artykuł w formacie

F I Z Y K A
M I Ę D Z Y
T E O R I Ą
A
D O Ś W I A D C Z E N I E M
Fizyk na tropie kota
O praktycznych korzyściach wynikających z teorii
kwantowej, o strzelaniu z fotonowej dubeltówki
z prof. Czesławem Radzewiczem ,
fizykiem, szefem jedynego w Polsce zespołu, który
para się doświadczalną informatyką kwantową,
rozmawia
W
swym najsłynniejszym eksperymencie Erwin Schrödinger (1887–1961), austriacki współtwórca mechaniki
kwantowej (czyli teorii fizycznej odnoszącej się do zjawisk zachodzących w świecie
bardzo małych obiektów, których nie sposób opisać poprawnie za pomocą mechaniki klasycznej), zamknął kota w pudełku
wraz z trucizną uwalnianą przez rozpad
Karol Jałochowski
atomu pierwiastka promieniotwórczego.
Ale ponieważ atom ten zgodnie z prawami fizyki kwantowej znajdował się w stanie, który był mieszaniną stanu przed rozpadem i po rozpadzie, nieszczęsny ssak, aż
do chwili otwarcia pudełka był zarazem
żywy i martwy.
Eksperyment oczywiście miał charakter czysto myślowy. Żaden kot nie ucierpiał, ale udręczeni zostali fizycy. Mecha-
nika kwantowa, której kot Schrödingera stał się symbolem, przez dziesiątki lat
doprowadzała do szewskiej pasji zarówno
jej twórców, jak ich następców, wymagała bowiem (i wciąż wymaga) zawieszenia
zdroworozsądkowych zasad poznania rzeczywistości. Irytowała aż do chwili, gdy
zgodnie z hasłem judoków „ustąp, aby
zwyciężyć”, uczeni zaczęli wykorzystywać jej zadziwiające własności.
N I E Z B Ę D N I K I N T E L I G E N T A POL I T Y K A
NR 39 (2573), 30 WR ZEŚNIA 2006
23
F I Z Y K A
M I Ę D Z Y
T E O R I Ą
A
D O Ś W I A D C Z E N I E M
K AROL JAŁOCHOWSKI : – Żałuję, że miałem kiedyś cokolwiek wspól-
nego z teorią kwantową – mawiał ponoć Schrödinger. Wszystko
przez tego paradoksalnego kota?
CZESŁAW R ADZEWICZ: – Schrödinger nie był jedynym uczonym,
który miał kłopoty z wynikami własnej pracy. Starszym przykładem jest Max Planck, który ułożył pierwszą cegiełkę w budynku mechaniki kwantowej i który do śmierci nie mógł się
pogodzić z tym, że jest tak, jak mówiła nowa teoria. Owszem,
wypisał bardzo eleganckie i, co ważniejsze, poprawne równanie
promieniowania ciała doskonale czarnego (jedna z kluczowych
zagadek nauki przełomu XIX i XX w., niewytłumaczalna metodami fizyki klasycznej – red.), po czym przez kolejnych kilkadziesiąt lat szukał lepszego wyjaśnienia. Takiego, które by
bardziej pasowało do jego wyobrażenia na temat rzeczywistości. Bezskutecznie zresztą.
Schrödinger, który wspaniale zasłużył się dla mechaniki
kwantowej, w pewnym momencie zauważył, że teoria, którą
rozwijał razem z wieloma innymi uczonymi, prowadzi do
rozmaitych paradoksów. Przykładem może być wspomniany
przez pana kot, który jest równocześnie i żywy, i martwy. Co
wcale nie znaczy, że to jest chory kot, który za chwilę wyzionie
ducha. I to Schrödingera bardzo gryzło. Starał się z tym paradoksem uporać, ale tak na dobrą sprawę do dzisiaj
P RO F. C ZE S Ł AW R A DZE nie mamy dobrego obrazu tej sytuacji.
W I C Z (53 l.)
Pojawiają się bardzo egzotyczne poję– fizyk doświadczalny
cia, na przykład – używając żargonu
zajmujący się opt yką
fizyków – kolaps funkcji falowej. Ale
nieliniową i kwantową,
tak naprawdę nikt nie wie, co to znafemtochemią oraz fizyką laserow ych źródeł
czy. To bardzo typowy dla ludzi spopromieniowania. Absób postępowania – kiedy czegoś nie
solwent Wydziału Fizyki
rozumiemy, przynajmniej nadajmy
Uniwersytetu Warszawtemu nazwę.
Nazwane, a zatem oswojone?
Chodzi prawdopodobnie o poczucie
bezpieczeństwa. Bo nie wiadomo, co
oznacza kolaps funkcji falowej. To jest
arcyważny problem w przypadku kota Schrödingera. W którym momencie dowiadujemy się, jaki jest wynik
pomiaru? Kiedy to następuje – czy
w chwili włączenia aparatu pomiarowego, czy w momencie, gdy przeczytamy wynik pomiaru? Nie jest wcale
oczywiste, czy procedura wymaga
udziału świadomości. Być może, gdyby nie było istoty świadomej, to ten
wynik byłby inny albo by nie istniał.
To są pytania raczej filozoficzne.
My, fizycy doświadczalni, jeżeli
bierzemy się za pomiar, staramy się
zazwyczaj dotrwać do jego końca
i odczytać wynik. Co nie zawsze jest
łatwe, bo niektóre doświadczenia są
bardzo długotrwałe.
Krążą plotki, że koty Schrödingera są powoływane do życia w laboratoriach…
Tak, ale są to nieco inne byty. Paradoks kota Schrödingera jest oparty na
tym, że z jednej strony mamy bardzo
24
N I E Z B Ę D N I K I N T E L I G E N T A POL I T Y K A
skiego, z k tór ym jest
z wiązany zawodowo
od blisko 30 lat (pracuje
także w Instytucie Chemii Fiz ycznej Polskiej
Akademii Nauk). Współzałożyciel i koordynator
Śro d ow iskowe g o
Centrum Laserowego
w Wa r s z a w i e , k tó r e
promuje stosowanie
meto d ultr as z y bk iej
spektroskopii do badań
d y n a m i k i p r o ce s ó w
w cząsteczkach. Współtwórca i członek rady
naukowej Krajowego
L ab or ator ium Fi z y k i
Atomowej, Molekularnej i Optycznej w Tor u n i u – k o n s o rc j u m
10 polskich ośrodków
naukow ych, k tórego
celem jest prowadzenie doświadczalnych
badań z zakresu fizyki
atomowej, molekularnej i optycznej na światowym poziomie.
NR 39 (2573), 30 WR ZEŚNIA 2006
mały układ fizyczny opisywany przez mechanikę kwantową,
a z drugiej mamy układ niezwykle duży – kota. Potrafimy
dziś budować analogi kota Schrödingera dla małych układów
fizycznych. Przykładem jest umieszczony w specjalnej pułapce
jon, który znajduje się jednocześnie w dwóch miejscach. I dopóki nie dokonamy pomiaru, nie wiemy, gdzie on rzeczywiście
jest. Przy czym, niestety, ta analogia jest ułomna, bo mamy do
czynienia z układem, dla którego potrafimy napisać równanie
ruchu, rozwiązać je i zaraz otrzymamy wynik.
Kwantowa mechanika bardzo źle stosuje się do układów dużych. W zasadzie można powiedzieć, że gdybyśmy byli sprawni
matematycznie, to moglibyśmy napisać równanie kwantowomechaniczne opisujące ewolucję w czasie tego stołu, przy którym siedzimy. Tyle tylko, że zabrakłoby papieru na świecie,
żeby to równanie wypisać i nie wiadomo, jak je rozwiązać.
Powstał więc pomysł, by robić doświadczenia z kotami
Schrödingera na coraz większych układach. Podąża w tym
kierunku wielu badaczy w nadziei, że kiedyś może uda się
wreszcie wyznaczyć granicę między światem kwantowym
a klasycznym.
Ważne to?
Ja nie wiem, czy to jest ważne z praktycznego punktu widzenia. Przypuszczam, że nie. Natomiast nie zawsze to, co
się opłaca, jest najważniejsze; może to jest równie ważne jak
budowanie komputera kwantowego, na który jest wyraźnie
zapotrzebowanie. Gdyby armii rosyjskiej zaproponować takie
urządzenie, zapłaciłaby każde pieniądze, bo jest ważne zasto-
R O Z M O W A
Z
C Z E S Ł A W E M
sowanie – łamanie kodów. Kot Schrödingera zapewne nie znalazłby wielu nabywców.
Elegancja doświadczenia
Myśl Schrödingera wyprzedziła eksperyment. Kto dziś dostarcza
więcej bodźców do badań nad fizyką kwantową – teoretycy czy
doświadczalnicy?
Na początku XX w., kiedy powstawała teoria kwantowa,
sprawa była jasna. Mieliśmy wyniki doświadczeń sprawdzonych, wielokrotnie powtórzonych, których nie sposób było
wyjaśnić za pomocą istniejących teorii fizycznych. Sytuacja
była wyraźnie asymetryczna. Doświadczenie wyraźnie wyprzedzało modele teoretyczne. Teoretycy musieli wziąć się do
roboty. W tej chwili sytuacja jest chyba bardziej symetryczna.
Czasami szala przechyla się wręcz na stronę teoretyków.
Przykład. Spora grupa niezwykle inteligentnych ludzi już od
dziesiątków lat zajmuje się teorią strun (która opisuje fundamentalne zasady funkcjonowania Wszechświata, każąc myśleć
o jego podstawowych cegiełkach, cząstkach elementarnych, jak
o swoistych tonach wydawanych przez niezwykle małe jednowymiarowe obiekty zwane superstrunami – red.). Szanse jej
sprawdzenia doświadczalnego są praktycznie równe zeru.
Uczeni tworzą przepiękne, bardzo wyrafinowane matematycznie twory, których być może nigdy nie uda się zweryfikować.
W bardziej przyziemnych dziedzinach fizyki jest remis.
Choć bilans zapewne ulegnie zmianie. To efekt, który ma
niewiele wspólnego z filozofią nauki. Większość ludzi na
Ziemi mieszka w bardzo biednych rejonach. W Indiach czy
Chinach, które mają spore tradycje edukacji uniwersyteckiej,
mieszka wielu inteligentnych ludzi, którzy chcieliby zajmować
się fizyką. Tych krajów nie stać jednak na budowę laboratoriów
i uczeni zwracają się ku teorii.
Przyrost liczby teoretyków i wyrafinowanych teorii jest funkcją
przyrostu liczby ludności i ubożenia globu?
Dokładnie tak. A rodzaj harmonii między doświadczalną
i teoretyczną metodą prowadzenia badań jest potrzebny. Każda
z nich pozostawiona sama sobie będzie się degenerowała. Teoretycy będą dryfowali w kierunku matematyki, a doświadczalnicy
w kierunku inżynierii. A tylko oddziaływanie między jednymi
i drugimi tworzy nową jakość. Tak się składa, że część doświadczalna jest droga. To zabawa dla bogatych społeczeństw.
Wspomnianą teorię strun rozumie tylko kilka – a i to informacja
niepotwierdzona – osób na Ziemi…
[śmiech] Ja do nich nie należę.
…i twierdzą one, że jest to wyjątkowo piękna teoria. Zwykło się
uważać, że teoretyków motywuje do pracy zmysł estetyczny.
Co w takim razie – oprócz solidnego budżetu – napędza fizyka
doświadczalnego?
To jest dobre pytanie... co jest motorem... Jeden z czynników ma charakter sportowy. Proszę sobie wyobrazić, że są na
świecie dwa lub trzy laboratoria, które zajmują się podobnym
zagadnieniem. W naturalny sposób pojawi się konkurencja
między nimi, zresztą bardzo pożądana. Z drugiej strony dla
mnie najważniejsza jest jednak pewna elegancja eksperymentu.
Chciałbym robić doświadczenia, które są proste i ważne. To mi
się nie bardzo udaje, oczywiście.
Skąd ta oczywistość?
Bo to jest strasznie trudne. Trzeba pewnej dozy talentu.
Dużo pracy.
R A D Z E W I C Z E M
Czynnik prostoty jest zatem ważny, ale zależny od dziedziny badań. Jeżeli ktoś zajmuje się cząstkami elementarnymi,
jest skazany na olbrzymie międzynarodowe urządzenia. Ale
w innych naukach, takich, w których pracuje się w zespołach
trzy- lub pięcioosobowych, można wykonać ładne doświadczenie, właśnie – ładne doświadczenie – takie, które coś pokaże,
będzie istotne i przy którym nie zarobię się na śmierć.
Tak, jednak elegancja jest czynnikiem motywującym. Być
może wspólnym dla wszystkich, którzy tworzą coś nowego,
nieistotne, czy to są stroje, czy teorie naukowe.
Przyjemność eksperymentu
Po zaplanowaniu eksperymentu fizyk doświadczalny przystępuje
do żmudnego, nawet wieloletniego procesu przygotowania aparatury, następujących po nim testów, poprawek, by potem otrzymać nie namacalny wynik, ale ciągi liczb, które należy dopiero
poddać interpretacji. Czy w natłoku przyziemnych czynności
– fizycznych, w pejoratywnym tego słowa znaczeniu – badacz
traci zapał?
[bardzo głębokie westchnięcie] To jest dość trudne pytanie.
Chyba nie potrafię na nie odpowiedzieć w niczyim innym
imieniu niż tylko w swoim. Nie ukrywam, że często strona
techniczna doświadczenia jest dla mnie bardziej intrygująca
i pasjonująca niż interpretacja wyników. Odkryłem ten fakt
z pewnym smutkiem jako młody początkujący badacz. Długo
nie chciałem się z nim pogodzić, uważając, że jest to pewna
ułomność. Bo przecież jeśli już pracuję w tym zawodzie, to
powinienem zajmować się tym, co jest najważniejsze, co jest
istotą fizyki, czyli rozwijaniem nowych koncepcji i podbojem
nieznanych terytoriów. Ale po okresie kłopotów jakoś się ze
sobą pogodziłem.
Od pewnego czasu prowokuję kolegów stwierdzeniem,
że nieważne, co wyjdzie, ważne, żebyśmy zrobili piękne doświadczenie – na dobrym poziomie technicznym, poprawne;
w którym użyjemy dobrych metod, a przy okazji skonstruujemy kawałek unikatowej aparatury. To się spotyka z różnymi
reakcjami. Dlatego lubię pracować w zespołach, w których
są ludzie przedkładający interpretację wyników nad samo
doświadczenie.
Bywa, że pierwotne zamierzenie ulega rozmyciu?
Czy tracimy z pola widzenia pytanie o cel badań? Czasami
tak.
Przygotowanie większego doświadczenia trwa dość długo. Szczególnie kiedy brakuje środków finansowych. Często
w trakcie przygotowań pojawiają się nowe pomysły i trzeba
zejść z zaplanowanej ścieżki. Może się też okazać, że ktoś nas
już wyprzedził. Oczywiście, możemy powtórzyć jego doświadczenie i zweryfikować rezultat, ale to już nie jest to samo. To
już nie jest ta sama przyjemność.
A prawdziwej przyjemności dostarcza eksperyment, jak już
wspomnieliśmy…
...ładny.
Ładny, czyli jaki?
Proszę mi pozwolić na dygresję. Kilka lat temu kilku wydziałom fizyki rozmaitych polskich uczelni i placówkom PAN
udało się stworzyć Krajowe Laboratorium Fizyki Atomowej,
Molekularnej i Optycznej, zakotwiczone przy Uniwersytecie
im. Mikołaja Kopernika. Zamiast rywalizować o ograniczone
środki finansowe, stworzyliśmy konsorcjum.
N I E Z B Ę D N I K I N T E L I G E N T A POL I T Y K A
NR 39 (2573), 30 WR ZEŚNIA 2006
25
F I Z Y K A
M I Ę D Z Y
T E O R I Ą
Mam w Toruniu własny kącik – laboratorium optyki kwantowej czy też szerzej – informatyki kwantowej. Ale to jeszcze
by było za mało. Muszę panu powiedzieć, że ja jeszcze mam
w życiu szczęście. Otóż udało mi się trafić na kilku młodych
wybitnych ludzi, którzy robią tam doświadczenia. Doświadczenia bardzo fajne.
Jedno z nich było dość zabawne. Chcieliśmy pokazać, że korzystanie z praw fizyki kwantowej może coś istotnego wnieść
do przesyłania informacji. Zbudowaliśmy źródło emitujące
pary (dwójki) fotonów. Powstają one w dziwnym stanie, który
nazywamy splątanym. Informację kodowaliśmy za pomocą
stanu polaryzacji światła. Umawialiśmy się, że – na przykład
– foton spolaryzowany pionowo jest jedynką, a poziomo – zerem. I pytaliśmy, czy za pośrednictwem par splątanych, takich
szczególnych stanów kwantowych, możemy przesyłać więcej
informacji, czy też nie. Chce pan zgadywać?
Nie śmiem.
Odpowiedź brzmi: trzy. Jesteśmy w stanie przysyłać trzy razy
więcej informacji w parach, które mają splątanie, niż w parach,
które go nie mają. I to jest odpowiedź doświadczalna. Choć nie
do końca to właśnie nam wyszło – otrzymaliśmy 2,8. Ale i tak
jest to eleganckie, małe doświadczenie. Jestem bardzo z niego
zadowolony.
Filozoficzny ciężar splątania
John Bell, amerykański informatyk kwantowy, wyjaśniał zjawisko splątania kwantowego na przykładzie kolegi po fachu
Reinholda Bertlmanna, który zasłynął tym, iż nosił skarpetki
nie do pary. I kiedy zza rogu budynku wyłaniała się noga
Bertlmanna w różowej skarpetce, wiadomo już było, że druga
skarpetka z pewnością różowa nie jest. Analogia do pańskich
fotonów trafna?
Bardzo. Bo czego dotyczy rzecz? Mianowicie tego, że kiedy
mamy obiekt złożony z więcej niż jednej cząstki, na przykład
dwa fotony, to czasami może być tak... jak to dobrze ująć...
pomyślmy przez chwilę...
Fizycy mówią na ogół o korelacjach kwantowych. I analogia
do skarpetek jest o tyle dobra, że są one skorelowane – bo jeśli
jedna jest różowa, to wiadomo, że druga już taka nie będzie.
W tym przypadku to jest antykorelacja, ale to bez znaczenia,
bo to też korelacja, tyle że ujemna.
Może inny przykład – wyobraźmy sobie, że mamy dubeltówkę, która się nie do końca udała, bo kule poruszają się po torach
ustawionych pod pewnym kątem w stosunku do siebie. I jest
tylko jeden spust, czyli zawsze strzelamy dwoma pociskami
równocześnie. Poczyńmy jeszcze założenie, że kule mają różne
kolory – biały i czerwony. Otóż splątanie to jest taka sytuacja,
w której naciskamy spust, ale nie wiemy, która kula jest czerwona, a która biała, a potem dwóch obserwatorów zbiera kule
i okazuje się, że kiedy jeden podnosi z ziemi jedną i jest ona
czerwona, wiadomo, że druga kula z pewnością jest biała. Ale
zanim się tego nie dowiedzą, kule są i takie, i takie – łaciate.
Nigdy nie wiadomo, jakiego koloru jest pojedyncza kula. Skarpetki są w sumie podobne...
Własność ta ma rozległe implikacje filozoficzne. Tak głębokie, że aż trudne do streszczenia. To również kolejny przykład
na to, że ludzie nie zawsze chętnie godzą się z postępem w nauce. I tak Albert Einstein nie potrafił pogodzić się z faktem, iż
układy fizyczne mogą występować w stanach splątanych. Nie-
26
N I E Z B Ę D N I K I N T E L I G E N T A POL I T Y K A
NR 39 (2573), 30 WR ZEŚNIA 2006
A
D O Ś W I A D C Z E N I E M
stety, nigdy nie udało mu się zaproponować innego, lepszego
wyjaśnienia.
W powszechnym rozumieniu konsekwencją splątania jest możliwość przesłania informacji w sposób natychmiastowy – nawet
z jednego krańca galaktyki na drugi.
Ale co znaczy przekazywanie informacji? To trzeba zdefiniować. Załóżmy, że jestem jedną z osób, które zbierają kule z naszej specjalnej dubeltówki. Znalazłem czerwoną i w tej chwili
wiem, że na drugim końcu galaktyki musi być biała. Wiem
natychmiast. To jest ten paradoks – bo przecież wiadomo skądinąd (mówi o tym szczególna teoria względności), że nic nie
może przemieszczać się szybciej niż światło. Tyle tylko, że jeżeli
ja wiem, jak działa układ, to nie ma mowy o przekazywaniu
informacji. Byłem na to wcześniej przygotowany, dlatego że
znam zasadę działania dubeltówki.
Dlatego właśnie fizycy mówią o korelacjach, czyli o tym, że
dwururka ma pewną nietypową własność. I w tym sensie nie
ma przekazywania informacji z szybkością większą niż prędkość światła.
Informacją jest wiedza o dubeltówce?
Otóż to. A przynajmniej tak sobie tłumaczymy ten paradoks, z którym jakoś trzeba żyć. Bo jak do tej pory wierzymy,
że obie teorie – mechanika kwantowa dopuszczająca istnienie
tych szczególnych korelacji i teoria względności zabraniającą
zbyt szybkiego przesyłania informacji – są poprawne. I trzeba
szukać wyjaśnień, które pogodzą obie te teorie.
Wiemy, jak zbudować taką dwururkę?
Na poziomie układów kwantowych – owszem. Właśnie
taką mamy w Toruniu. Przy czym ona nie strzela kulami, ale
wysyła fotony o różnej polaryzacji. Jeśli złapiemy jeden foton
i zbadamy jego stan, to wiemy, że drugi foton jest spolaryzowany inaczej.
Tajemnice teleportacji
Ludzie mówią, że wy, fizycy, nie tylko strzelacie fotonami, ale
i dokonujecie ich teleportacji. Jakoś się trzeba z tego wytłumaczyć…
W Toruniu nie mamy maszyny do teleportacji. Ale zajmują
się tym inne laboratoria w Europie i USA. Zaś samo zagadnienie można sformułować tak: czy potrafimy odtwarzać obiekty
fizyczne? Replikować je tak, by one były identyczne – w każdym
sensie – jak oryginał? I czy potrafimy to robić na odległość?
Potrafimy?
Okazuje się, że tak. Że w przypadku małych układów fizycznych, układów kwantowych, takich jak fotony, umiemy takie
doświadczenia wykonać. Jesteśmy w stanie odtworzyć foton
identyczny z tym, z którego startowaliśmy, ale w innym miejscu, nie przesyłając go fizycznie, ale przesyłając jedynie pewną
informację klasyczną o nim.
Zjawisko to jest o tyle bliskie obrazkom z „Wojen gwiezdnych”, że nie można dokonać teleportacji – w sensie zakładanym przez fizyków – bez unicestwienia obiektu startowego.
Po wykonaniu całej procedury oryginalny foton, pierwszy, jest
niszczony. Nie wiemy, jaki jest.
Warto zatem w ogóle wspominać o teleportacji?
Trzeba wyraźnie powiedzieć, że nie mówimy o przeniesieniu
fizycznym obiektu z miejsca na miejsce, odtwarzamy ten obiekt
w innym miejscu, przesyłając pełną informację o nim. W tym
sensie nie jest to podobne do tego, co znamy z kina.
R O Z M O W A
Z
C Z E S Ł A W E M
Teleportujemy pojedynczy foton, chciałoby się więcej.
Pyta pan, czy można ten efekt skalować? Na przeszkodzie
staje między innymi zjawisko zwane dekoherencją (w tym
przypadku to wpływ otoczenia, który niszczy pierwotny stan,
np. pary teleportowanych fotonów – red.) i niestety nie widzę
szans na to, by w jakimś skończonym czasie można by teleportować coś więcej niż pojedyncze obiekty kwantowe. Nie ma
doświadczalnych przykładów teleportacji na więcej niż jednym
fotonie. Aczkolwiek same doświadczenia są bardzo imponujące. Bardzo fajne.
Wiara w naturę rzeczy
Uciążliwa bywa ta fizyka kwantowa…
Kiedy powstała, to oczywiście było wielkie odkrycie, wielkie osiągnięcie ludzkości, ale okazała się teorią bardzo trudną.
Ludzie testowali ją niezliczoną liczbę razy w najróżniejszych
doświadczeniach i wydaje się, że trzyma się kupy. Równocześnie, ponieważ jest probabilistyczna (proponuje opis świata
w kategoriach prawdopodobieństw, a nie jednoznacznych
R A D Z E W I C Z E M
wartości – red.), nie pozostaje w zgodzie z naszym sposobem
myślenia, bo my wolimy myśleć w sposób deterministyczny.
Jeżeli stanie się A, to konsekwencją będzie B, a jeśli stanie się
B, to jego konsekwencją będzie C. W mechanice kwantowej
myślenie liniowe nie działa w ogóle. Jeśli stanie się A, to jego
wynikiem może być z pewnym prawdopodobieństwem i B,
i C. Nie ma prostego wynikania.
I to fizykom, również mnie, bardzo utrudnia życie. Trzeba
przestawiać się na nieoczywisty sposób myślenia. Szukając
analogii do życia codziennego powiem, że nie czuję się naturalnie pływając. Zawsze towarzyszy mi podświadomy strach,
że się mogę utopić. Podobnie jest z myśleniem w kategoriach
mechaniki kwantowej.
Większość uczonych szarpała się z pytaniem, dlaczego świat
jest zrobiony tak, że nie potrafimy go rozumieć i przewidywać
intuicyjnie. Aż w połowie XX w. Richard Feynman, amerykański fizyk, wpadł na pomysł, że zamiast się czymś martwić,
trzeba to wykorzystać.
Można zlecić doktorantowi rozpisanie i rozwiązanie równań
opisujących ewolucję czasową układu kwantowego, ale można
też wykorzystać ten układ do realizacji jakiejś operacji matematycznej – w szczególności do wykonania rachunków na temat
tego, jak sam się będzie zachowywał. Kilkadziesiąt lat temu
był to luźny koncept, którego nikt nie podchwycił – aż do lat
osiemdziesiątych.
Zamiast walczyć z teorią, zaczynamy ją wykorzystywać.
Moim zdaniem to niebywale głęboka zmiana w podejściu do
fizyki kwantowej. Dotyczy bardziej psychologii ludzkiej niż
samej nauki.
Zwycięża pragmatyzm?
Ja myślę, że to jest piękne, iż naukowcy się przełamali i powiedzieli: dlaczego mamy się tym martwić, skoro to jest samo
w sobie takie fajne? Weźmy to i coś z tym zróbmy.
Czy to przypadkiem nie jest kompromis z naturą? Ślizganie się po
powierzchni rzeczywistości?
Pytanie jest trudniejsze i brzmi, czy jest cokolwiek poza materią. Bo jeżeli jest tylko materia, to pańskie obawy są bezzasadne. Nie może być żadnych obliczeń innych niż te, które są
dozwolone przez układy fizyczne. Nie da się nic innego zrobić.
Jeżeli przyjmiemy założenie, że jest tylko materia, to będzie
oznaczać, że nie ma lepszych rachunków niż te dokonywane
przez układy kwantowe. A jeśli dopuścimy, że jest coś innego
niż materia, to wtedy wątpliwość jest zasadna. Czy możemy
na wyższym poziomie abstrakcji podchodzić do obliczeń? Oto
jest pytanie!
A jakie założenia czyni doświadczalnik?
[głębokie westchnięcie, dym z papierosa] Zwykłem mawiać,
że – jak każdy – musi w coś wierzyć. Ja wierzę, że wszystko,
czym dysponujemy, to materia. Takie jest moje głębokie przekonanie już od kilkudziesięciu lat.
Niestety, na pytanie o materię nie ma odpowiedzi doświadczalnej. W tym, co robię zawodowo, staram się ograniczać do
stawiania pytań, na które powinny istnieć tego typu odpowiedzi. I to chyba jakoś rozprzestrzenia się na cały światopogląd,
który koncentruje się wokół stwierdzenia, że jeśli czegoś nie
da się sprawdzić doświadczalnie, to pewnie to coś nie istnieje.
Albo też pytanie zostało źle postawione...
Ech, nie jestem filozofem, bardzo mnie pan wymęczył tymi
pytaniami o naturę rzeczy! [śmiech]
R O Z M A W I A Ł
K
A R O L
N I E Z B Ę D N I K I N T E L I G E N T A POL I T Y K A
J
A Ł O C H O W S K I
NR 39 (2573), 30 WR ZEŚNIA 2006
27