Ja i moja sjena: kvantna mehanika izaziva pojam osobnosti

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 03:58

zašto si ti Kako znati da ste osoba s jedinstvenim karakterom i načinom razmišljanja? Kvantna mehanika savjetuje da ne budemo toliko samouvjereni. Moguće je da nismo svi toliko različiti kako zamišljamo.

Martin Guerr i ukradeni identitet

Jeste li znali za Martina Guerrea? Riječ je o francuskom seljaku koji se jednom našao u čudnoj i neugodnoj situaciji. Martin je živio u malom selu. Kada je dječak imao 24 godine, vlastiti roditelji su ga optužili za krađu. Herr je bio prisiljen napustiti svoj dom, napustiti ženu i sina. Osam godina kasnije, čovjek se vratio u svoje rodno selo, ponovno okupio svoju obitelj. Tri godine kasnije, obitelj je dobila troje djece.

Činilo se da se sve odvija kao i obično. Ali u selu se pojavio strani vojnik, koji je izjavio da se borio s Martinom Gerrom u španjolskoj vojsci i da je izgubio nogu u borbi. Martinova obitelj počela je sumnjati je li se njihov rođak vratio kući prije tri godine. Nakon dugog suđenja pokazalo se da je Guerri identitet “oteo” avanturist Arnault du Tilh. Pravi Martin doista je podvrgnut amputaciji noge i imenovan je za sinekure u samostanu u Španjolskoj. Međutim, suđenje "kradljivcu identiteta" bilo je toliko poznato da se pravi Herr vratio u svoje rodno selo. Sudbina avanturista Arnauda du Thiela zapečaćena je kratkom smrtnom presudom. I sam Martin optužio je svoju ženu da je pomagala prevarantu, ne vjerujući da žena možda neće prepoznati svog voljenog muža.

Ova priča uzbudila je umove pisaca i redatelja. Po njezinim motivima snimljen je film, postavljen mjuzikl, pa čak i TV serija. Štoviše, ovoj je prigodi posvećena jedna od serija "Simpsonovi". Takva popularnost je razumljiva: takav nas incident uzbuđuje, jer boli brze - naše ideje o identitetu i osobnosti.

Kako možemo biti sigurni tko je zapravo osoba, čak i ona najdraža? Što znači identitet u svijetu u kojem ništa nije trajno?

Prvi filozofi pokušali su odgovoriti na ovo pitanje. Pretpostavljali su da se dušom razlikujemo jedni od drugih, a naša tijela su samo lutke. Zvuči dobro, ali znanost je odbacila ovo rješenje problema i predložila traženje korijena identiteta u fizičkom tijelu. Znanstvenici su sanjali da na mikroskopskoj razini pronađu nešto što bi razlikovalo jednu osobu od druge.

Dobro je da je znanost točna. Stoga, kada kažemo "nešto na mikroskopskoj razini", naravno mislimo na najmanje građevne blokove našeg tijela - molekule i atome.

Međutim, ovaj put je skliskiji nego što se na prvi pogled čini. Zamislite na primjer Martina Guerra. Približite mu se mentalno. Lice, koža, pore… idemo dalje. Priđimo što bliže, kao da imamo najmoćniju opremu u svom arsenalu. Što ćemo pronaći? Elektron.

Elementarna čestica u kutiji

Herr je napravljen od molekula, molekule su napravljene od atoma, atomi su napravljeni od elementarnih čestica. Potonji su napravljeni "ni iz čega"; oni su osnovni gradivni blokovi materijalnog svijeta.

Elektron je točka koja doslovno ne zauzima nikakav prostor. Svaki elektron određen je isključivo masom, spinom (kutnim momentom) i nabojem. Ovo je sve što trebate znati da opišete "osobnost" elektrona.

Što to znači? Na primjer, činjenica da svaki elektron izgleda točno kao i svaki drugi, bez i najmanje razlike. Oni su apsolutno identični. Za razliku od Martina Guerra i njegovog blizanca, elektroni su toliko slični da su potpuno zamjenjivi.

Ova činjenica ima neke prilično zanimljive implikacije. Zamislimo da imamo elementarnu česticu A, koja se razlikuje od elementarne čestice B. Osim toga, dobili smo dvije kutije - prvu i drugu.

Također znamo da svaka čestica u bilo kojem trenutku mora biti u jednoj od kutija. Budući da se sjećamo da se čestice A i B razlikuju jedna od druge, ispada da postoje samo četiri mogućnosti za razvoj događaja:

• A leži u polju 1, B leži u polju 2;
• A i B leže zajedno u polju 1;
• A i B leže zajedno u polju 2;
• A leži u polju 2, B leži u polju 1.

Ispada da je vjerojatnost pronalaženja dvije čestice odjednom u jednoj kutiji 1: 4. Super, riješio.

Ali što ako se čestice A i B ne razlikuju? Kolika je vjerojatnost pronalaska dvije čestice u istoj kutiji u ovom slučaju? Začudo, naše razmišljanje nepogrešivo određuje: ako su dvije čestice identične, onda postoje samo tri opcije za razvoj događaja. Uostalom, nema razlike između slučaja kada A leži u polju 1, B leži u polju 2 i slučaja kada B leži u polju 1, A leži u polju 2. Dakle, vjerojatnost je 1:3.

Eksperimentalna znanost potvrđuje da se mikrokozmos pokorava vjerojatnosti 1:3. To jest, ako zamijenite elektron A s bilo kojim drugim, Svemir ne bi primijetio razliku. I ti također.

Lukavi elektroni

Frank Wilczek, teoretski fizičar s Massachusetts Institute of Technology i dobitnik Nobelove nagrade, došao je do istog zaključka kao i mi. Znanstvenik ovaj rezultat smatra ne samo zanimljivim. Wilczek je izjavio da je činjenica da se dva elektrona apsolutno ne razlikuju najdublji i najvažniji zaključak iz kvantne teorije polja.

Kontrolni hitac je fenomen interferencije koji "izdaje" elektron i pokazuje nam njegov tajni život. Vidite, ako sjedite i buljite u elektron, on se ponaša kao čestica. Čim se okrenete, pokazuje svojstva vala. Kada se dva takva vala preklapaju, oni se međusobno pojačavaju ili slabe. Samo imajte na umu da ne mislimo na fizički, već na matematički koncept vala. Oni ne prenose energiju, već vjerojatnost - utječu na statističke rezultate eksperimenta. U našem slučaju - do zaključka iz eksperimenta s dvije kutije, u kojem smo dobili vjerojatnost 1: 3.

Zanimljivo je da se fenomen interferencije javlja samo kada su čestice uistinu identične. Eksperimenti su pokazali da su elektroni potpuno isti: dolazi do interferencije, što znači da se te čestice ne mogu razlikovati.

Čemu sve ovo? Wilczek kaže da je identitet elektrona upravo ono što čini naš svijet mogućim. Bez toga ne bi bilo kemije. Materija se nije mogla reproducirati.

Da postoji bilo kakva razlika između elektrona, sve bi se odjednom pretvorilo u kaos. Njihova precizna i nedvosmislena priroda jedina je osnova za postojanje ovog svijeta punog neizvjesnosti i pogrešaka.

Dobro. Recimo da se jedan elektron ne može razlikovati od drugog. Ali možemo staviti jednog u prvu kutiju, drugog u drugu i reći: "Ovaj elektron leži ovdje, a onaj tamo"?

"Ne, ne možemo", kaže profesor Wilczek.

Čim stavite elektrone u kutije i skrenete pogled, oni prestaju biti čestice i počinju pokazivati valna svojstva. To znači da će postati beskonačno prošireni. Koliko god čudno zvučalo, postoji mogućnost pronalaska elektrona posvuda. Ne u smislu da se nalazi na svim točkama odjednom, već u činjenici da imate male šanse da ga pronađete bilo gdje ako se iznenada odlučite vratiti i početi tražiti.

Jasno je da je to prilično teško zamisliti. Ali postavlja se još zanimljivije pitanje.

Jesu li elektroni tako lukavi ili prostor u kojem se nalaze? I što se onda događa sa svime što je oko nas kad se okrenemo?

Najteži odlomak

Ispostavilo se da još uvijek možete pronaći dva elektrona. Jedini problem je što ne možete reći: ovdje je val prvog, ovdje je val drugog elektrona, a svi smo u trodimenzionalnom prostoru. Ne radi u kvantnoj mehanici.

Morate reći da postoji poseban val u trodimenzionalnom prostoru za prvi elektron, a drugi val u trodimenzionalnom prostoru za drugi. Na kraju ispadne – budi jak! je šestodimenzionalni val koji zajedno veže dva elektrona. Zvuči grozno, ali onda razumijemo: ova dva elektrona više ne vise, nitko ne zna gdje. Njihove su pozicije jasno definirane, odnosno povezane ovim šestodimenzionalnim valom.

Općenito, ako smo ranije mislili da u njemu postoji prostor i stvari, tada ćemo, uzimajući u obzir kvantnu teoriju, morati malo promijeniti našu reprezentaciju. Prostor je ovdje samo način da se opiše međusobna povezanost između objekata, kao što su elektroni. Stoga ne možemo opisati strukturu svijeta kao svojstva svih čestica zajedno koje ga čine. Sve je malo kompliciranije: moramo proučavati veze između elementarnih čestica.

Kao što vidite, zbog činjenice da su elektroni (i druge elementarne čestice) međusobno apsolutno identični, sam koncept identiteta se raspada u prah. Ispada da je dijeljenje svijeta na njegove komponente pogrešno.

Wilczek kaže da su svi elektroni identični. One su manifestacija jednog polja koje prožima sav prostor i vrijeme. Fizičar John Archibald Wheeler misli drugačije. On smatra da je u početku postojao jedan elektron, a svi ostali su samo njegovi tragovi, koji prožimaju vrijeme i prostor. "Kakva glupost! - možete uskliknuti na ovom mjestu. "Znanstvenici fiksiraju elektrone!"

Ali postoji jedno ali.

Što ako je sve to iluzija? Elektron postoji posvuda i nigdje. On nema materijalni oblik. Što uraditi? I što je onda osoba koja se sastoji od elementarnih čestica?

Ni kapi nade

Želimo vjerovati da je svaka stvar više od zbroja njezinih sastavnih čestica. Što ako bismo uklonili naboj elektrona, njegovu masu i spin i dobili nešto u ostatku, njegov identitet, njegovu "osobnost". Želimo vjerovati da postoji nešto što elektron čini elektronom.

Čak i ako statistika ili eksperiment ne mogu otkriti bit čestice, želimo vjerovati u to. Uostalom, postoji nešto što svaku osobu čini jedinstvenom.

Pretpostavimo da ne bi bilo razlike između Martina Gerra i njegovog dvojnika, ali bi se jedan od njih tiho nasmiješio, znajući da je on pravi.

Volio bih jako vjerovati u to. Ali kvantna mehanika je apsolutno bezdušna i neće nam dopustiti da razmišljamo o svim vrstama gluposti.

Nemojte se zavaravati: da elektron ima svoju individualnu bit, svijet bi se pretvorio u kaos.

U REDU. Budući da elektroni i druge elementarne čestice zapravo ne postoje, zašto mi postojimo?

Prva teorija: mi smo pahulje

Jedna od ideja je da u nama ima puno elementarnih čestica. Oni čine složen sustav u svakome od nas. Čini se da je činjenica da smo svi različiti posljedica toga kako je naše tijelo izgrađeno od tih elementarnih čestica.

Teorija je čudna, ali lijepa. Nijedna od elementarnih čestica nema svoju individualnost. Ali zajedno tvore jedinstvenu strukturu - osobu. Ako želite, mi smo kao snježne pahulje. Jasno je da su svi voda, ali uzorak svake je jedinstven.

Vaša je bit kako su čestice organizirane u vama, a ne od čega ste točno napravljeni. Stanice u našem tijelu se stalno mijenjaju, što znači da je jedina bitna struktura.

Teorija dva: mi smo modeli

Postoji još jedan način da se odgovori na pitanje. Američki filozof Daniel Dennett predložio je da se koncept "stvari" zamijeni pojmom "pravi model". Prema Dennettu i njegovim sljedbenicima, nešto je stvarno ako se njegov teorijski opis može sažetije ponoviti - ukratko, koristeći jednostavan opis. Da bismo objasnili kako to funkcionira, uzmimo mačku kao primjer.

Dakle, imamo mačku. Tehnički, možemo ga rekreirati na papiru (ili virtualno) opisujući položaj svake čestice od koje se sastoji i tako nacrtati dijagram mačke. S druge strane, možemo učiniti drugačije: samo recite "mačka". U prvom slučaju, potrebna nam je ogromna računalna snaga da ne samo stvorimo sliku mačke, već i, recimo, da je pokrenemo, ako govorimo o kompjuterskom modelu. U drugom samo trebamo duboko udahnuti i reći: "Mačka je hodala po sobi." Mačka je pravi model.

Uzmimo još jedan primjer. Zamislite kompoziciju koja uključuje lijevu ušnu resicu, najvećeg slona u Namibiji i glazbu Milesa Davisa. Trebat će puno vremena za računalno stvaranje ovog objekta. Ali verbalni opis ovog fantastičnog čudovišta odnijet će vam isto toliko. Neće ići skratiti, reći u dvije riječi, jer je takav sastav nestvaran, što znači da ne postoji. Ovo nije pravi model.

Ispada da smo samo trenutna struktura koja se pojavljuje pod pogledom promatrača. Fizičari dolijevaju ulje na vatru i poručuju da će se možda u finalu pokazati da je svijet napravljen od ničega. Za sada nam preostaje da pokažemo jedni na druge i svijet oko sebe, opisujući sve riječima i dijeleći imena. Što je model složeniji, to više moramo komprimirati njegov opis, čineći ga stvarnim. Uzmimo, na primjer, ljudski mozak, jedan od najsloženijih sustava u svemiru. Pokušajte to opisati ukratko.

Pokušajte to opisati jednom riječju. Što se događa?