μακροσκοπικό κόσμο. Αν σου ρίξω μια μπάλα, έχεις μια αξιοπρεπή βολή να την πιάσεις γιατί ξέρεις ότι θα πάρει μόνο ένα μονοπάτι. Αν κάνουμε σχέδια για δείπνο, δεν χρειάζεται να ανησυχούμε για το τι κάνει ο Γαλαξίας της Ανδρομέδας αυτή τη στιγμή, επειδή είναι πολύ μακριά και επομένως πολύ απίθανο να παρέμβει στα σχέδιά μας. Αν δείτε κάποιον να περνάει από την πόρτα σας, τότε μπορείτε να πείτε με σιγουριά ότι πέρασε, αν πράγματι, πέρασε από την πόρτα σας.

Και όμως όλες αυτές οι πολύ λογικές δηλώσεις καταρρέουν όταν εξετάζουμε τον υποατομικό κόσμο. Τα σωματίδια μπορούν να υπάρχουν σε πολλές καταστάσεις ταυτόχρονα. Μπορούν να διανύσουν πολλά μονοπάτια ταυτόχρονα. Τα σωματίδια μπορούν να εμφανιστούν ξαφνικά σε απροσδόκητα μέρη. Τα σωματίδια μπορούν να διατηρήσουν μια σύνδεση που μοιάζει με φάντασμα μεταξύ τους, γνωστή ως εμπλοκή, ανεξάρτητα από την απόσταση του διαχωρισμού τους. Δεν μπορούμε να κάνουμε σίγουρες προβλέψεις για τα αποτελέσματα των πειραμάτων, αλλά πρέπει να βασιζόμαστε μόνο σε ασαφείς πιθανότητες. Υπάρχουν θεμελιώδη όρια σε αυτά που μπορούμε να γνωρίζουμε.

Όταν έμαθα για πρώτη φορά την πλήρη έκταση της κβαντικής παραξενιάς, στο σχολείο, ο εγκέφαλός μου έσπασε, μαζί με τις προσδοκίες μου για το πώς λειτουργεί ο κόσμος. Η πρώτη μου αντίδραση ήταν κατάπληξη και απορία για τον πλούτο και την πολυπλοκότητα του υποατομικού κόσμου. Και μετά… απογοήτευση. ΕΡΩΤΙΚΗ απογοητευση. Σύγχυση. Βασανιστήριο. Μια θύελλα συναισθημάτων ξεχύθηκε πάνω μου καθώς προσπαθούσα, μάταια, να περάσω από την έκπληξή μου στη σκέψη της κατανόησης.

Ενώ τα προπτυχιακά και μεταπτυχιακά μου μαθήματα στη σύγχρονη φυσική και την κβαντική μηχανική μου δίδασκαν αυτές τις θεμελιώδεις δηλώσεις, δεν συζητήσουν σε σημαντικό βαθμό τα βαθιά φιλοσοφικά προβλήματα που συνεπάγονται αυτές οι δηλώσεις. Αυτός ο υπολογισμός, στην περίπτωσή μου, δεν ήρθε παρά μόνο μια δεκαετία μετά το Ph.D. Καθώς πάλευα με τη φιλοσοφική πλευρά της κβαντικής θεωρίας, πολλά χρόνια μετά θα έπρεπε, ανακάλυψα με έκπληξη (και ανακούφιση) ότι οι αγώνες μου αντικατοπτρίστηκαν στην ίδια την ιστορική εξέλιξη της ίδιας της θεωρίας.

Η κβαντομηχανική είναι μπερδεμένη, μη διαισθητική και φαινομενικά παράλογη. Αυτό που ανακάλυψα μέσα από το ταξίδι μου είναι ότι αυτή η σύγχυση και η παραλογία δεν είναι ένα σφάλμα, αλλά ένα χαρακτηριστικό και δημιουργεί έναν νέο τρόπο για να δούμε την καθημερινότητά μας. Αντί να ερμηνεύουμε την κβαντομηχανική, τελικά συνειδητοποίησα, ίσως θα έπρεπε απλώς να υποταχτούμε σε αυτήν—και να αφήσουμε την κβαντομηχανική να ερμηνεύσει τις ζωές μας.

Αλλά για να φτάσω σε αυτό το, κάπως ανορθόδοξο αλλά τελικά απελευθερωτικό, πλεονέκτημα, έπρεπε να ταξιδέψω μέσα από τα τέσσερα στάδια αυτού που έχω ονομάσει «κβαντική θλίψη».

Πρώτο Στάδιο:Σύγχυση

Το πρώτο μυστήριο που συνάντησα, ως προπτυχιακός, των κρυμμένων μυστικών του υποατομικού βασιλείου ήταν το παράξενο χαρακτηριστικό της πραγματικότητας που ονομάζεται δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου. Στον μακροσκοπικό κόσμο που περιγράφεται από την κλασική φυσική (η φυσική άποψη του κόσμου πριν από την εφεύρεση της κβαντικής μηχανικής) υπάρχουν δύο είδη αντικειμένων:τα κύματα και τα σωματίδια. Τα σωματίδια είναι γενικά μικρά, εντοπίζονται καλά στο χώρο και έχουν μια καθορισμένη, μετρήσιμη θέση. Εάν το θέλατε, θα μπορούσατε να υποδείξετε ένα σωματίδιο και όλοι θα ξέρουν ότι διαλέγετε αυτό σωματίδιο και όχι ένα άλλο.

Τα κύματα, από την άλλη πλευρά, χωρίς συγκεκριμένη θέση στο διάστημα, είναι κάπως… εκεί, αόριστα. Είναι πολύ πιο δύσκολο να δείξεις ένα κύμα. Επίσης, τα κύματα δεν κάνουν ζουμ από το ένα μέρος στο άλλο, αλλά αντ' αυτού κυλούν σε περίπλοκα μοτίβα.

Σε αυτή την κλασική θεώρηση του κόσμου, όλες οι θεμελιώδεις οντότητες είναι είτε το ένα είτε το άλλο. Για τον προπτυχιακό μου εγκέφαλο, αυτό ήταν απλά λογικό. Αλλά στην κβαντική άποψη, όλα τα αντικείμενα έχουν ιδιότητες και των δύο. Ένα μεμονωμένο αντικείμενο μπορεί μερικές φορές να ενεργεί σαν σωματίδιο ή μερικές φορές σαν κύμα, έχοντας κυματοειδείς ιδιότητες σε μια στιγμή (π. όταν τελικά αυτό το ηλεκτρόνιο προσκρούσει σε μια οθόνη ανίχνευσης, εναποθέτει όλη την ενέργειά του σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία, σαν ένα σωματίδιο).

Είχα διαβάσει γι' αυτό σε βιβλία ως έφηβος, αλλά στο κολέγιο έπρεπε να το αντιμετωπίσω κατά μέτωπο σε ένα επίσημο, αδύνατον να αγνοηθεί σκηνικό… και με τυφλώθηκε. Η μόνη απάντηση που μπορούσα να φανταστώ ήταν μια απλή:Πώς;

Η κυματοειδής φύση της ύλης δεν εκδηλώνεται σε μακροσκοπική κλίμακα, γι' αυτό οι φυσικοί δεν το παρατήρησαν αυτό μέχρι που άρχισαν να παίζουν με τα υποατομικά σωματίδια στις αρχές του 20ού αιώνα.

Όπως και η πρώτη μου γεύση του φαινομένου, όταν οι πρώτοι κβαντικοί πρωτοπόροι αρχικά αντιμετώπισαν τη δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου, η πρώτη τους απόκριση ήταν πλήρης και πλήρης σύγχυση. Τι ακριβώς είναι ένα κύμα ύλης; Πώς υποτίθεται ότι πρέπει να ερμηνεύσουμε αυτήν την αναμφισβήτητη πλέον, πειραματικά πτυχή της πραγματικότητας;

Θα κοιτούσα το δικό μου πρόσωπο στον καθρέφτη. Η κβαντομηχανική με δίδαξε ότι αυτό που είδα είχε μια πολύ μικρή αλλά πολύ πραγματική κυματική φύση. Αλλά μια κυματική φύση τι; Ο προβληματισμός μου δεν μπορούσε να μου δώσει απάντηση.

Φυσικοί όπως ο Erwin Schrödinger, που εργάζονταν στο πρώτο μισό του 20ου αιώνα, υποστήριξαν ότι σε μικροσκοπικές κλίμακες η ύλη κυριολεκτικά κηλιδώθηκε στο διάστημα σαν κύμα. Πίστευε ότι αν μπορούσαμε να ανοίξουμε ένα άτομο και να κοιτάξουμε τα κομμάτια του, θα βλέπαμε μικροσκοπικά κύματα να τριγυρνούν. Ο Schrödinger θα χρησιμοποιούσε αυτή τη διορατικότητα για να αναπτύξει μια κυματική θεωρία των κβαντικών φαινομένων που ήταν εκπληκτικά επιτυχημένη στην περιγραφή μιας μεγάλης ποικιλίας από κατά τα άλλα περίπλοκα πειραματικά αποτελέσματα.

Αλλά ο Σρέντινγκερ δεν ήταν μόνος ανάμεσα στους εξερευνητές της άγνωστης κβαντικής γης. Άλλοι φυσικοί όπως ο Werner Heisenberg, που εργάζονταν την ίδια εποχή, υποστήριξαν ότι δεν πρέπει να κάνουμε τον κόπο να δημιουργήσουμε μια νοητική εικόνα για το τι φτιάχνουν τα υποατομικά σωματίδια, αλλά θα έπρεπε να επικεντρωθούμε μόνο στα πειραματικά αποτελέσματα. Ανέπτυξε ένα εντελώς διαφορετικό παράδειγμα για την απάντηση σε κβαντικά προβλήματα. Η μέθοδός του βασιζόταν σε πολύ πιο δύσκολα μαθηματικά αλλά παρόλα αυτά ήταν εξίσου επιτυχημένη.

Ξεκίνησε μια έντονη συζήτηση, με τον Σρέντινγκερ να σνομπάρει την προσέγγιση του Χάιζενμπεργκ ως ανοησία, γιατί τι καλό είναι μια φυσική θεωρία αν δεν μπορεί να ζωγραφίσει μια εικόνα του κόσμου, και τον Χάιζενμπεργκ να χτυπά τον Σρέντινγκερ, λέγοντας ότι η υποατομική φυσική είναι τόσο πολύ πέρα ​​από τη σφαίρα της ανθρώπινης αντίληψης. Η κανονική κλασική μας σκέψη είναι ξεπερασμένη.

Δεύτερο Στάδιο:Ορθοδοξία

Τελικά, η ιδέα του Schrödinger δεν ευνοήθηκε, καθώς πείραμα μετά από πείραμα αποκάλυψε ότι τα υποατομικά αντικείμενα, όπως τα ηλεκτρόνια, ενώ είχαν κυματοειδείς ιδιότητες, σίγουρα δεν εκτείνονταν στο διάστημα. Μέχρι τη δεκαετία του 1930, η αρχική σύγχυση σχετικά με την επίθεση πειραματικών στοιχείων και θεωρητικών εργαλείων έδωσε τελικά τη θέση της σε ένα είδος κβαντικής ορθοδοξίας.

Αυτό αντικατοπτρίζει τη δική μου εμπειρία, ξεκινώντας από το μεταπτυχιακό. Όψεις του κβαντικού κόσμου, ξεκινώντας με τη δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου, πέφτουν μπροστά στην κοινή λογική, τη λογική και τις φυσικές μας διαισθήσεις για τον κόσμο. Αλλά τότε, ακριβώς όταν η σύγχυση φτάνει στο κρεσέντο και φαίνεται ότι η αδύναμη ανθρώπινη διάνοια θα καταπιεί την κβαντική τρικυμία, έρχεται η γλυκιά εννοιολογική απελευθέρωση:ένας φορμαλισμός .

Η ανακούφιση που ένιωσα όταν τελικά έμαθα τα αξιώματα και το μαθηματικό πλαίσιο της κβαντικής μηχανικής είναι σχεδόν απερίγραπτη. Είναι σαν αυτή η υπέροχη καταπακτή διαφυγής, απελευθερώνοντας τον εαυτό σου από το ψυχικό φορτίο της προσπάθειας να ξεμπερδέψεις τους γόρδιους κόμβους της κβαντικής πραγματικότητας, αφεθείς ελεύθερος να χορέψει μέσα από τα ευτυχισμένα πεδία της ολοκλήρωσης της δουλειάς .

Στη δεκαετία του 1930, φυσικοί όπως ο John von Neumann θα έκαναν τις διάφορες αρχικές απόπειρες στην κβαντομηχανική και θα την έφτιαχναν σε ένα συνεκτικό, αυστηρό σύνολο. Τελικά, μετά από δεκαετίες μελέτης, είχαμε μια σταθερή φυσική θεωρία βασισμένη σε ένα περιορισμένο σύνολο θεμελιωδών αξιωμάτων, μια πλήρη μαθηματική γλώσσα για την καταγραφή προβλημάτων και την εύρεση των λύσεών τους και μια μεγάλη ποικιλία από ενδιαφέρουσες εφαρμογές για την αντιμετώπιση της θεωρίας:τη φύση της ατομικής απορρόφησης και εκπομπής, των δομικών στοιχείων της χημικής και πυρηνικής φυσικής, της δημιουργίας και του χειρισμού θεμελιωδών σωματιδίων και τόσα άλλα. Είχαμε μια φυσική του υποατομικού κόσμου.

Η ερμηνεία αυτού που έλεγαν τα μαθηματικά για τον κόσμο ξέφυγε από τις ελπίδες του Σρέντινγκερ και έπεσε σταθερά στο στρατόπεδο του Χάιζενμπεργκ:Μην ανησυχείτε για τις λεπτομέρειες και επικεντρωθείτε μόνο στην επίλυση προβλημάτων. Η κυματοειδής φύση των σωματιδίων υποβιβάστηκε σε ένα απλό μαθηματικό τέχνασμα, έναν τρόπο υπολογισμού των πιθανοτήτων και όχι σε μια υπάρχουσα ιδιότητα της φύσης. Άλλα αποτελέσματα της κυματικής φύσης της ύλης, όπως η εμπλοκή ή η "απόκοσμη δράση σε απόσταση", έγιναν δεκτά ως ξεκάθαρα γεγονότα χωρίς καμία βαθύτερη συζήτηση σχετικά με το τι συνεπαγόταν αυτό.

Η κβαντομηχανική ήταν περίεργη και δεν είχε νόημα, αλλά λειτούργησε, το χάλασε.

Και σε αυτή τη δουλειά βρήκα ασφάλεια. Δεν χρειαζόταν να ανησυχώ για το μυστηριώδες κβαντικό αυτό-ή-εκείνο, για το τι συνέβαινε στην πραγματικότητα , όσο μπορούσα να συνεχίσω να ενώνω τα μαθηματικά κομμάτια. Ήταν ωραίο να λύνω προβλήματα, να βρίσκω ενδιαφέρουσες εφαρμογές. Ως φυσικός, ανέπτυξα ένα νέο είδος διαίσθησης, που δεν βασίζεται στο να μεγαλώσω ένα ζωντανό, σκεπτόμενο, μακροσκοπικό πλάσμα, αλλά σε μια ενστικτώδη κατανόηση των συμβόλων και των μηχανισμών της κβαντικής μηχανικής. Άρχισα να καταλαβαίνω ποια προβλήματα ταίριαζαν καλά στη θεωρία και ποια όχι. Βρήκα τον εαυτό μου σε θέση να βάλω ουσιαστικές φυσικές ερωτήσεις σχετικά με τον πραγματικό κόσμο στη γλώσσα του φον Νόιμαν - και, εκπληκτικά, να πάρω μια απάντηση, ένα αποτέλεσμα που θα μπορούσα να δοκιμάσω σε σχέση με το πείραμα (όπως κάναμε εγώ και οι συμμαθητές μου, στις εργαστηριακές ενότητες του τάξεις).

Άρχισα να πιστεύω ότι τελικά—επιτέλους — είχε μια σταθερή λαβή στην κατανόηση της κβαντικής μηχανικής.

Τρίτο Στάδιο:Εξέγερση

Δηλαδή, αρκεί να μην σκέφτηκα πολύ καλά τι σημαίνει όλο αυτό. Το τραγούδι σειρήνας του κβαντικού φορμαλισμού, τα ακατέργαστα μαθηματικά, ήταν πολύ δελεαστικά. Αλλά ακολουθήστε το πολύ μακριά και είναι βέβαιο ότι θα συντριβείτε στους αιχμηρούς βράχους μιας απατηλά απλής ερώτησης:Τι σημαίνει στην πραγματικότητα η κβαντική μηχανική;

Ο Σρέντινγκερ είχε τις αμφιβολίες του. Το ίδιο και ο Αϊνστάιν. Το ίδιο έκαναν και ο Heisenberg και ο Bohr και ο Dirac και ο von Neumann και όλοι οι άλλοι ιδρυτές της κβαντικής θεωρίας. Η διαφορά είναι ότι ο Σρέντινγκερ και ο Αϊνστάιν πήγαιναν στους τάφους τους πιστεύοντας ότι η κβαντομηχανική ήταν ελλιπής, ενώ οι άλλοι κρατούσαν τη λεπτή άνεση που οι φυσικές μας θεωρίες μας είχαν οδηγήσει τελικά σε ένα μέρος που διαφορετικά δεν θα μπορούσαμε να καταλάβουμε διανοητικά… αλλά τουλάχιστον μπορούσαμε να λάβουμε απαντήσεις και να επικυρώσουμε το πείραμα, το οποίο ήταν αρκετά καλό.

Η κυρίαρχη ερμηνεία της κβαντικής μηχανικής ονομάζεται ερμηνεία της Κοπεγχάγης. Εάν έχετε διαβάσει ποτέ σχετικά με το θέμα, πιθανότατα το έχετε ήδη συναντήσει. Είναι η προεπιλεγμένη υπόθεση για το πώς πρέπει να αντιμετωπίζεται η κβαντική θεωρία και είναι η προεπιλεγμένη αντιμετώπιση που δίνεται σε μια τυπική εκπαίδευση φυσικής, συμπεριλαμβανομένης της δικής μου. Στο υψηλότερο επίπεδο, η ερμηνεία της Κοπεγχάγης μας καθοδηγεί να μην ιδρώνουμε τα μικρά πράγματα και να επικεντρωνόμαστε μόνο στα μαθηματικά. Η ύλη έχει μια κυματοειδή ιδιότητα που χαρτογραφεί τις πιθανότητες για τα αποτελέσματα των πειραμάτων. Όταν εκτελούμε μια παρατήρηση, αυτό το κύμα και όλες αυτές οι πιθανότητες εξαφανίζονται, για να αντικατασταθούν με ένα μόνο αποτέλεσμα στη συσκευή μας. Πτυχές όπως οι θεμελιώδεις αρχές της αβεβαιότητας και η μη τοπική εμπλοκή είναι απλώς πτυχές της πλήρους θεωρίας.

Πώς λειτουργούν όλα; Γιατί τα κύματα εξαφανίζονται κατά τη μέτρηση; Πώς μπορούν δύο μακρινά σωματίδια να αντιληφθούν τον εμπλεκόμενο σύντροφό τους χωρίς να ανταλλάξουν πληροφορίες; Ποια είναι η κατάσταση της πραγματικότητας όταν δεν την παρατηρούμε; Όλα αυτά είναι ερωτήματα που η ερμηνεία της Κοπεγχάγης αγνοεί, γιατί λέει ότι δεν είναι σημαντικά:Αυτό που έχει σημασία είναι τα αποτελέσματα, τα αποτελέσματα, τα αποτελέσματα.

Και έτσι εγώ, ο δια βίου μαθητής, έπρεπε τελικά να αντιμετωπίσω την ερμηνεία της Κοπεγχάγης και τη ρητή έλλειψη επιθυμίας να εξηγήσω οτιδήποτε περαιτέρω. Μερικοί φυσικοί είναι εντάξει με αυτό, επιλέγοντας να «σιωπήσουν και να υπολογίσουν» και να αποδεχτούν ότι ο αδύναμος ανθρώπινος εγκέφαλος μας δεν μπορεί να φανταστεί ή να οραματιστεί τι συμβαίνει σε υποατομικό επίπεδο. Και πολλοί που ξέρω βρίσκουν ένα είδος άνεσης σε αυτό.

Άλλοι φυσικοί είναι λιγότερο καλά με αυτό. Ευτυχώς για αυτούς, υπάρχουν πολλές άλλες ερμηνείες για να διαλέξετε. Μερικοί αναδεικνύουν την κυματοειδή φύση της ύλης σε μια πραγματική οντότητα. Κάποιοι ισχυρίζονται ότι η συνείδηση ​​παίζει κρίσιμο ρόλο στη διαδικασία μέτρησης. Κάποιοι λένε ότι όλα αυτά είναι μια ψευδαίσθηση αλλαγής πληροφοριών. Υπάρχουν περισσότερα. Δεκάδες πιθανές ερμηνείες, όλες επιλέγοντας ορισμένα μέρη της κβαντικής θεωρίας ως αληθινά και άλλα ως απλά μαθηματικά τεχνουργήματα.

Για ορισμένους φυσικούς που δεν είναι ικανοποιημένοι με την απόμακρη ερμηνεία της Κοπεγχάγης, βρίσκουν καταφύγιο σε αυτές τις εναλλακτικές ερμηνείες.

Δεν το έκανα. Οι ερμηνείες της κβαντικής μηχανικής προσπαθούν να βγάλουν νόημα από την ανοησία εφαρμόζοντας ένα στρώμα ορθολογισμού πάνω από τα γυμνά μαθηματικά της θεωρίας - μια ιστορία πριν τον ύπνο που θα μας βοηθήσει να κοιμόμαστε τη νύχτα όταν δεν μπορούμε να σταματήσουμε να σκεφτόμαστε πόσο περίεργο είναι το υποατομικό κόσμος είναι. Εγώ ο ίδιος προσπάθησα να βρω τη σωτηρία στις ερμηνείες, χρόνια μετά την εκμάθηση της ίδιας της θεωρίας στο μεταπτυχιακό, πηδώντας από χαρτί σε χαρτί σαν νεοφώτιστος που δοκιμάζει διαφορετικές θρησκείες.

Τελικά, δεν μπορούσα να βρω ερμηνείες που να είναι ικανοποιητικές. Η κλασική Κοπεγχάγη άφησε μια ξινή γεύση στο στόμα μου για την άρνησή της να ζωγραφίσει μια εικόνα υποατομικών διεργασιών - πιστεύω ότι η ανθρωπότητα είναι πιο έξυπνη και έξυπνη από ό,τι μας έδωσε ο Heisenberg. Όμως οι άλλες ερμηνείες έχουν τις δικές τους ελλείψεις. Για παράδειγμα, αν ακολουθήσετε τη λογική του να κάνετε την κυματική φύση πραγματική, καταλήγετε με παράλληλα σύμπαντα που διασπώνται συνεχώς σε ύπαρξη ... χωρίς περαιτέρω εξήγηση για το πώς αυτό υποτίθεται ότι λειτουργεί. Και ούτω καθεξής και ούτω καθεξής. Για κάθε ερμηνεία, υπάρχουν μερικά ελκυστικά χαρακτηριστικά σε αυτήν και ορισμένα μέρη της δικής της θεωρίας που δεν μπορεί να εξηγήσει.

Στάδιο Τέταρτο:Αποδοχή

Τι να έκανα λοιπόν αν καμία από τις ερμηνείες δεν φαινόταν να ικανοποιεί αυτή τη βαθύτερη επιθυμία να ζήσω σε ένα κατανοητό σύμπαν; Μια απάντηση είναι να επιστρέψουμε στην ασφάλεια της ερμηνείας της Κοπεγχάγης, βρίσκοντας παρηγοριά στα μαθηματικά και εγκαταλείποντας το όνειρο της οπτικοποίησης υποατομικών διεργασιών. Ένα άλλο είναι να σκάψω βαθιά σε μια από τις εναλλακτικές ερμηνείες, πιστεύοντας ότι με αρκετή δουλειά και αρκετή εξυπνάδα, θα μπορούσα να ξεπεράσω τις αδυναμίες τους και να οικοδομήσω ένα συνεκτικό, συνεπές, ολοκληρωμένο μοντέλο του σύμπαντος.

Υπάρχει ένας άλλος τρόπος, αυτός που βρήκα μετά από χρόνια απογοήτευσης, και αυτός είναι να βυθιστώ πλήρως στον παράξενο και υπέροχο κβαντικό κόσμο, αγκαλιάζοντας τα τελικά μαθήματα της θεωρίας. Προσπαθήσαμε για πάνω από εκατό χρόνια να επιβάλουμε μια ερμηνεία στη θεωρία, χωρίς αποτέλεσμα. Ίσως λοιπόν αυτή είναι η φύση που προσπαθεί να μας πει κάτι:ότι δεν υπάρχουν διαθέσιμες ερμηνείες.

Η πειραματικά επαληθευμένη πραγματικότητα της κβαντικής μηχανικής είναι, πράγματι, ότι η κλασική σκέψη, που βασίζεται στις διαισθήσεις μας για τον μακροσκοπικό κόσμο, είναι ανεπαρκής για να περιγράψει κάθε πτυχή του σύμπαντος. Και το να προσπαθείς να δημιουργήσεις μια ερμηνεία και να επιμείνεις ότι είναι η σωστή—ακόμη και η ερμηνεία της Κοπεγχάγης—είναι ακριβώς η παγίδα της κλασικής, δυαδικής, ναι/όχι σκέψης που ο υποατομικός κόσμος προσπαθεί να μας πει να αποφύγουμε.

Εδώ είναι το νοητικό μοντέλο στο οποίο τελικά καταλήξαμε, μετά από χρόνια απάθειας και αντιπάθειας:Αντί να προσπαθούμε να κατανοήσουμε τον κβαντικό κόσμο, ας χρησιμοποιήσουμε τον κβαντικό κόσμο για να κατανοήσουμε τον δικό μας. Η σκέψη για την κβαντική συμπεριφορά φαίνεται παράλογη, αλλά αυτό συμβαίνει μόνο επειδή ζούμε και αναπνέουμε σε έναν κλασικό κόσμο. Τι θα γινόταν, λοιπόν, αν προσπαθούσαμε να ζήσουμε σε ένα πλήρως κβαντικό, ακόμη και στην καθημερινή μας ζωή;

Όταν απελευθερώθηκα από την ερμηνεία, βρήκα την ελευθερία να δω τα θεμελιώδη μαθήματα της κβαντικής μηχανικής:πιθανότητες, αβεβαιότητες, μη τοπικότητα, εμπλοκές και πολλά άλλα, και να εφαρμόσω αυτά τα μαθήματα στη ζωή μου.

Για παράδειγμα, θα μπορούσα να αρχίσω να ζω τη ζωή μου αποδεχόμενος αληθινά την αβεβαιότητα του μέλλοντος, θέτοντας στόχους και οράματα χωρίς το βάρος των συγκεκριμένων προσδοκιών. Θα μπορούσα να αναγνωρίσω ότι οι ενέργειές μου είχαν επιρροή σε ολόκληρο τον κόσμο, με ακόμη και μικρές χειρονομίες καλοσύνης ή φιλανθρωπίας να έχουν αντίκτυπο. Αποδέχτηκα ότι δεν μπορώ να τα ξέρω όλα τόσο καλά όσο θα ήθελα. Σταμάτησα τον εαυτό μου από το να πέφτω σε δυαδικές, είτε/ή επιλογές, επιτρέποντας σε καταστάσεις, επιλογές, ακόμα και σε ανθρώπους να είναι πιο περίπλοκες από αυτό. Καθώς συνέχισα να εφαρμόζω αυτές τις σκέψεις στην καθημερινή πράξη, διαπίστωσα ότι ο Schrödinger, ο Heisenberg και οι υπόλοιποι ακούγονταν όλο και λιγότερο σαν φυσικοί και όλο και περισσότερο σαν θεραπευτές (πράγματι, τίποτα από όσα είχα μάθει δεν ήταν μια νέα αποκάλυψη για τους επαγγελματίες ψυχικής υγείας). Αυτά ήταν χρήσιμα μαθήματα που εμπλούτισαν και ενημέρωσαν την καθημερινότητά μου:Μέσα από έναν κβαντικό φακό, βρήκα την ευτυχία, την ικανοποίηση, την ικανοποίηση και μια καλύτερη αίσθηση της δικής μου ανθρωπιάς.

Δεν ήταν εύκολο - και ακόμα δεν είναι. Ακόμα νιώθω το κατά καιρούς κλασικό τράβηγμα για να επιμείνω σε μια ερμηνεία ή να φτάσω επιτέλους στο βάθος όλης αυτής της κβαντικής ανοησίας. Κάθε μέρα πρέπει να ξυπνάω και να αντιστέκομαι σε αυτούς τους πειρασμούς και να υπενθυμίζω στον εαυτό μου ότι ο κβαντικός κόσμος - ο πραγματικός κόσμος - είναι πολύ πιο πλούσιος και ζωντανός και υπέροχος από αυτό.

Ο Paul M. Sutter είναι ερευνητής καθηγητής αστροφυσικής στο Institute for Advanced Computational Science στο Πανεπιστήμιο Stony Brook και προσκεκλημένος ερευνητής στο Flatiron Institute στη Νέα Υόρκη. Είναι συγγραφέας του Η θέση σας στο Σύμπαν:Κατανόηση της Μεγάλης, Ακατάστατης Ύπαρξής μας.