Autorul este un important scriitor în ale științei și în Astrofizică. În cartea aceasta el întoarce fizica cuantică pe toate părțile, în ideea de a explica cumva prin ea sensul realității.

Fizica cuantică are aplicabilitate, face bombe atomice, acceleratoare de particule și ne dă energia nucleară. 

Dar nu are un narativ, o poveste ceva, care să prindă pentru toate masele, să-i farmece.

Scriitorul face și anecdote despre oamenii de știință, o cercetare istorică meticuloasă, ce să mai, un mers bine documentat.

Începe cartea cu un moto tare interesant de Ursula K Leguin –  “cel mai important fapt poate da greș sau poate avea succes în funcție de stilul în care este povestit”.

În introducere aflu cum atomilor nu li se aplică legile noastre – ei pot fi în mai multe locuri deodată. Momentul observării lor e colapsul cuantic, ca ii vezi doar intr-un loc. 

Oricum pentru un om cu o pregătire umanistă, cum sunt eu cartea asta chiar este o provocare și cel mai probabil nu voi reda aspectele teoretice ale fizicii, ci partea narativă.

Care e foarte interesantă pentru că fizica cuantică explică de ce soarele strălucește, de ce lucrurile sunt agregate în forma unui scaun sau în forma mea de stau acuma și dictez telefonului să scrie asta. Doar că fizica cuantică nu li se aplică oamenilor și nici unui lucru ce are legătura cu umanitatea în sensul știut de noi . E un loc mic, mic, mic, mic, mic, cel mai mic și cel mai mare unde funcționează niște reguli diferite. Cum ar fi de exemplu cu pisica lui Schrödinger, care e poa să fie vie și moartă în același timp.

Fizica cuantică funcționează, ne dă realitatea, dar nici măcar Einstein nu poate să explice de ce. Așa, pe înțelesul nostru. Desigur poate să o facă la nivel matematic.

“Atomii care sunt aici și acolo în același timp, o radiație care emisă și în același timp rămâne latentă în sursa ei” – asta ar fi natura obiectelor cuantice. P 5

Unii fizicieni zic că nu poate fi vorba despre realitate în fizica cuantică, acolo e vorba doar de calcule. E o unealtă pentru a calcula probabilitățile din diverse experimente.

Deși cuantica, de fapt, ar putea explica de ce lumea funcționează, gen să spună povestea poveștilor. 

Nașul fizicii cuantice e Niels Bohr. El zice că nu există lume cuantică ci doar o descriere abstractă a ei.

Mama mea zice că fizica cuantică ar putea fi universalul universului.

Albert Einstein îi scria lui Shrödinger, că partea cu sensul fizicii cuantice e ca orgie scufundată în epistemologie. 

Von Neumann a jucat un rol crucial în construirea bombe atomice și a fost unul dintre tații la computer science.

Fizica Newtoniană utilizează numere clare pentru a descrie lumea înconjurătoare, de exemplu la câți metri se află o scară de tine sau cu câți metri este deasupra ta. Fizica cuantică utilizează colecții infinite de numere, wave functions, pentru a descrie lumea. Iar funcția e impredictibilă, chiar dacă numerele nu sar niciodată foarte mult sunt gen 5.1, 5.2. Probabil nu sar foarte mult deodată. Ci gradual.

Oricum electronii funcționează în probabilități, nu în certitudini.

Tot ceea ce contează în fizica cuantică sunt predicțiile rezultatelor măsurătorilor. P 19

Mie îmi pare a fi un fel de știința a anticipării.

Quanta înseamnă în latină “cât de mult”.

Einstein propune teoria relativității speciale. Lumina e doar un simplu val de câmpuri electromagnetice, nu are nevoie de un mediu și călătorește întotdeauna la o viteză constantă.

Așa s-a ajuns să se creadă că viteza luminii e cea mai cea, adică cea mai rapidă.

Einstein enunța teoria relativității, așa cum se știe ea azi, unde timpul și spațiul sunt unul și același lucru, nediferențiate. Mai descoperă și mișcarea browniană, adică fără direcții clare. A atomilor.

Niels Bohr, cu care Einstein era prieten, avea o personalitate carismatică, mulți îi erau studenți și/sau colaboratori. Albert era singuratic, prefera să nu aibă nici măcar un singur elev. Bohr mai era sponsorizat și de guvern și de corporația Carlsberg.

Max Born descoperă colapsul cuantic – wave funcțion colapseză/dispare, atunci când starea atomului e măsurată. P 37

Heisenberg a găsit chiar o formulă precisă de a măsura. Putea afla unde era și cum se mișca atomul. Doar că nu ambele în același timp. P 38

Electronii se comportă ca o particulă sau ca o undă. Niciodată amândouă deodată.

Englezul Paul Dirac a luat premiul Nobel, prezicând antimateria în 1933. Pentru “Quantum field theory”. 

Einstein nu era de acord cu principul incertitudinii formulat de grupul de la Copenhaga, ce gravita in jurul lui Bohr. Spunea că “Dumnezeu nu se joacă cu zarul”.

Fizica cuantică e minunată la descrierea agregării comportamentelor unor grupuri mari de particule dar nu poate face mai mult de a da probabilități, nu îți poate spune cu exactitate câți electroni vor fi și ce vor face. P 51

Einstein scrie un articol, mai incolo, cu Podolsky și Rosen (EPR PAPER) în 1935. Demonstrează ca datorită felului în care particulele interacționează distanța dintre ele poate fi măsurată. P54

Schrodinger e cumva de acord, îi zice cu Quantum Entanglement – when any two subatomic particles, collide, the almost always become entangled. P 58

Interpretarea Copenhaga cu tot cu Bohr și Heisenberg tot e de părere ca fizica subatomică e o probabilitate, nu o realitate.

Oricum vin Hitler și războiul. Intelectualii evrei emigrează sau mor. Fizica în Germania e distrusă. Limba internațională a fizicii se comută de la germană la engleză. Einstein fugise in America cu câteva luni înainte de interzicerea evreilor în universități.

Rămâne Max Planck, că e neamț sadea.

Ungurul Von Neumann, un mare talentat, pleacă și el, publică articole printre care susține și ca fizica cuantică e o teorie a întregii lumi. P 67

Da și conceptul de superpoziție cuantică – atomul care nu e observat și e in acelasi timp în mai multe locuri. De aia colapseaza undele.

“How could counsciousness cause wave function collapse?” P 68

Da e război și nu-i vreme de întrebări filozofice ci de deslușirea misterelor uraniului, ca să se facă bomba atomică. Germanii dau semnale că o vor face primii, ceea ce îi impulsionează pe americanii ticsiți cu evrei cuantici.

Și imediat după câștigarea războiului dau cu bomba la Hiroshima.

The Nazi bomb program, unlike the Manhattan project, was a disorganised mess, with vital information compartmentalised, and no clear vision of how to proceed.  p 77

Proiectul Manhattan a implicat 125000 de oameni și apoi fizica nu s-a mai întors la ce făcea înainte de război, a rămas circumscrisă în primul rând intereselor militare. Sumele și interesul acordate educației au crescut, fizicienii nu mai erau o necesitate științifică ci o investiție în infrastructura militară. 

Fizicienii nu mai studiază neaparat legile universului ci eficinetizează armele, bugetele și energia atomică. “Efficient repeatable means of calculation”.

Fizica devine experimentală și pragmatică, dincolo de sensul vieții. 

Vine David Bohm și în pofida talentului să de “a fi nefericit”, descris de ai săi colegi, găsește formulă de prezice exact locul și traiectoriile particulelor subatomice. Nu e luat în seamă, șeful catedrei, Oppenheimer, e de părere în 1952 că e mai bine să fie igonorat, dacă nu poate fi contrazis. Poate și pentru că Bohm e comunist și e pe lista neagră a guvernului.

Totuși Bohm explică cum Fotonii sunt particule ce fac surf pe unde și așa ajung să interfereze și cu propriile lor unde. P 102.

Dar grupul Copenhaga era de părere că fizica cuantică nu era de luat în serios ca teorie a întregii lumi. Bohr spunea ca job-ul fizicienilor nu era să dezvăluie esența reală ci să găsească metode pentru a ordona și supraveghea experiența umană. 

Autorul cărții, Adam Becker susține necesitatea poveștilor asociate teoriilor, pentru că ele influențează practica și descoperirile ulterioare. 

Teoria lui Bohm ar fi putut genera povești. Consistente chiar. Fiind o teorie non locală le permitea particulelor să se influențeze una pe alta instantaneu. La distanțe mari. O particulă ce se plimbă prin univers fără să se lovească de nimic, e ghidată în calea ei de unda ei pilot. Dar când apare a doua particulă ce interacționează în orice fel cu prima, ele ajung să fie legate, entangled. P 110 Unda pilot a unei particule se va schimba în funcție de distanța precisă a celeilalte particule, indiferent la ce distanță ar fi(așa o fi fost posibil ca eroul să fi mișcat ceasul fiicei în filmul interstelar?)

Astfel, Bohm zice că între particule pot exista conexiuni mai rapide ca lumina. (P111)

Nimeni nu e de acord cu acesta, până și Einstein spune că e o abordare deterministă ieftină. P 112 El nu este de acord cu lipsa de locație a particulelor. Einstein voia un nou mod de a privi natura, ceva ce să arate un adevăr neștiut, nu o interpretare a teoriilor existente. O realitate adâncă, o muzică a viitorului.

Dar îl ajută pe Bohm sa emigreze in Israel, unde se stabilește și apare efectul Aharonov-Bohm, o caracteristică neobișnuită a comportamentelor electronilor. Yakir Aharonov era un student. 

Bohm abandonează și marxismul și undele pilot. Dar nu vrea sa condamne public comunismul doar ca să-și recapete cetățenia americană, pentru că i se pare lipsit de etică.

Apare Hugh Everett, aprecia paradoxurile și absurdul. Îi place și cu teoria jocurilor, apreciata Pentagonului. Susține că funcția undelor nu colapsează niciodată și toate posibilitățile superpoziției cuantice sunt obiectiv reale. Așa apare teoria “many worlds”. Dincolo de solipsismul Observatorului pornit de Schrodinger . Totuși teoria are la bază o funcție undă universală. In cazul pisicii moarte sau vii – funcțiile undă sunt entangled – e vie și moarta în același timp, nu ca la grupul Copenhaga – ori/ori. Până la urmă Everett lasă academicul și lucrează toată viața pentru Pentagon. Pentru că ii plăcea viața bună, cu bani, produse si femei fine.

Vine un irlandez integru, John Stewart Bell. Dintr-o familie modestă, primul care face liceul. Lucrează ca om de serviciu pentru facultatea de fizică, înainte să îi fie student. Și e bun, nu înțelege de ce fizica cuantica nu poate fi interpretată. I se pare strigător la cer ca abordarea lui Bohm era considerată trivială. P144 Ajunge să lucreze la viitorul accelerator de particule din Geneva, unde se întâlnește până și cu Bohr. Introduce noțiunea “contextuality” = rezultatul măsurării unui sistem cuantic depinde de celelalte lucruri pe care le măsori în același timp în sistem. Ce întrebări pui atunci când îl măsori. Răspunsul la o întrebare depinde de contextul întrebărilor înconjurătoare adresate în acelasși timp. Demonstrează ca fizica cuantică descrie o lume contextuală. Și teoria lui Bohm era contextuală. Einstein a dovedit ca fizica cuantică trebuie să fir între locality și completness, Bell arată că e între locality și corectness, ia în considerare imperfecțiunea, nu perfecțiunea. Natura poate fi doar locală, sau nu – impossibility proof.

Relativity dictates that merely sending a faster-than-light signal would immediately make it possible to construct a “tachyonic telephone”’ that would let you send messages back in time. P 152

Entanglement = instantaneous connection between far distant objects  P 157

Locality sau locuim intr-un singur univers, una din ele trebuie sa fie greșită, conform lui Bell. Și de aici apare problema cu “ale cui observații fac lucrurile reale?” P 160 Bell publica teoria și e ignorata câțiva ani. 

Apariția realismului științific schimbă radical filozofia științei. Vine Thomas Kuhn cu a lui carte “structura revoluțiilor științifice”, un manifest împotriva înțelepciunii filozofice convenționale a timpului de atunci. Mai sunt deja niște filzozofi metafizici, Hegel și Heidegger, care atribuie intuiției o putere de cunoaștere superioară și sfredelitoare, opusă logical pozitivism, care era doar cu verificările și măsurătorile. Orice exista in afara percepției Observatorului e metafizica, după pozitiviști. P169. Cum zicea și Bohr. Pozitivistii au mare trecere in anii 30, când ia amploare și cercul de la Viena. Sunt dislocați de fasciști dar doctrina le este îngenuncheată de un fost adept al dânșilor, Willard Van Orman Quine. In 1951 acesta scrie un articol – “two dogmas on empiricism”, unde zice că nu e lipsit de sens sa vorbești despre lucruri inobservabile, și afirmațiile ce nu pot fi verificate au sens, deoarece nici o afirmație individuală nu este de fapt verificabilă. P181 Apare iar metafizica, Quine, care e și mare matematician, susține că e perfect inteligibil să vorbești despre obiecte ce au o existența independentă de cel ce le observă. De aici se inspira și Kuhn care aveansează ideea de paradigmă, setul de norme și practici ce ghidează practica științifică, influențează viața de zi cu zi și poate avea legătura și cu părțile inobservabile, așa cum o face fizica cuantică. Cartea lui Kuhn apare in 1962. In 1971 apare un articol despre entanglement și many-worlds scris de Dieter Zeh. Deși climatul este pro legitimarea unei abordări dincolo de Bohr, și mai exista și dezghețul metafizic generat de Woodstock, profesorul Zeh tot are de pătimit. Dar mai ales studenții lui, pentru ca nu vrea nimeni să-i angajeze, pe motiv ca nu fac fizică adevărată. In 1976 John Clauser arată printr-un experiment că nonlocality e adevărată. Degeaba, a chestiona fundațiile fizicii cuantice reprezenta un pericol pentru cariera oricărui fizician.

In anii 80 tot mai mulți fizicieni chestionează și apare primăvara cunatică. David Deutsch rulează fizica cuantică, pe un computer cuantic, in 1985. Însă rezultatele se obțin abia in 1994, când Peter Sohr face un algoritm cuantic, ce poate lucra cu numere extrem de mari, ce este folosit de Internetul emergent. Banii de la guverne încep sa curgă către computere cuantice, numai bune in criptografie și armată. Bazele fizicii iar sunt uitate. Deși a avut implicații in cosmologie, Big Bang, găuri negre și stele muribunde.

Universul a fost foarte mic la început. Așa ca îl poate explica numai fizica cuantică. Apoi a crescut, s-a inflat. Și a tot crescut pana nu a mai putut intr-o parte și apoi in alta – “bubbles of non-inflating universe”. Creșterea e eterna – un univers infinit de creșteri.

Apare teoria Stringurilor, universul ar însemna bule de creștere 10 la puterea 500 sau mai mult.

Nici până in ziua de azi nu s-a ajuns la un consens in fizica cuantică, deși formulele ei  sunt intens folosite in diverse domenii. 

Pot prezice cu acuratețe întunericul precis al celei mai negre nopți și pot releva istoria universului pornind de la o mână de praf. P 275

Fizica cuantică a contribuit masiv la revoluția științifică din ultimii 90 de ani: puterea nucleară, computerele moderne, Internetul.

Poate cu adevărat trăim in lumi multiple, atât la nivel subatomic cât și in realitățile cotidiene.

Pluralismul interpretărilor ar fi un răspuns corect. Cum atât filozofia analitică cât si cea contintală sunt corecte, deși sunt opuse cumva una alteia.

Autorul subliniază la final că evenimentele cheie din fizica cuantică au fost determinare de forțe politice și personale, nu și științifice. Dacă Einstein ar fi avut Charisma lui Bohr probabil că povestea spusa in carte ar fi fost diferită, iar interpretarea Copenhaga nu atât de răspândită. P 277. Plus prejudecățile împotriva anumitor oameni sau idei. O femeie fizician, Grete Hermann, a găsit problema cu von Neumann cu 30 de ani înainte de Bell. Evident că nimeni nu a luat-o în seamă.

In cultura pop fizica cuantică e folosită pentru a legitima tot soiul de șarlatanii întru focus și puterea minții, produse ce pot restructura corpul la nivel cuantic. 

Interpretarea Copenhaga pune cumva oamenii în centrul universului făcând fizica familiară și confortabilă. Celelalte interpretări oferă viziuni ciudate ce nu sunt legate de perspectivele actuale(unanim acceptate). P282

There is something real, out in the world, that somehow resembles the quantum. We don’t know what that means yet. And it’s the job of physics to find out.  P 287

Nu m-am dumirit plenar asupra ceea ce e real. Pluralitatea dar și absența ei, pentru că oricum e inclusă :)). 

Măcar cartea se termină frumos cu un citat al lui Albert Einstein: 

“So many people seem like somebody who has seen thousands of trees, but has never seen a forest. A knowledge of the historic and philosophical background gives that kind of independence from prejudices of his generation from which most scientist are suffering. This independence created by philosophical insight is the mark of distinction between a mayor, artisan or a specialist and a real seeker after truth.” P288

Măcar un lucru e clar si real pentru mine – totul e contextual.

carte citită in aprilie-mai 2023