Εγώ και η σκιά μου: Η κβαντική μηχανική αμφισβητεί την έννοια της προσωπικότητας

2024 Συγγραφέας: Malcolm Clapton | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 03:52

Γιατί είσαι εσύ; Πώς ξέρεις ότι είσαι άνθρωπος με μοναδικό χαρακτήρα και τρόπο σκέψης; Η κβαντομηχανική μας συμβουλεύει να μην έχουμε τόσο υπερβολική αυτοπεποίθηση. Είναι πιθανό να μην είμαστε όλοι τόσο διαφορετικοί όσο φανταζόμαστε.

Ο Μάρτιν Γκερ και η κλεμμένη ταυτότητα

Γνωρίζατε για τον Martin Guerre; Πρόκειται για έναν Γάλλο αγρότη που κάποτε βρέθηκε σε μια περίεργη και δυσάρεστη κατάσταση. Ο Μάρτιν ζούσε σε ένα μικρό χωριό. Όταν το αγόρι ήταν 24 ετών, οι ίδιοι οι γονείς του τον κατηγόρησαν για κλοπή. Ο Χερ αναγκάστηκε να εγκαταλείψει το σπίτι του, να αφήσει τη γυναίκα και τον γιο του. Οκτώ χρόνια αργότερα, ο άνδρας επέστρεψε στο χωριό της καταγωγής του, ενώθηκε ξανά με την οικογένειά του. Τρία χρόνια αργότερα, η οικογένεια απέκτησε τρία παιδιά.

Όλα έδειχναν να συνεχίζονται ως συνήθως. Αλλά ένας ξένος στρατιώτης εμφανίστηκε στο χωριό, ο οποίος δήλωσε ότι είχε πολεμήσει με τον Μάρτιν Γκερ στον ισπανικό στρατό και ότι έχασε το πόδι του στη μάχη. Η οικογένεια του Μάρτιν άρχισε να αμφιβάλλει αν ο συγγενής τους είχε επιστρέψει στο σπίτι πριν από τρία χρόνια. Μετά από μια μακρά δίκη, αποδείχθηκε ότι την ταυτότητα του Guerra «απήγαγε» ο τυχοδιώκτης Arnault du Tilh. Ο πραγματικός Μάρτιν πράγματι υποβλήθηκε σε ακρωτηριασμό του ποδιού και διορίστηκε σε θεραπεία σε ένα μοναστήρι στην Ισπανία. Ωστόσο, η δίκη του «κλέφτη ταυτότητας» ήταν τόσο διάσημη που ο πραγματικός Χερ επέστρεψε στο χωριό του. Η μοίρα του τυχοδιώκτη Arnaud du Thiel σφραγίστηκε από μια σύντομη θανατική ποινή. Και ο ίδιος ο Μάρτιν κατηγόρησε τη γυναίκα του ότι βοήθησε τον απατεώνα, μη πιστεύοντας ότι μια γυναίκα μπορεί να μην αναγνωρίσει τον αγαπημένο της σύζυγο.

Αυτή η ιστορία ενθουσίασε τα μυαλά συγγραφέων και σκηνοθετών. Με βάση τα κίνητρά της, γυρίστηκε μια ταινία, ανέβηκε ένα μιούζικαλ, ακόμη και μια τηλεοπτική σειρά. Επιπλέον, μια από τις σειρές "The Simpsons" είναι αφιερωμένη σε αυτή την περίσταση. Τέτοια δημοτικότητα είναι κατανοητή: ένα τέτοιο περιστατικό μας ενθουσιάζει, γιατί βλάπτει γρήγορα - τις ιδέες μας για την ταυτότητα και την προσωπικότητα.

Πώς μπορούμε να είμαστε σίγουροι ποιος είναι πραγματικά ένας άνθρωπος, ακόμα και ο πιο αγαπητός; Τι σημαίνει ταυτότητα σε έναν κόσμο όπου τίποτα δεν είναι μόνιμο;

Οι πρώτοι φιλόσοφοι προσπάθησαν να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα. Υπέθεσαν ότι είμαστε διαφορετικοί μεταξύ μας στην ψυχή, και τα σώματά μας είναι απλώς μαριονέτες. Ακούγεται καλό, αλλά η επιστήμη απέρριψε αυτή τη λύση στο πρόβλημα και πρότεινε να αναζητηθεί η ρίζα της ταυτότητας στο φυσικό σώμα. Οι επιστήμονες ονειρεύονταν να βρουν κάτι στο μικροσκοπικό επίπεδο που θα ξεχώριζε ένα άτομο από το άλλο.

Είναι καλό που η επιστήμη είναι ακριβής. Επομένως, όταν λέμε «κάτι σε μικροσκοπικό επίπεδο», εννοούμε, φυσικά, τα μικρότερα δομικά στοιχεία του σώματός μας - μόρια και άτομα.

Ωστόσο, αυτό το μονοπάτι είναι πιο ολισθηρό από όσο φαίνεται με την πρώτη ματιά. Φανταστείτε τον Martin Guerr, για παράδειγμα. Πλησιάστε τον νοερά. Πρόσωπο, δέρμα, πόροι … ας προχωρήσουμε. Ας πλησιάσουμε όσο πιο κοντά γίνεται, σαν να έχουμε τον πιο ισχυρό εξοπλισμό στο οπλοστάσιό μας. Τι θα βρούμε; Ηλεκτρόνιο.

Στοιχειώδες σωματίδιο σε ένα κουτί

Ο Χερ ήταν φτιαγμένος από μόρια, τα μόρια από άτομα, τα άτομα από στοιχειώδη σωματίδια. Τα τελευταία είναι φτιαγμένα «από το τίποτα»· είναι τα βασικά δομικά στοιχεία του υλικού κόσμου.

Ένα ηλεκτρόνιο είναι ένα σημείο που κυριολεκτικά δεν καταλαμβάνει καθόλου χώρο. Κάθε ηλεκτρόνιο προσδιορίζεται αποκλειστικά από τη μάζα, το σπιν (γωνιακή ορμή) και το φορτίο. Αυτό είναι το μόνο που χρειάζεται να γνωρίζετε για να περιγράψετε την «προσωπικότητα» ενός ηλεκτρονίου.

Τι σημαίνει? Για παράδειγμα, το γεγονός ότι κάθε ηλεκτρόνιο μοιάζει ακριβώς με οποιοδήποτε άλλο, χωρίς την παραμικρή διαφορά. Είναι απολύτως πανομοιότυπα. Σε αντίθεση με τον Martin Guerr και τον δίδυμό του, τα ηλεκτρόνια είναι τόσο παρόμοια που είναι εντελώς εναλλάξιμα.

Αυτό το γεγονός έχει μερικές μάλλον ενδιαφέρουσες συνέπειες. Ας φανταστούμε ότι έχουμε ένα στοιχειώδες σωματίδιο Α, το οποίο διαφέρει από το στοιχειώδες σωματίδιο Β. Επιπλέον, πήραμε δύο κουτιά - το πρώτο και το δεύτερο.

Γνωρίζουμε επίσης ότι κάθε σωματίδιο πρέπει να βρίσκεται σε ένα από τα κουτιά ανά πάσα στιγμή. Εφόσον θυμόμαστε ότι τα σωματίδια Α και Β είναι διαφορετικά μεταξύ τους, αποδεικνύεται ότι υπάρχουν μόνο τέσσερις επιλογές για την ανάπτυξη γεγονότων:

• Το Α βρίσκεται στο πλαίσιο 1, το Β βρίσκεται στο πλαίσιο 2.
• Τα Α και Β βρίσκονται μαζί στο πλαίσιο 1.
• Τα Α και Β βρίσκονται μαζί στο πλαίσιο 2.
• Το Α βρίσκεται στο πλαίσιο 2, το Β βρίσκεται στο πλαίσιο 1.

Αποδεικνύεται ότι η πιθανότητα να βρεθούν δύο σωματίδια ταυτόχρονα σε ένα κουτί είναι 1: 4. Τέλεια, τακτοποίησα.

Τι γίνεται όμως αν τα σωματίδια Α και Β δεν είναι διαφορετικά; Ποια είναι η πιθανότητα να βρεθούν δύο σωματίδια στο ίδιο κουτί σε αυτή την περίπτωση; Παραδόξως, η σκέψη μας καθορίζει αναμφισβήτητα: εάν δύο σωματίδια είναι πανομοιότυπα, τότε υπάρχουν μόνο τρεις επιλογές για την εξέλιξη των γεγονότων. Εξάλλου, δεν υπάρχει διαφορά μεταξύ της περίπτωσης όταν το Α βρίσκεται στο πλαίσιο 1, το Β βρίσκεται στο πλαίσιο 2, και η περίπτωση όταν το Β βρίσκεται στο πλαίσιο 1, το Α βρίσκεται στο πλαίσιο 2. Άρα η πιθανότητα είναι 1:3.

Η πειραματική επιστήμη επιβεβαιώνει ότι ο μικρόκοσμος υπακούει σε πιθανότητα 1:3. Δηλαδή, αν αντικαθιστούσατε το ηλεκτρόνιο Α με οποιοδήποτε άλλο, το Σύμπαν δεν θα παρατηρούσε τη διαφορά. Και εσείς.

Πονηρά ηλεκτρόνια

Ο Frank Wilczek, θεωρητικός φυσικός στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης και βραβευμένος με Νόμπελ, κατέληξε στο ίδιο συμπέρασμα με εμάς. Ο επιστήμονας θεωρεί αυτό το αποτέλεσμα όχι μόνο ενδιαφέρον. Ο Wilczek δήλωσε ότι το γεγονός ότι δύο ηλεκτρόνια είναι απολύτως δυσδιάκριτα είναι το βαθύτερο και πιο σημαντικό συμπέρασμα από την κβαντική θεωρία πεδίου.

Η λήψη ελέγχου είναι ένα φαινόμενο παρεμβολής που «προδίδει» ένα ηλεκτρόνιο και μας δείχνει τη μυστική του ζωή. Βλέπετε, αν κάθεστε και κοιτάξετε επίμονα ένα ηλεκτρόνιο, συμπεριφέρεται σαν σωματίδιο. Μόλις στρίψετε, δείχνει τις ιδιότητες ενός κύματος. Όταν δύο τέτοια κύματα επικαλύπτονται, ενισχύουν ή εξασθενούν το ένα το άλλο. Απλώς έχετε κατά νου ότι δεν εννοούμε τη φυσική, αλλά τη μαθηματική έννοια του κύματος. Δεν μεταφέρουν ενέργεια, αλλά πιθανότητα - επηρεάζουν τα στατιστικά αποτελέσματα του πειράματος. Στην περίπτωσή μας - στο συμπέρασμα από το πείραμα με δύο κουτιά, στα οποία πήραμε πιθανότητα 1: 3.

Είναι ενδιαφέρον ότι το φαινόμενο της παρεμβολής εμφανίζεται μόνο όταν τα σωματίδια είναι πραγματικά πανομοιότυπα. Τα πειράματα έχουν δείξει ότι τα ηλεκτρόνια είναι ακριβώς τα ίδια: συμβαίνει παρεμβολή, πράγμα που σημαίνει ότι αυτά τα σωματίδια δεν διακρίνονται.

Προς τι όλα αυτά; Ο Wilczek λέει ότι η ταυτότητα των ηλεκτρονίων είναι ακριβώς αυτό που κάνει τον κόσμο μας δυνατό. Χωρίς αυτό, δεν θα υπήρχε χημεία. Η ύλη δεν μπορούσε να αναπαραχθεί.

Αν υπήρχε διαφορά μεταξύ των ηλεκτρονίων, όλα θα μετατρεπόταν σε χάος αμέσως. Η ακριβής και ξεκάθαρη φύση τους είναι η μόνη βάση για να υπάρχει αυτός ο κόσμος γεμάτος αβεβαιότητες και λάθη.

Καλός. Ας πούμε ότι ένα ηλεκτρόνιο δεν μπορεί να διακριθεί από ένα άλλο. Μπορούμε όμως να βάλουμε το ένα στο πρώτο πλαίσιο, το άλλο στο δεύτερο και να πούμε: "Αυτό το ηλεκτρόνιο βρίσκεται εδώ και αυτό είναι εκεί";

«Όχι, δεν μπορούμε», λέει ο καθηγητής Wilczek.

Μόλις βάλετε ηλεκτρόνια σε κουτιά και κοιτάξετε μακριά, παύουν να είναι σωματίδια και αρχίζουν να παρουσιάζουν κυματικές ιδιότητες. Αυτό σημαίνει ότι θα επεκταθούν άπειρα. Όσο κι αν ακούγεται περίεργο, υπάρχει η πιθανότητα να βρεθεί ένα ηλεκτρόνιο παντού. Όχι με την έννοια ότι βρίσκεται σε όλα τα σημεία ταυτόχρονα, αλλά με το γεγονός ότι έχεις μια μικρή πιθανότητα να το βρεις οπουδήποτε αν αποφασίσεις ξαφνικά να γυρίσεις πίσω και να αρχίσεις να το ψάχνεις.

Είναι σαφές ότι είναι μάλλον δύσκολο να το φανταστούμε αυτό. Όμως προκύπτει ένα ακόμη πιο ενδιαφέρον ερώτημα.

Είναι τόσο δύσκολα τα ηλεκτρόνια ή ο χώρος στον οποίο βρίσκονται; Και τότε τι συμβαίνει με όλα όσα είναι γύρω μας όταν απομακρυνόμαστε;

Η πιο δύσκολη παράγραφος

Αποδεικνύεται ότι μπορείτε ακόμα να βρείτε δύο ηλεκτρόνια. Το μόνο πρόβλημα είναι ότι δεν μπορείτε να πείτε: εδώ είναι το κύμα του πρώτου, εδώ είναι το κύμα του δεύτερου ηλεκτρονίου, και είμαστε όλοι στον τρισδιάστατο χώρο. Δεν λειτουργεί στην κβαντομηχανική.

Πρέπει να πείτε ότι υπάρχει ένα ξεχωριστό κύμα στον τρισδιάστατο χώρο για το πρώτο ηλεκτρόνιο και υπάρχει ένα δεύτερο κύμα στον τρισδιάστατο χώρο για το δεύτερο. Στο τέλος, αποδεικνύεται - να είστε δυνατοί! είναι ένα κύμα έξι διαστάσεων που συνδέει δύο ηλεκτρόνια μεταξύ τους. Ακούγεται απαίσιο, αλλά μετά καταλαβαίνουμε: αυτά τα δύο ηλεκτρόνια δεν κρέμονται πλέον, κανείς δεν ξέρει πού. Οι θέσεις τους είναι σαφώς καθορισμένες, ή μάλλον, συνδέονται με αυτό το εξαδιάστατο κύμα.

Γενικά, αν νωρίτερα πιστεύαμε ότι υπάρχει χώρος και πράγματα σε αυτόν, τότε, λαμβάνοντας υπόψη την κβαντική θεωρία, θα πρέπει να αλλάξουμε ελαφρώς την αναπαράστασή μας. Το διάστημα εδώ είναι απλώς ένας τρόπος για να περιγράψουμε τις διασυνδέσεις μεταξύ αντικειμένων, όπως τα ηλεκτρόνια. Επομένως, δεν μπορούμε να περιγράψουμε τη δομή του κόσμου ως τις ιδιότητες όλων των σωματιδίων μαζί που τον αποτελούν. Όλα είναι λίγο πιο περίπλοκα: πρέπει να μελετήσουμε τις συνδέσεις μεταξύ στοιχειωδών σωματιδίων.

Όπως μπορείτε να δείτε, λόγω του γεγονότος ότι τα ηλεκτρόνια (και άλλα στοιχειώδη σωματίδια) είναι απολύτως πανομοιότυπα μεταξύ τους, η ίδια η έννοια της ταυτότητας καταρρέει σε σκόνη. Αποδεικνύεται ότι η διαίρεση του κόσμου στα συστατικά του είναι λάθος.

Ο Wilczek λέει ότι όλα τα ηλεκτρόνια είναι πανομοιότυπα. Είναι μια εκδήλωση ενός πεδίου που διαπερνά όλο τον χώρο και τον χρόνο. Ο φυσικός John Archibald Wheeler σκέφτεται διαφορετικά. Πιστεύει ότι αρχικά υπήρχε ένα ηλεκτρόνιο και όλα τα άλλα είναι απλώς ίχνη του, που διαπερνούν τον χρόνο και τον χώρο. "Τι ασυναρτησίες! - μπορείτε να αναφωνήσετε σε αυτό το μέρος. "Οι επιστήμονες διορθώνουν ηλεκτρόνια!"

Υπάρχει όμως ένα αλλά.

Κι αν όλα αυτά είναι μια ψευδαίσθηση; Το ηλεκτρόνιο υπάρχει παντού και πουθενά. Δεν έχει υλική μορφή. Τι να κάνω? Και τι είναι τότε ένα άτομο που αποτελείται από στοιχειώδη σωματίδια;

Ούτε σταγόνα ελπίδας

Θέλουμε να πιστεύουμε ότι κάθε πράγμα είναι περισσότερο από το άθροισμα των σωματιδίων που το αποτελούν. Τι θα γινόταν αν αφαιρούσαμε το φορτίο του ηλεκτρονίου, τη μάζα και το σπιν του και παίρναμε κάτι στο υπόλοιπο, την ταυτότητά του, την «προσωπικότητά» του. Θέλουμε να πιστεύουμε ότι υπάρχει κάτι που κάνει ένα ηλεκτρόνιο ηλεκτρόνιο.

Ακόμα κι αν οι στατιστικές ή το πείραμα δεν μπορούν να αποκαλύψουν την ουσία ενός σωματιδίου, θέλουμε να πιστέψουμε σε αυτό. Άλλωστε, τότε υπάρχει κάτι που κάνει τον κάθε άνθρωπο μοναδικό.

Ας υποθέσουμε ότι δεν θα υπήρχε διαφορά μεταξύ του Μάρτιν Γκερ και του διπλού του, αλλά ένας από αυτούς θα χαμογελούσε ήσυχα, γνωρίζοντας ότι ήταν ο πραγματικός.

Θα ήθελα να το πιστεύω πολύ. Αλλά η κβαντομηχανική είναι απολύτως άκαρδη και δεν μας αφήνει να σκεφτούμε κάθε είδους ανοησίες.

Μην ξεγελιέστε: αν το ηλεκτρόνιο είχε τη δική του ατομική ουσία, ο κόσμος θα μετατρεπόταν σε χάος.

ΕΝΤΑΞΕΙ. Αφού τα ηλεκτρόνια και άλλα στοιχειώδη σωματίδια δεν υπάρχουν πραγματικά, γιατί υπάρχουμε;

Θεωρία πρώτη: είμαστε νιφάδες χιονιού

Μια από τις ιδέες είναι ότι υπάρχουν πολλά στοιχειώδη σωματίδια μέσα μας. Διαμορφώνουν ένα πολύπλοκο σύστημα στον καθένα μας. Φαίνεται ότι το γεγονός ότι όλοι είμαστε διαφορετικοί είναι συνέπεια του πώς το σώμα μας είναι χτισμένο από αυτά τα στοιχειώδη σωματίδια.

Η θεωρία είναι περίεργη, αλλά όμορφη. Κανένα από τα στοιχειώδη σωματίδια δεν έχει τη δική του ατομικότητα. Αλλά μαζί σχηματίζουν μια μοναδική δομή - ένα άτομο. Αν θέλετε, είμαστε σαν νιφάδες χιονιού. Είναι ξεκάθαρο ότι είναι όλα νερό, αλλά το σχέδιο του καθενός είναι μοναδικό.

Η ουσία σου είναι πώς είναι οργανωμένα τα σωματίδια μέσα σου, όχι από τι ακριβώς είσαι φτιαγμένος. Τα κύτταρα στο σώμα μας αλλάζουν συνεχώς, πράγμα που σημαίνει ότι το μόνο που έχει σημασία είναι η δομή.

Θεωρία δεύτερη: είμαστε μοντέλα

Υπάρχει ένας άλλος τρόπος για να απαντήσετε στην ερώτηση. Ο Αμερικανός φιλόσοφος Ντάνιελ Ντένετ πρότεινε την αντικατάσταση της έννοιας «πράγμα» με τον όρο «πραγματικό μοντέλο». Σύμφωνα με τον Dennett και τους οπαδούς του, κάτι είναι πραγματικό εάν η θεωρητική περιγραφή του μπορεί να αντιγραφεί πιο συνοπτικά - με λίγα λόγια, χρησιμοποιώντας μια απλή περιγραφή. Για να εξηγήσουμε πώς λειτουργεί αυτό, ας πάρουμε ως παράδειγμα μια γάτα.

Λοιπόν, έχουμε μια γάτα. Τεχνικά, μπορούμε να το αναδημιουργήσουμε σε χαρτί (ή εικονικά) περιγράφοντας τη θέση κάθε σωματιδίου από το οποίο αποτελείται, και έτσι να συντάξουμε ένα διάγραμμα της γάτας. Από την άλλη, μπορούμε να κάνουμε διαφορετικά: απλά πείτε «γάτα». Στην πρώτη περίπτωση, χρειαζόμαστε τεράστια υπολογιστική ισχύ για να δημιουργήσουμε όχι μόνο μια εικόνα μιας γάτας, αλλά και, ας πούμε, να την κάνουμε να κινηθεί, αν μιλάμε για μοντέλο υπολογιστή. Στο δεύτερο, πρέπει απλώς να πάρουμε μια βαθιά ανάσα και να πούμε: "Η γάτα περπάτησε γύρω από το δωμάτιο." Η γάτα είναι πραγματικό μοντέλο.

Ας πάρουμε ένα άλλο παράδειγμα. Φανταστείτε μια σύνθεση που περιλαμβάνει τον αριστερό λοβό του αυτιού, τον μεγαλύτερο ελέφαντα στη Ναμίμπια και τη μουσική του Miles Davis. Θα χρειαστεί πολύς χρόνος για να δημιουργηθεί αυτό το αντικείμενο υπολογιστικά. Αλλά η λεκτική περιγραφή αυτού του φανταστικού τέρατος θα σας πάρει το ίδιο ποσό. Δεν θα λειτουργήσει να συντομεύσουμε, να πούμε με δύο λόγια, επίσης, γιατί μια τέτοια σύνθεση είναι εξωπραγματική, που σημαίνει ότι δεν υπάρχει. Αυτό δεν είναι πραγματικό μοντέλο.

Αποδεικνύεται ότι είμαστε απλώς μια στιγμιαία δομή που εμφανίζεται κάτω από το βλέμμα του θεατή. Οι φυσικοί ρίχνουν λάδι στη φωτιά και λένε ότι ίσως στην τελική αποδειχθεί ότι ο κόσμος είναι φτιαγμένος από το τίποτα. Προς το παρόν, μένει να δείχνουμε ο ένας τον άλλον και τον κόσμο γύρω μας, περιγράφοντας τα πάντα με λέξεις και μοιράζοντας ονόματα. Όσο πιο περίπλοκο είναι το μοντέλο, τόσο περισσότερο πρέπει να συμπιέσουμε την περιγραφή του, κάνοντάς το πραγματικό. Πάρτε, για παράδειγμα, τον ανθρώπινο εγκέφαλο, ένα από τα πιο περίπλοκα συστήματα στο σύμπαν. Προσπαθήστε να το περιγράψετε με λίγα λόγια.

Προσπαθήστε να το περιγράψετε με μια λέξη. Τι συμβαίνει;