Έναν αιώνα μετά τη γέννησή της, η θεωρία της Κβαντομηχανικής συνεχίζει να εντυπωσιάζει με την ακρίβεια και την πρακτική της εφαρμογή, αλλά και να προβληματίζει βαθιά την επιστημονική κοινότητα. Παρά την κολοσσιαία επίδρασή της στην τεχνολογία και τη Φυσική, οι επιστήμονες παραδέχονται πλέον ανοιχτά: δεν καταλαβαίνουμε πλήρως τι πραγματικά περιγράφει.
Σε πρόσφατο αφιέρωμα του επιστημονικού περιοδικού Nature, αποτυπώνεται η σύγχυση που επικρατεί στις τάξεις των Φυσικών σχετικά με το τι ακριβώς υποδηλώνει η θεωρία για τη φύση της πραγματικότητας. Το πιο εντυπωσιακό συμπέρασμα από τη σχετική έρευνα: οι απόψεις είναι κατακερματισμένες και καμία σχολή σκέψης δεν συγκεντρώνει ομόφωνη στήριξη.
Διαβάστε επίσης
Η έρευνα έγινε με αφορμή την επέτειο των 100 χρόνων από την ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής και συγκέντρωσε απαντήσεις από περισσότερους από 1.100 Φυσικούς παγκοσμίως. Το σκηνικό για τη συμβολική αυτή συγκέντρωση ήταν το νησί Heligoland στη Γερμανία, όπου ο Werner Heisenberg διατύπωσε τις πρώτες του εξισώσεις τη δεκαετία του 1920.
Παρότι η θεωρία έχει δώσει γόνιμο έδαφος για την ανάπτυξη τεχνολογιών αιχμής, από laser και μαγνητικές τομογραφίες, μέχρι ημιαγωγούς και smartphones, το τι πραγματικά περιγράφει σε επίπεδο φυσικής πραγματικότητας, παραμένει ασαφές.
Η πιο διαδεδομένη ερμηνεία, με ποσοστό 36% των συμμετεχόντων στην έρευνα, είναι η λεγόμενη Κοπεγχάγεια Ερμηνεία, την οποία ανέπτυξαν οι Heisenberg και Niels Bohr. Σύμφωνα με αυτήν, τα κβαντικά φαινόμενα δεν έχουν καθορισμένες ιδιότητες μέχρι να παρατηρηθούν. Η ίδια προσέγγιση υποστηρίζει ότι το «κύμα πιθανοτήτων» που περιγράφει την κατάσταση ενός σωματιδίου καταρρέει σε μία μόνο πιθανή έκβαση τη στιγμή της παρατήρησης.
Η πιο χαρακτηριστική και συγχρόνως παράδοξη αναπαράσταση αυτής της ιδέας είναι το περίφημο πείραμα σκέψης με τη γάτα του Schrödinger: μια γάτα που είναι ταυτόχρονα ζωντανή και νεκρή μέσα σε ένα κουτί, έως ότου κάποιος ανοίξει και την παρατηρήσει. Ωστόσο, πολλοί Φυσικοί δηλώνουν πλέον απογοητευμένοι με αυτήν την ερμηνεία. Όπως εξήγησε ο φιλόσοφος της φυσικής Decio Krause, παρότι η Κοπεγχάγεια Ερμηνεία είναι απλή και πρακτική, αποτυγχάνει να εξηγήσει γιατί η πράξη της μέτρησης έχει τέτοια δύναμη στην κβαντική συμπεριφορά.
Αξιοσημείωτο είναι ότι ένα σημαντικό ποσοστό Φυσικών (περίπου 15%) υιοθετεί μια εντελώς διαφορετική προσέγγιση: την ερμηνεία των Πολλών Κόσμων (Many Worlds Interpretation). Σύμφωνα με αυτήν, δεν υπάρχει κατάρρευση του κυματοειδούς συνάρτησης. Αντίθετα, κάθε πιθανή έκβαση ενός φαινομένου πραγματοποιείται σε κάποιο παράλληλο Σύμπαν. Όταν λοιπόν ένας παρατηρητής μετρά ένα σωματίδιο, λαμβάνει ένα αποτέλεσμα, αλλά σε ένα άλλο Σύμπαν υπάρχει και το άλλο ενδεχόμενο.
Ο Sean Carroll, θεωρητικός Φυσικός από τις ΗΠΑ, δήλωσε ότι η αποδοχή της πολυσυμπαντικής πραγματικότητας απαιτεί «ριζική αναδιάταξη των ενστίκτων μας για τον κόσμο», αλλά αυτό θεωρεί αναμενόμενο όταν μιλάμε για μια τόσο θεμελιώδη θεωρία της φύσης.
Πέρα από τις ερμηνευτικές διαφορές, η έρευνα του Nature ανέδειξε και άλλες σημαντικές διχογνωμίες: ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η ερώτηση για το αν υπάρχει ξεκάθαρο όριο ανάμεσα στον κλασικό και τον κβαντικό κόσμο. Ακριβώς το 45% των ερωτηθέντων απάντησε θετικά, ενώ το ίδιο ποσοστό απάντησε αρνητικά, καταδεικνύοντας το βαθύ χάσμα στις αντιλήψεις.
Το πιο αποκαλυπτικό ίσως εύρημα της έρευνας είναι ότι μόλις το 24% των συμμετεχόντων δηλώνει σίγουρο για την ορθότητα της ερμηνείας που υποστηρίζει. Αντίστοιχα, το 75% πιστεύει ότι αργά ή γρήγορα η υπάρχουσα θεωρία της κβαντικής μηχανικής θα αντικατασταθεί από κάτι πιο ολοκληρωμένο.
Έναν αιώνα μετά τα πρώτα του βήματα, το πεδίο της κβαντικής φυσικής παραμένει ζωντανό, προκλητικό και σε ένα βαθμό μυστηριώδες. Ίσως το μεγαλύτερο του παράδοξο να είναι ότι, παρ’ όλη την ακρίβεια και τη χρησιμότητα του, συνεχίζει να προκαλεί βασικά ερωτήματα για το τι πραγματικά είναι η φύση της πραγματικότητας.
[via]
