De la certitudine la incertitudineCa şi teoria relativităţii, mecanica cuantică a introdus în fizica începutului de secol al XX-lea concepte complet noi şi paradoxale, printre care dualitatea corpuscul-undă. Bohr a ridicat-o la rang de principiu universal al lumii cuantice, pe care l-a numit "complementaritate".

 

 

 

 

Apariţia cuantei de lumină (4)

 

COMPLEMENTARITATEA

Aşa cum teoria relativităţii ne învaţă că ceasurile pot funcţiona la viteze distincte, că lungimile se pot contracta ori că gemenii care călătoresc separat pot înainta diferit în vârstă, la fel şi teoria cuantică a venit cu un număr de concepte noi, care mai de care mai bizare şi mai neobişnuite. Unul dintre acestea poartă numele de dualitate corpuscul-undă. În anumite situaţii comportamentul unui electron capătă sens doar dacă este asociat unei unde care populează întreg spaţiul. În alte situaţii un electron ni se dezvăluie ca o particulă a cărei existenţă este limitată la o regiune minusculă a Universului. Dar cum e posibil ca ceva să fie pretutindeni şi, în acelaşi timp, într-un singur punct al spaţiului?

 



Niels Bohr a ridicat dualitatea la rang de principiu universal pe care l-a botezat „complementaritate”. El susţinea că o descriere unică, de genul „aceasta este o undă” sau „aceasta este o particulă”, nu este niciodată de ajuns pentru a descrie trăsăturile unui sistem cuantic. Descrierea sistemelor cuantice necesită câteva caracteristici complementare, care considerate împreună par paradoxale. Teoria cuantică a deschis drumul către apariţia unui nou tip de logică despre funcţionarea Universului.

Bohr privea complementaritatea ca pe un concept mult mai general decât simpla descriere a naturii electronilor. El considera că acest atribut al complementarităţii era comun conştiinţei umane şi modului în care funcţionează mintea omului. Până în secolul al XX-lea  ştiinţa operase în limitele impuse de certitudinile logicii aristoteliene: „Un lucru este A sau non-A”. Se intra acum într-o zonă în care ceva putea fi „atât A, cât şi non-A”. Mai degrabă decât a formula descrieri exhaustive ale lumii ori a schiţa o hartă unică care să corespundă din toate punctele de vedere lumii exterioare, ştiinţa trebuia să genereze o serie de reprezentări care să înfăţişeze trăsături distincte ale realităţii, hărţi care în fapt nu se suprapun complet niciodată.

 

HAZARD ŞI INEXPLICABIL ÎN NATURĂ

Dacă ideea de complementaritate a zdruncinat credinţa noastră înnăscută în unicitatea caracterului obiectelor fizice cu care operează ştiinţa, certitudinea avea să recepţioneze încă o lovitură sub forma noului rol pe care pura întâmplare, şansa, hazardul, îl va ocupa în teoria cuantică. Să ne gândim, de pildă, la descoperirea radiului de către Marie Curie. Acest element chimic este radioactiv, ceea ce înseamnă că nucleele sale sunt instabile şi se descompun în mod spontan, dezintegrarea dând naştere elementului radon. Fizicienii ştiau că după 1620 de ani doar jumătate din cantitatea iniţială de radiu „supravieţuieşte” dezintegrării radioactive – perioadă cunoscută sub numele de „timp de înjumătăţire” al elementului chimic în discuţie. După încă 1620 de ani va rămâne doar un sfert din cantitatea iniţială, ş.a.m.d. Dar momentul descompunerii unui atom individual este guvernat de întâmplare - se poate dezintegra într-o zi  ori ar putea fi intact şi peste 10000 de ani.

Putem face o paralelă cu politica firmelor care oferă servicii de asigurări de viaţă. Asigurătorii pot calcula speranţa medie de viaţă a unui bărbat de 60 de ani care nu bea şi nu fumează, dar nu au nicio idee despre momentul la care va înceta din viaţă un anume bărbat în vârstă de 60 de ani. Există totuşi şi o diferenţă foarte importantă. Chiar dacă un bărbat în vârstă de 60 de ani nu cunoaşte momentul morţii sale, este sigur că aceasta se va datora unei anumite cauze – atac de cord, accident de maşină sau trăsnet. În cazul dezintegrării radioactive a unui atom, nu există cauza declanşatoare. Nu există nicio lege a naturii care să condiţioneze declanşarea unui asemenea eveniment. În lumea cuantică, întâmplarea are un caracter absolut.

 


Un alt exemplu se referă la faptul că jocul de ruletă este guvernat de noroc. Bila loveşte roata ruletei şi este deplasată încoace şi încolo până când, în cele din urmă, se poziţionează în dreptul unui anumit număr. Deşi nu putem prezice rezultatul final, cunoaştem faptul că la fiecare moment există o cauză specifică, un impact de natură mecanică, prin intermediul căruia bila este propulsată către înainte. Dar fiindcă sistemul este prea complex pentru a lua în calcul toţi factorii implicaţi în fenomen – viteza bilei, viteza roţii ruletei, unghiul exact sub care bila loveşte roata, ş.a.m.d. – legile hazardului stăpânesc jocul. Ca şi în cazul asigurărilor de viaţă, hazardul reprezintă doar termenul folosit pentru a descrie faptul că sistemul este prea complex pentru a putea fi descris. În acest caz este vorba despre măsura ignoranţei noastre.

Lucrurile sunt complet diferite în lumea cuantică. Întâmplarea la nivel cuantic nu reprezintă măsura ignoranţei, ci o proprietate intrinsecă a sistemelor cuantice. Orice descoperiri viitoare în zona ştiinţei se vor dovedi insuficiente pentru a prezice momentul la care un anumit atom se va dezintegra, deoarece nu există un factor cauzator al descompunerii radioactive, cel puţin în sensul tradiţional, care implică tragerea, împingerea, atracţia ori respingerea venită din partea unei entităţi.

Hazardul în mecanica cuantică este absolut şi ireductibil. Orice cunoştinţe noi vom dobândi despre atomi, acest element nu va dispărea. Întâmplarea este în centrul universului cuantic. Aceasta a reprezentat prima mare piatră de încercare, prima mare divergenţă de opinii între Bohr şi Einstein, întrucât cel de-al doilea a refuzat să creadă că „Dumnezeu joacă zaruri cu Universul”.

"De la certitudine la incertitudine" (6)

 

 

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

Puteți comenta folosind contul de pe site, de FB, Twitter sau Google ori ca vizitator (fără înregistrare). Pt vizitatori comentariile sunt moderate (aprobate de admin).

Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Fii primul care comentează.

Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Loghează-te ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 



Donează prin PayPal ()


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro