La meccanica quantistica è equivalente di scienza della polarizzazione politica.
Gli elettori prendere i lati e discutono tra di loro senza fine, o rimanere a casa e accettare la politica così com'è. I fisici o semplicemente accettare la meccanica quantistica e fanno i loro calcoli, o prendere posizione nel dibattito senza fine su ciò che la meccanica quantistica è in realtà dicendo circa la realtà.
Steven Weinberg usato per essere felice con la meccanica quantistica come è e non si preoccupava di dibattiti. Ma come ha pensato nel corso degli anni, il 83-year-old premio Nobel ha rivalutato.
"Ora io non sono così sicuro", ha dichiarato 30 ottobre a San Antonio in una sessione per scrittori scientifici organizzati dal Consiglio per l'avanzamento della scienza scrittura . (Disclosure: io sono un membro del consiglio casw.) "Non sono felice di meccanica quantistica, come ho usato per essere, e non come sprezzante dei suoi critici."
Uno dei motivi Weinberg pensa che ci sia bisogno di un nuovo capitolo nella storia dei quanti è che coloro che pensano che tutto va bene con la meccanica quantistica prendere diverse parti nei dibattiti su di esso.
"E 'un brutto segno, in particolare, che i fisici che sono felici di meccanica quantistica, e vedere niente di sbagliato con esso, non sono d'accordo con l'altro su ciò che significa", spiega Weinberg.
La meccanica quantistica fomentato costernazione dai suoi inizi. Più di un secolo fa, i fisici come Max Planck, Albert Einstein e Niels Bohr hanno dimostrato che la fisica standard di 19 ° secolo era inadeguato per spiegare le varie caratteristiche di calore, luce e atomi. Nel 1920, altri fisici, tra cui Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, Paul Dirac e Max Born, sviluppato quei primi realizzazioni nella matematica della meccanica quantistica a tutti gli effetti che oggi sta alla base della comprensione fisica di tutto ciò. La meccanica quantistica, Weinberg ha osservato, è la "base della nostra comprensione non solo gli atomi, ma anche i nuclei atomici, conduzione elettrica, il magnetismo, le radiazioni elettromagnetiche, semiconduttori, superconduttori, nane bianche, stelle stelle di neutroni, le forze nucleari e delle particelle elementari."
Ma il potere esplicativo della teoria quantistica è arrivata ad un prezzo sostanziale: la necessità di accettare stranezza controintuitivo sulla realtà che molti fisici, tra cui pionieri come Einstein e Schrödinger, rifiutato di accettare.
Uno di questi aspetti discutibile è stato il rifiuto del determinismo newtoniano quantistica, la convinzione che tutti gli eventi sono completamente determinate da precedenti circostanze. È possibile calcolare esattamente dove una palla da baseball atterrerà, per esempio, se si conosce la sua velocità e la direzione quando viene colpito da un pipistrello. La meccanica quantistica, al contrario, impone un elemento probabilistica nella descrizione dei processi naturali. Quando un elettrone rimbalza un atomo, nessuno può prevedere esattamente in quale direzione l'elettrone andrà; la meccanica quantistica solo vi permette di calcolare le probabilità che andrà un senso o nell'altro. Una formula matematica chiamata la funzione d'onda fornisce le istruzioni per il calcolo in cui un elettrone è probabile che sia - quando si effettua una misurazione dell'elettrone, si hanno più probabilità di trovare in cui la sua onda di probabilità è più intenso. misurazioni ripetute avrebbero trovato una serie di risultati che corrispondono alle probabilità che la matematica quantistica specifica.
Einstein ha obiettato, dicendo Dio non gioca a dadi. Egli ha inoltre contestato un altro aspetto strano della meccanica quantistica, che coinvolge la sua descrizione di coppie di particelle separate alla nascita. Due fotoni emergono da un singolo atomo, per esempio, potrebbe volare molto distanti ma condividere una singola descrizione quantistica; fare una misurazione su una può rivelare qualcosa per l'altra, non importa quanto lontano sia.
I tentativi di spiegare questi enigmi si dividono in due grandi categorie, Weinberg ha detto: "strumentista" e "realisti". Strumentisti sostengono che la funzione d'onda è solo uno strumento per il calcolo dei risultati di esperimenti - non c'è modo di sapere qualcosa di più sulla realtà. I devoti dell'approccio realistico sostengono che la funzione d'onda è una cosa reale nel mondo, in continua evoluzione nel corso del tempo, e ad un livello fondamentale è responsabile di ciò che sta realmente accadendo.
Weinberg trova la vista strumentalista poco attraente. E ' "così brutto immaginare che non abbiamo alcuna conoscenza di nulla là fuori - possiamo solo dire che cosa accade quando facciamo una misurazione," dice."L'approccio strumentalista prende l'atteggiamento che noi non sappiamo cosa sta succedendo là fuori".
D'altra parte, la visione realista fa dire quello che sta succedendo "là fuori", ma a costo di enorme complessità, nella forma di un numero incalcolabile di flussi indipendenti di realtà. "Cosa sta succedendo là fuori è una funzione d'onda che sta progredendo con il tempo in modo perfettamente deterministico ma incredibilmente complicata", dice Weinberg. In questa prospettiva, tutti i possibili esiti dei processi quantistici (cioè tutto) avvenire a un flusso o in un altro (anche se nessuno è a conoscenza di uno qualsiasi degli altri corsi d'acqua, o "storie").
Weinberg preferirebbe una realtà con una storia. Ma a parte questo la preferenza, l'approccio realista non spiega il motivo per cui i risultati delle misurazioni osservano le regole della probabilità quantistica. Se tutto realmente accade nelle varie storie, non sembra esserci alcuna ragione per cui le regole quantistiche di probabilità si applicano all'interno di qualsiasi flusso.
Quindi Weinberg pensa che ci potrebbe essere qualcosa che va oltre la meccanica quantistica, una teoria più profonda che introduce le probabilità a un livello fondamentale, piuttosto che richiedere un essere umano per rendere le misure per ottenere le probabilità di presentarsi. E c'è una linea di ricerca tenta di generalizzare la meccanica quantistica lungo queste linee. Ma finora una teoria convincente che riesce a generalizzando meccanica quantistica non esiste.
Forse un sostituto per la teoria quantistica di oggi si riuniranno da un momento all'altro. O forse no. "Forse è solo il modo in cui esprimiamo la teoria è male," Weinberg dice, "e la teoria stessa è giusto".
O forse una sorpresa è in serbo.
"C'è sempre una terza possibilità," Weinberg ha detto, "questo è c'è qualcosa di completamente diverso, che stiamo andando ad avere una rivoluzione nella scienza, che è tanto di una rottura con il passato, come la meccanica quantistica è una pausa dalla fisica classica. Questa è una possibilità. Può essere che un documento da uno studente laureato domani mattina getterà fuori. Per definizione non so che cosa sarebbe. "
In ogni caso, Weinberg ha osservato, c'è un pericolo nel valutare ogni teoria in termini di pregiudizi filosofici contemporanei. gravità newtoniana, Weinberg ha osservato, è stata essa stessa considerata inaccettabile da molti scienziati della sua epoca.
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