Neviditelný čert

Carlo Rovelli, jeden z nejvlivnějších fyziků současnosti, nabízí novou interpretaci kvantového světa, která propojuje vědu s filozofií. Relační kvantová mechanika podle něj ukazuje, že realita není absolutní, ale vzniká ve vztazích mezi objekty – a to i bez lidského pozorovatele.

Lucifer

„Pokud si myslíte, že rozumíte kvantové mechanice, nerozumíte kvantové mechanice.“ Od té doby, co fyzik a nositel Nobelovy ceny Richard Feynman vymyslel tuto větu, ji mnozí vědci používají jako mantru, aby se vyhnuli výzvě pochopit smysl podivných výsledků kvantové mechaniky.

Svět maličkostí je záhadný, částice menší než atom se nechovají jako koule nebo stromy, jejich vlastnosti se nezdají být definovány, dokud je nezměříme, zdá se, že jsou na dvou místech najednou nebo že mají současně protichůdné vlastnosti. Interpretovat tento zdánlivý nesmysl není snadné, a proto David Mermin koncem 80. let doporučoval: „Drž hubu a počítej!“ Carlo Rovelli však patří k jiné třídě fyziků.

„Není pravda, že to nelze pochopit,“ navrhuje Rovelli z druhé strany obrazovky. „Myslím, že úsilí, které mnoho lidí vynaložilo na její pochopení, nás někam posouvá. Zatím neexistuje konsenzus, ale dochází k určitému sbližování. Myslím si tedy, že kvantovou mechaniku můžeme pochopit, ale zpochybňuje (velmi) náš obvyklý pohled na svět.“ Mám před sebou jednoho z nejvlivnějších světových fyziků, jednoho ze zakladatelů smyčkové kvantové gravitace, která se snaží sjednotit naše znalosti o velmi malém s podivnými vlastnostmi časoprostoru, které objevil Einstein na počátku minulého století. A především je otcem relační interpretace kvantové fyziky.

„Kodaňská interpretace vlastně není interpretací. Je to jen základní návod, jak používat kvantovku, ale důležité otázky ponechává otevřené.“ Pokud jste se někdy přiblížili ke světu subatomárních částic, téměř jistě jste si ho nechali vysvětlit z „kodaňské“ perspektivy, ať už v rámci studia, nebo na videu na Tiktoku. Podle kodaňské teorie nemají kvantové systémy definitivní vlastnosti, dokud je nepozorujeme. Teprve pak se zhroutí a nabídnou konkrétní hodnoty. Vznikají tak paradoxy, jako je slavná Schrödingerova kočka, která by měla být živá a mrtvá zároveň, dokud neotevřeme krabici, abychom ji mohli pozorovat.

„Téměř nikdo ji nezpochybňuje, ale platí jen tehdy, pokud se nad ní příliš nezamýšlíme,“ pokračuje Rovelli. „Takže ji může používat každý, protože umožňuje řešit velmi složité kvantové problémy, a to je v pořádku, ale měla by fungovat pro všechno, včetně mě a makroskopického světa, ve kterém žiji, a tam začínají skutečné problémy. Funguje to dobře, pokud se neptáte, co se děje, když se nedívám, co se děje mezi jedním a druhým měřením…„. Od vzniku kodaňské teorie v roce 1927 se objevilo množství výkladů, které se snaží na tyto otázky odpovědět, nicméně Rovelliho vlastními slovy: „Kodaňská teorie je stále dominantní, protože si myslím, že většina lidí, kteří ji zastávají, si neklade mnoho otázek.“ V roce 2007 se objevily dvě interpretace, které se snaží na tyto otázky odpovědět. Jednou z nich je relační interpretace kvantové fyziky.

„Je to myšlenka, která se od devadesátých let rozvíjí velmi pomalu, ale přitahuje stále větší zájem. Hlavní myšlenka spočívá v tom, že kodaňská interpretace funguje, ale nikoli proto, že lidé jsou výjimeční a náš akt pozorování má jedinečné vlastnosti. Kvantová interpretace funguje bez ohledu na to, co považujete za pozorovatele. V jistém smyslu je relační interpretace demokratizací kodaňské interpretace, nepotřebujete, aby byl pozorovatel velký, nepotřebujete, aby byl člověk nebo vědomý. Roli „pozorovatele“ může hrát cokoli. Kámen může být pozorovatelem v tom smyslu, že když kámen narazí na jiný kámen, dojde mezi nimi k interakci.„

Slovo „pozorovatel“ má svůj historický význam, ale dalo vzniknout těm nejesoteričtějším zmatkům. Tak se zrodil kvantový mysticismus, který se domnívá, že je to lidské vědomí jako pozorovatel, které definuje realitu, a že tedy vše je subjektivní. „Když říkáme ‚subjektivní‘, myslíme na subjekt, mysl, vědomí, lidskou bytost, něco, co může myslet a aktivně provádět pozorování,“ zdůrazňuje Rovelli. „Ale to nemá nic společného se vztahovou interpretací. Já tvrdím, že fyzikální systémy mají vlastnosti, ale pouze s ohledem na jiné fyzikální systémy, a tím jiným fyzikálním systémem může být kámen, který rozhodně není subjektem a nemá subjektivitu.“

„Musíme opustit onu naivní představu o realitě, která nás vede k myšlence, že vlastnosti objektů jsou nezávislé na pozorovateli, s nímž jsou v interakci,“ dodává. „Relační interpretace říká, že kvantová mechanika dává smysl, pokud si každý objekt představíme jako objekt interagující se zbytkem vesmíru. Objekt pak není nic jiného než tyto interakce; věci tedy dávají smysl vzhledem k sobě navzájem.“ A přestože to není jediná interpretace, kterou můžeme kvantové mechanice dát, a všechny mají své nevýhody, to, co Rovelli navrhuje, je cenné samo o sobě, jako příklad toho, jak můžeme obnovit onen ztracený kompromis mezi fyzikou a filozofií.

Zdroj: Techzpravy.cz, Češi pořád věří na Schrödingerovu kočku. Tohle ale fyzika tvrdí dnes

Dodatek

Ve fyzice dlouhodobě existuje jedna významná nesourodost. Nedaří se dostatečně skloubit teorii relativity a kvantovou mechaniku. Obě teorie přinesly poznatky, jež umožnily nejen lépe pochopit vesmír, ale nastartovaly úžasnou vědeckotechnickou revoluci. Kvantová fyzika sice používá některé výsledky teorie relativity, ale jsou tak nějak naroubované. Úplné sjednocení obou fyzikálních modelů se stále nedaří. Jedna skupina teoretických fyziků na italské University of Trieste přišla s myšlenkou, že bude zapotřebí udělat specifickou úpravu Schrödingerovy kočičí rovnice.

Bizarní zákony kvantové fyziky předpokládají, že fyzikální objekty mohou existovat v kombinaci více stavů, například se mohou nacházet na dvou místech najednou nebo mít různé rychlosti současně. Podle této teorie zůstává systém v takové "superpozici", dokud neinteraguje s měřicím zařízením, a definitivních hodnot nabývá až v důsledku měření. Taková náhlá změna stavu systému se nazývá kolaps. Fyzik Erwin Schrödinger shrnul tuto teorii v roce 1935 svým slavným kočičím paradoxem – použil metaforu kočky v zapečetěné krabici, která je současně mrtvá i živá, dokud se krabice neotevře, čímž se stav kočky zhroutí a odhalí se její osud.

Aplikace těchto pravidel na reálné scénáře však naráží na problémy – a právě zde vzniká skutečný paradox. Zatímco kvantové zákony platí pro oblast elementárních částic, větší objekty se chovají v souladu s klasickou fyzikou, jak předpovídá Einsteinova obecná teorie relativity, a nikdy nejsou pozorovány v superpozici stavů. Popis celého vesmíru pomocí kvantových principů představuje ještě větší překážku, protože vesmír se jeví jako zcela klasický a chybí v něm jakýkoli vnější pozorovatel, který by sloužil jako měřicí přístroj jeho stavu.

V upravené verzi kvantové fyziky vědci odstranili rozdíl mezi objekty, které jsou předmětem měření, a měřicími zařízeními. Místo toho navrhli, že stav každého systému prochází v pravidelných intervalech spontánním kolapsem, což vede k získání definitivních hodnot některých jejich atributů. U velkých systémů dochází ke spontánnímu kolapsu často, což jim dává klasický vzhled. Subatomární objekty interagující s těmito systémy se stávají jejich součástí, což vede k rychlému kolapsu jejich stavu a získání definitivních souřadnic, podobných měření.

Na toto téma jsem tady napsal řadu poznámek. Mimo jiné jsem zdůraznil, že kvantová mechanika je v pořádku, v nepořádku jsou některé interpretace jejich rovnic. Představa, že elementární částice se nacházejí v superpozici stavů, dokud je nezačneme pozorovat. Především je třeba upřesnit, co znamená naše pozorování elementárních částic. My je přímo nepozorujeme. Interpretujeme pouze výsledky měření, které provádíme s pomocí nějakých přístrojů či detektorů. Částice interagují se „signálem“ a my odezvu signálu.

Několikrát jsem tady zmínil, že ve vesmíru neexistuje žádné těleso či částice, které či která neinteraguje s jiným tělesem či částicí. Zaujalo mě, že teoretičtí fyzikové z univerzity v Terstu došli k podobnému závěru jako já. Nad tím se podobným způsobem zamýšlelo už spousta fyziků. Jiní ale stále urputně trvají na zjednodušeném chápání rovnic kvantové mechaniky.

21.11.2025, 13:06:43   Publikoval Luciferkomentářů: 0