Όπως ήδη αναφέραμε σε προηγούμενες
δημοσιεύσεις (βλ. συνδέσμους στο τέλος του παρόντος άρθρου) με την ανατολή της
νέας επιστήμης, η οποία έμελλε να αποδειχθεί το συγκλονιστικώτερο κεφάλαιο μιας
ούτως ή άλλως συναρπαστικής επιστήμης, της Κβαντικής Μηχανικής, ξεχώρισαν δύο
αντίθετης φιλοσοφικής κατεύθυνσης Σχολές, δηλαδή δύο διαμετρικά αντίθετες
αντιλήψεις για την φύση του μικρόκοσμου: η Ρεαλιστική Σχολή (Einstein, de Broglie, Schrödinger, Langevin, von Laue κ.α.)
και η Σχολή της Κοπεγχάγης (Bohr, Born, Heisenberg, Pauli κ.α.).
Η πρώτη φιλοσοφικά κινείται στον ρεαλισμό (ρεαλιστικό αξίωμα) - υλισμό και η
δεύτερη, η Σχολή της Κοπεγχάγης, στον θετικισμό έως, σε ωρισμένες περιπτώσεις,
σ’ έναν ακραίο και άκρατο υποκειμενικό
ιδεαλισμό (σολιψισμός). Οι μεταξύ τους διαφορές ήταν αγεφύρωτες και έτσι
ξέσπασε αυτό που έμεινε γνωστό στην ιστορία σαν η Διαμάχη για την Κβαντική
Θεωρία. Στα πλαίσια αυτής της αντιπαράθεσης οι πρωτεργάτες της Ρεαλιστικής
Σχολής διατύπωσαν ωρισμένα νοητικά προβλήματα, τα οποία έγιναν γνωστά ως
«παράδοξα» (παράδοξο του Einstein, του
de Broglie, το παράδοξο της γάτας του Schrödinger, και το κορυφαίο όλων, το παράδοξο των EPR- Einstein, Podolsky, Rosen-).
Με τα νοητικά αυτά πειράματα
οι δημιουργοί τους θέλησαν να καταδείξουν τις αντιφάσεις της «Ορθόδοξης»
ερμηνείας, δηλαδή της ερμηνείας της Σχολής της Κοπεγχάγης, την έλλειψη συνοχής
της, την αδυναμία των Κοπεγχιανών να συλλάβουν την πραγματική φύση του μικρού,
την δυναμική του, την δυνατότητα του να υπόκειται σε μετασχηματισμούς σ’ ένα
ατέλειωτο παιχνίδι ανάμεσα στο δυνάμει και στο ενεργεία, μία αδυναμία που
οδήγησε τους της Κοπεγχάγης σε τραγικά αδιέξοδα, όπως στο «πρόβλημα» της
κβαντικής μέτρησης. Στο παρόν άρθρο θα αναφερθούμε στο παράδοξο της γάτας του Schrödinger.
Το 1935 ο Erwin Schrödinger με την βοήθεια ενός χιουμοριστικού
νοητικού πειράματος, έκανε ανάγλυφο το γεγονός ότι η «ορθόδοξη» Σχολή δεν
μπορεί να δώσει μία εύλογη ερμηνεία της αρχής της επαλληλίας και της λεγόμενης
αναγωγής της κυματοδέσμης. Ένας γάτος, έγραφε ο Schrödinger, είναι τοποθετημένος σ’ έναν χαλύβδινο
θάλαμο, συνδεόμενο με την ακόλουθη δαιμονική συσκευή, η οποία πρέπει να
προφυλάσσεται από οποιοδήποτε απ’ ευθείας μπέρδεμα με τον γάτο: σ’ έναν μετρητή Geiger υπάρχει μία ελάχιστη ποσότητα
ραδιενεργού υλικού, τόσο μηδαμινή, ώστε στην διάρκεια μιας ώρας υπάρχει
πιθανότητα 1/2 να υποστεί διάσπαση κάποιο άτομο της ουσίας. Εάν γίνει διάσπαση,
τότε ο μετρητής ενεργοποιείται και μέσω ενός μηχανισμού θέτει σε κίνηση ένα
μικρό σφυρί, το οποίο θραύει μία αμπούλα υδροκυανίου. Μετά από μία ώρα, αν δεν
υπάρξει διάσπαση, ο γάτος θα παραμένει ζωντανός. Στην αντίθετη περίπτωση, θα
είναι νεκρός. Η συνάρτηση Ψ του συνολικού συστήματος εκφράζει αυτήν την
κατάσταση, με το να περιέχει ίσα μέρη ζωντανού και νεκρού γάτου.
Σύμφωνα με την Ρεαλιστική ερμηνεία, δεν υπάρχει
παράδοξο: η συνάρτηση Ψ περιγράφει την
συμπεριφορά ενός στατιστικού συνόλου Ν «μεγάλων συστημάτων». Μετά από μία ώρα,
Ν/2 δυστυχείς γάτοι θα είναι νεκροί, ενώ Ν/2 θα έχουν την ευτυχία να γλυτώσουν
από το δηλητήριο. Η διαδικασία αυτή είναι μη-αντιστρεπτή και
αντικειμενική: καμμία παρατήρηση δεν είναι αναγκαία για την ενεργοποίηση ή την μη
ενεργοποίηση της συσκευής.
Αλλά κατά την ερμηνεία της Κοπεγχάγης, η Ψ περιγράφει την συμπεριφορά ενός κβαντικού
σωματίου. Συνεπώς η συσκευή περιέχει 50% ζωντανό και 50% νεκρό γάτο. Ακόμα
χειρότερα: το άτυχο ζώο θα παραμείνει στην αιωνιότητα σ’ αυτήν την κατάσταση
του νεκροζώντανου, επειδή η αυθόρμητη αναγωγή της επαλληλίας είναι αδύνατη.
Εκτός και εάν ένα ανθρώπινο ον παρατηρήσει το σύστημα, οπότε η «συνείδηση» του
όντος αυτού θα προκαλέσει την αναγωγή της κυματοδέσμης και έτσι θα σώσει ή θα
δολοφονήσει τον γάτο!
Το παράδοξο του Schrödinger αποδεικνύει: α) την παραβίαση της
στατιστικής ερμηνείας της κβαντικής μηχανικής. Η ερμηνεία της Κοπεγχάγης, όπως
ήδη έχουμε πει, είναι ερμηνεία του μονήρους σωματίου (single system interpretation), με αποτέλεσμα να
οδηγείται σε τέτοιες άβολες καταστάσεις, όπως στην περίπτωση του γάτου του Schrödinger (μισός ζωντανός και ταυτόχρονα μισός
νεκρός).
β) την αδυναμία της
συγκεκριμένης ερμηνείας να κατανοήσει το γεγονός ότι η κυματοσυνάρτηση αποτελεί
μέτρο των δυναμικοτήτων του στατιστικού συνόλου.
γ) το γεγονός ότι η Σχολή
αυτή μετατρέπει σε ψυχικό φαινόμενο την αδυναμία του γραμμικού της φορμαλισμού
να περιγράψει τον μη-γραμμικό μετασχηματισμό των κβαντικών συστημάτων.
Πράγματι το λεγόμενο
πρόβλημα της κβαντικής μέτρησης αναδεικνύεται σε αχίλλειο πτέρνα για την Σχολή
της Κοπεγχάγης. Και όχι μόνον αυτό. Αναδεικνύει και αποκαλύπτει την πραγματική
φιλοσοφική της ταυτότητα1.
Στα πλαίσια αυτής της
ερμηνείας η «αναγωγή της κυματοδέσμης» και η λήψη του πολυπόθητου αποτελέσματος
είναι αδύνατη, ακόμη και εάν επιστρατευτούν όλες οι μετρητικές συσκευές του
Σύμπαντος. Οι θεωρητικοί της Σχολής «έλυσαν» το πρόβλημα εισάγοντας στην
ατέλειωτη αλυσίδα των μετρητικών συσκευών τον παρατηρητή, όχι όμως σαν υλική
οντότητα διότι σαν τέτοια υπόκειται στους νόμους της κβαντομηχανικής
συμπεριφοράς, αλλά σαν κάτι το άϋλο, κάτι το αφηρημένο, την «συνείδηση» του
παρατηρητή. Αυτή είναι που θα προκαλέσει την κατάρρευση της κυματοσυνάρτησης
και έτσι θα έχουμε επιτέλους το αποτέλεσμα από την μέτρηση του κβαντικού
συστήματος.
Πρώτος ο von Neumann εισήγαγε
την συνείδηση του παρατηρητή ως εργαλείο για την ερμηνεία της κβαντικής
Μηχανικής. Στο ιστορικό του έργο “Mathematical Foundations of Quantum Mechanics” (αρχική έκδοση στην
Γερμανική γλώσσα το 1932) ανέφερε: «...κάποια στιγμή πρέπει να πούμε: αυτό
είναι ό,τι αντιλαμβάνεται ο παρατηρητής, με άλλα λόγια πρέπει να διαιρέσουμε
τον κόσμο σε δύο μέρη, στον παρατηρητή και στο παρατηρούμενο σύστημα». Και
συνέχιζε: «...η εμπειρία διατυπώνει μόνον προτάσεις της εξής μορφής: ένας
παρατηρητής έχει κάνει μία (υποκειμενική) μέτρηση. Ποτέ της μορφής: ένα φυσικό
μέγεθος έχει μία ωρισμένη τιμή».
Οι απόψεις του von Neumann χαιρετίσθηκαν
και υιοθετήθηκαν από τους περισσότερους φυσικούς της εποχής εκείνης, και
μάλιστα φυσικούς υψηλού διαμετρήματος. Οι London και Bauer στην
εργασία τους “The theory of observation in Quantum Mechanics” έγραφαν χαρακτηριστικά: «...χωρίς
την παρέμβαση της (εννοούν της συνείδησης) δεν θα ήταν δυνατόν να προκύψει η
νέα [μετά την μέτρηση του συστήματος] κυματοσυνάρτηση... Δεν πρόκειται για
κάποια μυστηριώδη αλληλεπίδραση μεταξύ του συστήματος και της συσκευής, η οποία
παράγει κατά την διάρκεια της μέτρησης ένα καινούριο [καταστατικό διάνυσμα] Ψ
για το σύστημα. Μόνο η συνείδηση ενός «εγώ» μπορεί να αποσπάσει τον παρατηρητή
από την αρχική κυματοσυνάρτηση Ψ και να δημιουργήσει, ως αποτέλεσμα της πράξης
της παρατήρησης, μία νέα αντικειμενικότητα» (σημ.: ειλικρινά τα πίστευαν όλα
αυτά όταν τα έγραφαν;).
Στην συνέχεια ο βραβευμένος
με Nobel Φυσικής Eugene Wigner εξειδίκευσε
ακόμη περισσότερο, μη αφήνοντας περιθώρια για παρερμηνείες, τις θέσεις του von Neumann. Στην εργασία του με τίτλο
“Remarks on the Mind-Body Question” έγραφε: «...είναι η είσοδος μιας εντύπωσης
στην συνείδηση μας που μεταβάλλει την κυματοσυνάρτηση, διότι τροποποιεί την
εκτίμηση μας ως προς τις πιθανότητες πραγματοποίησης των διαφόρων εντυπώσεων που
αναμένουμε να προσλάβουμε στο μέλλον. Είναι ακριβώς το σημείο αυτό που η
συνείδηση αναπόφευκτα και αμετάκλητα εισέρχεται στην θεωρία...Θα παραμείνει
σημαντικό, όπως και εάν εξελιχθούν οι αντιλήψεις μας, ότι αυτή καθεαυτή η
μελέτη του εξωτερικού κόσμου οδήγησε στο συμπέρασμα ότι η συνείδηση είναι
μία υπέρτατη πραγματικότητα» (η υπογράμμιση δική μας).
Οι αντιλήψεις αυτές
«εναρμονίζονται με μία σολιψιστική υποκειμενική εικόνα της φύσης, η οποία
αποδίδει στην εξωτερική πραγματικότητα μία έκδηλα ιδεαλιστική χροιά. Εάν
θεωρηθεί ότι καταστατική αρχή της φυσικής επιστήμης είναι η αντικειμενική
αποτίμηση του εξωτερικού κόσμου στην μακροσκοπική και μικροσκοπική του
διάσταση, η άποψη αυτή θα πρέπει είτε να απορριφθεί είτε να αγνοηθεί»
(Βασίλειος Καρακώστας. Επί του προβλήματος της κβαντικής μέτρησης: πραγματικότητα, αντικειμενικότητα και
πιθανοκρατία στην σύγχρονη φυσική. Νεύσις, 9 (2000), 95-115).
Νομίζουμε ότι μετά την
παρατήρηση αυτή του καθηγητή κ. Καρακώστα περιττεύει κάθε άλλο σχόλιο.
Στο ίδιο μήκος κύματος
κινούνται οι απόψεις για το ίδιο θέμα, της ερμηνείας δηλαδή της κβαντικής
μέτρησης, και των υπολοίπων πρώτης γραμμής εκπροσώπων της Σχολής της
Κοπεγχάγης. Η ελεύθερη επιλογή, προϊόν της ελεύθερης βούλησης των σωματίων2,
την οποία διακήρυσσαν οι Jordan, Dirac, Heisenberg, η υποκειμενική,
αμφιλεγόμενη και αμφίσημη ερμηνεία, την οποία έδωσε ο ίδιος ο Niels Bohr, η αδυναμία γενικώτερα της «ορθόδοξης» Σχολής
να δώσει μία ορθολογική ερμηνεία της μέτρησης, τα παράδοξα τα οποία προκύπτουν
από την ερμηνεία αυτής της Σχολής, είναι οι άμεσες και αναπόφευκτες συνέπειες
της μη-στατιστικής ερμηνείας της κβαντικής Μηχανικής, είναι οι άμεσες και
αναπόφευκτες συνέπειες της αποδοχής της προκβαντικής έννοιας της επαλληλίας,
όχι σαν ποσοτικής έκφρασης των πολλαπλών δυναμικοτήτων του στατιστικού συνόλου,
αλλά ως κυματοδέσμης πραγματικών (ενεργεία, και μόνον) επίπεδων κυμάτων, κατά
το πρότυπο της κλασσικής οπτικής, είναι σε τελική ανάλυση οι άμεσες και
αναπόφευκτες συνέπειες των θετικιστικών της αγκυλώσεων και των ιδεαλιστικών της
αποκλίσεων.
Ο Erwin Schrödinger, τελικά, με το παράδοξο του στόχευσε
την κυρίαρχη ερμηνεία στο πιο ευαίσθητο της σημείο.
ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ
1. Οι
Κοπεγχιανοί, ωστόσο, δεν χρειάζονταν την πίεση του προβλήματος της κβαντικής
μέτρησης προκειμένου να επιδείξουν τις ιδεαλιστικές τους επιλογές. Ο Max Born με
αφορμή την αρχή της συμπληρωματικότητας, την οποία είχε διατυπώσει ο
αδιαμφισβήτητος αρχηγέτης της Σχολής της Κοπεγχάγης Niels Bohr, και η οποία αποτελεί τον ακρογωνιαίο
λίθο της ερμηνείας αυτής, έγραφε: «Πιστεύω μαζί με τον Niels Bohr ότι
οι έννοιες του σώματος και της ψυχής είναι συμπληρωματικές και δεν μπορούν να
αναχθούν η μία στην άλλη» (Μ. Born, Physics and Politics, σ. 61)
Μία ξεκάθαρα
ιδεαλιστική θέση: ο καρτεσιανός δυϊσμός
διατυπωμένος εδώ σε μία άλλη γλώσσα, με αφετηριακό σημείο την
συμπληρωματικότητα, και γενεσιουργό αίτιο τον προφανή ενθουσιασμό του Born για
την διατύπωση αυτής της αρχής.
2. Για
το θέμα της «ελεύθερης βούλησης των σωματίων», αν και το πράγμα μιλάει από μόνο
του, θα κάνουμε λόγο σε μελλοντικό μας δημοσίευμα. Εδώ μόνον θα σημειώσουμε την
απορία μας πως είναι δυνατόν επιστήμονες τέτοιου υψηλού επιπέδου να λένε
τέτοιου είδους επιστημολογικές αμετροέπειες, για να το διατυπώσουμε κομψά και
διπλωματικά.
3. Να σημειωθεί ότι εκείνοι που πρώτοι επεσήμαναν τον
ιδεαλιστικό χαρακτήρα της ερμηνείας της Κοπεγχάγης ήταν οι μαρξιστές φιλόσοφοι.
Ο Σοβιετικός Μπλόκινζεφ έγραφε: «Εκεί βρίσκεται το θεμελιακό μεθοδολογικό
μειονέκτημα της αντίληψης της συμπληρωματικότητας. Από την άποψη αυτής της
αντίληψης, οι κβαντικοί νόμοι χάνουν τον αντικειμενικό τους χαρακτήρα και
γίνονται νόμοι που προκύπτουν από τον τρόπο με τον οποίο ο άνθρωπος
αντιλαμβάνεται τα φαινόμενα του μικροσκοπικού κόσμου. Και αυτό είναι
ιδεαλισμός».
Σύνδεσμοι:
