Continuăm traducerea lucrării "De la certitudine la incertitudine" a lui David Peat cu episodul 29, prima parte a prezentării noii ordini din fizica postmodernă. Veţi afla despre distincţia pe care David Bohm o face între "ordinea implicită" şi "ordinea explicită" a universului.
Simetria şi marile teorii unificate (28)
O NOUĂ ORDINE ÎN FIZICĂ - PARTEA 1
Fizicianul american David Bohm (1917-1992) credea că eşecul prelungit de a unifica teoriile din fizică scoate la iveală limitele paradigmei ştiinţifice moderne. Ceea ce ne lipseşte nu este o idee genială ori o formulare matematică inedită. Cauza problemei este una mai profundă decât găsirea unei teorii care să unifice relativitatea şi mecanica cuantică. Iar rezolvarea implică schimbarea modului în care gândim despre lumea materială. Dacă e să-l cităm pe Bohm, avem nevoie de o nouă ordine în fizică.
În ciuda diferenţelor radicale dintre fizica lui Newton şi felul în care se comportă lumea subatomică, fizicienii continuă să opereze cu acelaşi tip de matematică pe care a utilizat-o şi Newton – coordonate spaţiale şi ecuaţii diferenţiale. Descrierea lumii cuantice cu o reţea clasică de coordonate înseamnă că nu s-au schimbat foarte multe de la paradigma folosită, pe de o parte, de către Descartes şi Newton şi, pe de alta, cea a lui Bohr şi Heisenberg. În teoria cuantică o reţea de coordonate implică faptul că spaţiul reprezintă un fundal peste care, complet separat, este pusă în scenă fizica. Particulele elementare se mişcă în spaţiu, dar rămân separate de acest fundal; astfel că există dualitate între spaţiu (ori spaţiu-timp) şi materie. Această dualitate îşi are originile încă în vremea lui Newton. Mai mult decât atât, din moment ce o coordonată este un punct adimensional, spaţiul trebuie să fie continuu. Dar cum oare poate fi conservată calitatea de continuitate a spaţiului, reducând totul până la distanţe infinitezimale, într-o lume cuantică discretă?
În cadrul unei teorii cu adevărat satisfăcătoare, atât spaţiu-timpul, cât şi materia trebuie să iasă la iveală drept limite ale unei realităţi mai profunde. Aplicată în limitele câmpurilor gravitaţionale slabe şi la viteze mici prin comparaţie cu cea a luminii, relativitatea generală ne oferă rezultate care nu se pot distinge de fizica newtoniană. Astfel că putem spune că, la limită, relativitatea generală include fizica lui Newton. La fel, pe viitor ar putea să fie dezvoltată o teorie mai cuprinzătoare care, la limită, va îngloba relativitatea generalizată şi mecanica cuantică. În locul încercărilor de unificare a relativităţii şi teoriei cuantice, în sensul tentativelor de a găsi un numitor comun între ele, aceste teorii ar ieşi la iveală „pe cale naturală” ca aspecte particulare ale unei teorii mult mai profunde.
Au existat câteva abordări în această direcţie. Una dintre ele a fost reprezentată de încercarea matematicianului de la Oxford, Roger Penrose, care a pornit la drum cu unităţi cuantice fundamentale pe care le-a botezat „twistori”. El a sperat ca din acest spaţiu de twistori să rezulte atât teoria cuantică, spaţiu-timpul, cât şi relativitatea generalizată. Din nou teoria nu a funcţionat decât până la un punct, iar Sfântul Potir al unificării a continuat să rămână inaccesibil oamenilor de ştiinţă.
La acest moment, o asemenea teorie, mult mai profundă, nu există. Bohm sugera că, mai întâi de toate, e nevoie de o nouă ordine în fizică. Aceasta ar presupune o transformare radicală a limbajului ştiinţific. Aşa cum am văzut în capitolul anterior ştiinţa recunoaşte doar formal ideile revoluţionare ale lui Niels Bohr, continuând să funcţioneze mai degrabă în maniera clasică, einsteiniană. Bohm a denumit acest univers clasic „ordinea explicită”. Este vorba despre realitatea cotidiană în care putem vorbi despre spaţiu, timp, materie şi cauzalitate într-o manieră intuitivă. În acest univers familiar nouă, fiecare obiect are o poziţie clară în spaţiu. Obiectele interacţionează unele cu altele prin intermediul câmpurilor de forţă ori se mişcă prin spaţiu şi se lovesc unele de altele. Acest gen de realitate este foarte bine descris prin intermediul coordonatelor şi ecuaţiilor diferenţiale.
Lumea cuantică este profund diferită. Bohm a folosit termenul „ordine implicită” pentru a o descrie. În timp ce ordinea familiară nouă este caracterizată de separare şi independenţă, acest nou tip de realitate este una holistică şi înfăşurată. Logica aristotelică ne învaţă că dacă A îl conţine pe B, atunci B trebuie să fie în interiorul lui A. Dar în cadrul acestei ordini speciale, A îl include pe B în acelaşi timp în care A este inclus în B. Într-o lume ca cea cu care suntem obişnuiţi acesta ar fi un paradox, dar în această nouă lume ciudată este un lucru obişnuit.
În încercarea de a explica acest nou tip de logică, Bohm oferă câteva imagini simple care reuşesc întrucâtva să ilustreze natura acestei lumi "înfăşurate" ori a "ordinii implicite". Una dintre acestea poartă numele de experimentul picăturii de cerneală (vezi imaginea de mai jos). Între doi cilindri se pune glicerină, cel interior putând fi rotit. Turnaţi o picătură de cerneală în glicerină şi rotiţi lent cilindrul interior. Picătura începe să se răspândească de-a lungul unei linii. În continuare, această linie se răsuceşte împrejurul cilindrului interior până la un grad de atenuare atât de mare încât pare a dispărea. Picătura, care într-o ordine explicită este analoagă unui punct în spaţiu, a devenit parte a unei realităţi implicite. Rotiţi acum cilindrul în sens opus şi, dintr-o dată, ca într-un film derulat către înapoi, picătura reapare, ca din neant. Explicitul tocmai a fost scos la iveală din implicit.
Experimentul cu picătura de cerneală.
"Experimentul cu picătura de cerneală" al lui Bohm oferă câteva indicii cu privire la relaţia dintre ordinea implicită şi cea explicită. O picătură de cerneală este turnată în glicerină, iar cilindrul interior este rotit de n ori. Pe măsură ce fluidul se mişcă, picătura ia forma unui fir din ce în ce mai subţire, până la punctul în care pare că dispare, acoperită de glicerină. Când sensul de rotaţie al cilindrului interior este schimbat, după încă n rotaţii picătura reapare. Picătura iniţială este analoagă ordinii explicite, în timp ce cea dispersată în glicerină poate fi asemuită ordinii implicite.
În următoarea etapă a experimentului, după n rotiri ale cilindrului, astfel ca picătura iniţială să se fi "înfăşurat" în glicerină, o a doua picătură este adăugată foarte aproape de locul unde fusese prima, iar apoi se execută încă n rotiri. Procesul continuă cu alte picături suplimentare. De această dată nu doar prima picătură devine parte a glicerinei, ci şi cea de-a doua picătură este înconjurată de prima, cea de-a treia în cea de-a doua, ş.a.m.d. Acum rotiţi cilindrul în sens opus şi, ca mai înainte, prima picătură îşi va face apariţia, urmată îndeaproape de a doua şi apoi de a treia. Dacă efectuăm rotirile cu viteza corespunzătoare pare că o picătură de cerneală călătoreşte în interiorul glicerinei. De fapt, efectul global este similar mai degrabă modului în care o particulă elementară se mişcă în interiorul unei camere cu ceaţă1.
Este exact reprezentarea pe care Bohm o dă unei particule elementare: mai degrabă un proces, nu un obiect. Este vorba despre un proces continuu de transformare, apariţie şi dispariţie, un proces în care "particula" iese la iveală din totalitatea spaţiului într-o regiune minusculă pentru ca apoi să "îmbrăţişeze" din nou întreg spaţiul. Dualitatea corpuscul-undă este explicată sub forma unor instantanee specifice (la un anumit moment localizate, la un altul dispersate) a ceea ce de fapt nu este un obiect spaţial, ci un întreg proces.
În ceea ce priveşte această dispersare în totalitatea spaţiului, gândiţi-vă la ceea ce se petrece atunci când priviţi cerul nopţii. Lumina provenind de la nenumărate stele şi galaxii ajunge la nivelul pupilei ochiului uman pentru ca apoi să cadă pe retină. În acea mică regiune a spaţiului sunt înfăşurate lumina şi informaţia provenind dinspre o vastă regiune a Universului.
O altă reprezentare a ordinii implicite este o hologramă. În cazul unei fotografii obişnuite fiecare punct de pe instantaneu corespunde unei anumite regiuni a scenei imortalizate pe peliculă. Aici avem o mână, acolo un ochi, altundeva un picior. Există o potrivire perfectă a punctelor din scena fotografiată cu cele de pe instantaneu. Holografia este complet diferită. Fiecare punct al scenei ilustrate într-o hologramă este codificat pe întreaga hologramă. De asemenea, în fiecare zonă a hologramei poate fi găsită informaţie despre întreaga scenă reprezentată în acea hologramă. Asta înseamnă că, dacă o bucată a hologramei este desprinsă de întreg şi vizualizată, este posibil să vedem întreaga scenă şi nu doar un singur fragment.
Aceste imagini simple, o picătură de cerneală, o hologramă ori lumina ajungând la nivelul ochiului, nu surprind pe de-a-ntregul bogăţia ordinii implicite. Dacă e să ne folosim, doar pentru moment, de un limbaj "explicit", ordinea implicită este mult mai vastă decât cea explicită. Este asemenea unui ocean imens care se întinde dincolo de suprafaţa "explicitului". Deşi este întotdeauna posibil să scoatem la iveală anumite aspecte ale ordinii implicite prin intermediul celei explicite, niciodată nu va fi cu putinţă expunerea implicitului, pe de-a-ntregul, la un anumit moment. Deşi concepte precum "mai mare" ori "mai mic" nu se aplică în cadrul ordinii implicite, am putea spune totuşi, folosind un limbaj aproximativ, că ordinea implicită are capacitatea de a îngloba, de a include ordinea explicită, dar nu şi viceversa. Asta înseamnă că ceea ce în viaţa de zi cu zi ni se înfăţişează drept obiecte separate, de fapt îşi au originile pe un teritoriu comun, astfel că păstrează conexiuni şi influenţe reciproce, corelaţii al căror fundament se află în afara cauzalităţii ordinii explicite.
_______
1. Într-o cameră cu ceaţă aerul purificat este suprasaturat cu vapori de apă. În condiţii normale stropi foarte mărunţi de apă ar putea condensa pe fire de praf pentru a da naştere unui nor în interiorul camerei. Totuşi, deoarece aerul este purificat, o asemenea condensare nu este posibilă. Dar atunci când o particulă elementară încărcată electric traversează camera cu ceaţă, aceasta se ciocneşte de atomi de oxigen sau azot (componentele aerului) şi desprinde unii dintre electronii acestora de nucleu, rezultând astfel ioni încărcaţi electric. Stropii mărunţi de apă pot condensa acum în jurul acestor ioni. Traiectoria unei particule elementare este înregistrată prin intermediul liniei de stropi mărunţi de apă care traversează camera cu ceaţă. Imaginea este analoagă urmei lăsate de picăturile de cerneală în exemplul cu doi cilindri al lui Bohm.
O nouă ordine în fizică - partea a 2-a (30)
Traducerea este făcută cu acordul autorului şi este protejată de legea drepturilor de autor.
