David Peat de La Certitudine La Incertitudine

De la certitudine la incertitudinede David Peat

Cu acordul autorului, fizicianul i filozoful F.David Peat, v oferim n traducere una dintre cele mai bune c r i de filozofia tiin ei secolului al XX-lea, "De la certitudine la incertitudine".

Traducerea, realizat de Scientia.ro, este cu acordul autorului i este protejat de legea drepturilor de autor. Imaginile sunt preluate de pe site-ul Wikipedia.org.

1

COPERTA C R II. EXPLICA II

Coperta superioar a c r ii con ine, n partea stng , un detaliu al celebrei picturi a lui Diego Velazquez intitulat Las Meninas (Domnioarele de onoare - 1656). n 1957 Pablo Picasso picta 58 de versiuni proprii ale tabloului lui Velazquez, iar partea dreapt a imaginii de pe copert reprezint un detaliu al uneia dintre ele. Al turarea originalului i interpret rii lui Picasso (ambele picturi pot fi v zute mai jos) simbolizeaz ciocnirea dintre certitudine i incertitudine n tiin a secolului al XX-lea.

2

DE LA CERTITUDINE LA INCERTITUDINEde F. DAVID PEAT

CUPRINS:PREFA1. INCERTITUDINEA CUANTIC2. DESPRE NEDES VRIRE3. DE LA OBIECT LA PROCES4. LIMBAJUL5. SFRITUL REPREZENT RII6. DE LA PRECIZIE LA HAOS7. REIMAGINAREA PLANETEI8. OPRIND COSMOSUL

CuprinsCuprins ................................................................................................................... 3

De la certitudine la incertitudine ............................................................................. 5

Eterul i radia ia corpului negru ............................................................................ 10

n elesurile relativit ii ......................................................................................... 12

Apari ia cuantei de lumin .................................................................................... 14

Bohr i "complementaritatea" ............................................................................... 16

Heinsenberg i principiul incertitudinii .................................................................. 17

Rolul observatorului n lumea cuantic ................................................................. 19

Realitatea n mecanica cuantic ........................................................................... 22

De la mecanicism la incertitudine ......................................................................... 23

Suspenda i n limbaj ............................................................................................. 27

Dispari ia realit ii fundamentale ......................................................................... 29

Puterea i frumuse ea matematicii ....................................................................... 31

Matematica - ultima certitudine? .......................................................................... 32

Ce este un num r? Cum num r m? ...................................................................... 34

Paradoxul lui Russell ............................................................................................ 35

Principia Mathematica ......................................................................................... 36

3

Puterea logicii ....................................................................................................... 38

Proiectul lui Hilbert i intui ionismul ..................................................................... 40

Teorema lui Godel ............................................................................................... 41

Adev ruri nedemonstrabile .................................................................................. 43

Limitele algoritmilor ............................................................................................. 44

Algoritmii i strategiile cognitive ........................................................................... 45

Inteligen a artificial ............................................................................................. 46

Domina ia logicii ................................................................................................... 47

Permanen i transformare ................................................................................. 49

Naterea i evolu ia teoriei atomice ..................................................................... 51

De la atomi la particulele elementare ................................................................... 53

Simetria i marile teorii unificate .......................................................................... 54

nou ordine n fizic - partea 1 ............................................................................. 56

O nou ordine n fizic - partea a 2-a .................................................................... 60

Fizica indienilor Blackfoot ..................................................................................... 63

Incertitudinea limbajului-1 .................................................................................... 63






Bohr despre inadecvarea limbajului ...................................................................... 73

Blackfoot i Rheomode-1 ...................................................................................... 74

Blackfoot i Rheomode-2 ...................................................................................... 75

Limbajul i tu - cine este st pnul? ...................................................................... 77

Sfritul reprezent rii ........................................................................................... 78

Cum func ioneaz vederea ................................................................................... 79

Cum ne reprezent m ceea ce vedem ................................................................... 81

Pictura i reprezentarea realit ii .......................................................................... 83

4

De la certitudine la incertitudine

Publicm astzi prima parte din cartea "De la certitudine la incertitudine. O istorie a tiinei i ideilor n secolul al XX-lea", scris de fizicianul F. David Peat. Cartea, scris ntr-un stil atrgtor, face o incursiune n istoria tiinei, evideniind evoluia conceptelor tiinifice.

PREFA

Que sais-je ? (Ce tiu?) Montaigne

Primul an al unui nou secol ntotdeauna pare promitor. Anul 1900 nu a fost o excepie. Americanii l-au ntmpinat cu cei trei P: Pace, Prosperitate i Progres. Era punctul culminant al multor realizri deosebite. Ei priveau ctre viitor cu ncredere, vznd noul secol ca unul al progresului nentrerupt. Secolul al XX-lea trebuia s fie o perioad a cunoaterii i certitudinii. n mod ironic, s-a ncheiat n incertitudine, ambiguitate i ndoial. Aceast carte este istoria acestei transformri i a unei modificri de substan a gndirii omeneti. Vei gsi argumente c dei noul mileniu nu mai promite certitudine, acesta deine un bun potenial pentru cretere, schimbare, descoperiri i creativitate pentru toate domeniile.

Pe 27 aprilie 1900, lordul Kelvin, eminentul fizician i preedintele Societii Regale Britanice s-a adresat Instituiei Regale, evideniind "frumuseea i claritatea teoriei dinamice". Finalmente fizica lui Newton se extinsese pentru a se aplica tuturor domeniilor fizicii, inclusiv studiului cldurii i luminii. n esen, orice putea fi cunoscut era, n principiu cel puin, cunoscut. Kelvin putea privi ctre noul secol cu ncredere total. Teoria micrii a lui Newton fusese confirmat de generaii ntregi de oameni de tiin i explica totul de la orbitele planetelor pn la numrul mareelor, cderea mrului ori traiectoria unui proiectil. Mai mult, n deceniile anterioare James Clerk Maxwell stabilise o teorie definitiv a luminii. Luate mpreun, cele dou teorii ale lui Newton i Maxwell preau a fi capabile s explice orice fenomen din Univers.

Cu toate acestea nceputul secolului al XX-lea ne-a ntmpinat cu o ironie. 1900 a fost un an de mare stabilitate i ncredere. Se putea constata consolidarea multor triumfuri n tiin, tehnologie, inginerie, economie i diplomaie. Dac senatorul de New York, Chauncey Depew spunea c "Nu exist om care s nu se simt de 4 ori mai mare n 1900 dect s-a simit n 1896, mai mare din punct de vedere intelectual, al speranelor ori din punct de vedere al patriotismului", reverendul Newell Dwight Hillis susinea c "Legile devin mai drepte, regulile se umanizeaz; muzica e tot mai suav i crile mai nelepte." Totui, n chiar acelai timp ali gnditori, inventatori, oameni de tiin, artiti, dar i vistori, printre care Max Planck, Henri Poincar, Thomas Edison, Guglielmo Marconi, Nikola Tesla, fraii Wright, Bertrand Russell, Paul Czanne, Pablo Picasso, Marcel Proust, Sigmund Freud, Henry Ford i Herman Hollerith zmisleau idei i invenii care aveau s transforme ntreaga planet.

5

Las Meninas (Domnioarele de onoare. 1656). Pictura de c p ti a lui Diego Velazquez

1900 a fost anul n care a fost inventat tehnica fotografierii cu bli i cnd vocea a fost pentru prima oar transmis pe calea undelor. Arthur Evans a descoperit dovezi ale existenei culturii minoiene, iar Statele Unite i-au susinut moneda naional cu ajutorul aurului. Odat etalonul de aur adoptat, ce ar mai fi putut sta n calea creterii ncrederii n viitorul statului american?

Anul 1900 marcheaz de asemenea apogeul unei perioade de rapide descoperiri. n ultimii doi ani soii Curie descoperiser radiul, iar J.J. Thomson electronul. Von Linde lichefiase aerul i fusese inventat aspirina. Proiectorul lui Edison alturi de nregistrarea pe baze magnetice a sunetului prevesteau apariia cinematografiei.

Mulumit inveniilor lui Nikola Tesla din domeniul curentului alternativ, oraul Buffalo era alimentat cu energia electric produs de cascada Niagara. Contele von Zeppelin construise un dirijabil, metroul din Paris fusese inaugurat, iar Londra fusese martora primului su autobuz.

6

Pn n 1902, transmisia datelor cu ajutorul telefonului i telegrafului era deja o practic cu vechime i fuseser puse bazele telefotografiei.

Tot n 1900 s-a stabilit o legtur ntre Congresul Sindicatelor britanice i Partidul Laburist Independent, micare ce se va solda cu punerea bazelor sistemului naional de asisten social. ncurajai de aceste msuri oamenii au nceput s viseze n mod justificat la un viitor n care locuinele, educaia i sistemul de sntate s nu mai reprezinte o problem. Lipsa adpostului trebuia s devin doar o amintire, iar dac cei care i pierdeau slujbele aveau s strng puin cureaua, totui urmau s beneficieze de ajutorul de omaj, ne mai ndurnd toate suferinele i privaiunile de pn atunci.

De asemenea, ntreaga Europ a cunoscut n 1900 un profund sentiment de stabilitate. Regina Victoria, care domnea din 1837, era nc pe tron. i ctigase porecla de "Bunic a Europei", deoarece nepoii si ajunseser prin legturi de alian n toate familiile regale europene. ntr-adevr, toi regii i reginele monarhiilor europene, precum i familia regal ruseasc, deveniser parte a unei familii internaionale unite n fruntea creia se afla regina Victoria. Din aceast cauz diplomaii credeau c n Europa nu mai era loc de vreun rzboi.

La 18 mai 1899, la sugestia ministrului afacerilor externe al arului Nicolae al II-lea al Rusiei, reprezentani din 26 de naiuni s-au ntlnit la Haga n cadrul a ceea ce avea s fie prima conferin internaional pentru pace. S-au pus cu aceast ocazie bazele unei Curi Internaionale de Justiie care s arbitreze disputele dintre naiuni. Conferina a scos n afara legii utilizarea gazelor toxice, gloanele dum-dum i lansarea bombelor de la bordul baloanelor. Rzboaiele i conflictele internaionale urmau s devin de domeniul trecutului. ntreaga lume se ndrepta spre o epoc de aur n care tiina i tehnologia aveau s fie puse n slujba umanitii i pcii mondiale.

i totui, cnd oamenii privesc ctre un viitor nfloritor, nu trebuie s scape din vedere pericolul unei ncrederi exagerate n forele proprii. Nu rareori profeiile noastre revin i nu ne dau pace. Este ironic n mod special faptul c n acelai an 1900, anumite idei i concepii ncepeau s ias la iveal, care aveau s transforme lumea, societatea i pe oameni nii n mod radical i imprevizibil.

n ce constau germenii acetia predestinai s prind form n direcii att de neateptate? n 1900 Max Planck i publica prima lucrare pe teme ce aveau s deschid drumul spre naterea mecanicii cuantice, iar tnrul Albert Einstein absolvea Institutul Politehnic din Zrich. Un an mai trziu se ntea Werner Heisenberg. Aceti trei fizicieni aveau s fie creatorii marilor revoluii din fizica modern.

n 1900 Henri Poincar i ndreptase atenia asupra unei dificulti tehnice greu de neles n direct legtur cu mecanica newtonian. La mai bine de o jumtate de secol dup aceea din aceast zon avea s se nasc teoria haosului. Astronomii ateptau cu nerbdare inaugurarea marilor telescoape de pe muntele Wilson, n anul 1904, iar n deceniile care au urmat Edwin Hubble avea s foloseasc aceste instrumente pentru a descoperi c Universul era mai mare dect se crezuse pn atunci i, mai mult dect att, era ntr-o nencetat expansiune.

n 1900 biologii redescopereau lucrrile unui clugr puin cunoscut de la jumtatea secolului al XIX-lea, Gregor Mendel. Ignorat de comunitatea tiinific n timpul vieii sale, Mendel cercetase modul n care caracteristicile fizice sunt motenite atunci cnd diferite soiuri de mazre de grdin sunt ncruciate. Cine i-ar fi imaginat c dup exact un secol de la aceast

7

redescoperire a mecanismelor de baz ale ereditii avea s fie anunat finalizarea Proiectului Genomului Uman?

n acelai an, 1900, a vzut lumina tiparului celebra lucrare "Interpretarea visurilor" a lui Sigmund Freud. Mult mai raional dect un volum de desluire a sensului visurilor din epoca victorian, care de obicei cocheta cu supranaturalul, volumul freudian arta c visurile reprezint "calea cea mai sigur ctre subcontient" i c, drept urmare, existena noastr n stare de veghe se desfoar sub semnul caracterului neraional al subcontientului. Tocmai acest subcontient ascundea potenialul pentru violen i lips de raiune a oamenilor, care aveau s fie dovedite cu trie de nenumrate ori de-a lungul secolului al XX-lea.

Las Meninas - una dintre cele 58 de versiuni propriirealizate de Pablo Picasso n 1957

La finele secolului al XIX-lea Percival Lowell i folosea averea pentru a construi propriul su observator astronomic la Flagstaff, Arizona, cu scopul de a descoperi via pe planeta Marte. n 1900, H.G. Wells, inspirat de aceste idei, publica Rzboiul Lumilor, carte care punea n pagin imaginea distrugerii n mas a rasei umane. Ironic este c adevratul pericol al distrugerii globale a umanitii nu avea s se datoreze n secolul al XX-lea omuleilor verzi, ci armelor de distrugere n mas fabricate de oameni.

1900 a fost anul n care tnrul filozof Bertrand Russell l auzea pe Giuseppe Peano vorbind n cadrul unei conferine desfurate la Paris. Prelegerea l-a marcat att de puternic pe Russell nct i-a dedicat opera de o via descoperirii certitudinii n matematic i filozofie. Felul n

8

care acest Sfnt Graal al matematicii a fost n cele din urm infirmat constituie subiectul major al capitolului al doilea.

n 1900, inspirat de scrierile lui John Ruskin, Marcel Proust vizita Veneia. Abandonase romanul la care lucra i hotrt s descopere o modalitate prin care s exprime nfruntarea omului cu eternitatea, pornea pe drumul la al crui capt trebuia s se gseasc una dintre operele literare majore ale secolului al XX-lea. Era de asemenea anul n care James Joyce, dup ce i fusese n premier publicat un articol, decidea s se dedice n ntregime scrisului. n acelai an Picasso organiza prima sa expoziie i fcea o cltorie la Paris, un eveniment ce urma s aib un profund efect asupra artei secolului al XX-lea. 1900 a fost i anul n care Paul Czanne a lucrat la faimoasele sale studii ale masivului Montagne Sainte-Victoire. Lucrrile pe care le-a pictat n aceast zon muntoas au avut un efect revoluionar asupra tehnicii i artei picturii i au reprezentat nc o form de ndoial i incertitudine, pentru c artistul a pus sub semnul ntrebrii veridicitatea celor observate cu ochiul liber.

n anul anterior Henry Ford nfiinase compania Detroit Motor, care avea s produc faimosul Model T, o main care a transformat societatea american. Dac adugm acestei invenii a lui Ford i producia de mas prin intermediul liniilor de asamblare, putem nelege mcar parial de ce, n timp ce la momentul cnd tnrul Henry prsea ferma tatlui su, doar un sfert din populaia SUA locuia la ora i la moartea sa deja mai bine de jumtate dintre americani erau oreni. n 1900 existau 8000 de automobile pe teritoriul Statelor Unite i doar 150 de mile de drumuri asfaltate. n prezent numrul automobilelor se apropie n SUA de 100 de milioane.

Cu civa ani nainte, n 1896, Herman Hollerith crease compania "Tabulating machine" (Maina de calcul) pentru a mri viteza de procesare a datelor, tehnologia sa bazndu-se pe un sistem cu cartele perforate. n 1911 numele companiei era schimbat n International Business Machine (IBM). Tuburile cu vid din compunerea aparatului radio fuseser inventate n 1904, astfel c att componentele electronice, dar i infrastructura de afaceri necesare declanrii revoluiei tehnologiei informaiei deja apruser.

n acelai an n care Hollerith crea "Tabulating Machine Company", Henri Becquerel descoperea proprietile radioactive ale uraniului. Cteva decenii mai trziu, n timp ce studia fenomenul descoperit de Becquerel, omul de tiin german Otto Hahn avea revelaia sciziunii atomului. Cnd datele despre acest proces au ajuns n SUA, colegii l-au convins pe Albert Einstein s trimit o scrisoare preedintelui Roosevelt n care i recomanda acestuia construirea unei bombe atomice, pe fondul temerilor legate de faptul c oamenii de tiin naziti ar putea s realizeze primii acest lucru. A fost certificatul de natere al erei atomice, care a adus cu ea posibilitatea anihilrii tuturor formelor de via de pe Terra.

Dei secolul al XX-lea a nceput sub auspiciile certitudinilor aductoare de ncredere, finalul su a fost marcat de o incertitudine tulburtoare. Niciodat nu vom mai avea parte de un asemenea grad de orgoliu n ceea ce privete cunoaterea tiinific a umanitii. Odat cu pasiunea nebun a omenirii pentru tiin i tehnologie a venit i supraaprecierea capacitilor noastre de a manipula i controla mediul nconjurtor. Am uitat de puterea impulsurilor iraionale ale minii umane. Am fost prea mndri de propriile realizri intelectuale, prea ncreztori n posibilitile noastre, prea siguri c oamenii vor pi prin lume asemenea zeilor.

n prezent suntem mai nelepi i mai precaui. Suntem suspicioi n faa planurilor mree i a promisiunilor universale. Tratm cu atenie propunerile impetuoase ale experilor i politicienilor. Asezonm optimismul fr margini cu o doz generoas de pruden.

9

nainte de toate ne dorim o lume mai bun pentru noi nine, copiii notri i copiii copiilor notri. Am neles faptul c oamenii obinuii pot avea ceva important de transmis semenilor lor. Nu ne vom ncredina vieile orbete n minile politicienilor i instituiilor. Cerem s fim ascultai i tim c putem face diferena.

Acum s ne oprim n detaliu asupra secolului al XX-lea i s descoperim feluritele moduri n care certitudinea s-a destrmat, lsnd locul incertitudinii. Fiecare capitol care urmeaz ne spune ceva despre incertitudinea din domenii diverse precum arta, tiina, economia, societatea i mediul nconjurtor. Fiecare adaug un nou sens acestor ntrebri de o complexitate crescnd: Cine sunt? Ce tiu? Ce nseamn s fii om?

Eterul i radia ia corpului negru

n deschiderea primului capitol al volumului, capitol dedicat incertitudinii din lumea cuantic, David Peat se oprete pe scurt asupra a dou dificulti majore din fizic la sfrit de secol XIX: problema eterului luminifer i radiaia corpului absolut negru.

CAPITOLUL I - INCERTITUDINEA CUANTIC

La 1900 Lordul Kelvin vorbea despre triumful fizicii i despre modul n care mecanica newtonian ar putea fi extins pentru a descrie i fenomenele legate de lumin i cldur. Discursul su fcea referire la cei doi nori care ascundeau ntructva vederii frumuseea i claritatea teoriei clasice: prima problem privea modul n care lumina cltorete prin spaiu, iar cea de-a doua se referea la distribuia uniform a energiei ntr-un sistem format din molecule aflate n oscilaie. Soluia propus de Kelvin s-a dovedit a fi, totui, foarte departe de int. Ironic este c ceea ce Kelvin a asemuit norilor de la orizont s-au dovedit a fi de fapt dou ncrcturi detonante pe punctul de a genera o explozie de proporii n fizica secolului al XX-lea. Numele acestora erau relativitatea i teoria cuantic, iar ambele teorii fceau referire i la natura luminii.

Lumina, potrivit fizicienilor din generaia lui Kelvin, este o micare oscilatorie i asemenea oricrei micri de aceast natur ar trebui desluit cu ajutorul legilor mecanicii newtoniene. Dar o micare oscilatorie, spuneau fizicienii, are nevoie i de un mediu care s vibreze. Astfel s-a nscut ideea c spaiul nu este vid, ci plin cu un material cu proprieti stranii denumit eter luminifer. Acest lucru conducea la concluzia c viteza luminii msurat n laboratoarele de pe Terra deci viteza cu care oscilaiile preau s se deplaseze prin acest mediu straniu ar trebui s depind de viteza i direcia cu care Pmntul se deplaseaz prin eterul luminifer. Deoarece Pmntul se rotete n jurul Soarelui, aceast direcie variaz n permanen, astfel c viteza luminii msurat dintr-o anumit direcie ar trebui s varieze corespunztor cu perioada anului la care se efectueaz msurtorile. Astfel c oamenii de tiin se ateptau s detecteze o variaie a vitezei luminii la diferite momente ale anului, numai c experimente de foarte mare

10

precizie au dovedit c lucrurile nu stau aa. Indiferent de micarea Pmntului relativ la fundalul stelelor ndeprtate, viteza luminii era aceeai.

Misterul vitezei luminii i existena sau inexistena eterului aveau s fie rezolvate doar cu ajutorul relativitii speciale a lui Einstein, care arta c viteza luminii este constant, n mod independent de viteza de deplasare a observatorului ori a sursei de lumin.

Cellalt nor de pe cerul lui Kelvin, distribuia uniform de energie ntre gradele de libertate ale unor molecule aflate n oscilaie (teorema echiparti iei energiei unei molecule pe grade de libertate, valabil n mecanica clasic - care conducea la catastrofa ultraviolet - n.tr. ), era n legtur cu o alt problem dificil radiaia emis de un corp fierbinte. n acest caz soluia a necesitat o revoluie n gndire la fel de radical ca i teoria relativitii mecanica cuantic.

BOHR I EINSTEIN

Relativitatea special a reprezentat produsul unei singure mini cea a lui Albert Einstein. Teoria cuantic ns este rodul eforturilor unui grup de fizicieni care au lucrat n mare msur mpreun i care l-au recunoscut drept mentor pe fizicianul danez Niels Bohr. Aa cum se va vedea n continuare, contradiciile dintre certitudine i incertitudine - care reprezint nucleul acestei cri nu sunt nicieri altundeva scoase mai clar n eviden dect n cazul raportrii la teoria cuantic a acestor dou figuri legendare ale fizicii secolului al XX-lea, Einstein i Bohr. Urmrind devenirea lor intelectual vom putea scoate la iveal esena acestei fracturi majore ntre certitudine i incertitudine.

Cnd cei doi au dezbtut mpreun problemele majore din mecanica cuantic n primele decenii ale secolului al XX-lea, au fcut-o att de pasionai de descoperirea adevrului, nct Einstein a ajuns s afirme c a nutrit un simmnt de dragoste pentru Bohr. Totui, pe msur ce Einstein i Bohr au naintat n vrst, diferenele dintre poziiile lor au devenit insurmontabile pn la punctul n care mai aveau foarte puine s-i spun unul altuia. Fizicianul american David Bohm a istorisit povestea vizitei lui Bohr la Princeton la finele celui de-al doilea rzboi mondial. Cu acea ocazie fizicianul Eugene Wigner a organizat o recepie n cinstea danezului, la care urma s participe i Einstein. n timpul recepiei Einstein i studenii si au ocupat un capt al camerei, pe cnd Bohr i colegii acestuia s-au aezat n cealalt parte a ncperii.

Cum de a fost posibil o asemenea transformare? De ce, n ciuda pasiunii comune pentru adevr, spiritul dialogului dintre cei doi n cele din urm s-a stins? Explicaia rezum o mare parte din istoria fizicii secolului al XX-lea i are legtur cu distana fundamental dintre certitudine i incertitudine. Ruptura dintre Einstein i Bohr are legtur cu una dintre ideile profunde ale tiinei i filozofiei natura fundamental a realitii. Pentru a nelege ntregul proces trebuie s nelegem una dintre transformrile majore de paradigm din istoria tiinei i nelegerii lumii, un salt de proporii mult superior celor provocate de descoperirile lui Copernic, Galilei sau Newton. Pentru a descoperi despre ce este vorba e nevoie la nceput de un tur al fizicii secolului al XX-lea.

11

n elesurile relativit ii

n a treia parte a traducerii crii lui F.David Peat, "De la certitudine la incertitudine", vei putea citi despre semnificaia real a termenului "relativitate", aa cum a fost el folosit de Albert Einstein, dar i o scurt introducere n teoria relativitii.

RELATIVITATEA

Numele lui Einstein este asociat n memoria colectiv cu ideea c totul e relativ. Cuvntul relativ are asociate n prezent un numr important de semnificaii. Sociologii, de pild, vorbesc despre un relativism cultural, sugernd prin aceast sintagm c ceea ce noi considerm drept realitate este n mare msur un construct social i c alte societi i construiesc propriile realiti n diferite alte feluri. Astfel c, susin acetia, tiina occidental nu va putea fi considerat vreodat o reprezentare complet obiectiv a lumii, ntruct aceasta are la baz o serie de premise care in de cultura apusean. Unii sugereaz c tiina este doar una dintre reprezentrile pe care o societate le construiete pentru a conferi autoritate structurii sale; religia fiind o alta.

Folosind n acest fel termeni precum relativ i relativism, ne-am ndeprtat de inteniile iniiale ale lui Einstein. Teoria lui Einstein ne spune cu certitudine faptul c lumea se nfieaz diferit privirii observatorilor care se mic cu viteze diferite ori celor care resimt influena unor cmpuri gravitaionale de diverse valori. De exemplu, relativ la un observator lungimile se vor contracta, ceasurile vor tici la viteze diferite, iar obiectele circulare vor prea de form elipsoidal. Cu toate acestea, acest lucru nu nseamn c lumea n sine este pur subiectiv. Legile naturii fundamenteaz aparene relative i aceste legi sunt aceleai pentru toi observatorii, indiferent ct de repede se mic ori unde se gsesc acetia n Univers. Einstein a crezut cu trie ntr-o realitate totalmente obiectiv a lumii i, aa cum vom vedea n cele ce urmeaz, acesta este punctul n care Einstein s-a desprit de Bohr.

Poate c ar trebui adugat aici o clarificare, din moment ce termenul relativitate desemneaz dou teorii. n 1905 Einstein (n cadrul a ceea ce avea s devin cunoscut drept teoria relativitii restrnse ori speciale) a tratat problematica modului n care fenomenele se nfieaz diferiilor observatori aflai n micare cu diferite viteze. El a artat, de asemenea, c nu exist un sistem de referin absolut n Univers fa de care toate vitezele s poat fi msurate. Se poate face referire doar la viteza unui observator raportat la un alt observator i msurat relativ la acesta. De unde i termenul relativitate.

Trei ani mai trziu matematicianul Hermann Minkowski lua cuvntul la Kln n cadrul celei de-a 80-a ntruniri a oamenilor de tiin i medicilor germani. i-a deschis alocuiunea rostind faimoasele cuvinte: De acum nainte spaiul i timpul independente sunt condamnate s devin simple umbre i doar un soi de mbinare a celor dou va conserva o realitate independent. Cu alte cuvinte, teoria relativitii restrnse a lui Einstein sugera c spaiul i timpul vor fi unificate sub forma unui mediu nou, cvadridimensional, numit spaiu-timp.

12

Einstein ncepea atunci s mediteze la locul pe care gravitaia l ocupa n ecuaia sa. Rezultatul, publicat n 1916, avea s se intituleze teoria relativitii generalizate (cu forma sa timpurie, cea numit restrns, fiind un caz particular aplicabil n absena cmpurilor gravitaionale). Noua teorie descria felul n care materia i energia afecteaz structura spaiu-timpului, curbndu-l. Pe de alt parte, atunci cnd un corp ptrunde ntr-o zon curbat a spaiu-timpului, viteza sa se modific. Dac aezm un mr ntr-o asemenea regiune a spaiu-timpului acesta va fi accelerat, asemenea unui fruct care cade dintr-un copac pe Terra. Din perspectiva relativitii generalizate fora gravitaional care acioneaz asupra mrului nu este nimic altceva dect rezultatul deplasrii unui corp prin spaiul-timp curb. n acest caz, curbura spaiu-timpului este produs de masa planetei Pmnt.

Acum s revenim la problema obiectivitii ntr-o lume dominat de legile relativitii. S ne imaginm un grup de oameni de tiin aici, pe Terra, un alt grup de cercettori care se deplaseaz cu o vitez apropiat de viteza luminii i un al treilea grup situat n apropierea unei guri negre. Fiecare grup observ i msoar fenomene i manifestri diferite i totui legile fundamentale pe care le vor deduce despre Univers vor fi identice n fiecare din cele trei cazuri. n viziunea lui Einstein, aceste legiti sunt total independente de starea n care se gsete observatorul.

Acesta este nelesul profund al revelaiei lui Einstein. n spatele tuturor fenomenelor se afl legile de funcionare ale naturii, iar forma acestora, cele mai elegante reprezentri matematice ale lor, sunt cu desvrire independente de orice observator. Fenomenele, pe de alt parte, sunt manifestri ale acestor principii fundamentale care sunt observabile doar ntr-un anumit context, n circumstane speciale. Astfel c, n timp ce fenomenele se nfieaz diverilor observatori n mod diferit, teoria relativitii permite oamenilor de tiin s traduc sau s transforme un fenomen n altul, revenindu-se astfel la o reprezentare obiectiv a lumii. De aici rezult c pentru Einstein certitudinea unei realiti unice se ascunde n spatele unei varieti de aparene.

Relativitatea seamn ntructva cu o excursie prin mai multe ri i cu schimbarea dolarilor n lire sterline, franci elveieni, yeni ori euro. Fcnd abstracie de comisioanele practicate de bnci, valoarea banilor este exact aceeai, numai c forma lor exterioar (bancnotele i monedele reprezentnd dolari, lire sterline, yeni, euro .a.m.d.) se modific.

Aplicnd aceeai logic, o declaraie fcut la ONU este tradus simultan n numeroase i diferite limbi. n fiecare caz particular sunetele sunt foarte diferite, dar nelesul din spatele acestora este acelai. Fenomenele observate pot fi asemnate cu declaraiile fcute n diferite limbi, iar nelesul profund al cuvintelor care stau la baza fiecreia din acele traduceri corespunde legitilor obiective ale naturii.

Aceast realitate fundamental este complet independent de orice observator individual. Einstein considera c dac Universul nu ar funciona de o asemenea manier, atunci pur i simplu lucrurile nu ar avea sens, iar el ar fi nevoit s renune la studiul fizicii. Astfel c, n ciuda nelegerii comune a termenului relativitate (n sensul de imprecis, vag etc. - n.tr.), pentru Einstein lumea era o certitudine obiectiv, iar aceast certitudine rezida n legile fundamentale ale lumii materiale. Tocmai din cauza acestei viziuni fundamentale a lui Einstein asupra lumii, Bohr a ales alt drum dect acesta.

13

Apari ia cuantei de lumin

Legile existente la finele secolului XIX privind distribuia energiei emise de un corp absolut negru conduceau la predicii absurde (catastrofa ultraviolet). n 1900 Max Planck rezolva acest mister, revoluionnd fizica i introducnd noiunea de cuant de lumin.

RADIAIA CORPULUI ABSOLUT NEGRU

Dac Einstein era adeptul unei realiti independente i obiective, care era poziia lui Niels Bohr? Bohr era un gnditor foarte subtil i scrierile sale din zona teoriei cuantice sunt adesea greit nelese, chiar i de ctre fizicieni cu experien! Pentru a nelege felul n care au evoluat opiniile lui Bohr despre incertitudine i ambiguitate trebuie s ne ntoarcem la anul 1900, mai exact la problema lui Kelvin privind distribuia energiei ntre moleculele unui sistem i la o problem nc i mai suprtoare - legat de cea dinti - aceea a radiaiei corpului absolut negru.

O floare, o rochie sau un tablou sunt colorate deoarece absorb lumina de anumite frecvene i, respectiv, reflect alte frecvene ale spectrului electromagnetic vizibil. ns o suprafa perfect neagr absoarbe toat lumina incident pe suprafaa sa. Nicio culoare nu are prioritate n detrimentul alteia, la fel cum nu exist o anumit frecven care s fie favorizat fa de altele. La fel, atunci cnd respectiva suprafa de culoare neagr este mai cald dect mediul nvecinat, aceasta va radia energia acumulat i, fiind de culoare neagr, va radia energie electromagnetic la toate frecvenele posibile, fr diferenieri ntre unele frecvene (ori culori) i altele.

Cnd fizicienii de la finele secolului al XIX-lea au folosit teoriile disponibile atunci pentru a calcula ct energie radiaz un corp absolut negru, valoarea obinut a fost, n mod absurd, infinit. Era clar c undeva se fcea o greeal, dar nimeni nu a putut localiza eroarea din cadrul teoriilor pe care se fundamentau calculele efectuate.

Mai devreme pe parcursul aceluiai secol al XIX-lea fizicianul scoian James Clerk Maxwell descrisese lumina ca fiind o und. Fizicienii tiau s efectueze calcule n cazul undelor de suprafa care se formeaz pe ntinderile mari de ap (mri i oceane), a undelor sonore care se propag n slile de concerte ori a celor care apar cnd scuturm de o frnghie fixat la cellalt capt. Undele pot fi caracterizate de orice valoare a lungimii de und, cu un numr infinit de valori succesive. n cazul sunetului, de pild, cu ct lungimea de und distana dintre un maxim al amplitudinii undei i urmtorul - este mai scurt, cu att crete nlimea ori frecvena sunetului, ntruct cu ct distana dintre dou maxime succesive este mai scurt, cu att mai multe maxime trec printr-un anumit punct, cum ar fi urechea omului, ntr-un interval de timp dat. Acelai lucru este valabil i n cazul luminii: lungimile de und mari se situeaz spre captul rou al spectrului, n timp ce lumina albastr este rezultatul unor frecvene mai mari i, deci, a lungimilor de und mai scurte.

14

Prin analogie cu undele sonore ori cu cele de suprafa, despre undele luminoase radiate de un corp fierbinte se credea c au toate lungimile de und i frecven posibile; cu alte cuvinte, lumina avea un numr infinit de gradaii de la o lungime de und la urmtoarea (lungimile de und permise nu sunt valori discrete: dac ne referim la un interval de frecven e cuprins ntre f 1 i f2, atunci fiecare frecven din acel interval este permis ; aceasta face ca atunci cnd se evalueaz contribu ia unui interval de frecven e la total, matematic e nevoie de efectuarea unor calcule integrale i nu a unor simple sume - n.tr.). Astfel se ajungea la valori infinite n calculele efectuate, de unde cantitatea infinit de energie radiat de corpul negru.

CUANTA

n 1900 Max Planck descoperea soluia acestei probleme. El propunea ideea c nu sunt permise toate frecvenele i lungimile de und posibile, deoarece energia luminoas este radiat doar n cantiti discrete numite cuante. n locul unui spectru continuu al radiaiei emise de un corp ncins, este vorba mai degrab de o emisie discontinu, finit a unor serii de cuante.

Cu o singur lovitur problema radiaiei corpului absolut negru fusese rezolvat i se deschisese ua ctre un ntreg domeniu complet nou al fizicii care s-a consacrat ulterior sub numele de mecanic cuantic. Ironic este faptul c Einstein a fost primul care a aplicat ideile lui Planck. El a susinut c dac lumina exist sub forma unor mici corpusculi, numite cuante, asta nseamn c n momentul n care radiaia luminoas intr n contact cu suprafaa unui metal se produce un fenomen similar unui mic bombardament al suprafeei metalice cu gloane microscopice, ceea ce duce la dislocarea unor electroni din structura metalic. Este exact principiul pe care i bazeaz funcionarea minuni tehnologice asemenea ochiului magic (expresie folosit n limba englez pentru a desemna o celul fotoelectric - n.tr.). Cnd v aezai n dreptul uii unui ascensor ntrerupei o raz de lumin al crei rol este s alimenteze o celul fotosensibil. Raza const din cuante de lumin (fotoni) care elibereaz electroni la nivelul fotoreceptorului, dnd astfel natere unui curent electric care activeaz un circuit care comand nchiderea uii. O persoan care se poziioneaz n dreptul uii unui lift nu face altceva dect s ntrerup respectivul fascicul luminos, i n consecin ua nu se mai nchide.

Urmtorul eveniment important n dezvoltarea teoriei cuantice are loc n anul 1913 i l are drept actor pe tnrul Niels Bohr care sugereaz c nu doar lumina, ci i energia atomilor este cuantificat. Astfel se explic de ce, atunci cnd atomii cedeaz o parte din energia proprie sub form de radiaie, energia emis de un atom ncins nu are un spectru continuu, ci const dintr-o serie de frecvene discrete - spectrului de emisie al respectivului atom. Cu ajutorul contribuiilor venite din partea lui Werner Heisenberg, Max Born, Erwin Schrdinger i a altor civa fizicieni, edificiul teoriei cuantice era desvrit. i odat cu acesta incertitudinea ptrundea n inima fizicii moderne.

15

Bohr i "complementaritatea"

Ca i teoria relativitii, mecanica cuantic a introdus n fizica nceputului de secol al XX-lea concepte complet noi i paradoxale, printre care dualitatea corpuscul-und. Bohr a ridicat-o la rang de principiu universal al lumii cuantice, pe care l-a numit "complementaritate".

COMPLEMENTARITATEA

Aa cum teoria relativitii ne nva c ceasurile pot funciona la viteze distincte, c lungimile se pot contracta ori c gemenii care cltoresc separat pot nainta diferit n vrst, la fel i teoria cuantic a venit cu un numr de concepte noi, care mai de care mai bizare i mai neobinuite. Unul dintre acestea poart numele de dualitate corpuscul-und. n anumite situaii comportamentul unui electron capt sens doar dac este asociat unei unde care populeaz ntreg spaiul. n alte situaii un electron ni se dezvluie ca o particul a crei existen este limitat la o regiune minuscul a Universului. Dar cum e posibil ca ceva s fie pretutindeni i, n acelai timp, ntr-un singur punct al spaiului?

Niels Bohr a ridicat dualitatea la rang de principiu universal pe care l-a botezat complementaritate. El susinea c o descriere unic, de genul aceasta este o und sau aceasta este o particul, nu este niciodat de ajuns pentru a descrie trsturile unui sistem cuantic. Descrierea sistemelor cuantice necesit cteva caracteristici complementare, care considerate mpreun par paradoxale. Teoria cuantic a deschis drumul ctre apariia unui nou tip de logic despre funcionarea Universului.

Bohr privea complementaritatea ca pe un concept mult mai general dect simpla descriere a naturii electronilor. El considera c acest atribut al complementaritii era comun contiinei umane i modului n care funcioneaz mintea omului. Pn n secolul al XX-lea tiina operase n limitele impuse de certitudinile logicii aristoteliene: Un lucru este A sau non-A. Se intra acum ntr-o zon n care ceva putea fi att A, ct i non-A. Mai degrab dect a formula descrieri exhaustive ale lumii ori a schia o hart unic care s corespund din toate punctele de vedere lumii exterioare, tiina trebuia s genereze o serie de reprezentri care s nfieze trsturi distincte ale realitii, hri care n fapt nu se suprapun complet niciodat.

HAZARD I INEXPLICABIL N NATUR

Dac ideea de complementaritate a zdruncinat credina noastr nnscut n unicitatea caracterului obiectelor fizice cu care opereaz tiina, certitudinea avea s recepioneze nc o lovitur sub forma noului rol pe care pura ntmplare, ansa, hazardul, l va ocupa n teoria cuantic. S ne gndim, de pild, la descoperirea radiului de ctre Marie Curie. Acest element chimic este radioactiv, ceea ce nseamn c nucleele sale sunt instabile i se descompun n mod spontan, dezintegrarea dnd natere elementului radon. Fizicienii tiau c dup 1620 de ani doar jumtate din cantitatea iniial de radiu supravieuiete dezintegrrii radioactive perioad cunoscut sub numele de timp de njumtire al elementului chimic n discuie.

16

Dup nc 1620 de ani va rmne doar un sfert din cantitatea iniial, .a.m.d. Dar momentul descompunerii unui atom individual este guvernat de ntmplare - se poate dezintegra ntr-o zi ori ar putea fi intact i peste 10000 de ani.

Putem face o paralel cu politica firmelor care ofer servicii de asigurri de via. Asigurtorii pot calcula sperana medie de via a unui brbat de 60 de ani care nu bea i nu fumeaz, dar nu au nicio idee despre momentul la care va nceta din via un anume brbat n vrst de 60 de ani. Exist totui i o diferen foarte important. Chiar dac un brbat n vrst de 60 de ani nu cunoate momentul morii sale, este sigur c aceasta se va datora unei anumite cauze atac de cord, accident de main sau trsnet. n cazul dezintegrrii radioactive a unui atom, nu exist cauza declanatoare. Nu exist nicio lege a naturii care s condiioneze declanarea unui asemenea eveniment. n lumea cuantic, ntmplarea are un caracter absolut.

Un alt exemplu se refer la faptul c jocul de rulet este guvernat de noroc. Bila lovete roata ruletei i este deplasat ncoace i ncolo pn cnd, n cele din urm, se poziioneaz n dreptul unui anumit numr. Dei nu putem prezice rezultatul final, cunoatem faptul c la fiecare moment exist o cauz specific, un impact de natur mecanic, prin intermediul cruia bila este propulsat ctre nainte. Dar fiindc sistemul este prea complex pentru a lua n calcul toi factorii implicai n fenomen viteza bilei, viteza roii ruletei, unghiul exact sub care bila lovete roata, .a.m.d. legile hazardului stpnesc jocul. Ca i n cazul asigurrilor de via, hazardul reprezint doar termenul folosit pentru a descrie faptul c sistemul este prea complex pentru a putea fi descris. n acest caz este vorba despre msura ignoranei noastre.

Lucrurile sunt complet diferite n lumea cuantic. ntmplarea la nivel cuantic nu reprezint msura ignoranei, ci o proprietate intrinsec a sistemelor cuantice. Orice descoperiri viitoare n zona tiinei se vor dovedi insuficiente pentru a prezice momentul la care un anumit atom se va dezintegra, deoarece nu exist un factor cauzator al descompunerii radioactive, cel puin n sensul tradiional, care implic tragerea, mpingerea, atracia ori respingerea venit din partea unei entiti.

Hazardul n mecanica cuantic este absolut i ireductibil. Orice cunotine noi vom dobndi despre atomi, acest element nu va disprea. ntmplarea este n centrul universului cuantic. Aceasta a reprezentat prima mare piatr de ncercare, prima mare divergen de opinii ntre Bohr i Einstein, ntruct cel de-al doilea a refuzat s cread c Dumnezeu joac zaruri cu Universul.

Heinsenberg i principiul incertitudinii

Einstein a fost ultimul reprezentant al liniei clasice de gndire n fizic, adept al ideii c Universul poate fi explicat logic i dincolo de orice ambiguitate intrinsec pe care mecanica cuantic o introducea n ecuaie

EINSTEIN: ULTIMUL EXPONENT AL FIZICII CLASICE

17

Chiar i acum, la jumtate de secol de la moartea lui Einstein, este nc prea devreme pentru a evalua poziia pe care acesta o ocup n istoria tiinei. Dintr-un anumit punct de vedere importana contribuiilor sale ar trebui comparat cu cea a lui Newton care, continund munca lui Galileo Galilei, a creat o paradigm care a reprezentat adevrul n tiin timp de 200 de ani. A realizat o sintez teoretic att de cuprinztoare, nct a putut descrie ntreg Universul. Unii istorici ai tiinei se refer la Newton folosind sintagma ultimul mag, o personalitate aflat la intersecia practicilor din Evul Mediu cu raionalismul tiinific. Newton a avut preocupri majore n zona alchimiei i a cutat materia fundamental, aa-numita Catholick matter din care se credea c sunt compuse la nivel fundamental lucrurile. El a crezut cu trie n existena unui principiu universal, unificator, capabil s explice tot ceea ce exist.

De asemenea, Einstein, care a fost rspunztor pentru revoluia tiinific produs de teoria relativitii, dar i pentru unii dintre primii pai teoretici ntreprini n zona fizicii cuantice, este considerat de unii drept ultimul exponent al clasicismului n fizic. Ca i n cazul lui Shakespeare, mini strlucite precum Newton i Einstein par s se ridice deasupra vremurilor lor, pe de o parte scrutnd viitorul, iar pe de alta privind napoi spre o coal mai veche de gndire.

Cnd Einstein a pomenit de bunul Dumnezeu care nu joac zaruri cu Universul, nu a avut n vedere conceptul strict religios al divinitii, ci mai degrab s-a referit la Dumnezeul lui Spinoza ori, ca n cazul lui Newton, la un principiu universal care nglobeaz natura n ansamblu. Pentru Einstein cosmosul era o creaie divin care, n consecin, trebuia s aib un neles, s existe n limitele raiunii i s fie caracterizat de o ordine sistematic. Trebuia s aib la baz un principiu profund i minunat din punct de vedere estetic. Structura sa fundamental trebuia s fie mulumitor de simpl i de uniform. Realitatea, pentru Einstein, se ntindea dincolo de dorinele noastre mrunte. Realitatea trebuia s fie consistent, solid, logic. i trebuia s fie astfel la toate nivelurile. Mai mult, bunul Dumnezeu ne-a nzestrat cu abilitile necesare studiului i nelegerii naturii fundamentale a acestei realiti, credea Einstein.

Einstein ar fi putut s se aeze la aceeai mas cu Newton pentru o discuie despre Univers, concepiile celor doi putnd fi conciliate, ceea ce pn la urm nu a fost posibil cu Bohr. Bohr i teoria cuantic vorbeau despre hazard n mod fundamental. n accepiunea lui Einstein ns ntmplarea, ansa, hazardul nu reprezentau dect moduri de a ne referi la incapacitatea uman de a ptrunde natura realitii, o lacun a unei teorii sau chiar vreun neajuns experimental nc neluat n calcul.

Wolfgang Pauli, unul dintre fizicienii care au pus umrul la dezvoltarea teoriei cuantice, a exprimat contraargumentul cu foarte mare convingere atunci cnd a sugerat c fizica trebuie s accepte ceea ce el numea natura iraional a materiei. Pauli nsui purtase multe discuii cu psihologul Carl Jung, care descoperise ceea ce Pauli numea un nivel obiectiv al subcontientului. Este obiectiv deoarece acest subcontient colectiv este universal i transcende orice evenimente individuale, personale din viaa unui anumit individ. De asemenea, Pauli a sugerat c aa cum se descoperise c mintea uman este caracterizat de un nivel obiectiv, i n cazul materiei va fi localizat un aspect subiectiv asociat acesteia. Una dintre trsturile acestui subiectivism al materiei este cea la care Pauli se refer prin sintagma comportament iraional al materiei. n accepiunea lui Pauli, caracterul neraional includea hazardul care caracteriza n mod fundamental lumea cuantic, adic evenimentele care au loc n afara regulilor cauzalitii i dincolo de limitele impuse de logica asociat fizicii clasice.

18

Prpastia dintre opiniile lui Pauli despre trsturile inexplicabile caracteristice materiei i cele ale lui Einstein privind caracterul obiectiv al realitii este extrem de adnc. i ceea ce fcea ca acest hu s fie de netrecut era o nc i mai radical incertitudine dac o realitate fundamental exist sau nu la nivel cuantic, dac exist sau nu o realitate independent de actul observrii.

PRINCIPIUL INCERTITUDINII INTRODUS DE HEISENBERG

Dispariia unei realiti fundamentale i are germenii n formularea faimosului principiu al incertitudinii introdus de Werner Heisenberg. Cnd Heisenberg a descoperit mecanica cuantic a observat c formalismele sale matematice indicau faptul c anumite proprieti, precum viteza i poziia unui electron, nu puteau fi cunoscute concomitent cu exactitate. Aceast descoperire a fost ulterior exprimat n forma principiului incertitudinii.

Cnd astronomii vor s prezic traiectoria pe care o comet o descrie, tot ce trebuie s fac este s-i msoare viteza i poziia la un anumit moment. Cunoscnd fora gravitaional i legile de micare ale lui Newton, este suficient s se introduc viteza i poziia cometei n ecuaii pentru a putea determina parcursul cometei pentru secolele ce vor urma. Dar cnd n discuie este un electron, lucrurile sunt profund diferite. Un experimentator i poate calcula poziia ori viteza, dar niciodat pe ambele simultan fr ca un grad de incertitudine sau ambiguitate si fac loc n rezultatele obinute. Teoria cuantic impune ideea c orict am rafina msurtorile, nivelul de incertitudine nu poate fi niciodat redus.

De ce se ntmpl acest lucru? A ieit la iveal faptul c acesta este un rezultat direct al descoperirii de ctre Max Planck a caracterului discret al energiei, care exist sub form de pachete numite cuante. O cuant nu poate fi mprit n uniti mai mici; nu poate fi divizat. Lumea cuantic este una discret. Fie vorbim despre o cuant, fie despre niciuna. Nu putem vorbi despre o jumtate de cuant sau despre 99 de procente dintr-o cuant.

Acest fapt are implicaii aproape incredibile n ceea ce privete cunoaterea de ctre noi a lumii atomilor. Oamenii de tiin au aflat detalii despre lumea n care trim prin observaii directe i experimente. S-au ntrebat: Ct de strlucitoare este o stea? Ct de fierbinte e Soarele? Ct de greu este mrul lui Newton? Ct de rapid se deplaseaz un meteorit?

Rolul observatorului n lumea cuantic

tiina se mndrete cu caracterul su obiectiv, dar n cazul mecanicii cuantice Universul ne transmite semnalul c nu vom putea niciodat s fim martorii unei lumi cuantice imaculate. Natura ultim a realitii ne va rmne mereu inaccesibil.

ROLUL OBSERVATORULUI N LUMEA CUANTIC

19

De fiecare dat cnd se efectueaz msurtori, o anumit cantitate este nregistrat ntr-un anumit fel. Dac nu s-ar realiza acest lucru, dac nu s-ar petrece nicio modificare a sistemului studiat, atunci actul msurrii nu ar putea fi realizat i nicio mrime nu ar putea fi nregistrat. Poate nu e tocmai evident la prima vedere, aa c ar fi bine s facem un experiment. S msurm temperatura unui pahar plin cu ap. Vom aeza un termometru n ap i vom observa cu ct se ridic nivelul mercurului din termometru. Pentru a se ntmpla acest lucru este necesar ca o parte a cldurii apei s fie transferat termometrului pentru a-l nclzi i astfel a dilata mercurul. Cu alte cuvinte, este nevoie s aib loc un schimb de energie ntre ap i termometru nainte de a se putea afirma c msurtoarea a avut loc.

Dar dac ne referim la viteza i poziia unei rachete? Undele electromagnetice emise de un radar sunt reflectate de suprafaa rachetei, recepionate de antena radarului i procesate electronic. Determinarea poziiei rachetei devine o procedur simpl avnd la dispoziie semnalele reflectate de rachet i recepionate de anten. Aceleai semnale pot fi folosite i pentru determinarea vitezei de deplasare a rachetei tehnica utilizat bazndu-se pe folosirea deplasrii Doppler o uoar modificare a frecvenei semnalului reflectat. (Aceast deplasare Doppler este similar efectului de modificare a nlimii sunetului sirenei unei ambulane ori a unei maini de poliie cnd acestea se apropie i apoi se deprteaz n vitez de asculttor). Deoarece undele electromagnetice emise de radar au fost reflectate la contactul cu suprafaa rachetei, asta nseamn c a avut loc un transfer de energie. Bineneles c n acest caz cantitatea de energie este complet neglijabil prin comparaie cu energia rachetei mobile.

Indiferent de exemplul considerat, de fiecare dat cnd se efectueaz o msurtoare are loc un anumit transfer de energie ridicarea ori coborrea mercurului ntr-un termometru, sunetele emise de un contor Geiger, variaiile nregistrate de un aparat de msur, semnalele electrice provenind de la o sond care sunt nscrise n memoria unui computer, micarea unei penie pe un grafic. n lumea macroscopic cu care suntem familiarizai nu ne preocup aceste transferuri de energie. Cantitatea de cldur necesar punerii n micare a mercurului termometrului este prea mic, n comparaie cu cea nmagazinat de un vas plin cu ap fierbinte, pentru a ne preocupa de acest aspect. Mai mult dect att, este ntotdeauna posibil s rafinm msurtorile i s lum n calcul efectele perturbatoare pentru a le compensa ulterior.

Lucrurile sunt foarte diferite n universul cuantic. Pentru a efectua o observaie a acestei micro-lumi ori pentru a efectua de orice manier o anumit msurtoare, cel puin o cuant de energie trebuie schimbat ntre aparatul de msur i sistemul (obiectul) cuantic studiat. Cuanta este ns indivizibil. Nu poate fi mprit n uniti mai mici. La momentul observrii sistemului cuantic nu putem ti dac respectiva cuant provine de la aparatul de msur ori de la obiectul observat. Pe durata efecturii msurtorilor, obiectul i aparatul de msur sunt n mod ireductibil nlnuite.

Pe perioada n care este efectuat o msurtoare i o anumit valoare este nregistrat, sistemul cuantic studiat i aparatul de msur formeaz un tot unitar. Observatorul i obiectul observat formeaz o singur entitate. Singurul mod n care pot fi separai ar fi dac am putea diviza o cuant n pri mai mici o parte rmnnd cu aparatul de msur i cealalt alturndu-i-se sistemului cuantic. Numai c aa ceva este imposibil de realizat. Astfel c aparatul de msur i entitatea cuantic observat sunt strns legate prin intermediul mcar a unei cuante. n plus, energia acestei cuante nu este neglijabil n comparaie cu energia sistemului cuantic.

Asta nseamn c de fiecare dat cnd oamenii de tiin ncearc s observe ndeaproape lumea cuantic, acetia o perturb. i deoarece cel puin o cuant de energie este ntotdeauna

20

implicat n procesul observaiei, nu exist nicio modalitate de a reduce proporiile acestei perturbaii. Actul uman de observare a Universului, de acumulare de cunotine, nu mai este complet obiectiv, deoarece n timp ce acionm pentru a descoperi misterele cosmosului, l modificm. tiina se mndrete cu caracterul su obiectiv, dar de aceast dat Natura ne transmite semnalul c nu vom putea niciodat s fim martorii unei lumi cuantice pure, imaculate i obiective. Cu fiecare act de msurare efectuat subiectul ptrunde n lumea observat i o perturb ntr-o manier imposibil de evitat.

Din acest punct de vedere, tiina seamn cu fotografierea unei succesiuni de prim-plan-uri cu spatele la Soare. n orice direcie s-ar mica fotograful, umbra sa va cdea ntotdeauna peste scena surprins pe pelicul. Orice ar face fotograful, nu se va putea retrage niciodat din scena fotografiat.

Fizicianul John Wheeler a folosit metafora ferestrelor de sticl pentru a descrie acest fenomen. Timp de secole tiina a privit n mod obiectiv Universul, ca i cum am fi fost separai de acesta de un panou de sticl. Teoria cuantic a sfrmat sticla pentru totdeauna. Acum putem trece dincolo de panoul de sticl, dincolo de fereastra care odinioar ne separa de Univers, putem atinge cosmosul cu mna. n loc s mai fim observatorii obiectivi de altdat ai naturii, am devenit participani la spectacolul acesteia.

MICROSCOPUL LUI HEISENBERG

Povestea noastr despre bizareria lumii cuantice nu a ajuns nc la final. Mai avem nc un pas de fcut o noiune pe care Einstein nu a putut-o accepta niciodat i care are implicaii cu privire la nsi natura realitii. Este vorba despre o idee care s-a nscut n cadrul unei dispute ntre Bohr i Heisenberg pe tema interpretrii principiului incertitudinii.

n perioada timpurie a dezvoltrii teoriei cuantice Heisenberg a ncercat s explice originile incertitudinii care caracterizeaz universul cuantic ntr-un mod similar celui abordat n subcapitolele precedente, folosind analogia cu modul n care radarul este utilizat pentru a stabili poziia i viteza unei rachete. n lumea macroscopic a rachetelor i meteoriilor se folosete un flux continuu de semnale radar, dar Heisenberg se gndea la un microscop ideal care s fi putut fi folosit pentru a studia un electron. Acesta ar fi trebuit s poat utiliza la o msurare minima perturbaie imaginabil un singur foton ori o cuant de lumin.

Pentru nceput, un foton determin viteza electronului i rezultatul este nregistrat. n continuare, un alt foton determin poziia electronului i acest rezultat este, de asemenea, nregistrat. Dar prin msurarea acestei poziii, electronul primete un impuls n urma impactului cu fotonul, ceea ce duce la modificarea vitezei sale. La fel, cnd se msoar viteza, impactul cu fotonul deviaz electronul de pe traiectoria original, afectndu-i astfel poziia. Cu alte cuvinte, Heisenberg a atras atenia asupra faptului c de ndat ce se ncearc msurarea poziiei unui electron, viteza acestuia este modificat i, la fel, imediat ce se ncearc msurarea vitezei electronului, poziia sa se schimb. Exist ntotdeauna un grad ireductibil de incertitudine n ceea ce privete viteza i poziia unui electron1.

Acesta este, n viziunea lui Heisenberg, mecanismul prin care se nate incertitudinea n lumea cuantic. Este rezultatul perturbrilor pe care le generm atunci cnd ncercm s aflm informaii despre acest microunivers. Deoarece cuanta este indivizibil acest grad de incertitudine nu poate fi evitat nicicum. Fizicianul francez Bernard DEspagnat a nscocit termenul de realitate tainic pentru a descrie aceast proprietate. El a observat c realitatea

21

cuantic este prin natura sa acoperit cu un voal i tinuit fa de noi, observatorii. Orict de rafinate ar fi experimentele noastre, natura ultim a acestei realiti nu ne va fi niciodat completamente accesibil.

_____1. Deoarece o cuant este indivizibil, iar observatorul i sistemul observat formeaz un tot unitar n actul msurrii, fizica nu poate spune dac un anumit foton a fost produs de aparat, de electronul studiat sau de amndou. Din aceast cauz nu este posibil s calculm efectele perturbaiilor asupra poziiei i vitezei i, n consecin, nu e posibil compensarea pentru a reduce gradul de incertitudine.

Realitatea n mecanica cuantic

n aceast a opta parte a traducerii crii lui David Peat intitulate "De la certitudine la incertitudine" putei citi despre interesanta controvers dintre Niels Bohr i Werner Heisenberg cu privire la conceptul de realitate n mecanica cuantic.

DISPARIIA CONCEPTULUI REALITII N UNIVERSUL CUANTIC

Lucrurile s-au oprit aici pn la intrarea n scen a lui Niels Bohr. n timp ce fizicieni precum Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Erwin Schrdinger i Max Born lucrau la aparatul matematic ale noii teorii, Niels Bohr medita asupra nelesului profund al acesteia. Tocmai din acest motiv l-a chemat pe Heisenberg la Copenhaga pentru a discuta cu acesta pe marginea semnificaiei experimentului cu microscopul cuantic imaginat de neam.

Bohr susinea c explicaiile lui Heisenberg porneau de la presupunerea c electronul chiar este caracterizat de o poziie i de o vitez proprii, msurarea uneia dintre cele dou proprieti incomodnd stabilirea valorii celeilalte din cauza modificrii valorii acesteia. Cu alte cuvinte, Bohr spunea c Heisenberg presupunea c exist o realitate ultim, fix; deci c obiectele din lumea cuantic posed anumite proprieti intime asemenea obiectelor cu care suntem familiarizai din viaa de zi cu zi i c fiecare act de observare a microcosmosului cuantic interfereaz cu una dintre aceste proprieti.

Niels Bohr a continuat afirmnd c punctul de plecare al raionamentului lui Heisenberg era unul greit din cauza presupunerii c electronul ar fi caracterizat de proprieti intrinseci, intime. A spune c un electron are asociat o poziie i o vitez are sens doar n lumea macroscopic pe care o experimentm n mod curent. ntr-adevr, concepte precum cauzalitate, poziionare spaial, vitez ori traiectorie sunt aplicabile doar n fizica la scar mare. Acestea nu pot fi importate n universul cuantic.

Raionamentul lui Bohr era att de solid nct Heisenberg efectiv a izbucnit n plns. n timp ce Heisenberg susinea ideea c actul observrii Universului modific proprietile cuantice, punctul de vedere al lui Bohr era unul mult mai subtil. Fiecare aciune care presupune

22

efectuarea unei msurtori, spunea el, este un act de interogare a Universului. Rspunsul pe care cineva l primete la aceast ntrebare depinde de modul n care este formulat interogarea adic de felul n care se realizeaz msurarea. n loc s indice o realitate cuantic fundamental, proprietile pe care le observm sunt ntr-un anumit sens produsul actului msurrii nsui. Formularea ntr-o manier particular a ntrebrii nseamn c deja Naturii i-a fost pregtit o anume variant de rspuns. Pune ntrebarea altfel i rspunsul primit va fi diferit. Mai degrab dect a spune c actul msurrii tulbur ordinea intim a Universului, observaiile efectuate n lumea cuantic reprezint o efectul comun al aciunilor comune ale observatorului i lucrului observat.

S considerm, de pild, exemplul traiectoriei unei rachete n lumea macroscopic. Observm racheta la un anumit punct A. Dac ne ndreptm atenia pentru un moment n alt parte, cnd privirea va reveni asupra rachetei aceasta va fi ntr-un alt punct, B. Dei nu ne-am concentrat atenia asupra procesului deplasrii proiectilului ntre punctele A i B, este de bun-sim s presupunem c racheta s-a aflat undeva ntre cele dou puncte pe perioada n care nu am urmrit-o. Presupunem c la fiecare moment de timp a avut o poziie bine definit i c descrie o anumit traiectorie prin spaiu independent de faptul c nu ne-am concentrat atenia asupra sa !

Lucrurile sunt diferite n lumea cuantic. Un electron poate fi i acesta observat ca existnd n punctul A i, mai trziu, n punctul B. Numai c n cazul acesta nu putem vorbi despre electron ca descriind o traiectorie ntre A i B, la fel cum nimeni nu poate afirma c electronul a fost caracterizat de o anumit vitez i o anumit poziie i pe perioada n care nu a fost observat.

De la mecanicism la incertitudine

A noua parte a traducerii crii lui David Peat conine o paralel ntre postmodernismul care nlocuiete caracterul obiectiv al operei n literatura modern i trecerea de la un Univers mecanicist la incertitudinea cuantic n fizica nceputului de secol XX.

REALITATEA POSTMODERN

Pauli a vorbit despre necesitatea ca fizica s abordeze domeniul nivelurilor subiective ale materiei i s accepte iraionalitatea intrinsec a naturii. Era ca i cum n primele decenii ale secolului al XX-lea fizica anticipa curentul care avea s devin cunoscut sub numele de postmodernism ori ceea ce se numete moartea autorului.

Critica literar acreditase n trecut ideea c o carte ori un poem posedau un caracter obiectiv; cartea reda ntocmai semnificaiile gndite de autor, iar cititorului i revenea responsabilitatea de a le ptrunde pe parcursul lecturii. Atunci cnd citim la coal o pies de Shakespeare ori

23

analizm un poem al lui Milton, ni se spune s descifrm diversele imagini, metafore i figuri de stil care reprezint adevrate repere spre nelesurile profunde pe care autorul dorete s le transmit.

Abordarea postmodern sugereaz c lectura reprezint mai degrab un act de creaie pe parcursul cruia cititorii creeaz i genereaz nelesul celor studiate pe baza propriilor experiene i a lecturilor anterioare. La fel, autorul scrie n contextul ntregii istorii a literaturii i al multiplelor semnificaii ale limbajului folosit. De aceea el nu mai reprezint vocea autoritii supreme, acel autor unic ("onlie begetter") . Iar cititorul nu mai este doar receptorul pasiv al informaiilor ci devine co-participant, dnd via textului lecturat.

Atunci cnd Einstein a fcut referire la bunul Dumnezeu, el a vrut s trimit la un concept al autoritii similar celui caracteristic unei perioade mai vechi de timp; adic la cineva asemntor autorului unui roman victorian. Dumnezeu a creat Universul din nimic i noi, creaia sa, am putea ajunge s nelegem modelul dumnezeiesc folosit de divinitate pentru a da via lumii. Un asemenea tipar al creaiei ar fi fost unul obiectiv i ar exista independent de gndurile, dorinele ori cererile noastre. Msura n care modelul creaiei rmne ascuns cercetrilor noastre reprezint dimensiunea limitelor noastre umane ca cititori ai crii divine a genezei.

Bohr i colegii si din Copenhaga au adoptat o poziie mai apropiat de cea a cititorului postmodern. Proprietile electronului nu exist n mod obiectiv i independent, ci se nasc n urma nsui actului observrii. n absena acestuia, altfel spus n absena lecturii creative, proprietile unui electron nu pot exista prin ele nsele. Aceasta a reprezentat punctul de plecare al rupturii dintre Bohr i Einstein.

Einstein nu a fost de acord cu ideea hazardului ca factor absolut n teoria mecanicii cuantice, dei era dispus n ultim instan s recunoasc faptul c observarea lumii cuantice perturb Universul ntr-o manier impredictibil i c dezintegrarea radioactiv a unui nucleu atomic poate fi complet imprevizibil. Dar nu a putut renuna niciodat la credina c Universul are o natur intim bine determinat, precis. Dei l modificm pe parcursul actului observrii, el are totui o existen independent, credea Einstein. Asemenea unui text al unui autor din epoca victorian Universul avea, n opinia lui Einstein, o via de sine stttoare. Poate c aceasta ne este ascuns, dar asta nu nseamn c nu exist. Poate c nu cunoatem proprietile unui electron atunci cnd nu l studiem, dar acestea continu s existe. Poate c nu putem ti poziia unui electron la momentul acesta, dar particula trebuie s descrie o traiectorie ntre punctele A i B.

Aa cum spunea Einstein, cosmosul este format din elemente independente ale realitii. n mod evident, atunci cnd examinm aceast realitate observaiile noastre perturb obiectele. Numai c atunci cnd nu l cercetm, cnd suntem departe de un sistem cuantic, acesta trebuie s fie caracterizat de o realitate cu adevrat obiectiv i trebuie s posede proprieti bine determinate chiar dac se ntmpl s nu tim care sunt acestea.

Acesta era punctul de vedere ferm al lui Einstein. Era credina sa fundamental, conform creia exist o realitate obiectiv n spatele aparenelor lumii, chiar i la nivel cuantic. Teoria relativitii ncorporeaz aceast idee, artnd c, dei aparenele depind de starea de micare a observatorului, n spatele acestora rmn legile obiective ale realitii materiale. n condiiile n care nu perturbm Universul, acesta are o existen complet independent de noi. Einstein i-a spus cndva unui coleg de-al su, Abraham Pais, c refuz s cread c Luna nceteaz s

24

existe dac nu ne mai uitm la ea. Iar dac Bohr avea dreptate, atunci Universul, pentru Einstein, pur i simplu nu ar mai avea sens.

De-a lungul anilor, Einstein i Bohr s-au ntlnit s dezbat aceast idee. Einstein ncerca s imagineze situaii (experimente imaginare) care s confere sens noiunii sale de realitate independent. n schimb, Bohr medita pe marginea propunerilor lui Einstein, gsind n cele din urm slbiciunile raionamentelor acestuia.

Aceste experimente imaginare nu s-au dorit a fi niciodat puse n practic n condiii de laborator, ci doar exerciii mintale folosite pentru a deslui dac nu cumva anumite principii fundamentale ale fizicii sunt cumva nclcate. S lum de exemplu problema principiului incertitudinii al lui Heisenberg, care afirm c o pereche de proprieti, impulsul (viteza denmulit cu masa) i poziia, nu pot fi cunoscute n acelai timp cu exactitate. O alt incertitudine, asociat celei dinti, implic perechea timp i energie. Atunci cnd fizicienii ncearc s msoare energia unui sistem cuantic pentru intervale de timp din ce n ce mai mici, valoarea aceasta devine din ce n ce mai incert. Pentru Bohr aceast ambiguitate era o proprietate intim a lumii cuantice, n timp ce pentru Einstein timpul i energia ori poziia i impulsul erau realiti obiective ale teoriei cuantice. Singura incertitudine, potrivit lui Einstein, consta n neputina ori lipsa de ingeniozitate a oamenilor de a msura proprietile obiective ale unor asemenea sisteme.

Cnd Bohr i Einstein s-au ntlnit la conferina Solvay din 1930, Einstein i-a prezentat lui Bohr un alt experiment imaginar. S presupunem, a spus acesta, c avem o cutie plin cu material radioactiv prevzut cu un capac programat s se deschid i apoi s se nchid ntr-o fraciune de secund. Intervalul de timp este cunoscut cu mare precizie i n acest interval o mic parte din energie un singur foton iese din cutie. Einstein a anticipat poziia lui Bohr cu privire la faptul c odat cu micorarea intervalului de timp crete incertitudinea legat de cantitatea de energie care prsete cutia. Teoria relativitii speciale a lui Einstein indic faptul c energia i masa sunt echivalente, aa cum rezult din formula E=mc2. De aceea, dac am cntri cutia nainte de deschiderea i dup nchiderea capacului, aceasta va fi mai uoar la a doua cntrire. Diferena de mas d msura precis a cantitii de energie pierdute. n aceast manier s-ar reui msurarea unei cantiti precise de energie ntr-un anumit interval de timp. Era punctul la care Einstein considera c a contrazis definitiv preteniile lui Bohr privind natura fundamental a incertitudinii.

Bohr a trebuit s fie la fel de ingenios i a analizat n detaliu modul n care cutia ar trebui s fie cntrit. El a afirmat c, dac cutia ar fi montat pe o balan cu arc al crei indicator arat valoarea zero, energia ar scpa din cutie n momentul n care se deschide capacul i, n consecin, masa cutiei ar scdea foarte puin, iar aceasta s-ar mica. Odat cu aceasta se va mica i ceasul din interior, deplasndu-se prin cmpul gravitaional al planetei. Teoria relativitii generalizate a lui Einstein ne spune c ritmul unui ceas se modific la micarea ntr-un cmp gravitaional. n acest mod Bohr a putut demonstra c, din cauza schimbrii ritmului ceasului, cu ct ncercm s msurm mai exact energia (prin intermediul unei modificri a masei cutiei), cu att mai mare va fi incertitudinea privind intervalul de timp pentru care capacul se deschide. Astfel incertitudinea lui Heisenberg era repus n drepturi, iar concluzia experimentului imaginar combtut.

Obieciile crescnde ale lui Einstein erau mereu dejucate de Bohr. Mai trziu, n 1931, Einstein i colegii si Boris Podolsky i Nathan Rosen (EPR) au crezut c erau n posesia unui exemplu de necombtut. Dac se consider un sistem cuantic care este divizat n dou pri egale (s

25

zicem A i B) i se transport cele dou jumti n direcii opuse, ar trebui ca msurtorile efectuate asupra lui A s nu produc absolut nici un efect asupra ndeprtatului B. Dar, pe baza unor legi fundamentale de conservare (simetriei dintre cele dou jumti identice) se pot deduce unele dintre proprietile lui B (precum spinul i viteza), chiar fr observarea direct a acestuia.

Aceast tez l-a luat prin surprindere pe Bohr asemenea unui trsnet venit parc de niciunde. A lsat deoparte toate celelalte activiti ale sale i l-a ntrebat n repetate rnduri pe foarte apropiatul su coleg Leon Rosenfeld, Ce poate nsemna asta? nelegi despre ce este vorba?. n cele din urm, ase sptmni mai trziu, Bohr formula contraargumentele. Au fcut-o ntr-un mod ingenios, comenta Bohr pe marginea articolului EPR, dar ceea ce conteaz este s aib i dreptate.1

Pn acum cititorul va fi neles deja c Bohr era un gnditor foarte subtil. Att de subtil, de fapt, nct fizicienii se minuneaz nc i astzi pe marginea implicaiilor unora dintre ideile sale. n special rspunsul pe care l-a formulat la articolul EPR nate n continuare controverse. Una din pietrele de ncercare era stilul abordat de Bohr n scrierile sale. Aa cum am aflat deja, fizicianul danez credea cu trie n complementaritate, principiu conform cruia o singur explicaie nu poate acoperi multitudinea semnificaiilor unei experiene, fiind mai degrab necesare evaluri complementare ori chiar explicaii paradoxale. Aa cum spunea vechiul su coleg Leon Rosenfeld, De fiecare dat cnd trebuia s consemneze ceva, fiind att de ptruns de credina n complementaritate, simea c ideea prezentat n prima parte a frazei trebuia cumva corectat de un enun contrar n partea final a argumentaiei.2

n cadrul articolului pe care l-am numit aici EPR, Einstein a rmas fidel ideii c trebuie s existe elemente independente ale realitii. A fost de acord cu Bohr n ceea ce privete faptul c atunci cnd se ncearc msurarea unui sistem cuantic, nsui actul observrii perturb sistemul. Totui, studiind doar o parte a sistemului, A, atunci cnd cealalt, B, este localizat foarte departe de A, nici un soi de interaciune, fie aceasta for de natur mecanic ori influena vreunui tip de cmp, nu poate interfera cu B.

Bohr a fost de acord cu Einstein n ceea ce privete eliminarea oricrei influene de natur mecanic asupra sistemului B; totui, a susinut c procedura de msurare are o influen esenial asupra nsi definiiei variabilelor fizice de msurat.3

Cu acest raionament Bohr simea c a rspuns tuturor obieciilor formulate mpotriva interpretrii Copenhaga a teoriei cuantice. Nu existau elemente independente ale realitii, ci mai degrab era vorba despre faptul c mecanica cuantic nfia Universul n plenitudinea manifestrilor acestuia. Nu este vorba despre un Univers compus dintr-o serie de elemente cvasi-independente care interacioneaz; de fapt ceea ce noi percepem ca fiind elemente ori pri sunt rezultatul dinamicii globale a sistemelor cuantice. Proprietile unui sistem nu exist, cum se spune, undeva acolo, ci capt substan prin intermediul modalitilor variate n care observm i interpretm un sistem. Aa cum a subliniat Bohr, intenia sau pregtirile pentru a efectua o msurtoare de exemplu, de a strnge aparatura laolalt determin ntr-o oarecare msur ce tip de proprieti pot fi msurate. Din acest punct de vedere, dei nu poate fi vorba despre o interferen de natur mecanic ntre B i aparatura folosit la msurarea proprietilor lui A, totui se poate vorbi ntotdeauna despre o influen, dac e s folosim termenul ales de Bohr, asupra acelor condiii care definesc consecinele i rezultatele finale.

26

O contribuie interesant la discuia pe marginea paradoxului EPR a fost adus de ctre John Bell care a subliniat faptul c acel caracter complet, plenitudinea cuantic, nseamn c cele dou pri ale sistemului, A i B, vor continua s fie corelate chiar i atunci cnd se afl la mare deprtate una de cealalt. n niciun caz nu se poate spune c A i B interacioneaz; totui (n sens larg vorbind) B tie cnd o msurtoare este efectuat asupra lui A. Sau mai degrab ar fi mai bine s zicem c A i B rmn corelate. Aceast relaionare a fost confirmat de experimente de laborator foarte precise.

Bohr simea c aceast ultim demontare a tezei EPR a reprezentat ultima lovitur dat visului lui Einstein privind existena unei realiti independente. n ceea ce-l privete, Einstein nu a fost niciodat mulumit. Cei doi s-au ndeprtat pn n punctul n care o comunicare pe teme serioase nu mai era posibil ntre ei. Ruptura dintre cei doi simbolizeaz schimbarea profund de paradigm care a intervenit n gndirea tiinific n secolul al XX-lea, o trecere de la cauzalitate la hazard, de la certitudine la incertitudine, de la realitate obiectiv la lectur subiectiv. Este un clivaj rmas n fizica zilelor noastre drept o form aproape schizofrenic de gndire. Aa cum spunea fizicianul Basil Hiley, fizicienii sunt de partea lui Bohr i l resping pe Einstein, dar majoritatea sfresc prin a refuza s in seama de ceea ce credea Bohr cu adevrat i gndesc nc precum Einstein.4

____Note:

1. Remarcele lui Bohr au fost adresate lui Leon Rosenfeld, John Archibald Wheeler i Wojcieh Hubert Zurek, cf. Quantum Theory and Measurement (Princeton, NJ: Princeton University Press, 1983).

2. Paul Buckley i F. David Peat, cf. Glimpsing Reality: Ideas in Physics and the Link to Biology (Toronto: University of Toronto Press, 1996).

3. Dac cititorul gsete aceast fraz drept greu de neles, este bine de tiut c aceeai confuzie este mprtit i de mari gnditori din domenii ca fizica teoretic i filozofia tiinei.

4. Basil Hiley n dialog cu autorul.

Suspenda i n limbaj

Opinia lui Bohr cu privire la legitile cuantice coincide ntructva cu ideile despre limbaj ale filozofului austriac Ludwig Wittgenstein. Opernd cu idei, concepte i imagini din fizica clasic pur i simplu ne este imposibil s descriem lumea cuantic.

SUNTEM CU TOI SUSPENDAI N LIMBAJ

27

Nu e de mirare c att de muli fizicieni n activitate continu s gndeasc asemenea lui Einstein, din moment ce raionamentele lui Bohr erau extrem de subtile. Ne-am referit deja la ideea acestuia conform creia complementaritatea ca i concept se extinde dincolo de domeniul fizicii ctre ntreg teritoriul asociat gndirii omeneti. Iar acum am ajuns la punctul n care danezul examineaz nsei limitele minii omeneti n ncercarea acesteia de a ptrunde realitile nconjurtoare.

Pn la momentul apariiei mecanicii cuantice fizicienii priveau Universul prin prisma unor modele, chiar dac unele matematice. Un model reprezint o imagine simplificat a realitilor materiale; una n care, de exemplu, anumii factori precum frecarea, rezistena aerului .a.m.d. sunt neglijai. Acest model conine numai anumite trsturi eseniale ale Universului. n timp ce evenimentele de zi cu zi care au loc n natur se desfoar sub semnul posibilului i depind de tot soiul de factori perturbatori externi i de contextele n care se petrec, modelul ideal intete s reproduc esena fenomenelor. Mere i ghiulele de tun se deplaseaz printr-un spaiu ideal scutite de rezistena aerului. Mingile i bilele se rostogolesc pe pante perfect netede n absena frecrii. Curentul electric circul prin metale perfecte, ferit de imperfeciunile materialelor. Cldura urmeaz un ciclu perfect izolat de la surs ctre un anumit dispozitiv.

Teoriile din tiin fac toate referire la modele idealizate care, n schimb, ne ofer diverse tablouri ale realitii. Vom explora aceast noiune a diferitelor portrete ale Universului n detaliu atunci cnd vom face cunotin cu opera lui Ludwig Wittgenstein n capitolul 4. Pentru moment s examinm argumentul lui Bohr, conform cruia toate aceste imagini i modele se bazeaz pe concepte care s-au dezvoltat n domeniul i limitele fizicii clasice. De aceea modelele vor da natere mereu la paradoxuri i confuzie atunci cnd sunt aplicate lumii cuantice.

Bohr a mers chiar mai departe. Fizicienii pot opera cu msurtori, operaii matematice i ecuaii, dar cnd se ntlnesc pentru a discuta despre semnificaiile acestor ecuaii i a descrie produsele muncii lor, trebuie s se exprime cu ajutorul aceluiai limbaj comun (scris ori vorbit) pe care l utilizm cu toi. Evident c ei folosesc un mare numr de termeni tehnici i ecuaii, dar majoritatea acestor discuii au loc n limbajul cotidian care a evoluat n mijlocul grupurilor de oameni care triesc n mediul macroscopic cu care suntem familiarizai, oameni caracterizai de anumite dimensiuni i de o speran de via specific. Scara la care vd oamenii lucrurile difer major de cea a atomilor i electronilor. Odat cu evoluia contiinei umane s-au dezvoltat i noiuni precum poziie, spaiu, timp ori cauzalitate. n forma lor de baz aceste concepte ne ajut s supravieuim i s nelegem lumea n care trim. Toate aceste noiuni la scar normal sunt att de adnc impregnate n limbajul nostru, nct este imposibil s purtm o discuie fr a face uz de ele (n mod subtil i n mare parte n manier incontient). Numai c atunci cnd ne referim la lumea cuantic descoperim c pur i simplu facem apel la concepte improprii pentru acest domeniu microscopic al cosmosului. Atunci cnd discutm despre modelele pe care le folosim pentru a descrie lumea cuantic folosim ntotdeauna idei nepotrivite i fr corespondent ori neles n acest domeniu al realului. Tocmai din acest motiv Bohr a declarat c: Suntem limitai de limbaj pn la punctul n care nu mai distingem susul de jos. Gndirea noastr discursiv are loc ntotdeauna n limitele acestui limbaj, limbaj care ne predispune la a descrie doar anumite tablouri ale Universului, de o manier incompatibil cu domeniul cuantic.

De ndat ce ne punem ntrebri precum: "Care este natura realitii cuantice?", "Care este realitatea fundamental a a lumii?" ori "Exist o realitate la nivel cuantic?", ne trezim rtcii printre cuvinte, imagini, modele i idei provenind din lumea la scar normal pe care o

28

cunoatem. Rezultatul, dup cum a subliniat Bohr, l reprezint confuzia i paradoxurile. n cele din urm este mai bine s pstrm tcerea dect s dm natere unor dezbateri i confuzii filozofice fr finalitate; poate tocmai de aceea discuiile dintre Bohr i Einstein au fost sortite s sfreasc prin ruptura care a pus capt dialogului. Ceea ce a nceput ca o dezbatere despre hazard i incertitudine a luat forma unei transformri radicale a ideilor noastre despre nsi natura fundamental a realitii. Profunda legtur afectiv dintre Einstein i Bohr nu a fost de ajuns pentru a nivela prpastia din ce n ce mai adnc dintre abordrile lor fa de fizic.

Dispari ia realit ii fundamentale

n ultima parte a primului capitol din cartea lui David F. Peat intitulat "De la certitudine la incertitudine" putei citi o concluzie pe marginea ideilor abordate n prile anterioare i o interpretare original cu privire la limitele tiinei care i aparine lui David Bohm.

DISPARIIA REALITII FUNDAMENTALE

Teoria cuantic a introdus incertitudinea n fizic; nu o incertitudine care provine din simpla ignoran, ci una fundamental care se refer la nsi natura Universului. Incertitudinea reprezint preul pe care trebuie s l pltim pentru c am devenit participani la spectacolul lumii. Cunoaterea fundamental va fi poate accesibil doar unor fiine celeste care vieuiesc n afara Universului i l observ din turnurile lor de filde. Dar n cazul fiinelor omeneti vieuirea are loc chiar n interiorul lumii materiale. Suntem cu toi participani la evenimentele care au loc n Univers, iar taxa de intrare pe care trebuie s o pltim este reprezentat tocmai de acceptarea acestui grad de incertitudine.

Incertitudinea se manifest, de asemenea, i sub o alt form chiar mai tulburtoare, i anume ca element de dubiu ori nencredere cu privire la nsui scopul de a exista al tiinei i filozofiei. nc din vremea Greciei antice, oamenii i-au pus ntrebri cu privire la lumea n care trim. Au ncercat s descopere, prin intermediul speculaiei i experimentelor, o idee fundamental care s se gseasc la baza a tot ceea ce exist. Oamenii de tiin ai secolului al XX-lea au abordat ideea acestui fundament al realitii sprgnd materia n buci din ce n ce mai mici i astfel descoperind moleculele, atomii, particulele elementare i, odat cu acestea, teoria cuantic.

Ulterior Niels Bohr a ridicat un semn de ntrebare cu privire la capacitatea tiinei i a minii umane de a continua acest proces. A prut a sugera chiar c tiina, aa cum o cunoatem, i-a atins limitele i nu mai poate reprezenta o modalitate de a investiga i n continuare natura intim a realitii.1

Atunci cnd fizicianul i filozoful Bernard DEspagnat a fcut referire la lumea subatomic folosind formula realitate tainic, acesta a sugerat c ceva real trebuie s existe dincolo de vlul care o tinuiete. Din nou, Bohr ne avertizeaz cu privire la validitatea unor asemenea idei. Nu putem ncepe s discutm despre ce exist dincolo de un asemenea vl i nici mcar

29

David Peat de La Certitudine La Incertitudine

Documents

Transcript of David Peat de La Certitudine La Incertitudine