A ka të bëjë teoria kuantike me realitetin dhe atë që dimë?
Fizikanët dinë sesi ta përdorin teorinë e kuanteve – telefoni dhe kompjuteri juaj është provë e kësaj. Port ë dish sit aa përdorësh është shumë e ndryshme nga të kuptuarit plotësisht të botës të cilën kjo teori prshkruan – apo edhe të kuptimit të mekanizmave matematikë të ndryshëm që shkencëtarët përdorin në këtë teori. Një objekt i tillë matematik, statusin e të cilit fizikanët e kanë debatuar për një kohë të gjat, njihet si gjendja kuantike.
Një nga tiparet më befasuese të teorisë kuantike është se parashikimet e saj janë, nën çdo rrethanë, probabiliste. Nëse do të doni të zhvilloni një eksperiment në laborator dhe mandej përdorni teorinë kuantike për të parashikuar rezultatin e shumë matjeve që mund të kryeni, më i miri që toria mund të ofrojë është probabiliteti – të themi një shans 50% që do të keni iks rezultat dhe një 50% shans se do të merrni një tjetër. Roli që gjendja kuantike luan në teori është të përcaktojë apo të paktën të kodojë këto mundësi. Nëse njihni gjendjen kuantike atëherë ju mund të përllogarisni probabilitetin e marrjes së çdo rezultati të mundshëm për çdo eksperiment të mundshëm.
Por a përfaqëson në fund të fundit gjendja kuantike disa aspekte objektive të realitetit, apo është ajo një mënyrë për të karakterizuar diçka për Ne, më konkretisht, diçka rreth asaj që dis apersona dinë për realitetin?
Kjo pyetje na çon pas në historinë më të hershme të teorisë kuantike, por që është rikthyer si çështje sërish, duke frymëzuar një mori rezultatesh teorike dhe madje edhe disa teste eksperimentale.
Për të parë se pse gjendja kuantike mund të përfaqësojë atë çfarë dikush di, merrni në konsideratë një rast tjetër ku ne përdorim probabilitetet. Përpara se një mikesha juaj të hedhë zarin, sugjeroni se çfarë do të bjerë. Nëse mikesha juaj do të hedhë një zar standard gjashtëfaqësh, ju zakonisht do të thoni se ka 17%(një në gjashtë)shans që do të keni të drejjtë, pavarësisht se çfarë do të sugjeroni. Këtu probabiliteti përfaqëson diçka për ju: gjendjen tuaj të njohurive për zarin. Le të supozojmë se ju keni kthyer shpinën kur zaret hidhen, kështu që ajo e sheh rezultatin – një 6 po themi – por ju nuk mundeni. Për ju rezultati mbetet i paqartë, ndonëse ajo e di. Mundësitë që përfaqësojnë pasiguritë e një personi, edhe pse aty ka një farë vërtetësie, quhen Epistemike, një nga fjalët e greqishtesh për dijen.
Kjo do të thotë që ju dhe mikesha juaj mund të zgjidhni probabilitete shumë të ndryshme, pa qenë asnjë prej jush gabim. Ju thoni se probabiliteti që zari të bjerë gjashtë është 17%,, ndërsa mikesha juaj, që e ka parë tashmë rezultatin, thotë që është 100%. Kjo vjen pasi secili prej jush di gjëra të ndryshme dhe probabilitetet janë përfaqësime të gjendjeve tuaja respective të dijes. I vetmi supozim i pasaktë do të ishte ai që thotë se nuk ka asnjë shans që zari të bjerë gjashtë.
Për më shumë se 15 vjet, fizikanët kanë debatuar nëse është e mundur që gjendja kuantike të jetë epistemike në një mënyrë të ngjashme. Supozoni se ka diçka të vërtetë rreth ndërtimit të botës – diçka si rregullim I grimcave në hapësirë, apo madje edhe një rezultat në lojën e zareve – por që ju nuk e dini se çfarë është. Një gjendje kuantike, sipas këtyre qasjeve, është vetëm një mënyrë karakterizimi e dijes tuaj të paplotë rreth konfigurimit të botës. Duke patur parasysh disa gjendje fizike, duhet të ketë më shumë sesa një mënyrë korrekte për të caktuar një gjendje kuantike(quantum state), në varësi të informacionit që keni.
Është tërheqëse të mendosh në këtë mënyrë për gjendjen kuantike për shkak të mënyrës sesi gjendjet kuantike ndryshojnë kur ju matni diçka rreth një sistemi fizik. Matja e një sistemi në përgjithësi do ta ndryshojë gjendjen e tij, nga një gjendje në të cilën çdo rezultat i mundshëm ka probalilitet të ndryshëm nga zero, drejt një gjendjeje në të cilën prodhohet vetëm një rezultat. Kjo është shumë e ngjashme me atë që ndodh kur në lojën e zareve, ju merrni vesh se zari ka rënë gjashtë. Duket e çuditshme të mendosh që bota do të ndryshojë thjeshte sepse ju matni diçka. Por nëse është vetëm dija juaj që ndryshon, atëherë gjërat nuk duken aq të çuditshme.
Një tjetër arsye për të menduar që gjendja kuantike është epistemike është se, në shumë raste, nuk ka rrugë për ta treguar, me një eksperiment të vetëm, se cila ishte gjendja kuantike përpara eksperimentit. Kjo po ashtu ngjan me probabilitetet në lojën e zareve. Supozoni se një tjetër mik erdhi të luaj dhe këmbënguli që probabiloiteti që zari të berë gjashtë ishte vetëm 10%, ndërkohë që ju ende thoni se është 17%. A mundet që një eksperiment i vetëm të tregojë se kush ka të drejtë? Jo. Arsyeja për këtë është se rezultati aktual – të themi gjashtë – përputhet me të dyja përcaktimet probabiliste(ndonëse një mund të jetë më i saktë në sensin e frekuencave të duhura gjastë shumë hedhjeve). Nuk ka ndonjë mënyrë për të thënë nëse ju apo miku juaj ka të drejtë në ndonjë prej rasteve të veçanta. Sipas qasjeve epistemike ndaj teorisë kuantike, arsyeja pse ju nuk mund të dalloni në rrugë eksperimentale shumë nga gjendjet kuantike është njësoj si për lojën e zareve: ka disa mundësi në situatën fizike në fjalë që janë kompatibël me shumë gjendje kuantike.
Rob Spekkens, fizikan në Institutin Perimeter për Fizikën Teorike në Ontario, publikoi në vitin 2007 një studim që pati ndikim, përmes të cilit prezantoi një “teori të lodrës”(toy theory) të krijuar për të imituar teorinë kuantike. Teoria e lodrës nuk ishte e njëjta si teoria kuantike, sepse limitohej në sisteme ekstremisht të thjeshta, sisteme me e shumta dy vlera të mundshme për çdo cilësi të vetën si “e kuqja”, “bluja”, për ngjyrat, apo “lart”, “poshtë” për orientimin. Por si teoria kuantike ajo përfshinte gjendje që mund të përdoreshin për të llogaritur probabilitetet. Dhe bëri shumë nga parashikimet si teoria kuantike, të paktën për këta sisteme të thjeshtë.
Teoria e lodrës e Spekkens ishte interesante sepse njësoj si në teorinë kuantike, gjendjet e saj ishin përgjithësisht “të padallueshme” dhe kjo padallueshmëri shpjegohej plotësisht nga kompatibliteti reciprok me ato të situatave analoge fizike. Me fjalë të tjera, teoria e lodrës ishte shumë e ngjashme me teorinë kuantike dhe gjendjet e saj ishin në mënyrë të qartë epistemike. Derisa padallueshmëria e gjendjeve kuantike nuk ka – për ata që janë të prirur ndaj një qasjeje epistemike – një shpjegim të pranuar – pyetja është nëse mund të kenë të paktën një – Spekkens dhe të tjerë e morën këtë si evidencë të faktit se edhe gjendjet kuantike mund të jenë epistemike gjithashtu, vetëm nëse teoria e lodrës mund të aplikohet në sisteme më të komplikuara. Ajo ka frymëzuar një shumësi kërkimesh, në kuadër të të cilave disa fizikanë përpqien të zgjerojnë punën e tij për të mbuluar të gjithë fenomenin kuantik, ndërsa të tjerë përpqien të tregojnë se ku ajo është e gabuar.
Deri më tani pesimistët janë shumica. Për shembull, një rezultat i diskutuar gjerësisht nga punimi i vitit 2012, publikuar në “Nature Physics”, nga fizikani teorik Matthew Pusey, Jonathan Barrett dhe Terry Rudolph, sanksionon se nëse eksperimentet fizike mund të zhvillohen gjithnjë në mënyrë të pavarur nga njëri – tjetri, atëherë nuk mund të ketë ambiguitet për gjendjen kuantike “korrekte” që përshkruan ato eksperimente. Gjendje të tjera kuantike do të ishin të gabuara, në të njëjtën mënyrë që do të ishte gabim të mendohej se ka zero përqind shans që të hedhës gjashtën me zar, që në fakt ka rënë gjashtë.
Një tjetër studim, publikuar në “Physical Review Letters” në vitin 2014 nga Jonathan Barrett, Eric Cavalcanti, Raymond Lal dhe Owen Maroney, tregoi se nuk kishte mënyrë për të zgjeruar teorinë e lodrës së Spekkens në sisteme, cilësitë e të cilëve mund të marrin tre apo më shumë vlera si “e kuqe”, “blu” dhe “jeshile” për gjyrat në vend të vetëm “e kuqe” dhe “blu” – pa cenuar parashikimet e teorisë kuantike. Autorët propozuan madje kryerjen e eksperimenteve që do të mund të tregonin diferencën mes parashikimeve të teorisë kuantike dhe atyre që çdo qasje epistemike mund të bënte dhe deri më tani, eksperimentet që janë kryer bien dakord me teorinë kuantike standard. Me fjalë të tjera, nuk është e mundur të intepretohet gjendja kuantike si epistemike, sepse çdo teori në të cilën gjendja është epistemike çon në parashikime të ndryshme nga teoria kuantike.
A përjashtojnë këto rezultatet idenë se gjendja kuantike është një tipar i mendjes sonë? Po dhe jo.
Argumentet që ngrihen kundër qasjeve epistemike jaanë teorema matematike të vërtetuara në një kornizë të veçantë për mendimin rreth teorive fizike. Së pari të zhvilluara nga Spekkens dhe bashkëpunëtorët e tij si një mënyrë për të shpjeguar qasjet epistemike , kjo kornizë përfshin disa aksioma themelore. Njëra është ajo se bota është përherë në një lloj gjendjeje ontike, një gjendje e përcaktuar fizike e pavarur nga çfarë rastis që ne të dimë, e cila mundet ose jo të koincidojë me gjendjen kuantike; një tjetër është ajo se një teori fizike bën parashikime që mund të përfaqësohen duke përdorur metoda nga teoria standarde e probabilitetit. Këto aksioma nuk janë kntroversale – por kjo nuk do të thotë se ato janë të vërteta. Ajo çfarë rezultatet e këtij studimi tregojnë është se nuk mund të ketë një teori brenda kësaj kornize që të jetë epistemike në të njëjtën mënyrë mes modelin e lodrës së Spekkens, ndërkohë që bihet dakord me teorinë kuantike.
Nëse kjo është fjala e fundit kjo varet nga optika juaj mbi kornizën. Dhe mbi këtë subjekt, opionionet mund të variojnë.
Për shembull, Owen Maroney, një fizikan dhe filozof në Universitetin e Oxford dhe një nga autorët e studimit të vitit 2014, sipërcituar, shkruante në një e-mail:
“Modelet më bindëse psi-episemike” – modele epistemike(të dijes) që mund të përshtaten brenda kornizës së Spekkens – “po përjashtohen”. Po kështu, Matt Leifer, fizikan në Unversitetin Chapman që ka shkruajtur gjerësisht mbi qasjet epistemike ndaj gjendjes kuantike, thotë se edhe rezultati i studimit të vitit 2012 në "Nature Physics" e mbyll çështjen – derikur ju keni dëshirën të pranoni aksiomën e tyre të pavarësisë(që siç thotë Leifer, ai është shpesh “i prirur ta bëjë”).
Spekkens vetë është më I kujdesshëm. Ai bie dakord se këto rezultate kanë vendosur kufizime të rëndësishme mbi qasjet epistemike të gjendjes kuantike. Po rai thekson se këto rezultate janë provuar të gjitha brenda kornizës së tij – dhe si krijues I saj, ai shpejton të evidentojë se ajo ka limitimet e veta, siç janë p.sh aksiomat për probabilitetin. Dhe kështu, mendon ai, qasjet epistemike ndaj gjendjes kuantike mbeten të mirë – motivuara, por që ato të kenë sukses ne duhet të rishikojmë aksiomat bazë për teoritë fizike që shumica e fizikanëve kanë preferuar t’i pranojnë pa pyetur.
Çfarë duket qartë se fakti se në çështjet themelore të teorisë kuantike është bërë përparim i vërtetë. Shumë fizikanë priren të hedhin poshtë pyetjet për kuptimin e gjendjes kuantike thjesht si interpretim apo më keq, si interpretim “filozofik”, sa kohë që ato nuk janë të rëndësishme për problemet për të cilat shumica e fizikanëve të fizikës kuantike merren, siç është ndërtimi i përshpejtuesve të rinj të grimcave apo ndërtimi i lazerave më të mirë. Të thuash se një problem është “filozofik” e bën atë të duket sikur del jashtë rrezes së fizikës matematike dhe eksperimentale.
Por puna mbi qasjet epistemike dëshmon sesa e gabuar është një sjellje e tillë. Spekkens dhe bashkëpunëtorët e tij ia dolën të marrin një interpretim të gjendjes kuantike dhe ta kthejnë atë në një hipotezë precise – që u refuzua mandej me rezultate matematike dhe eksperimentale. Kjo nuk do të thotë që qasjet epistemike kanë vdekur, por i detyron mbrojtësit e tyre që të dalin me një hipotezë të re. Dhe ky është një progres i qartë – shkencor dhe filozofik.
http://nautil.us/blog/is-quantum-theory-about-reality-or-what-we-know
Përkthimi: ResPublica
Comments
Nje objekt i tille matematik.
Nje objekt i tille matematik... ! C'ishte kjo? Vete teoria (kuantike)? Apo gjendja kuantike e natyres? Pastaj, c'lidhje ka kategoria filozofike "propabiliteti" me vete natyren e materies? Propabiliteti eshte nje abstraksoin i yni (i njeriut) per te kategorizuar mundesite e ndodhive dhe formave te ndryshme ne natyre, nderkohe qe keto te fundit (fenomenet ne natyre) jane reale, objektive dhe te pavarura nga ne njerezit! Apo vazhdohet me muziken e vjeter te Borit-Plankut-Shroderit-Hajzenbergut, njeri i bie patkoit e tjetri i bie gozhdes, te ndikimit te syve te njeriut dhe dedektorit mates elektronet e kaluara ne carjen e pengeses dhe orientimin e tyre!?!
Add new comment