Ja a môj tieň: kvantová mechanika spochybňuje koncept osobnosti

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 04:09

prečo si ty? Ako viete, že ste človek s jedinečným charakterom a spôsobom myslenia? Kvantová mechanika nám radí, aby sme neboli tak prehnane sebavedomí. Je možné, že nie sme všetci takí odlišní, ako si predstavujeme.

Martin Guerr a ukradnutá identita

Vedeli ste o Martinovi Guerrovi? Ide o francúzskeho roľníka, ktorý sa raz ocitol v zvláštnej a nepríjemnej situácii. Martin býval v malej dedinke. Keď mal chlapec 24 rokov, vlastní rodičia ho obvinili z krádeže. Herr bol nútený opustiť svoj dom, opustiť manželku a syna. O osem rokov neskôr sa muž vrátil do rodnej dediny, kde sa stretol so svojou rodinou. O tri roky neskôr sa rodine narodili tri deti.

Zdalo sa, že všetko pokračuje ako obvykle. No v dedine sa objavil cudzí vojak, ktorý vyhlásil, že bojoval s Martinom Gerrom v španielskej armáde a v boji prišiel o nohu. Martinova rodina začala pochybovať, či sa ich príbuzný pred tromi rokmi vrátil domov. Po dlhom súdnom procese sa ukázalo, že identitu Guerra „uniesol“dobrodruh Arnault du Tilh. Skutočný Martin skutočne podstúpil amputáciu nohy a bol menovaný do sinekúry v kláštore v Španielsku. Proces so „zlodejom identity“bol však taký slávny, že skutočný Herr sa vrátil do rodnej dediny. Osud dobrodruha Arnauda du Thiel bol spečatený krátkym rozsudkom smrti. A sám Martin obvinil svoju manželku z napomáhania podvodníkovi, neveril, že žena nemusí poznať svojho milovaného manžela.

Tento príbeh vzrušil mysle spisovateľov a režisérov. Na jej motívy bol natočený film, muzikál a dokonca aj televízny seriál. Tejto príležitosti je navyše venovaná jedna zo série "Simpsonovci". Takáto popularita je pochopiteľná: takýto incident nás vzrušuje, pretože rýchlo zraňuje naše predstavy o identite a osobnosti.

Ako si môžeme byť istí, kým človek skutočne je, dokonca aj ten najdrahší? Čo znamená identita vo svete, kde nič nie je trvalé?

Na túto otázku sa pokúsili odpovedať prví filozofi. Predpokladali, že sa od seba odlišujeme dušou a naše telá sú len bábky. Znie to dobre, ale veda toto riešenie problému odmietla a navrhla hľadať koreň identity vo fyzickom tele. Vedci snívali o nájdení niečoho na mikroskopickej úrovni, čo by odlíšilo jedného človeka od druhého.

Je dobré, že veda je presná. Preto, keď hovoríme „niečo na mikroskopickej úrovni“, máme, samozrejme, na mysli najmenšie stavebné kamene nášho tela – molekuly a atómy.

Táto cesta je však šmykľavejšia, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. Predstavte si napríklad Martina Guerra. Priblížte sa k nemu mentálne. Tvár, pleť, póry … ideme ďalej. Priblížme sa čo najbližšie, akoby sme mali vo svojom arzenáli najvýkonnejšie vybavenie. čo nájdeme? Electron.

Elementárna častica v krabici

Herr bol vyrobený z molekúl, molekuly sú vyrobené z atómov, atómy sú vyrobené z elementárnych častíc. Tie sú vytvorené „z ničoho“, sú základnými stavebnými kameňmi hmotného sveta.

Elektrón je bod, ktorý doslova nezaberá vôbec žiadne miesto. Každý elektrón je určený výlučne hmotnosťou, spinom (momentom hybnosti) a nábojom. Toto je všetko, čo potrebujete vedieť, aby ste opísali „osobnosť“elektrónu.

Čo to znamená? Napríklad to, že každý elektrón vyzerá úplne ako každý iný, bez najmenšieho rozdielu. Sú absolútne identické. Na rozdiel od Martina Guerra a jeho dvojčaťa sú elektróny také podobné, že sú úplne zameniteľné.

Táto skutočnosť má niekoľko zaujímavých dôsledkov. Predstavme si, že máme elementárnu časticu A, ktorá sa líši od elementárnej častice B. Okrem toho sa nám dostali do rúk dve skrinky – prvá a druhá.

Vieme tiež, že každá častica musí byť v danom čase v jednom z boxov. Keďže si pamätáme, že častice A a B sa navzájom líšia, ukazuje sa, že existujú iba štyri možnosti vývoja udalostí:

• A leží v rámčeku 1, B leží v rámčeku 2;
• A a B ležia spolu v rámčeku 1;
• A a B ležia spolu v rámčeku 2;
• A leží v poli 2, B leží v poli 1.

Ukazuje sa, že pravdepodobnosť nájdenia dvoch častíc naraz v jednej krabici je 1: 4. Super, vybavilo sa to.

Čo ak sa však častice A a B nelíšia? Aká je pravdepodobnosť nájdenia dvoch častíc v tej istej krabici v tomto prípade? Naše myslenie prekvapivo neomylne určuje: ak sú dve častice totožné, potom existujú len tri možnosti vývoja udalostí. Nie je predsa rozdiel medzi prípadom, keď A leží v rámčeku 1, B leží v rámčeku 2, a prípadom, keď B leží v rámčeku 1, A leží v rámčeku 2. Pravdepodobnosť je teda 1:3.

Experimentálna veda potvrdzuje, že mikrokozmos sa riadi pravdepodobnosťou 1:3. To znamená, že ak by ste nahradili elektrón A akýmkoľvek iným, vesmír by nezaznamenal rozdiel. A ty tiež.

Sly elektróny

Frank Wilczek, teoretický fyzik na Massachusetts Institute of Technology a laureát Nobelovej ceny, dospel k rovnakému záveru ako my. Vedec považuje tento výsledok nielen za zaujímavý. Wilczek uviedol, že skutočnosť, že dva elektróny sú absolútne nerozoznateľné, je najhlbším a najdôležitejším záverom kvantovej teórie poľa.

Kontrolný výstrel je interferenčný jav, ktorý „prezradí“elektrón a ukáže nám jeho tajný život. Vidíte, ak sedíte a pozeráte sa na elektrón, správa sa ako častica. Hneď ako sa odvrátite, ukáže vlastnosti vlny. Keď sa dve takéto vlny prekrývajú, navzájom sa zosilňujú alebo oslabujú. Len majte na pamäti, že nemáme na mysli fyzikálny, ale matematický koncept vlny. Prenášajú nie energiu, ale pravdepodobnosť – ovplyvňujú štatistické výsledky experimentu. V našom prípade - k záveru z experimentu s dvoma krabicami, v ktorých sme dostali pravdepodobnosť 1: 3.

Je zaujímavé, že k fenoménu interferencie dochádza iba vtedy, keď sú častice skutočne identické. Experimenty ukázali, že elektróny sú úplne rovnaké: dochádza k interferencii, čo znamená, že tieto častice sú nerozoznateľné.

Načo to všetko je? Wilczek hovorí, že identita elektrónov je presne to, čo umožňuje náš svet. Bez toho by nebola žiadna chémia. Hmota sa nedala reprodukovať.

Ak by bol medzi elektrónmi nejaký rozdiel, všetko by sa razom zmenilo na chaos. Ich presná a jednoznačná povaha je jediným základom pre existenciu tohto sveta plného neistôt a omylov.

Dobre. Povedzme, že jeden elektrón nemožno rozlíšiť od druhého. Ale môžeme dať jeden do prvého boxu, druhý do druhého a povedať: "Tento elektrón leží tu a ten je tamto"?

„Nie, nemôžeme,“hovorí profesor Wilczek.

Akonáhle vložíte elektróny do škatúľ a pozriete sa inam, prestanú byť časticami a začnú vykazovať vlnové vlastnosti. To znamená, že sa budú nekonečne predlžovať. Akokoľvek zvláštne to môže znieť, všade existuje možnosť nájsť elektrón. Nie v tom zmysle, že by sa nachádzal na všetkých bodoch naraz, ale v tom, že máte malú šancu ho niekde nájsť, ak sa zrazu rozhodnete vrátiť a začať ho hľadať.

Je jasné, že je dosť ťažké si to predstaviť. Vynára sa však ešte zaujímavejšia otázka.

Sú elektróny také zložité alebo priestor, v ktorom sa nachádzajú? A čo sa potom stane so všetkým, čo je okolo nás, keď sa odvrátime?

Najťažší odsek

Ukazuje sa, že stále môžete nájsť dva elektróny. Jediný problém je, že nemôžete povedať: tu je vlna prvého, tu je vlna druhého elektrónu a všetci sme v trojrozmernom priestore. V kvantovej mechanike to nefunguje.

Musíte povedať, že v trojrozmernom priestore existuje samostatná vlna pre prvý elektrón a druhá vlna v trojrozmernom priestore pre druhý. Nakoniec sa ukáže - buď silný! je šesťrozmerná vlna, ktorá spája dva elektróny. Znie to hrozne, ale potom pochopíme: tieto dva elektróny už nevisia, nikto nevie kde. Ich pozície sú jasne definované, alebo skôr spojené touto šesťrozmernou vlnou.

Vo všeobecnosti, ak sme si predtým mysleli, že existuje priestor a veci v ňom, potom, berúc do úvahy kvantovú teóriu, budeme musieť mierne zmeniť naše zobrazenie. Priestor je tu len spôsob, ako opísať vzájomné prepojenia medzi objektmi, ako sú elektróny. Preto nemôžeme opísať štruktúru sveta ako vlastnosti všetkých častíc, ktoré ho tvoria. Všetko je trochu komplikovanejšie: musíme študovať súvislosti medzi elementárnymi časticami.

Ako vidíte, vzhľadom na skutočnosť, že elektróny (a ďalšie elementárne častice) sú navzájom úplne identické, samotný koncept identity sa rozpadá na prach. Ukazuje sa, že delenie sveta na jeho zložky je nesprávne.

Wilczek hovorí, že všetky elektróny sú identické. Sú prejavom jedného poľa, ktoré preniká celým priestorom a časom. Fyzik John Archibald Wheeler uvažuje inak. Verí, že na začiatku bol jeden elektrón a všetky ostatné sú len jeho stopy, ktoré prenikajú časom a priestorom. "Aký nezmysel! - môžete zvolať na tomto mieste. "Vedci opravujú elektróny!"

Ale je tu jedno ale.

Čo ak je to všetko ilúzia? Elektrón existuje všade a nikde. Nemá hmotnú podobu. Čo robiť? A čo je potom človek, ktorý pozostáva z elementárnych častíc?

Ani kvapka nádeje

Chceme veriť, že každá vec je viac než len súčet jej základných častíc. Čo keby sme odstránili náboj elektrónu, jeho hmotnosť a rotáciu a získali niečo zo zvyšku, jeho identitu, jeho „osobnosť“. Chceme veriť, že existuje niečo, čo robí elektrón elektrónom.

Aj keď štatistika alebo experiment nedokážu odhaliť podstatu častice, chceme v ňu veriť. Potom je tu predsa niečo, čo robí každého človeka jedinečným.

Predpokladajme, že medzi Martinom Gerrom a jeho dvojníkom by nebol žiadny rozdiel, ale jeden z nich by sa potichu usmieval s vedomím, že on je ten pravý.

Veľmi by som tomu chcel veriť. Ale kvantová mechanika je absolútne bezcitná a nedovolí nám premýšľať o najrôznejších nezmysloch.

Nenechajte sa zmiasť: ak by mal elektrón svoju individuálnu podstatu, svet by sa zmenil na chaos.

OK Keďže elektróny a iné elementárne častice v skutočnosti neexistujú, prečo existujeme?

Prvá teória: sme snehové vločky

Jednou z myšlienok je, že v nás je veľa elementárnych častíc. Tvoria zložitý systém v každom z nás. Zdá sa, že to, že sme každý iný, je dôsledkom toho, ako je naše telo postavené z týchto elementárnych častíc.

Teória je zvláštna, ale krásna. Žiadna z elementárnych častíc nemá vlastnú individualitu. Spolu však tvoria jedinečnú štruktúru – osobu. Ak chcete, sme ako snehové vločky. Je jasné, že všetky sú voda, no vzor každého z nich je jedinečný.

Vašou podstatou je, ako sú častice vo vás usporiadané, nie to, z čoho presne ste. Bunky v našom tele sa neustále menia, čo znamená, že jediné, na čom záleží, je štruktúra.

Druhá teória: sme modely

Na otázku sa dá odpovedať aj inak. Americký filozof Daniel Dennett navrhol nahradiť pojem „vec“pojmom „skutočný model“. Podľa Dennetta a jeho nasledovníkov je niečo skutočné, ak sa jeho teoretický popis dá duplikovať stručnejšie – v skratke pomocou jednoduchého popisu. Aby sme vysvetlili, ako to funguje, zoberme si ako príklad mačku.

Takže máme mačku. Technicky to môžeme znovu vytvoriť na papieri (alebo virtuálne) opísaním polohy každej častice, z ktorej sa skladá, a tak zostaviť diagram mačky. Na druhej strane to môžeme urobiť inak: stačí povedať „mačka“. V prvom prípade potrebujeme obrovský výpočtový výkon, aby sme obraz mačky nielen vytvorili, ale povedzme aj rozhýbali, ak hovoríme o počítačovom modeli. V druhom sa stačí zhlboka nadýchnuť a povedať: "Mačka chodila po miestnosti." Mačka je skutočný model.

Uveďme si ďalší príklad. Predstavte si skladbu, ktorá obsahuje ľavý ušný lalôčik, najväčšieho slona v Namíbii a hudbu Milesa Davisa. Vytvorenie tohto objektu výpočtovo zaberie veľa času. No rovnako veľa vám zaberie aj slovný popis tohto fantastického monštra. Nepôjde ani skrátiť, povedať dvoma slovami, pretože takáto skladba je neskutočná, čiže neexistuje. Toto nie je skutočný model.

Ukazuje sa, že sme len chvíľková štruktúra, ktorá sa objavuje pod pohľadom pozorovateľa. Fyzici prilievajú olej do ohňa a hovoria, že snáď sa vo finále ukáže, že svet nie je zložený vôbec z ničoho. Zatiaľ nám zostáva ukazovať jeden na druhého a svet okolo nás, všetko popisovať slovami a rozdávať mená. Čím je model zložitejší, tým viac musíme jeho popis komprimovať, aby bol skutočný. Vezmime si napríklad ľudský mozog, jeden z najzložitejších systémov vo vesmíre. Skúste to v skratke opísať.

Skúste to opísať jedným slovom. Čo sa stane?