Mentionsy

Jednak dzięki nauce udało nam się przynajmniej częściowo poznać mechanizmy działania naszego wszechświata.

W dzisiejszym odcinku miałem przyjemność porozmawiać z profesorem Markiem Kuśem właśnie o różnych aspektach naszego rozumienia świata.

Rozmawiamy o związkach matematyki z fizyką, emergencji, chaosie zarówno klasycznym jak i kwantowym, o informacji, mechanice kwantowej, determinizmie, a nawet zahaczamy o temat wolnej woli.

Marek Kuś jest profesorem fizyki teoretycznej i wieloletnim pracownikiem Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, gdzie w latach 2003-2006 pełnił funkcję dyrektora.

Jego zainteresowania naukowe obejmują podstawy mechaniki i informatyki kwantowej, chaos klasyczny i chaos kwantowy, a także filozofię nauki.

Witajcie, ja nazywam się Michał Szyc i zapraszam na podcast To Bardziej Skomplikowane.

Dzisiaj rozmawiamy, tak ogólnie myślę, można byłoby powiedzieć o strukturze rzeczywistości, więc może najpierw chciałbym poruszyć temat matematyki, bo to no właśnie dzięki niej fizyka może opisywać różne zjawiska, więc może moje pierwsze pytanie do pana byłoby, jak pan dzisiaj postrzega matematykę?

To zawsze jest jakąś taką eksperymentalną nauką, tak jak jest fizyka, chemia czy biologia, to jesteśmy przyzwyczajeni, że takie doświadczenia nigdy nie dają wiedzy pewnej.

No i w zasadzie matematyka rozwija się tylko przez to, przez rozszerzanie swoich, więc w pewnym sensie te prawdy stają się, na przykład okazuje się, że z tych prawd wynikają inne prawdy, które obejmują szersze obszary matematyki.

Tak, bo jest część to po prostu wszechświata, można tak wtedy o tym myśleć.

Wszechświata, tak.

Natomiast mamy tutaj wielki dylemat, dlaczego to, cośmy sobie wymyślili, to stosuje się w ogóle właśnie do wszechświata, do rzeczywistości fizycznej.

No i on właśnie porusza ten problem, dlaczego matematyka w zasadzie stosuje się do opisu zjawisk fizycznych na przykład.

To znaczy formułuje się pewną hipotezę, próbuje się sprawdzić, próbuje się obalić, eksperymentuje się z różnymi obiektami w umyśle, no i wtedy można sformułować twierdzenie.

Tutaj chciałbym dopytać, czy ten eksperyment jest przeprowadzany na tym w pewnym sensie języku matematyki, czyli jest operacja symbolami tworzona?

Jest taka książka Adamara na temat psychologii odkrycia matematycznego.

Chociaż nie wydaje mi się, żeby to było konieczne.

Ja jestem rzeczywiście takim algebraikiem, to znaczy ja muszę sobie wzory wypisywać, tam dowadniać na tych wzorach.

Mhm.

Chodziło mi się jak najbardziej.

Na przykład wiele dowodów takich matematycznych w teoriach dotyczących Wszechświata, czy to u Kopernika, czy Newtona, to były właśnie dowody geometryczne, a nie takie analityczne, jakbyśmy sobie to...

No to nie jest zawarte to, że ich suma jest 12 i to musimy odkryć, prawda?

No ale oczywiście ciągle jesteśmy w takim miejscu, że nie bardzo wiemy, dlaczego to miałoby się stosować, tylko mnie to słabo tłumaczy, dlaczego ta matematyka, która wynikła z eksperymentów nieangażujących w żaden sposób rzeczywistości zewnętrznej, tylko nasz umysł,

Dlaczego ta matematyka stosuje się w fizyce, znaczy w opisie wszechświata?

Być może tam jest jeszcze bardzo dużo innych.

Wiele ciekawych innych rzeczy, które nie są matematyzowane.

No ale wyobraźmy sobie, że te wszystkie przedmioty, cały nasz wszechświat jest tak naprawdę czerwony.

No i to jest właśnie chyba taki sposób wydobywania tej matematyczności czy matematycywalności przyrody.

To znaczy, no, w takim współczesnym, współczesnej fizyce to wiadomo, że taka koncepcja tak zwanej przestrzeni Hilberta, prawda, powstała wcześniej i była to czysto matematyczna konstrukcja.

która wynikła z rozważań nad porównaniami całkowymi, a potem się okazało, że to jest taka podstawowa struktura matematyczna, która, jak nam się wydaje, w tej chwili tkwi u podstaw mechaniki kwantowej.

że to wszystko działa, że to jest bardzo dobre pojęcie matematyczne, które jakoś dotychczas tylko nie było potrzebne w matematyce, a fizykom okazało się przydatne.

Tak, no może chciałbym przejść teraz już od tematu matematyki, to znaczy to jest związane myślę mocno do zagadnień związanych z emergencją, dlatego że to jest też bardzo ciekawe zjawisko.

W którym no właśnie pewne struktury zaczynają się robić dużo bardziej skomplikowane i wynikają z prostych reguł, czyli proste reguły mogą prowadzić w takim dużym uproszczeniu do dużo bardziej złożonego zachowania.

No, abstrahując z tego, że być może można, jak się zastosuje jakąś dobrą teorię fizyczną, ale tak na pierwszy rzut oka to pewno nie.

Zdolności jakiekolwiek, intelektualne czy wręcz obliczeniowe na przykład, nawet jeśli mamy znakomite teorie, nie pozwolą nam stwierdzić jak działa, czy jak zachowuje się ten układ złożony.

Przypuśćmy, że w całym wszechświecie znajduje się tylko jedna cząstka.

W związku z czym widać, że to więcej daje nowe, wymusza nawet wprowadzanie nowych praw.

Mimo, że wydaje się, że wszystko da się wyprowadzić z jakichś takich elementarnych własności, cząstek elementarnych, czy potem atomów itd., to to chyba nie do końca jest prawda.

Jedną z takich dziedzin fizyki bardzo ważną jest fizyka statystyczna.

Ona ma pewne swoje prawa, pewnie wszyscy słyszeli o takich prawach, jak to o stuentropii itd.

To znaczy nie można wyprowadzić stwierdzenia o wzroście entropii bez przyjmowania dodatkowych założeń, czy też praw, które obowiązują

To są jakieś, inaczej mówiąc, bez wprowadzenia ręką, jak ja to mówię, jakiś założeń probabilistycznych.

To słynne twierdzenie H o wzroście entropii.

Czy mógłbym dopytać, bo to jest tak, że to się zmienia na tym wyższym poziomie tylko opis tego, jak my to możemy na przykład agregat wielu cząstek opisać, bo nie jesteśmy w stanie śledzić po prostu na przykład zasad mechaniki kwantowej dla takiego ogromu.

Musimy myśleć o tym jako o właśnie nowym prawie, to znaczy, że tam się pojawiają rzeczy, których nie ma w mechanice kwantowej.

To nie jest tylko kwestia opisu, bo gdyby to była kwestia opisu, to wracamy chyba trochę do takiego epistemologicznego podejścia do emergencji, że my nie umiemy, bo jesteśmy za słabi w tym, za słabi w tym i tak dalej.

To jest chyba takie podejście.

Teraz tak, trzeba tutaj, jak każdy fizyk, każdy fizyk jest, tak bym powiedział, w duszy redukcjonistą, to znaczy uważa, że tak naprawdę wszystko jest fizyką, no szczególnie chemia to już na pewno, prawda?

Ponieważ chemia to jest fizyka, biologia to chemia, no to wszystko się tak naprawdę da zredukować do fizyki.

Różne są oczywiście filozoficzne koncepcje, jak to pogodzić, ale można powiedzieć, że zależność od fizyki, czy też od tego elementarnego fizycznego poziomu wszystkich zjawisk we wszechświecie polega na tym,

Ta zmiana na niższym poziomie, na tym takim czysto fizycznym, mikroskopowym, nie musi prowadzić koniecznie do zmiany tych stanów układów na wyższym poziomie, czy to na przykład chemicznych, czy biologicznych układów, ale niewątpliwie jeżeli następuje zmiana jakoś

Tak, ale to by znaczyło, że są jakieś podstawowe prawa wtedy, które wraz z rozwojem tych praw, z aplikacją tych praw, generują bardziej złożone systemy i w tych bardziej złożonych systemach obserwujemy zachowanie, które nie jest już z naszej perspektywy redukowalne do tych prostych praw.

Tak, nie możemy ich redukować do tego, jak się zachowują układy.

No tutaj z emergencji może chciałbym przejść do chaosu, dlatego że w pewnym sensie właśnie te zjawiska, które podlegają jakimś prawom, mogą stać się bardzo wrażliwe na warunki początkowe.

To znaczy, że otrzymujemy zupełnie inne zachowanie danego systemu w zależności od tego, jak się zmieniają te warunki początkowe.

I tutaj się pojawia ta kwestia tego chaosu.

I jedna z takich rzeczy, która mnie ciekawi, to jest to, że

Chaos jest raczej deterministyczny, prawda?

Że możemy o chaosie myśleć jako o czymś, co jest deterministyczne.

Znaczy w tym rozumieniu, o którym tutaj będziemy w tej chwili mówić, to jest to rzeczywiście tzw.

chaos deterministyczny.

To znaczy, że my mamy takie wyobrażenie, jak się przeczyta dowolny podręcznik mechaniki,

To tam jest powiedziane, że cała mechanika to polega na rozwiązywaniu tak naprawdę równań Newtona, które mówią, że jeżeli znamy warunek początkowy, to znaczy początkowe położenia wszystkich cząstek, prawda, i ich prędkości, powiedzmy, no i wiemy, jakie siły działają, znaczy skąd inąd znamy prawa, które rządzą tym ruchem, znaczy siły grawitacyjne, elektromagnetyczne i tak dalej.

No to jesteśmy w stanie wyznaczyć stan w dowolnej chwili czasu.

A druga rzecz to jest taka, czy rzeczywiście tak jest, że ten stan, który jest w przyszłości, to jest jedyny możliwy przy założeniu jakichś konkretnych warunków początkowych dotyczących aktualnych powodów.

No i takie zachowanie nazywamy chaotycznym, a całe to zjawisko chaosem deterministycznym.

To ja bym powiedział, jest taka, po pierwsze można to znowu wiązać z ułomnościami naszych możliwości umysłowych.

Czy komputerowych, ale ja bym powiedział, że tutaj jest fundamentalnie, jeżeli takie układy są i dla takiego układu, powiedzmy nawet we wszechświecie, jeżeli występują jakieś takie zachowania, to to ma dużo głębsze znaczenie niż tylko taki, że my nie jesteśmy w stanie obliczyć tego, jak to będzie w przyszłości.

Ta tak zwana czuła zależność od warunków początkowych polega na tym, że oczywiście możemy te warunki początkowe, że my nie możemy ich wyznaczyć dokładnie ze względu na różne pryncypia.

Ale nawet abstrahując od tego, że to z punktu widzenia mechaniki kwantowej jest niemożliwe, to nawet na poziomie klasycznym teoretycznie jest tak, że jeżeli zwiększymy dokładność wyznaczenia naszego położenia, dobrze to zmierzymy, to wtedy oczywiście możemy dłużej przewidywać.

Ale to jest niemożliwe, dlatego że my musielibyśmy zapisać sobie gdzieś te nasze warunki początkowe, żeby temu komputerowi to dać, to do tego potrzebują drugiego takiego wszechświata, prawda?

No bo to jest dokładnie ta informacja, która jest zawarta w naszym wszechświecie.

Mamy takie dwa wszechświaty, tak.

No to teraz albo te wszechświaty nie są ze sobą połączone, to ten drugi nam się do niczego nie przyda.

Więc jeżeli takie układy występują, no to oczywiście, bym powiedział, pryncypialnie nie jesteśmy zdolni przewidzieć, co się będzie w nich działo.

Natomiast dlatego to jest słuszne, że to jest chaos.

Mimo że jest deterministyczne, to jest chaos.

Tak, rozumiem, ale tutaj też wchodzi to pojęcie takiej nieredukowalności pewnych obliczeń, bo rozumiem właśnie, że chaos jest bardzo mocno związany z tymi systemami nieliniowymi, więc że tak jak Pan powiedział o tym przykładzie na początku, że jesteśmy w stanie analitycznie rozwiązać pewien zakres równań i wtedy dokładnie przewidzieć, co się na przykład stanie z jakąś tam cząsteczką w polu grawitacyjnym czy cokolwiek.

Ale są też właśnie systemy i to rozumiem, że większość systemów, które obserwujemy, to są właśnie te nieliniowe, czyli jedyny sposób, żeby się dowiedzieć, jak się system zachowa, to jest właśnie policzyć to, czyli w pewnym sensie odtworzyć ten zakres obliczeń, który pozwoli nam poznać, jak on się zachowa albo w jakim on stanie będzie gdzieś w przyszłości.

Znaczy, chcę sobie powiedzieć, że przynajmniej na teoretycznym poziomie to taki chaos deterministyczny nie jest tak naprawdę jedynym źródłem potencjalnej nieprzewidywalności zachowania się w przyszłości układu jakiegoś całego wszechświata.

I to jeszcze raz powtarzam, to nie ma nic na razie wspólnego z mechaniką kwantową.

Otóż w pewnym momencie powiedziałem, że mechanika to polega na tym, że się rozwiązuje równania Newtona.

Można wymyślić proste układy mechaniczne, w których ono nie jest jednoznaczne, to znaczy możemy teoretycznie skonstruować.

I oczywiście to ma bardzo poważne znaczenie praktyczne, ponieważ musimy używać innych

Cała ta teoria chaosu kwantowego to jest głównym zagadnieniem, co to jest chaos kwantowy.

Znaczy wydaje się, że na poziomie kwantowym chaos jest, ja bym powiedział, nieco bardziej stłamszony niż to jest na poziomie klasycznym.

Otóż nie jest łatwo skonstruować, znaczy te nasze sposoby patrzenia na układy chaotyczne, deterministyczne, klasyczne jest takie, że właśnie w terminach tego czułej zależności od warunków początkowych,

Ten słynny ten ruch skrzydeł motyla powoduje tornada w drugim końcu świata.

Także tego typu zachowania bardzo trudno jest zidentyfikować na poziomie kwantowym.

Zasadniczo nie wykazują takich zależności, jak takich właśnie czułej zależności od rynków początkowych, jak to ma miejsce klasycznie.

Ponieważ mechanikę klasyczną też można zapisać za pomocą równania liniowego, tak zwanego równania Liouville'a, które mówi jak ewoluuje, można powiedzieć, prawdopodobieństwo znalezienia się cząstki, takie klasyczne prawdopodobieństwo w jakimś obszarze.

To trochę przypomina równania mechaniki kwantowej, które są liniowe, więc ta liniowość to jest taka, że każdy układ nieliniowy taki klasyczny można zapisać w postaci układu liniowego, tyle że w nieskończenie wielowymiarowej przestrzeni.

To jest bardzo ciekawy problem, który chyba nigdy nie został jakoś poważnie zbadany.

Nigdy nie będzie tak czule zależało od warunków początkowych, jak to ma miejsce w mechanice klasycznej.

No bo właśnie ta nieliniowość jest potrzebna, jeszcze tylko dopytam, do tego, żeby wystąpiły te zachowania chaotyczne, że to jest kluczowe w tym, bo inaczej możemy to analitycznie jakby przewidzieć, co się wydarzy w przyszłości na tej zasadzie.

No więc dlatego w tym sensie uważam, że ten chaos kwantowy może być z tego punktu widzenia nieco nudniejszy niż klasyczny.

Natomiast ciągle powstaje takie pytanie, no wiadomo, że taki układ, wiele układów kwantowych ma swoje odpowiedniki klasyczne, no to jest też ciekawe zagadnienie, jak przechodzić od mechaniki kwantowej, wiemy, że wszystko jest kwantowe, a my obserwujemy tu jakieś takie całkowicie klasyczne zachowania, to może jeszcze potem będziemy o tym mówić, skąd się to bierze i jak to możemy zrozumieć.

No ale powiedziałbym, że tym układom klasycznym, które są chaotyczne, a tym, które są, jak to się mówi, regularne, czyli niechaotyczne, no to na poziomie kwantowym powinny...

No i tym się właściwie zajmuje cała teoria chaosu kwantowego.

Jakie to są własności tych układów kwantowych?

Jeszcze raz powtarzam, nie można ich opisywać w tych samych terminach, jak to jest w mechanice klasycznej, w terminach trajektorii.

Czy czułeś zależności od warunków początkowych?

Ale może są jakieś inne cechy czysto kwantowe, które odróżniają jedne układy od drugich?

I to są techniczne szczegóły, w związku z czym nie będziemy tutaj w to wnikać specjalnie.

Ale ja bym powiedział, że dla tego naszego zrozumienia chaosu deterministycznego to chyba nie ma tutaj wiele do powiedzenia.

Rozumiem, czyli to też może być taki punkt styku, który nam pozwoli uzyskać większą wiedzę na to, jak wygląda ten przeskok, bo muszą istnieć jakieś korelacje pomiędzy tym, co się dzieje w tym układzie kwantowym, z tym, że ten układ potem zaczyna się zachowywać chaotycznie.

Tak jak pan powiedział, tylko że to są bardzo techniczne aspekty, więc... Nie, to można powiedzieć,

Układy kwantowe charakteryzują się tak zwanym, w takim najprostszym przypadku, widmem, to znaczy to, co charakteryzuje układ kwantowy, to jest jego widmo.

To widmo to jest łatwo dosyć zrozumieć, mianowicie, tak jak wszyscy pewno wiedzą, jak jest z atomem wodoru, że on ma takie poziomy energetyczne, które odpowiadają tylko wybranym wartościom energii i te wybrane wartości energii, ten zbiór tych wartości energii

Dosyć prosty, znaczy źródło słów tego, co to jest widma, to jest dlatego, że to się bezpośrednio odbija na częstościach fal, które mogą być emitowane przez taki atom wodoru.

Więc historycznie nazywa się to widmem.

I każdy układ kwantowy, prawie każdy taki, który jest obiektem zainteresowania z punktu widzenia tego chaosu kwantowego, no ma to widmo.

Dla układów chaotycznych i dla układów regularnych.

A czy można myśleć w takim razie w jakimś sensie o tym, że to przejście właśnie od tej funkcji falowej, która jest w teorii liniowa, do tych systemów bardziej złożonych ma właśnie znamiona takiej emergencji?

Opisem, znaczy takim zastosowaniem idei emergencji, chociaż oczywiście są takie koncepcje w mechanikach kwantowych jako emergentna taka jakaś teoria, ale nie umiem tutaj nic sensownego powiedzieć na ten temat, bo tak naprawdę to my do końca nie wiemy, co to jest funkcja falowa.

Tak, no to może tutaj przejdziemy właśnie do tego, bo tutaj się pojawia ten problem tego obserwatora i pomiaru, prawda, z tą funkcją falową, że też rozumiem, że to w jakiś sposób może wpływać na, no może nie chaos ten kwantowy, ale gdzieś tutaj mieć też udział swój.

Tak, to znaczy, no może zastanówmy się trochę...

Nad tą funkcją falową przede wszystkim interesującym takim podejściem przeciw do mechaniki kwantowej jest coś, co w ostatnich latach jest bardzo, no nie tylko modne, ale i płodne, to jest patrzenie trochę na funkcję falową jako nośnika pewnej informacji.

Jeszcze raz powtarzam, nie ma czegoś w tej definicji takiej, co to jest informacja kwantowa, która by była ścisła i powszechnie akceptowalna.

No jednym sposobem to jest pomiar, prawda, do którego za chwilę przejdziemy.

Niemoc nie to jest informacja, która ma inny charakter niż, albo nieco inny przynajmniej charakter od tego, do czego jesteśmy przyzwyczajeni, kiedy mówimy o informacji klasycznej, prawda, tutaj o bitach, informacji i tak dalej.

Ja też powtarzam, nie do końca chyba zrozumiałem.

To znaczy nie ma takiej maszyny, takiej kserokopiarki, która ma w sobie z piór pustych kartek, a ja ją wkładam w dowolną kartkę, to ona wypluwa.

Tego się nie da zrobić w mechanice kwantowej.

Niektóre można tak sklonować, ale w zasadzie większości, znakomitej większości, czyli prawie wszystkich, nie można sklonować.

Na przykład taką ważną cechą tej informacji, że nie można jej zniszczyć.

To znaczy, jeżeli mamy odwrotną sytuację, mamy dwie kopie tego samego układu, skąd ktoś nam dał i teraz chcemy zrobić tak, żeby zamiast tej jednej kopii była czysta kartka, wymazać tą gumką.

Także widać, że ta informacja ma zupełnie inny charakter niż informacja klasyczna.

Jeszcze raz powtarzam, nie wiemy co to jest, ale jest coś takiego w tej funkcji falowej, ona koduje tę informację i ta informacja ma inny charakter niż informacja klasyczna.

Niektórzy słyszeli, że są takie kryptografii kwantowe, kiedy możemy przekazać ten klucz do rozszyfrowania późniejszych informacji w sposób pewny, to znaczy pewny, że nikt go nam...

Nie do końca zrozumiałe, ale niezwykle interesujące i wydaje się, że coś nam mówi o mechanice kwantowej.

Czy to jest słuszne takie uproszczenie co prawda, które by powiedziało, że to są pewnego rodzaju reguły, które właśnie służą przetwarzaniu tej informacji, niezależnie już jakbyśmy ją definiowali, bo to też na różnych poziomach pewnie można ją różnie definiować.

Może wrócimy do tego jeszcze za chwilę.

Tak, bo tutaj się po prostu pojawia taki trochę paradygmat obliczeniowy, że w jakimś sensie to są wykonywane obliczenia na tych informacjach.

Tak, komputer kwantowy to służy właśnie przetwarzaniu tej informacji, która jest zawarta w tych funkcjach falowych.

Jak się okazuje, to dzięki temu, że ta informacja kwantowa w jakimś sensie jest inna, to możemy to wykorzystać dla przyspieszenia, biorąc obliczeń klasycznych.

Zbudować, no a jego się nie udaje zbudować głównie dlatego, że trudno jest go zbudować, przynajmniej w takich rozmiarach, żeby on był do czegokolwiek użyteczny, właśnie ze względu na ten problem pomiaru, czy też ogólnie i dekoherencji.

Problem powiaru polega na tym, że mechanika kwantowa tak naprawdę jest teorią deterministyczną.

W takim sensie, że równanie Schrödingera opisuje całkowicie deterministyczną ewolucję.

To znaczy, jeżeli znamy funkcję falową w jakimś momencie, która opisuje stan układu w danym momencie, to jesteśmy w stanie obliczyć całą modulę naszych możliwości.

Obliczeniowe, ale przynajmniej teoretycznie jesteśmy w stanie obliczyć tę funkcję w dowolnej późniejszej chwili czasu, jeżeli znamy prawo ewolucji, siły, potencjały, które tam występują.

No dobrze, to jest bardzo fajne, tylko my musimy, jeśli chcielibyśmy coś z tego wywnioskować, musimy zmierzyć, tam się dowiedzieć, gdzie elektron jest, czy tam jaką ma energię, to musimy zmierzyć.

Przykładamy stoper, uruchamiamy stoper, zatrzymujemy, przykładamy linijkę.

No i po pierwsze, to jest tak, to już zauważyli twórcy mechaniki kwantowej, Heisenberg w szczególności, że na poziomie mikroskopowym to nie da się tego tak bezboleśnie zrobić.

Bezboleśnie to znaczy, możemy wymyślić takie na klasycznym poziomie, takie sposoby pomiaru, które nie będą wpływały na to, jak się zachowuje ten układ, który mierzymy.

I ten pomiar w mechanice kwantowej ma takie ograniczenia, że ten wynik nie jest dowolny, nie jest dowolną liczbą, ale liczbą z pewnego zbioru, no zazwyczaj dyskretnego, wartości tych tak zwanego właśnie z tego widma tego operatora.

No i w dodatku wiadomo w mechanice kwantowej,

Wiemy tylko, że wynikiem pomiaru będzie jedna z tych wartości tego widma.

No i teraz mechanika kwantowa pozwala nam wyliczyć prawdopodobieństwa, z jakimi otrzymamy poszczególne wyniki, no i to w doświadczeniu zostało.

W milionach doświadczeń zostało potwierdzone, że to tak jest.

No więc na tym właściwie można powiedzieć się kończy mechanika kwantowa.

To jest taka podejście do mechaniki kwantowej, zamknij się i licz i dalej nie zastanawiaj się co tam się dzieje.

Nie wiemy, na czym to polega, więc ja bym powiedział najbardziej rozpowszechniona, popularna czy też taka skuteczna też interpretacja tego, że tak naprawdę ewolucja w mechanice kwantowej przebiega według dwóch schematów.

Jeden to jest deterministyczne równanie Schrodingera i jest pomiar, który

No dobrze, to działa wszystko, tak jak powiedziałem, wszystko można z tego wyliczyć, ale nie rozumiemy charakteru tego pomiaru.

To jest coś więcej trochę, można to ulić nie tylko do...

Pomiaru, ale w ogóle do takiego procesu oddziaływania z otoczeniem, który związany jest z pojęciem dekoherencji.

Otóż można sobie wyobrazić, że taki układ kwantowy, no my zawsze opisujemy jakiś układ kwantowy, nie opisujemy całego wszechświata, bo na to jesteśmy niezbyt...

No więc taka teoria dekoherencji w jakimś tam sensie adresuje wszystkie te problemy, no i jakoś je tam rozwiązuje.

Przez tych teoretyków do koherencji, ale wydaje się to dosyć dobry opis tego, co się naprawdę dzieje.

To nie znaczy tak, że my do końca rozumiemy, co tam się dzieje, ale cały, ja bym powiedział, problem tutaj, który jakoś bardzo dobrze przedstawił już Niels Bohr, polega na tym,

Że my chcemy się dowiedzieć czegoś o układach mikroskopowych za pomocą przyrządów, które dają nam wyniki makroskopowe, to znaczy takie, które my możemy odczytać, prawda?

To znaczy my musimy w pewnym momencie używać jakichś oczywiście klasycznych układów na pewnym etapie, żeby ten wynik dotyczący tego mikroświata otrzymać.

No, to on jest w stanie takiego, z naszego punktu widzenia, w stanie takiego kota, trochę martwego, trochę żywego.

Dopiero jak my otworzymy, to zredukujemy tę funkcję falową wkładających znakom przyjaciela i tego.

No tak, bo tego typu eksperymenty też powodują takie ścieżki myślenia, bym powiedział, w których to obserwacja generuje rzeczywistość, że tutaj łatwo wpaść w taki sposób myślenia i nie wiem, czy on jest słuszny do końca, chyba niekoniecznie.

To za tym, to stoi za tą ideą dekoherencji.

No bo tutaj też się razem z tym problemem pomiaru pojawia bardzo wiele różnych interpretacji, prawda?

Oczywiście, no ale mamy jednak taką tendencję, że chcielibyśmy znaleźć tam jakiś sens, że to jest to miejsce, w którym to nasza taka intuicja na temat świata totalnie się załamuje i nie mamy zielonego pojęcia, dlaczego tak jest.

A proszę powiedzieć jeszcze, chciałem zapytać o te granice determinizmu, bo to też jest ciekawe zagadnienie, bo powiedział pan, że właśnie funkcja falowa jest deterministyczna i że to ten akt pomiaru w pewnym sensie tworzy te prawdopodobieństwa i sprawia, że zaczynamy operować w tym probabilistycznym zakresie.

To jest chyba według mnie najciekawsza konsekwencja może nie samego twierdzenia Bela, ale praktycznie też twierdzenia Bela.

Mianowicie tak zwiane twierdzenie Kochena-Spechera, które mówi następującą rzecz, bo jeśli chodzi o twierdzenie Bela, to jest bardzo ciekawe, pewno wszyscy słyszeli o nierównościach Bela, o łamaniu nierówności Bela, o tym, że zostało potwierdzone doświadczalnie, została nagrodzona Nagrodą Nobla.

No i wynikiem tych dociekań, stwierdzenia Bell'a i jego potwierdzenia jest to, że z głupsza rzecz biorąc krótko, mechanika kwantowa jest inna niż mechanika klasyczna, w szczególności, że jest taką niedeterministyczną.

Natomiast taką ciekawą, która chyba dosyć zaskakująca i łatwa do wytłumaczenia jest ta konsekwencja tego twierdzenia Kochena-Speckera, a mianowicie taka.

W technicjach klasycznych jesteśmy przyzwyczajeni do tego, że obiekt ma własność, to jest jego inherentna, wewnętrzna własność, jakaś tam.

Natomiast mechanika kwantowa okazuje się takiej interpretacji, czy takiej interpretacji cechy jakiegoś układu nie znosi.

Mianowicie według mechaniki kwantowej tego typu cechy, takie, które mogą być bierzone za pomocą tych właśnie operatorów odpowiadających wielkością fizycznej,

Te cechy nie istnieją w tym, to one nie są własnością tego ciała, czy tego obiektu.

No i właśnie ona może być różna w zależności od tego, jaki będzie wynik tego pomiaru i te prawdopodobieństwa możemy wyczuć z mechaniki kwantowej, ale ważne jest, że to nie jest cechą immanentną takiego obiektu.

To jeszcze się przejawia w tym i ta własność mechaniki kwantowej nazywa się kontekstualnością.

I w zależności od tego, które z tych możliwych do jednoczesnego pomiaru wybierzemy do tego jednoczesnego pomiaru, to od tego będą zależały wyniki naszych pomiarów.

Natomiast to są rzeczy, które są rzeczywiście niespotykane w mechanice klasycznej.

To znowu nasuwa taki trochę sposób myślenia, w którym jakieś aspekty rzeczywistości dopiero się materializują, manifestują, nie wiem jak to nazwać, w momencie obserwacji, że tak powiem, że tutaj jest ten sam motyw jak z tym przyjacielem Wignera Pan wtedy wspominał.

No więc rzeczywiście ten determinizm mechaniki kwantowej on się tylko pojawia w tym momencie, kiedy realizujemy właśnie tę obserwację, tak?

Czyli on jest w tym sensie realny, że to się faktycznie wydarzyło, że ta ciągłość czasowa sprawia, że tych przyczyn danego zachowania systemu należy szukać gdzieś w przeszłości, ale ten akt obserwacji jest też twórcą tych przyczyn w jakiś sposób, na tej zasadzie.

Ja na to też chcę, jak znowu, tutaj z wolennikiem tzw.

Jeśli chodzi o wolną wolę.

Mamy nazwę na gaz, nazwę na ciało stałe, jakieś tam w tym języku, ale przychodzi facet z bankiem wody, no i teraz mówimy, no dobra, to zobaczymy, czy to jest ciało stałe, czy gaz.

Pierwsze wypełniło cały garnek, no to chyba gaz.

Ale nie ucieka, to chyba ciało stałe.

No mamy taki foton, no i okazuje się, że tak, w efekcie Comptona zachowuje się jak, czy tam w efekcie fotoelektrycznym, zachowuje się jak cząstka.

No a z drugiej strony, światło się załamuje i zachowuje się jak fala.

A jak jest coś przypadkowego, to też oczywiście nie ma wolnej woli, bo wolna wola nie polega na przypadkach.

Całe dyskusje upadają na tych sporach, co to znaczy w ogóle mieć wolną wolę.

Tak, ale tutaj wydaje mi się, że trochę problem, ja przynajmniej mam problem z tym, że jednak niezależnie jakim językiem byśmy ją opisywali, to że my jako ludzie jesteśmy zawsze częścią systemu, w którym operują te prawa fizyki.

Więc nasze zachowanie, czy na przykład, bo często ludzie wolną wolę odnoszą do tego, że mogą zrobić dwie rzeczy na przykład, albo że mogłem coś zrobić w przeszłości inaczej.

No więc właśnie dlatego, że nie mamy odpowiednich... nasza ontologia jest całkowita, tak jak ontologia tych ludzi, którzy znali tylko gaz.

Tak, ale tam pan wspomniał o tym, że właśnie wchodzi facet i nalewa wodę, więc w tym sensie mamy jakąś interakcję spoza systemu.

A po prostu nie mamy żadnych dowodów na to, że taka ingerencja występuje.

Po pierwsze, nie zdałem wszystkich praw fizyki, a po drugie, uważam, że język fizyki jest za ubogi do tego, żeby opisywać takie zjawiska jak wolna wola.

I czy sądzi pan właśnie, że to, co robimy w fizyce, to jest pewnego rodzaju modelowanie, a nie odkrywanie prawdziwych praw?

To znaczy uważam, że musi być coś w świecie, co możemy to nazwać prawami, co pozwala na opisywanie tego w terminach praw, czyli inaczej mówiąc w terminach matematycznych.

Tak jak powiedziałem z tym zielonym szkiełkiem, gdyby wszystko było czerwone, to przez zielone szkiełko nic by nie było widać, no a jednak trochę widać.

W tym sensie, że znajdujemy tam jakieś wzorce, ale opis tych wzorców jest w dużej mierze zależny od tego, kim jesteśmy jako po prostu obserwatorzy na tej zasadzie.

Myślę, że to były wszystkie pytania i gdzieś wątki, które chciałem dzisiaj poruszyć, także ogromnie dziękuję za dzisiejszą rozmowę.

Dziękuję za wysłuchanie tego odcinka.

Jeżeli podcast Ci się spodobał, zapraszam do subskrybowania oraz obserwowania mediów społecznościowych, a wszystkie linki związane ze mną oraz z moim gościem znajdziesz w opisie tego odcinka.