Új a terápiában

Kvantumok világa

Kalandok Schrödinger macskájával

Sokakat el bűvölnek a határtudományok, illetve a misztika. Ezzel szemben az elméleti fizikát száraz, unalmas dolognak tartják. Nem ismerik fel, hogy a XX. század modern fizikája rendkívül excentrikus elméleteket és szinte metafizikusnak tűnő interpretációkat tartogat számukra. Ha például Einstein relativitáselméletét megvizsgáljuk, annak alapján nem kizárható az időutazás. A legkülönlegesebb interpretációkkal és gondolatokkal azonban a kvantumfizika szolgál.


Schrödinger macskája - amíg senki nem figyeli meg, egy fura, köztes állapotban létezik, élet és halál között

 

Normál esetben a klasszikus természettudományokban laboratóriumi kísérleteket végeznek. Azonban a kozmológiában (a hatalmas terek és testek világában) vagy a láthatatlanul apró dolgok birodalmában, azaz a kvantumfizikában érthető gyakorlati okokból nem mindig lehet reális kísérleteket folytatni. A fizikusok ilyenkor ún. gondolatkísérleteket fejlesztenek ki, amelyek segítségével bizonyos folyamatokat elméleti szinten lejátszanak, következtetéseket vonva le a kísérlet lehetséges kimeneteléről. Hangsúlyoznunk kell, hogy bár az ilyen kísérletek a megfelelő technikai felszerelés hiányában ma még nem végezhetők el (pl. nincs űrhajó, amellyel a fénysebességet megközelítő sebességet tudnánk elérni), de ez nem jelenti azt, hogy a fizikusok által végzett gondolati kísérletek hajuknál fogva előrángatott dolgok lennének.

 

 

Kirándulás a kvantumfizika birodalmába

Az 1887-ben Bécsben született Nobel-díjas fizikus, Erwin Schrödinger felfedezte, hogy a szubatomi részecskék, mint például a fotonok, elektronok és egyebek, amelyekből egész vilá gunk, sőt az emberi test is felépül, hétköznapi értelemben nem léteznek, nem foglalnak el pontosan definiálható helyet, ahogyan azt a hétköznapi dolgokkal kapcsolatban megszoktuk. Az elektronnak nincs pontosan definiálható pályája, és egy adott pillanatban nem egyetlen helyen tartózkodik. Pusztán valószínűségről és lehetséges létezésről beszélhetünk velük kapcsolatban. Amíg nem nézünk utána, nem vagyunk képesek megmondani, hogy a részecske hol tartózkodik.

 

Az „utánanézés” természetesen mérést jelent, ugyanis a szubatomi részecskék szabad szemmel nem láthatók. Azonban csak valószínűséggel számolhatunk, mint minden atomi folyamatnál, például az atom hasadásakor. Egy részecskét egyszer itt, másszor ott mérhetünk, de nem számíthatjuk ki az útját, illetve a tartózkodási helyét, mint egy kilőtt puskagolyó esetében. A szubatomi részecske a lehetséges útvonalon ugyanis bármely időpontban, bármely ponton ugyanolyan valószínűséggel előfordulhat.

 

Kép 1: Werner Heisenberg: Nem létezik realitás, a megfigyelő dönt a folyamat kimeneteléről   Kép 2: Niels Bohr: A szuperponált, függő állapotok, hullámfüggvények megfigyelésük pillanatában összeomlanak, a részecske meghatározatlanból immár pontosan definiált állapotba kerül   Kép 3: Erwin Schrödinger: Az alany és a tárgy nem választhatók külön egymástól

 

Niels Bohr Nobel-díjas fizikus, a kvantumelmélet egyik atyja, a szubatomi világot minden létező lehetőség együttesének írja le, amelyben minden lehetőség egymás mellett, illetve egymásra rakódva (szuper ponálódva), egymással párhuzamosan létezik, egészen addig, míg egy megfigyelő figyelni, avagy mérni kezd egy paramétert. Ezzel lényegében a megfigyelő egy reális létezésről, létformáról dönt, aminek következtében az egymással párhuzamosan létező lehetőségek hullámfüggvénye összeomlik, illetve megszűnik.

 

Minden részecske, egészen addig, míg nem kezdik el „figyelni”, azaz mérni, nem reális, „köztes” világban létezik, amelyben számtalan árnyékszerű hasonmás kíséri, amelyek megannyi más lehetőséget képviselnek. Tehát minden esemény, amely bekövetkezhet, bizonyos valószínűséggel egymással párhuzamosan létezik ebben a „köztes” világban, míg egy külső megfigyelő valamelyik lehetőség mellett nem dönt.

 

 

A kvantummacska – egy gondolatkísérlet

Ez a tény a fiatal Erwin Schrödingert nagyon zavarta, nem akarta elhinni, hogy a szubatomi világban minden csak véletlen, lehetőség és meghatározhatatlan. A kvantumvilág abszurditását a mi reális világunkra kivetítendő, kigondolt egy kísérletet egy dobozban lévő macskáról. Nem volt képes elhinni, hogy a kvantumok világa gúnyt űz a racionális emberi gondolkodásból. A kísérletet a valóságban soha nem végezték el, csupán gondolati kísérletről van szó, Schrödinger szerette az állatokat, soha nem vetett volna alá egy macskát ilyen tortúrának.

 

Interferencia, Young-féle kettősrés-kísérlet

 

Képzeljünk el egy macskát egy zárt térben, amelybe nem tudunk betekinteni. A zárt térben olyan viszonyok uralkodnak, amelyek a kvantumfolyamatok következtében (pl. egy atomhasadás) halálos reakciót váltanak ki. Mivel az említett kvantumfolyamat reálisan nem történik meg, mielőtt megfigyelték, illetve mérték, 50:50 százalék az esélye annak, hogy a macskára nézve halálos végkifejlet bekövetkezett. Nem az a helyzet, amint hinnénk, nevezetesen, hogy a zárt térben vagy bekövetkezett a végzetes fejlemény vagy nem. Nem létezik objektív kvantumrealitás, mielőtt megfigyelnénk. Bármennyire is furcsának és hihetetlennek tűnik a dolog, a kvantumfizika törvényei szerint a térben a két lehetőség párhuzamosan egyszerre létezik. Az egyik szerint a macska elpusztult, a másik szerint nem. Ez a kvantumállapot áttevődik a macskára, amely része a kvantumrendszernek. Ez azt jelenti, hogy az állat „kevert” állapotban van élet és halál között, vagyis egyszerre élő és halott.

 

A valószínűséghullámok (hullámfüggvények) közül csak akkor omlik össze az egyik, ha a megfigyelő kinyitja a dobozt és belenéz, ekkor vagy élő, vagy elpusztult macskát talál benne. Ebben a kísérletben is az emberi szellem hatása befolyásolja az objektív realitást. A megfigyelő és a megfigyelt nem függetlenek egymástól.

 

Mi, a makrokozmosz részeiként cselekedeteinkkel befolyásoljuk a mikrokozmosz történéseit, és ezáltal teremtjük meg magát a makrokozmoszt, amely velünk együtt a mikrokozmoszból keletkezik. Mi magunk határozzuk meg a kvantumvalóságot, amelyből minden létező keletkezik, beleértve minket is. Saját realitásunk teremti meg önmagát. Nem győzzük ismételni: kvantumszinten nem létezik realitás. Az anyag és minden esemény valószínűséggé és bizonytalansággá, meghatározhatatlansággá oldódik fel, itt nincsenek ok-okozati összefüggések. A dolgok ok, eredet nélkül történnek, ezért kiszámíthatatlanok, egészen addig, míg a mikrokozmoszból felépülő makrokozmosz saját szellemével megteremti a realitást. Ez ciklikus teremtési mechanizmus formájában történik. A teremtmény visszahatóan teremti meg önmagát.

 

 

Egy hidrogénatom hullámtermészete (Kép. B. Thaller, Grazi Egyetem)

 

John Wheeler amerikai fizikus egy kísérletben igazolta, hogy a kvantumfolyamatokat megfigyeléssel még akkor is meghatározhatjuk, ha azoknak tulajdonképpen már el kellett volna dőlniük. A dupla résen végzett kísérletben (egy kísérlet, amely azt hivatott bizonyítani, hogy a fény egyszerre anyagi, illetve hullámtermészetű) eldönthetjük, hogy a foton melyik résen halad át, noha az áthaladás már régen megtörtént. Ez azt jelenti, hogy szellemünkkel visszaható módon tudunk valóságot teremteni. Még a múlt sem reális, ha nem figyeljük meg. Wheeler szerint ez az érvelés addig mehet, hogy az univerzum, amely számtalan kvantumfolyamatból tevődik össze, lényegében nem más, mint tudatos megfigyelésünk által létrehozott jelenség. Az emberi szellem maga teremti meg saját realitását, méghozzá visszafelé hatóan, egészen az ősrobbanásig.

 

Amikor a fényhullámok egy nem fényáteresztő lemezen vágott két, párhuzamos résen hatolnak át, jellegzetes hulláminterferenciaminta jön létre. Ilyen minták keletkeznek akkor is, ha más szubatomi részecskéket egyenként küldünk át a résen.

 

A női pápa és a kommunista Amerika

A kvantumjelenség egészen más interpretációját fejtette ki Hugh Everett fiatal fizikusként 1957-ben, doktori  isszertációjában. Ez később multiverzum-elmélet néven vagy párhuzamos univerzumok néven vált ismertté.

 

Everett azt állítja, Schrödinger macskás kísérleténél maradva, hogy nem csak az egyik lehetőség válik realitássá, hanem mindkét lehetőség egymástól függetlenül létezik. Ez azt jelenti, hogy ha belenézünk a dobozba, az egyik univerzumban egy halott macskát talál az ottani megfigyelő, a másikban egy élőt. A tudatos megfigyelő ugyanis két párhuzamos világot teremt megfigyelésével, mérésével. Everett és más fizikusok azt állítják, hogy a kvantumvilágban létező számtalan lehetőség a megfigyeléssel számtalan realitássá, megannyi kópiává alakul, egymástól független univerzumokban.

 

A macska esetében ez azt jelenti, hogy két azonos megfigyelő létezik. Tehát ön mint ember két párhuzamos kvantumuniverzumban egyidejűleg létezik, és mindegyikük egy másik macskát pillant meg.

 

 

Az abszolút hőmérsékleti nulla ponthoz közel bizonyos anyagokban az elektronok a fázisátfedések miat elveszítik megszokott tulajdonságaikat (Kép: H von Löhneysen Karlsruhei Egyetem)

 

 
Amivel minden másodpercben végtelen számú kvantumlehetőség létezik, az univerzum folyamatosan számtalan, többé-kevésbé eltérő tulajdonságú másolattá osztódik. Ezek szerint lehetséges, hogy van egy olyan világ, amelyben nem zajlott le a II. világháború, vagy egy másik, amelyben női pápa van, vagy ismét egy másik, amelyben esetleg Amerika kommunista állam. A képzeletnek semmi sem szab határt. Sok párhuzamos világ csak kismértékben térne el egymástól, míg mások nagyon.

 

Ez azt jelenti, hogy saját személyünkből is számtalan másolat létezik, a legkülönbözőbb életet élve, a legkülönfélébb foglalkozást űzve, házasságban vagy egyedül élve, és minden kvantumfolyamattal az ének száma egyre nő. Néhány fizikus elutasítja ezt az elméletet, mert túlságosan metafizikusnak tartják, és mert a számtalanul sok párhuzamos univerzum gondolatát abszurdnak tartják. De a kvantumfizika, a relativitáselmélet és a kozmosz nagysága is bizarr.

 

 

Miért nem ajánlatos fizikus barátjának lenni

Az emberi értelem terhelhetőségének csúcsát a magyar Nobel-díjas fizikus, Wigner Jenő gondolati kísérlete jelenti. Képzeljük el, hogy a korábban említett dobozba a macska mellé bezárunk egy megfigyelőt is, mondjuk Wigner barátját. Wigner számára, aki az egész kísérletet kívülről figyeli, a barátja is hullámfüggvény helyzetben van, azaz élet-halál között lebegő, köztes lehetőség állapotában, egészen a megfigyelés, azaz a konkrét mérés pillanatáig. A megoldatlan kérdés, amelyről a fizikusok évtizedek óta hevesen vitatkoznak, hogy Wigner dobozban tartózkodó barátja is képes-e a hullámfüggvényt (függőben lévő lehetőséget) összeomlasztani, vagy ő maga is részévé válik a kvantumfizikai rendszernek, és szuperponálódva, egyfajta lebegő, köztes állapotban létezik-e, amíg a dobozban van. A legegyszerűbb esetben abból indulnak ki, hogy a barát a dobozban, mint megfigyelő, maga hozzájárul a hullámfüggvény összeomlásához, ezért itt konkrétan definiált, egyféle létezik. Mivel azonban Wigner tudata az egész kísérlet fölött áll, tehát még egy szuperponálódott állapot létezik, Wigner számára a köztes, lebegő állapot még fennáll. Ez azt jelenti, hogy Wigner barátja a dobozban két példányban létezik: egy élő és egy halott (ismételjük, csak gondolatkísérletről van szó). A problémát az jelenti, vajon hol omlik össze a több, egymásra rakódott kvantumhullámfüggvény? Amennyiben ezek a szuperponálódott, köztes állapotban lévő realitások minduntalan áttevődnek a makroszkopikus világra (tehát emberekre, fákra, házakra, bolygókra stb.), akkor elméletileg gigantikus mennyiségű, eltérő realitású univerzum létezhet.

 

Párhuzamos világok - Ön melyik Földön élne szívesebben?

 

A fentiekből kitűnik, hogy a modern fizika számos filozofikus és metafizikus vita alapjául szolgálhat. Hála istennek csak tiszta gondolatkísérletről van szó. De megnyugodhatunk, lényegében nincs is szükség ilyen kísérletre. Ugyanis minden, az univerzum minden egyes atomjában zajló kvantumfolyamat lényegében egy szuperponált hullámfüggvény, azaz potenciális lehetőség. 

 

Lehet tehát, hogy mi csupán egy másik univerzumban létező hasonmás duplikátumai, másolatai vagyunk. Olyan világok létezhetnek, amelyek csak arra várnak, hogy megfigyeljék, megmérjék őket, hogy aztán reálissá váljanak, vagy ennek hiányában örökre lebegő, köztes állapotban maradjanak. Az „itt és most”-hoz tapadó földi értelmünk erről valószínűleg nem is venne tudomást.

-tommy-
XVII. évfolyam 10. szám

Címkék: holisztika, kvantumfizika, Schrödinger macskája

Aktuális lapszámunk:
2019. augusztus

A korábbi lapszámaink tartalmának megtekintéséért kattintson IDE.