Ja i moja senka: kvantna mehanika dovodi u pitanje koncept ličnosti

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 03:49

Zašto si ti? Kako znate da ste osoba sa jedinstvenim karakterom i načinom razmišljanja? Kvantna mehanika nam savjetuje da ne budemo previše samouvjereni. Moguće je da nismo svi toliko različiti koliko zamišljamo.

Martin Guerr i ukradeni identitet

Jeste li znali za Martina Guerrea? Ovo je francuski seljak koji se jednom našao u čudnoj i neprijatnoj situaciji. Martin je živio u malom selu. Kada je dječak imao 24 godine, roditelji su ga optužili za krađu. Herr je bio primoran da napusti svoj dom, napusti ženu i sina. Osam godina kasnije, čovjek se vratio u svoje rodno selo, ponovo okupio svoju porodicu. Tri godine kasnije, porodica je dobila troje djece.

Činilo se da se sve odvija kao i obično. Ali u selu se pojavio strani vojnik, koji je izjavio da se borio sa Martinom Gerom u španskoj vojsci i da je izgubio nogu u borbi. Martinova porodica počela je da sumnja da li se njihov rođak vratio kući pre tri godine. Nakon dugog suđenja, ispostavilo se da je identitet Guerra "oteo" avanturista Arnault du Tilh. Pravi Martin je zaista bio podvrgnut amputaciji noge i postavljen je za sinekure u manastiru u Španiji. Međutim, suđenje "kradljivcu identiteta" bilo je toliko poznato da se pravi Herr vratio u svoje rodno selo. Sudbina avanturiste Arnauda du Thiela zapečaćena je kratkom smrtnom presudom. I sam Martin optužio je svoju ženu da je pomagala prevarantu, ne vjerujući da žena možda neće prepoznati svog voljenog muža.

Ova priča je uzbudila umove pisaca i reditelja. Po njenim motivima snimljen je film, postavljen mjuzikl, pa čak i TV serija. Štaviše, jedna od serija "Simpsonovi" posvećena je ovoj prilici. Takva popularnost je razumljiva: takav incident nas uzbuđuje, jer boli brze - naše ideje o identitetu i ličnosti.

Kako možemo biti sigurni ko je zaista osoba, čak i ona najdraža? Šta znači identitet u svijetu u kojem ništa nije trajno?

Prvi filozofi pokušali su odgovoriti na ovo pitanje. Pretpostavljali su da se dušom razlikujemo jedni od drugih, a naša tijela su samo lutke. Zvuči dobro, ali nauka je odbacila ovo rešenje problema i predložila da se koren identiteta traži u fizičkom telu. Naučnici su sanjali da pronađu nešto na mikroskopskom nivou što bi razlikovalo jednu osobu od druge.

Dobro je da je nauka tačna. Stoga, kada kažemo "nešto na mikroskopskom nivou", naravno mislimo na najmanje građevne blokove našeg tijela - molekule i atome.

Međutim, ovaj put je klizaviji nego što se na prvi pogled čini. Zamislite Martina Guerra, na primjer. Priđite mu mentalno. Lice, koža, pore… idemo dalje. Priđimo što bliže, kao da imamo najmoćniju opremu u svom arsenalu. Šta ćemo naći? Elektron.

Elementarna čestica u kutiji

Herr je napravljen od molekula, molekuli su napravljeni od atoma, atomi su napravljeni od elementarnih čestica. Potonji su napravljeni "ni iz čega"; oni su osnovni gradivni blokovi materijalnog svijeta.

Elektron je tačka koja doslovno ne zauzima nikakav prostor. Svaki elektron je određen isključivo masom, spinom (kutnim momentom) i nabojem. Ovo je sve što trebate znati da opišete "ličnost" elektrona.

Šta to znači? Na primjer, činjenica da svaki elektron izgleda isto kao i svaki drugi, bez ikakve razlike. Oni su apsolutno identični. Za razliku od Martina Guerra i njegovog blizanca, elektroni su toliko slični da su potpuno zamjenjivi.

Ova činjenica ima neke prilično zanimljive implikacije. Zamislimo da imamo elementarnu česticu A, koja se razlikuje od elementarne čestice B. Osim toga, dobili smo dvije kutije - prvu i drugu.

Također znamo da svaka čestica mora biti u jednoj od kutija u bilo kojem trenutku. Budući da se sjećamo da se čestice A i B razlikuju jedna od druge, ispada da postoje samo četiri opcije za razvoj događaja:

• A leži u polju 1, B leži u polju 2;
• A i B leže zajedno u polju 1;
• A i B leže zajedno u polju 2;
• A leži u polju 2, B leži u polju 1.

Ispada da je vjerovatnoća pronalaženja dvije čestice odjednom u jednoj kutiji 1:4. Odlično, sredio.

Ali šta ako se čestice A i B ne razlikuju? Kolika je vjerovatnoća da se u ovom slučaju nađu dvije čestice u istoj kutiji? Iznenađujuće, naše razmišljanje nepogrešivo određuje: ako su dvije čestice identične, onda postoje samo tri opcije za razvoj događaja. Na kraju krajeva, nema razlike između slučaja kada A leži u kutiji 1, B leži u kutiji 2 i slučaja kada B leži u kutiji 1, A leži u kutiji 2. Dakle, vjerovatnoća je 1:3.

Eksperimentalna nauka potvrđuje da se mikrokosmos pokorava vjerovatnoći 1:3. To jest, ako biste elektron A zamijenili bilo kojim drugim, Univerzum ne bi primijetio razliku. I ti također.

Sly electrons

Frank Wilczek, teoretski fizičar sa Massachusetts Institute of Technology i dobitnik Nobelove nagrade, došao je do istog zaključka kao i mi. Naučnik smatra da ovaj rezultat nije samo zanimljiv. Wilczek je naveo da je činjenica da se dva elektrona apsolutno ne razlikuju najdublji i najvažniji zaključak iz kvantne teorije polja.

Kontrolni snimak je fenomen interferencije koji "izdaje" elektron i pokazuje nam njegov tajni život. Vidite, ako sjedite i buljite u elektron, on se ponaša kao čestica. Čim se okrenete, pokazuje svojstva vala. Kada se dva takva talasa preklapaju, oni se međusobno pojačavaju ili slabe. Samo imajte na umu da ne mislimo na fizički, već na matematički koncept vala. Oni prenose ne energiju, već vjerovatnoću - utiču na statističke rezultate eksperimenta. U našem slučaju - do zaključka iz eksperimenta sa dvije kutije, u kojem smo dobili vjerovatnoću 1:3.

Zanimljivo je da se fenomen interferencije javlja samo kada su čestice zaista identične. Eksperimenti su pokazali da su elektroni potpuno isti: dolazi do interferencije, što znači da se te čestice ne mogu razlikovati.

čemu sve ovo? Wilczek kaže da je identitet elektrona upravo ono što čini naš svijet mogućim. Bez ovoga ne bi bilo hemije. Materija se nije mogla reprodukovati.

Da postoji bilo kakva razlika između elektrona, sve bi se odjednom pretvorilo u haos. Njihova precizna i nedvosmislena priroda je jedina osnova za postojanje ovog svijeta prepunog neizvjesnosti i grešaka.

Dobro. Recimo da se jedan elektron ne može razlikovati od drugog. Ali možemo staviti jedan u prvu kutiju, drugi u drugu i reći: "Ovaj elektron leži ovdje, a onaj tamo"?

„Ne, ne možemo“, kaže profesor Wilczek.

Čim stavite elektrone u kutije i skrenete pogled, oni prestaju biti čestice i počinju pokazivati valna svojstva. To znači da će oni postati beskonačno produženi. Koliko god to čudno zvučalo, postoji mogućnost da se svuda nađe elektron. Ne u smislu da se nalazi na svim tačkama odjednom, već u činjenici da imate male šanse da ga pronađete bilo gde ako se iznenada odlučite da se vratite i počnete da ga tražite.

Jasno je da je to prilično teško zamisliti. Ali postavlja se još zanimljivije pitanje.

Jesu li elektroni tako lukavi ili prostor u kojem se nalaze? I šta se onda dešava sa svime što je oko nas kada se okrenemo?

Najteži paragraf

Ispostavilo se da još uvijek možete pronaći dva elektrona. Jedini problem je što ne možete reći: evo talasa prvog, evo talasa drugog elektrona, a svi smo u trodimenzionalnom prostoru. Ne radi u kvantnoj mehanici.

Morate reći da postoji poseban val u trodimenzionalnom prostoru za prvi elektron i da postoji drugi val u trodimenzionalnom prostoru za drugi. Na kraju ispada - budi jak! je šestodimenzionalni talas koji povezuje dva elektrona zajedno. Zvuči užasno, ali onda shvatimo: ova dva elektrona više ne vise, niko ne zna gdje. Njihove pozicije su jasno definisane, odnosno povezane ovim šestodimenzionalnim talasom.

Općenito, ako smo ranije mislili da u njemu postoji prostor i stvari, onda ćemo, uzimajući u obzir kvantnu teoriju, morati malo promijeniti našu reprezentaciju. Prostor je ovdje samo način da se opiše međusobna povezanost između objekata, kao što su elektroni. Stoga ne možemo opisati strukturu svijeta kao svojstva svih čestica koje ga čine zajedno. Sve je malo složenije: moramo proučavati veze između elementarnih čestica.

Kao što vidite, zbog činjenice da su elektroni (i druge elementarne čestice) apsolutno identični jedni drugima, sam koncept identiteta se raspada u prah. Ispostavilo se da je podjela svijeta na njegove komponente pogrešno.

Wilczek kaže da su svi elektroni identični. One su manifestacija jednog polja koje prožima sav prostor i vrijeme. Fizičar John Archibald Wheeler misli drugačije. On vjeruje da je u početku postojao jedan elektron, a svi ostali su samo njegovi tragovi, koji prožimaju vrijeme i prostor. “Kakva glupost! - možete uzviknuti na ovom mjestu. "Naučnici fiksiraju elektrone!"

Ali postoji jedno ali.

Šta ako je sve to iluzija? Elektron postoji svuda i nigde. On nema materijalni oblik. sta da radim? I šta je onda osoba koja se sastoji od elementarnih čestica?

Ni kapi nade

Želimo vjerovati da je svaka stvar više od zbira njenih sastavnih čestica. Šta ako uklonimo naelektrisanje elektrona, njegovu masu i spin i dobijemo nešto u ostatku, njegov identitet, njegovu "ličnost". Želimo vjerovati da postoji nešto što elektron čini elektronom.

Čak i ako statistika ili eksperiment ne mogu otkriti suštinu čestice, želimo vjerovati u nju. Uostalom, postoji nešto što svaku osobu čini jedinstvenom.

Pretpostavimo da ne bi bilo razlike između Martina Gerra i njegovog dvojnika, ali bi se jedan od njih tiho nasmiješio, znajući da je on pravi.

Voleo bih da verujem u to. Ali kvantna mehanika je apsolutno bezdušna i neće nam dozvoliti da razmišljamo o svim vrstama gluposti.

Nemojte da vas zavara: kada bi elektron imao sopstvenu individualnu suštinu, svet bi se pretvorio u haos.

UREDU. Pošto elektroni i druge elementarne čestice zapravo ne postoje, zašto mi postojimo?

Prva teorija: mi smo pahulje

Jedna od ideja je da u nama postoji mnogo elementarnih čestica. Oni čine složen sistem u svakom od nas. Čini se da je činjenica da smo svi različiti posljedica toga kako je naše tijelo izgrađeno od ovih elementarnih čestica.

Teorija je čudna, ali prelepa. Nijedna od elementarnih čestica nema svoju individualnost. Ali zajedno čine jedinstvenu strukturu - osobu. Ako želite, mi smo kao pahulje. Jasno je da su svi voda, ali uzorak svake je jedinstven.

Vaša suština je kako su čestice organizovane u vama, a ne od čega ste tačno napravljeni. Ćelije u našem tijelu se stalno mijenjaju, što znači da je jedina bitna struktura.

Teorija dva: mi smo modeli

Postoji još jedan način da se odgovori na pitanje. Američki filozof Daniel Dennett predložio je da se koncept "stvari" zamijeni terminom "pravi model". Prema Dennettu i njegovim sljedbenicima, nešto je stvarno ako se njegov teorijski opis može ponoviti sažetije - ukratko, koristeći jednostavan opis. Da bismo objasnili kako ovo funkcionira, uzmimo mačku kao primjer.

Dakle, imamo mačku. Tehnički, možemo je ponovo kreirati na papiru (ili virtuelno) opisujući položaj svake čestice od koje se sastoji i tako nacrtati dijagram mačke. S druge strane, možemo učiniti drugačije: samo recite "mačka". U prvom slučaju, potrebna nam je ogromna računarska snaga ne samo da stvorimo sliku mačke, već i da je, recimo, pokrenemo, ako govorimo o kompjuterskom modelu. U drugom, samo treba duboko udahnuti i reći: "Mačka je hodala po sobi." Mačka je pravi model.

Uzmimo još jedan primjer. Zamislite kompoziciju koja uključuje lijevu ušnu resicu, najvećeg slona u Namibiji i muziku Milesa Davisa. Trebat će mnogo vremena da se ovaj objekat kreira računski. Ali verbalni opis ovog fantastičnog čudovišta odnijet će vam isto toliko. Neće ići ni skratiti, reći u dvije riječi, jer je takva kompozicija nestvarna, što znači da ne postoji. Ovo nije pravi model.

Ispada da smo samo trenutna struktura koja se pojavljuje pod pogledom posmatrača. Fizičari dolijevaju ulje na vatru i kažu da će se možda u finalu ispostaviti da je svijet napravljen od ničega. Za sada nam preostaje da pokažemo jedni na druge i svijet oko sebe, sve opisuju riječima i dijeleći imena. Što je model složeniji, to više moramo komprimirati njegov opis, čineći ga stvarnim. Uzmimo, na primjer, ljudski mozak, jedan od najsloženijih sistema u svemiru. Pokušajte to opisati ukratko.

Pokušajte to opisati jednom riječju. Šta se dešava?