De la certitudine la incertitudineEinstein a fost ultimul reprezentant al liniei clasice de gândire în fizică, adept al ideii că Universul poate fi explicat logic şi dincolo de orice ambiguitate intrinsecă pe care mecanica cuantică o introducea în ecuaţie. Heisenberg a demonstrat că nu avea dreptate.

 

 

 

Bohr şi "complementaritatea" (5)

 

EINSTEIN: ULTIMUL EXPONENT AL FIZICII CLASICE

Chiar şi acum, la jumătate de secol de la moartea lui Einstein, este încă prea devreme pentru a evalua poziţia pe care acesta o ocupă în istoria ştiinţei. Dintr-un anumit punct de vedere importanţa contribuţiilor sale ar trebui comparată cu cea a lui Newton care, continuând munca lui Galileo Galilei, a creat o paradigmă care a reprezentat adevărul în ştiinţă timp de 200 de ani. A realizat o sinteză teoretică atât de cuprinzătoare, încât a putut descrie întreg Universul. Unii istorici ai ştiinţei se referă la Newton folosind sintagma “ultimul mag”, o personalitate aflată la intersecţia practicilor din Evul Mediu cu raţionalismul ştiinţific. Newton a avut preocupări majore în zona alchimiei şi a căutat materia fundamentală, aşa-numita “Catholick matter” din care se credea că sunt compuse la nivel fundamental lucrurile. El a crezut cu tărie în existenţa unui principiu universal, unificator, capabil să explice tot ceea ce există.

 



De asemenea, Einstein, care a fost răspunzător pentru revoluţia ştiinţifică produsă de teoria relativităţii, dar şi pentru unii dintre primii paşi teoretici întreprinşi în zona fizicii cuantice, este considerat de unii drept ultimul exponent al clasicismului în fizică. Ca şi în cazul lui Shakespeare, minţi strălucite precum Newton şi Einstein par să se ridice deasupra vremurilor lor, pe de o parte scrutând viitorul, iar pe de alta privind înapoi spre o şcoală mai veche de gândire.

Când Einstein a pomenit de “bunul Dumnezeu” care nu joacă zaruri cu Universul, nu a avut în vedere conceptul strict religios al divinităţii, ci mai degrabă s-a referit la “Dumnezeul lui Spinoza” ori, ca în cazul lui Newton, la un principiu universal care înglobează natura în ansamblu. Pentru Einstein cosmosul era o creaţie divină care, în consecinţă, trebuia să aibă un înţeles, să existe în limitele raţiunii şi să fie caracterizat de o ordine sistematică. Trebuia să aibă la bază un principiu profund şi minunat din punct de vedere estetic. Structura sa fundamentală trebuia să fie mulţumitor de simplă şi de uniformă. Realitatea, pentru Einstein, se întindea dincolo de dorinţele noastre mărunte. Realitatea trebuia să fie consistentă, solidă, logică. Şi trebuia să fie astfel la toate nivelurile. Mai mult, bunul Dumnezeu ne-a înzestrat cu abilităţile necesare studiului şi înţelegerii naturii fundamentale a acestei realităţi, credea Einstein.

Einstein ar fi putut să se aşeze la aceeaşi masă cu Newton pentru o discuţie despre Univers, concepţiile celor doi putând fi conciliate, ceea ce până la urmă nu a fost posibil cu Bohr. Bohr şi teoria cuantică vorbeau despre hazard în mod fundamental. În accepţiunea lui Einstein însă întâmplarea, şansa, hazardul nu reprezentau decât moduri de a ne referi la incapacitatea umană de a pătrunde natura realităţii, o lacună a unei teorii sau chiar vreun neajuns experimental încă neluat în calcul.

Wolfgang Pauli, unul dintre fizicienii care au pus umărul la dezvoltarea teoriei cuantice, a exprimat contraargumentul cu foarte mare convingere atunci când a sugerat că fizica trebuie să accepte ceea ce el numea “natura iraţională a materiei”. Pauli însuşi purtase multe discuţii cu psihologul Carl Jung, care descoperise ceea ce Pauli numea un “nivel obiectiv” al subconştientului. Este obiectiv deoarece acest subconştient colectiv este universal şi transcende orice evenimente individuale, personale din viaţa unui anumit individ. De asemenea, Pauli a sugerat că aşa cum se descoperise că mintea umană este caracterizată de un nivel obiectiv, şi în cazul materiei va fi localizat un aspect subiectiv asociat acesteia. Una dintre trăsăturile acestui “subiectivism” al materiei este cea la care Pauli se referă prin sintagma “comportament iraţional al materiei”. În accepţiunea lui Pauli, caracterul neraţional includea hazardul care caracteriza în mod fundamental lumea cuantică, adică evenimentele care au loc în afara regulilor cauzalităţii şi dincolo de limitele impuse de logica asociată fizicii clasice.

Prăpastia dintre opiniile lui Pauli despre trăsăturile inexplicabile caracteristice materiei şi cele ale lui Einstein privind caracterul obiectiv al realităţii este extrem de adâncă. Şi ceea ce făcea ca acest hău să fie de netrecut era o încă şi mai radicală incertitudine – dacă o realitate fundamentală există sau nu la nivel cuantic, dacă există sau nu o realitate independentă de actul observării.

 

PRINCIPIUL INCERTITUDINII INTRODUS DE HEISENBERG

Dispariţia unei realităţi fundamentale îşi are germenii în formularea faimosului principiu al incertitudinii introdus de Werner Heisenberg. Când Heisenberg a descoperit mecanica cuantică a observat că formalismele sale matematice indicau faptul că anumite proprietăţi, precum viteza şi poziţia unui electron, nu puteau fi cunoscute concomitent cu exactitate. Această descoperire a fost ulterior exprimată în forma principiului incertitudinii.

Când astronomii vor să prezică traiectoria pe care o cometă o descrie, tot ce trebuie să facă este să-i măsoare viteza şi poziţia la un anumit moment. Cunoscând forţa gravitaţională şi legile de mişcare ale lui Newton, este suficient să se introducă viteza şi poziţia cometei în ecuaţii pentru a putea determina parcursul cometei pentru secolele ce vor urma. Dar când în discuţie este un electron, lucrurile sunt profund diferite. Un experimentator îi poate calcula poziţia ori viteza, dar niciodată pe ambele simultan fără ca un grad de incertitudine sau ambiguitate să–şi facă loc în rezultatele obţinute. Teoria cuantică impune ideea că oricât am rafina măsurătorile, nivelul de incertitudine nu poate fi niciodată redus.

 


De ce se întâmplă acest lucru? A ieşit la iveală faptul că acesta este un rezultat direct al descoperirii de către Max Planck a caracterului discret al energiei, care există sub formă de pachete numite cuante. O cuantă nu poate fi împărţită în unităţi mai mici; nu poate fi divizată. Lumea cuantică este una discretă. Fie vorbim despre o cuantă, fie despre niciuna. Nu putem vorbi despre o jumătate de cuantă sau despre 99 de procente dintr-o cuantă.

Acest fapt are implicaţii aproape incredibile în ceea ce priveşte cunoaşterea de către noi a lumii atomilor. Oamenii de ştiinţă au aflat detalii despre lumea în care trăim prin observaţii directe şi experimente. S-au întrebat: Cât de strălucitoare este o stea? Cât de fierbinte e Soarele? Cât de greu este mărul lui Newton? Cât de rapid se deplasează un meteorit?

Rolul observatorului în lumea cuantică (7)

 

 

Traducerea este făcută cu acordul autorului şi este protejată de legea drepturilor de autor.