Proizlazi li vjerojatnost iz kvantne fizike?

macka-u-kutiji-580x369

Otkada je austrijski znanstvenik Erwin Schrödinger stavio (u teoriji) svoju “nesretnu” mačku u kutiju, njegovi kolege fizičari koriste nešto što se zove kvantna teorija, da bi objasnili i razumjeli prirodu valova i čestica (Credit: © pterwort / Fotolia).

Novi znanstveni rad profesora fizike Andreasa Albrechta i diplomiranog studenta Dana Phillipsa s Davis Sveučilišta u Kaliforniji, dokazuje kako su ove kvantne fluktuacije stvarno odgovorne za vjerojatnost svih djelovanja, s dalekosežnim implikacijama na teorije o svemiru.

Kvantna teorija je grana teorijske fizike koja pokušava razumjeti i predvidjeti svojstva i ponašanje atoma i čestica. Bez nje, na primjer, ne bismo bili u stanju napraviti tranzistore i računala. Jedno gledište ove teorije je da točna svojstva neke čestice nisu određena sve dok je ne promatramo i na taj način, fizikalnim rječnikom rečeno, ”srušimo funkciju vala”.

Schrödingerov čuveni misaoni eksperiment proširuje ovu ideju na razinu našega svakodnevnog života. Mačka je zatočena u kutiji s otrovom u ampuli koji će iscuriti iz nje kada se jedan radioaktivni atom s vremenom raspadne. Ne možete znati da li je mačka živa ili mrtva dok ne otvorite kutiju. Schrödinger je tvrdio da mačka nije ni živa ni mrtva, već u neodređenom stanju, sve dok ne otvorite kutiju i pogledate unutra. Mnogi ljudi teško prihvaćaju tu zamisao.

Ali Albrecht kaže da je, kao teorijski fizičar, zaključio prije nekoliko godina kako je to način na koji vjerojatnost djeluje na svim razinama, iako, do nedavno, nije na to gledao kao na nešto što bi moglo imati bitan utjecaj na samo istraživanje. To se promijenilo kada je 2009. godine objavljen znanstveni rad Dona Pagea sa Sveučilišta Alberta, Kanada.

“Shvatio sam da način na koji razmišljamo o kvantnim fluktuacijama i vjerojatnosti utječe na naše razmišljanje o teorijama o samom svemiru”, rekao je Albrecht, koji je ujedno i teoretičar kozmologije.

Jedna od posljedica kvantnih fluktuacija je da svako rušenje funkcije vala izbaci različite stvarnosti: na primjer, onu u kojoj mačka živi i onu u kojoj umire. Stvarnost kako je mi doživljavamo odabire svoj put kroz ovaj gotovo beskonačan broj mogućih alternativa. Mnogostruki svemiri mogli bi biti smješteni u ogromnom “multisvemiru” poput rupa na bilijarskom stolu. U osnovi postoje dva načina koje iskušavaju teoretičari pri pristupanju ovom problemu prilagođavanja kvantne fizike “stvarnom svijetu”.

“Možete to prihvatiti, tu stvarnost mnogih svjetova odnosno mnogostruke svemire ili možete pretpostaviti da nešto nije u redu ili nedostaje u samoj teoriji”, kaže Albrecht.

Sam Albrecht pripada skupini koja prihvaća mogućnost mnogih svjetova. “Naše teorije u kozmologiji kažu da kvantna fizika djeluje u cijelom svemiru” rekao je.

Na primjer, kvantne fluktuacije u ranoj fazi razvoja svemira daju nam objašnjenje zašto su se galaksije razvile onako kako jesu – to je predviđanje koje može biti potvrđeno izravnim promatranjem. Problem s teorijom o mnogostrukim svemirima, po Albrechtu je sljedeći- ako postoji ogroman broj džepnih svemira, postaje jako teško dobiti jednostavne odgovore na pitanja iz kvantne fizike kao što su masa neutrina koji je jedna električki neutralna subatomska čestica.

“Don Page je dokazao da kvantna pravila vjerojatnosti jednostavno ne mogu odgovoriti na ključna pitanja u velikom multisvemiru, kada nismo sigurni koji to džepni svemir mi u stvarnosti nastanjujemo,” rekao je Albrecht.

Mogući odgovor na to pitanje je da dodamo novi sastojak toj teoriji: skup brojeva koji nam otkriva vjerojatnost da smo u svakom od tih džepnih svemira. Ova bi se informacija mogla kombinirati s kvantnom teorijom i onda možete računati da je vaša matematika (kao i vaši izračuni mase neutrina) opet u igri.

“Ali ne treba se prerano radovati”, upozoravaju Albrecht i Phillips. “Dok vjerojatnosti pripisane svakom džepnom svemiru mogu izgledati tek nešto malo neobičnije, one su ustvari radikalan otklon od svakodnevne upotrebe vjerojatnosti, jer za razliku od bilo koje druge primjene vjerojatnosti, za ove je već dokazano da nemaju osnovu u kvantnoj teoriji. Ako ukupna vjerojatnost stvarno pripada kvantnoj teoriji, onda se to ne može uklopiti”, kazao je Albrecht. “Džepni svemiri su mnogo, mnogo više od samog odstupanja od sadašnje teorije, nego što to ljudi poimaju”.

“Ovo nas tjera na razmišljanje o različitim vrstama vjerojatnosti koje se često pomiješaju, i možda bi nam baš to moglo pomoći da ih razgraničimo,” zaključuje.

Izvor: University of California – Davis

Leave a Comment