ŠESTO Poglavlje

Iz knjige Mičio Kaku: PARALELNI SVETOVI, i kako da tu knjigu poručite!

prethodno poglavlje
<< Paralelni kvantni univerzumi

Umni grdosija: Džon Viler

Izuzmemo li Ajnštajna i Bora, nijedan čovek se nije više rvao sa apsurdnostima i uspesima kvantne teorije od Džona Vilera. Da li je fizička realnost samo iluzija? Postoje li paralelni kvantni univerzumi? Kad nije mozgao o ovim neukrotivim kvantnim paradoksima, Viler je primenjivao kvantne verovatnoće na konstrukciju atomskih i hidrogenskih bombi i bio je jedan od prvih naučnika koji su proučavali crne rupe. Džon Viler je poslednji među divovima, ili, kako ih je njegov student Ričard Fajnman jednom nazvao, „umnih grdosija“, koji se nosio sa bezumnim zaključcima kvantne teorije.

Upravo Viler je skovao naziv crna rupa 1967. godine na konferenciji pri NASA, u Godardovom institutu za istraživanje kosmosa u Njujorku, po otkriću prvih pulsara. Viler je rođen 1911. godine u Džeksonvilu na Floridi.

Otac mu je bio bibliotekar, ali inženjerstvo mu je bilo u krvi. Trojica njegovih stričeva bili su rudarski inženjeri i često su u svome radu koristili eksploziv. Upotreba dinamita fascinirala je Vilera i voleo je da gleda eksplozije. (Jednog dana nepažljivo je eksperimentisao s dinamitom koji mu je eksplodirao u ruci, raznevši deo palca i vrh jednog prsta. Slučajno se pogodilo da je Ajnštajn u studentskim danima usled nepažnje izazvao sličnu eksploziju u ruci, te je morao da trpi par šavova.)

Viler je bio dete napredno za svoje godine, ovladavši računom i gutajući svaku knjigu koju je mogao da nađe o novoj teoriji o kojoj su njegovi prijatelji brujali: kvantnoj mehanici. Pred njegovim očima Nils Bor, Verner Hajzenberg i Ervin Šredinger razvijali su u Evropi novu teoriju koja je najednom obznanila tajne atoma. Samo nekoliko godina ranije, sledbenici filozofa Ernsta Maha ismevali su ideju atoma, ističući da atomi nikad nisu opaženi u laboratoriji, te su verovatno izmišljotina. Tvrdili su da ono što se ne može videti verovatno ne postoji. Veliki nemački fizičar Ludvig Bolcman, koji je definisao zakone termodinamike, izvršio je samoubistvo, delom i zbog žestokog ismevanja kome je bio podvrgnut jer je zastupao koncept atoma.

Ipak, u nekoliko važnih godina, od 1925. do 1927, otkrivene su tajne atoma. Nikada u modernoj istoriji (izuzev 1905. godine koju je obeležio Ajnštajnov rad) nisu ostvareni tako značajni pomaci za tako kratko vreme. Viler je želeo da bude deo te revolucije. Ali uviđao je da Sjedinjene Države daleko zaostaju u fizici, i da nemaju nijednog fizičara svetske klase. Poput Dž. Roberta Openhajmera pre njega, Viler je iz Sjedinjenih Država otišao u Kopenhagen da uči od najboljeg – od Nilsa Bora.

Prethodni eksperimenti nad elektronima pokazali su da se oni ponašaju kao čestica i kao talas. Tu čudnu dualnost između čestica i talasa napokon su razotkrili kvantni fizičari: elektron se u svom plesu oko atoma predstavljao kao čestica, ali bio je praćen misterioznim talasom. Godine 1925, austrijski fizičar Ervin Šredinger izveo je jednačinu (čuvenu Šredingerovu talasnu jednačinu) koja je precizno opisivala kretanje talasa što je pratio elektron. Pomoću ovog talasa predstavljenog grčkim slovom psi bilo je moguće dobiti izuzetno precizna predviđanja ponašanja atoma, što je pokrenulo revoluciju u fizici. Iznenada, gotovo već na osnovu prvih pretpostavki, moglo se zaviriti u unutrašnjost samog atoma da bi se izračunalo kako elektroni plešu po svojim orbitama, prelazeći s jedne orbite na drugu i vezujući atome u molekulima.

Kvantni fizičar Pol Dirak hvalio se kako će kvantna fizika uskoro svesti čitavu hemiju na puko inženjerstvo. Obznanio je: „Dakle, osnovni zakoni fizike neophodni za matematičku teoriju većeg dela fizike i za čitavu hemiju sasvim su poznati, a jedina poteškoća je to što ovi zakoni vode do jednačina previše složenih da bi se dale rešiti.“ Spektakularna kakva je bila, ova funkcija psi i dalje je smatrana misterijom jer se nije znalo šta tačno predstavlja.

Napokon, 1928. godine, fizičar Maks Born je izneo mišljenje da bi ta talasna funkcija mogla da predstavlja verovatnoću nalaženja elektrona u bilo kojoj datoj tački. Drugim rečima, nikada niste mogli tačno da znate gde je elektron, već samo da izračunate njegovu talasnu funkciju koja je opisivala verovatnoću da će se naći na nekom mestu. Dakle, ako se atomska fizika mogla svesti na talase verovatnoće nalaženja elektrona na jednom ili drugom mestu, i ako bi elektron mogao da bude na dva mesta u isto vreme, kako da definitivno odredimo gde je tačno elektron?

Bor i Hajzenberg će napisati celovit kuvar s receptima koji su divno funkcionisali u atomskim eksperimentima sa izuzetnom preciznošću. Talasna funkcija vam samo otkriva verovatnoću da se elektron nađe na jednom ili drugom mestu. Ako je talasna funkcija velika u nekoj tački, verovatnoća da je elektron na tom mestu je visoka. (Ukoliko je talasna funkcija mala, niska je i verovatnoća da je elektron tu.) Na primer, kada bismo mogli da „vidimo“ talasnu funkciju neke osobe, upadljivo bi podsećala na tu osobu. Međutim, talasna funkcija se unekoliko rasipa u prostoru, što znači da postoji mala verovatnoća da se ta osoba nađe na Mesecu. (Zapravo, talasna funkcija te osobe se rasprostire kroz čitav svemir.)

Ovo takođe znači da vam talasna funkcija drveta može otkriti verovatnoću da li je stablo uspravno ili oboreno, ali ne može vam definitivno odgonetnuti u kom je stanju drvo. Ali, zdrav razum nam govori da su objekti u konačnim stanjima. Kada pogledate u stablo, ono je izvesno ispred vas – ili je uspravno ili je oboreno, ali nije i jedno i drugo.

Da bi razrešili protivurečnost između talasa verovatnoće i našeg zdravorazumskog sagledavanja postojanja, Bor i Hajzenberg su ovako pretpostavili: pošto spoljašnji posmatrač izvrši merenje, talasna funkcija se kao čudom uruši, a elektron prelazi u konačno stanje – odnosno, pošto pogledamo u drvo, vidimo da je zaista uspravno. Drugim rečima, procesom opservacije se definitivno određuje stanje elektrona. Opservacija je od presudnog značaja za postojanje. Pošto pogledamo u elektron, njegova talasna funkcija se uruši, te je elektron u konačnom stanju i više nema potrebe za talasnim funkcijama.

Postulati Borove kopenhaške škole neformalno se mogu sumirati na sledeći način:

a. Sva energija se javlja u diskretnim paketima zvanim kvanti. (Na primer, kvant svetlosti je foton. Kvanti slabe sile se zovu W-bozon i Z-bozon, kvant jake sile je gluon, dok je gravitacioni kvant graviton koji još nije opažen u laboratorijskim uslovima.)

b. Materijupredstavljajutačkastečestice,aliverovatnoćanalaženja čestice predstavljena je talasom. Talas se pokorava određenoj talasnoj jednačini (poput Šredingerove talasne jednačine).

c. Pre nego što dođe do opservacije, objekat istovremeno postoji u svim mogućim stanjima. Da bi se odredilo u kom stanju je objekat, moramo da izvedemo opservaciju kojom se talasna funkcija urušava, a objekat prelazi u konačno stanje. čin opservacije uništava talasnu funkciju, a objekat stiče definitivnu realnost. Talasna funkcija je poslužila svrsi: dala je preciznu verovatnoću da se objekat nađe u određenom stanju.

 prethodno poglavlje
<< Paralelni kvantni univerzumi