ŠESTO Poglavlje

Iz knjige Mičio Kaku: PARALELNI SVETOVI. Knjigu možete poručiti ovde

prethodno poglavlje
<< Determinizam ili neodređenost

Problem s mačkom

Ervin Šredinger, koji je formulisao talasnu jednačinu, smatrao je da je stvar otišla predaleko. Priznao je Boru da žali što je ikada predstavio talasni koncept, ako to znači da je uveo koncept verovatnoće u fiziku.

Da bi opovrgao ideju verovatnoća, predložio je jedan eksperiment. Zamislite mačku zatvorenu u kutiji. U kutiji je bočica otrovnog gasa povezana sa čekićem koji je vezan za Gajger-Milerov brojač kraj komada uranijuma. Svi se slažu da je radioaktivni raspad atoma uranijuma kvantni događaj koji se ne može unapred predvideti. Recimo da postoji 50 posto verovatnoće da će se atom uranijuma raspasti u narednoj sekundi. Ali ako se atom uranijuma raspadne, aktiviraće Gajger-Milerov brojač koji će aktivirati čekić, a čekić će razbiti staklo i time ubiti mačku. Pre nego što otvorite kutiju, nemoguće je reći da li je mačka mrtva ili živa. Zapravo, da bi opisali mačku, fizičari sabiraju talasnu funkciju žive mačke i mrtve mačke – odnosno, istovremeno proglašavamo da je mačka u neodređenom stanju, takvom da je istovremeno 50 posto živa i 50 posto mrtva.

Otvorimo sada kutiju. Čim pogledamo u kutiju, izvršili smo opservaciju, talasna funkcija se urušava, i mi vidimo da je mačka, na primer, živa. Šredinger je to smatrao budalaštinom. Kako mačka može istovremeno da bude i mrtva i živa, samo zato što je nismo pogledali? Da li iznenada počinje da postoji čim je opazimo? Ni Ajnštajnu se ova interpretacija nije sviđala. Kad god bi mu došli gosti, rekao bi im da pogledaju u Mesec i zapitao: „Zar Mesec najednom počinje da postoji čim miš pogleda u njega?“ Ajnštajn je smatrao da je odgovor odričan. Ali, u izvesnom smislu, odgovor bi mogao biti potvrdan.

Stvari su napokon dospele u kritičnu fazu kada se zbio istorijski sukob između Ajnštajna i Bora na Solvejovoj konferenciji 1930. godine. Viler će kasnije reći da je to bila najveća debata u intelektualnoj istoriji za koju znamo. Za trideset godina nikada nije čuo za važniju debatu između dva veća uma oko bitnijeg pitanja sa dubljim posledicama po shvatanje kosmosa.

Ajnštajn, vazda drzak, smeo i izvanredno elokventan, predložio je niz „misaonih eksperimenata“ kojim bi raskrinkao kvantnu teoriju. Bor, koji je neprestano mucao, posle svakog Ajnštajnovog napada bi zamumlao. Fizičar Paul Erenfest je primetio: „Bilo je predivno prisustvovati dijalozima između Bora i Alberta Ajnštajna koji je, poput kakvog šahiste, stalno iznosio nove primere. Bio je to svojevrstan perpetuum mobile druge vrste čija svrha je bila obaranje neodređenosti. Bor je neprestano, iz oblaka filozofskog dima, tražio alatke da uništi jedan primer za drugim. Ajnštajn se kao pajac koji iskače iz kutije svako jutro pojavljivao svež. Oh, bilo je predivno. Ali ja sam gotovo bez ikakve zadrške za Bora, a protiv Ajnštajna. On se sada ponaša prema Boru upravo kao što su se zagovornici apsolutne istovremenosti odnosili prema njemu.“

Ajnštajn je na kraju predočio misaoni eksperiment za koji je mislio da će zadati smrtonosni udarac kvantnoj teoriji. Zamislite kutiju sa fotonskim gasom. Pretpostavimo da kutija ima kapak. Ako brzo otvorimo i zatvorimo kapak, može se osloboditi jedan foton. Pošto se brzina kapka može precizno izmeriti, kao i energija fotona, moguće je izmeriti stanje fotona s beskonačnom preciznošću, što opovrgava princip neodređenosti.

Erenfest je napisao: „Bio je to težak udarac za Bora. Nije mogao da nađe rešenje u tom trenutku. Bio je vrlo neraspoložen čitavo veče i išao je od jedne do druge zvanice, pokušavajući da ih ubedi kako to ne može biti tačno, jer ako je Ajnštajn u pravu, fizici je odzvonilo. Ali, nije mogao da se seti nijednog načina da pobije Ajnštajnov zaključak. Nikada neću zaboraviti prizor dva protivnika kako napuštaju univerzitetski klub. Ajnštajn, veličanstvena figura, smireno hoda s blago ironičnim osmehom, a Bor se gega kraj njega, izuzetno uznemiren.“

Kada je Erenfest kasnije sreo Bora, ova je nije mogao da govori i uspevao je samo da mrmlja jednu te istu reč: „Ajnštajn... Ajnštajn... Ajnštajn“.

Narednog dana, posle burne besane noći, Bor je uspeo da nađe majušnu grešku u Ajnštajnovom rasuđivanju. Pošto otpusti foton, kutija će biti unekoliko lakša, pošto su materija i energija ekvivalentni. To je značilo i da se kutija sasvim malo podigla zbog slabijeg gravitacionog privlačenja, pošto energija, prema Ajnštajnovoj teoriji gravitacije, ima težinu. Ali to je uvelo neodređenost u određivanje energije fotona. Ako bi se sada izračunala neodređenost težine i brzine kapka, našlo bi se da kutija dosledno poštuje princip neodređenosti. Zapravo, Bor je primenio Ajnštajnovu teoriju gravitacije da ospori Ajnštajna! Bor je bio pobednik, a Ajnštajn je poražen.

Kada se Ajnštajn kasnije požalio da „Bog ne baca kocke“, Bor je navodno odgovorio: „Prestani da govoriš Bogu šta da radi“. Ajnštajn je na kraju

priznao da je Bor uspešno opovrgao njegove argumente. Kasnije je napisao: „Uveren sam da ova teorija nesumnjivo sadrži delić konačne istine“. (Međutim, Ajnštajn je omalovažavao fizičare koji nisu uočavali delikatne paradokse svojstvene kvantnoj teoriji. Jednom je napisao: „Naravno, danas svaki nikogović misli da zna odgovor, ali samo obmanjuje sebe“.)

Posle ove i drugih žestokih rasprava s kvantnim fizičarima, Ajnštajn je napokon digao ruke, ali je usvojio drugačiji pristup. Dopuštao je da je kvantna teorija ispravna, ali samo u određenom domenu, samo kao aproksimacija prave istine. Želeo je da na isti način na koji je relativnost generalizovala (ali nije uništila) Njutnovu teoriju postavi kvantnu teoriju u okvir opštije, moćnije teorije, objedinjene teorije polja.

(Ova debata između Ajnštajna i Šredingera s jedne strane i Bora i Hajzenberga s druge, ne može se tako lako zanemariti, jer se ovi misaoni eksperimenti sada mogu izvršiti u laboratoriji. Naučnici ne mogu postići da mačka bude istovremeno i mrtva i živa, ali mogu da upravljaju pojedinačnim atomima zahvaljujući nanotehnologiji. Nedavno su ovi neobični eksperimenti izvršeni sa fulerenima sa šezdeset atoma ugljenika, tako da zid koji po Borovoj zamisli razdvaja velike objekte od kvantnih objekata pada velikom brzinom. Eksperimentalni fizičari sada čak razmišljaju o tome šta je potrebno da se pokaže da virus koji se sastoji od više hiljada atoma može biti na dva mesta u isto vreme.)

 prethodno poglavlje

<< Determinizam ili neodređenost