Jaz in moja senca: kvantna mehanika izziva koncept osebnosti

2024 Avtor: Malcolm Clapton | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 04:10

zakaj si ti? Kako veste, da ste oseba z edinstvenim značajem in načinom razmišljanja? Kvantna mehanika nam svetuje, naj ne bomo preveč samozavestni. Možno je, da nismo vsi tako različni, kot si predstavljamo.

Martin Guerr in ukradena identiteta

Ali ste vedeli za Martina Guerra? To je francoski kmet, ki se je nekoč znašel v čudni in neprijetni situaciji. Martin je živel v majhni vasi. Ko je bil fant star 24 let, so ga lastni starši obtožili kraje. Herr je bil prisiljen zapustiti svoj dom, zapustiti ženo in sina. Osem let pozneje se je moški vrnil v svojo rodno vas in se ponovno združil s svojo družino. Tri leta pozneje je družina imela tri otroke.

Zdelo se je, da se vse odvija kot običajno. Toda v vasi se je pojavil tuji vojak, ki je izjavil, da se je boril z Martinom Gerrom v španski vojski in da je v bitki izgubil nogo. Martinova družina je začela dvomiti, ali se je njihov sorodnik vrnil domov pred tremi leti. Po dolgem sojenju se je izkazalo, da je identiteto Guerra "ugrabil" pustolovec Arnault du Tilh. Pravi Martin je res bil podvržen amputaciji noge in je bil imenovan za sinekuro v samostanu v Španiji. Vendar je bilo sojenje "kradu identitete" tako znano, da se je pravi Herr vrnil v svojo rodno vas. Usoda pustolovca Arnauda du Thiela je bila zapečatena s kratko smrtno obsodbo. In sam Martin je svojo ženo obtožil, da je pomagala prevarantu, saj ni verjel, da ženska morda ne bo prepoznala svojega ljubljenega moža.

Ta zgodba je vznemirila misli pisateljev in režiserjev. Po njenih motivih je bil posnet film, uprizorjen muzikal in celo televizijska serija. Poleg tega je ena od serij "Simpsonovi" posvečena tej priložnosti. Takšna priljubljenost je razumljiva: takšen incident nas navduši, saj boli za hitre naše predstave o identiteti in osebnosti.

Kako smo lahko prepričani, kdo v resnici je, tudi najdražji? Kaj pomeni identiteta v svetu, kjer nič ni trajno?

Prvi filozofi so poskušali odgovoriti na to vprašanje. Domnevali so, da smo si po duši različni, naša telesa pa so le lutke. Sliši se dobro, a znanost je zavrnila to rešitev problema in predlagala iskanje korenine identitete v fizičnem telesu. Znanstveniki so sanjali, da bi na mikroskopski ravni našli nekaj, kar bi razlikovalo eno osebo od druge.

Dobro je, da je znanost točna. Zato, ko rečemo "nekaj na mikroskopski ravni", seveda mislimo na najmanjše gradnike našega telesa - molekule in atome.

Vendar je ta pot bolj spolzka, kot se zdi na prvi pogled. Predstavljajte si na primer Martina Guerra. Približajte se mu mentalno. Obraz, koža, pore … gremo naprej. Približajmo se čim bližje, kot da imamo v arzenalu najmočnejšo opremo. Kaj bomo našli? elektron.

Elementarni delec v škatli

Herr je bil narejen iz molekul, molekule so narejene iz atomov, atomi so narejeni iz elementarnih delcev. Slednji so narejeni »iz nič«, so osnovni gradniki materialnega sveta.

Elektron je točka, ki dobesedno ne zavzema nobenega prostora. Vsak elektron je določen izključno z maso, spinom (kotni moment) in nabojem. To je vse, kar morate vedeti, da opišete "osebnost" elektrona.

Kaj to pomeni? Na primer dejstvo, da je vsak elektron videti popolnoma kot kateri koli drug, brez najmanjše razlike. So popolnoma enaki. Za razliko od Martina Guerra in njegovega dvojčka so elektroni tako podobni, da so popolnoma zamenljivi.

To dejstvo ima precej zanimive posledice. Predstavljajmo si, da imamo elementarni delček A, ki se razlikuje od elementarnega delca B. Poleg tega smo dobili dve škatli - prvo in drugo.

Vemo tudi, da mora biti vsak delec v vsakem trenutku v enem od škatel. Ker se spomnimo, da se delca A in B razlikujeta drug od drugega, se izkaže, da obstajajo le štiri možnosti za razvoj dogodkov:

• A leži v polju 1, B leži v polju 2;
• A in B ležita skupaj v polju 1;
• A in B ležita skupaj v polju 2;
• A leži v polju 2, B leži v polju 1.

Izkazalo se je, da je verjetnost, da v enem polju najdemo dva delca hkrati, 1: 4. Super, urejeno.

Kaj pa, če se delca A in B ne razlikujeta? Kakšna je verjetnost, da bomo v tem primeru našli dva delca v istem polju? Presenetljivo naše razmišljanje nezmotljivo določa: če sta dva delca enaka, potem obstajajo le tri možnosti za razvoj dogodkov. Navsezadnje ni razlike med primerom, ko A leži v polju 1, B leži v polju 2, in primerom, ko B leži v polju 1, A leži v polju 2. Verjetnost je torej 1:3.

Eksperimentalna znanost potrjuje, da je mikrokozmos podrejen verjetnosti 1: 3. Se pravi, če bi zamenjali elektron A s katerim koli drugim, Vesolje ne bi opazilo razlike. In ti tudi.

Prepredeni elektroni

Frank Wilczek, teoretični fizik na Massachusetts Institute of Technology in Nobelov nagrajenec, je prišel do istega zaključka, kot smo ga pravkar mi. Znanstvenik meni, da ta rezultat ni samo zanimiv. Wilczek je izjavil, da je dejstvo, da sta dva elektrona popolnoma neločljiva, najgloblji in najpomembnejši zaključek kvantne teorije polja.

Kontrolni strel je interferenčni pojav, ki "izda" elektron in nam pokaže njegovo skrivno življenje. Vidite, če sedite in strmite v elektron, se obnaša kot delec. Takoj, ko se obrnete stran, pokaže lastnosti vala. Ko se dva taka vala prekrivata, se medsebojno okrepita ali oslabita. Upoštevajte le, da ne mislimo na fizični, temveč na matematični koncept vala. Ne prenašajo energije, temveč verjetnost - vplivajo na statistične rezultate poskusa. V našem primeru - do zaključka iz poskusa z dvema škatlama, v katerem smo dobili verjetnost 1: 3.

Zanimivo je, da se pojav motenj pojavi le, če so delci resnično identični. Poskusi so pokazali, da so elektroni popolnoma enaki: pride do interference, kar pomeni, da teh delcev ni mogoče razlikovati.

Čemu je vse to? Wilczek pravi, da je identiteta elektronov točno tisto, kar omogoča naš svet. Brez tega ne bi bilo kemije. Zadeve ni bilo mogoče reproducirati.

Če bi obstajala kakšna razlika med elektroni, bi se vse naenkrat spremenilo v kaos. Njihova natančna in nedvoumna narava je edina osnova za obstoj tega sveta, polnega negotovosti in napak.

dobro. Recimo, da enega elektrona ni mogoče razlikovati od drugega. Lahko pa enega damo v prvo škatlo, drugega v drugo in rečemo: "Ta elektron leži tukaj, tisti pa tam"?

"Ne, ne moremo," pravi profesor Wilczek.

Takoj, ko daš elektrone v škatle in pogledaš stran, ti prenehajo biti delci in začnejo kazati valovne lastnosti. To pomeni, da bodo postali neskončno podaljšani. Naj se sliši še tako čudno, obstaja možnost, da bi povsod našli elektron. Ne v smislu, da se nahaja na vseh točkah naenkrat, ampak v tem, da imate majhno možnost, da ga najdete kjerkoli, če se nenadoma odločite obrniti nazaj in ga začeli iskati.

Jasno je, da si je to precej težko predstavljati. Postavlja pa se še bolj zanimivo vprašanje.

Ali so elektroni tako zapleteni ali prostor, v katerem so? In kaj se potem zgodi z vsem, kar je okoli nas, ko se obrnemo stran?

Najtežji odstavek

Izkazalo se je, da še vedno lahko najdete dva elektrona. Edina težava je, da ne morete reči: tukaj je val prvega, tukaj je val drugega elektrona in vsi smo v tridimenzionalnem prostoru. V kvantni mehaniki ne deluje.

Povedati morate, da obstaja ločen val v tridimenzionalnem prostoru za prvi elektron in drugi val v tridimenzionalnem prostoru za drugega. Na koncu se izkaže - bodite močni! je šestdimenzionalni val, ki povezuje dva elektrona skupaj. Sliši se grozno, a potem razumemo: ta dva elektrona ne bingljata več, nihče ne ve kje. Njihovi položaji so jasno opredeljeni ali bolje rečeno povezani s tem šestdimenzionalnim valom.

Na splošno, če smo prej mislili, da je v njem prostor in stvari, bomo morali ob upoštevanju kvantne teorije nekoliko spremeniti svojo predstavo. Prostor je tukaj le način za opis medsebojnih povezav med predmeti, kot so elektroni. Zato strukture sveta ne moremo opisati kot lastnosti vseh delcev skupaj, ki ga sestavljajo. Vse je malo bolj zapleteno: preučiti moramo povezave med osnovnimi delci.

Kot lahko vidite, se zaradi dejstva, da so elektroni (in drugi elementarni delci) med seboj popolnoma identični, sam koncept identitete sesuje v prah. Izkazalo se je, da je delitev sveta na njegove sestavine napačna.

Wilczek pravi, da so vsi elektroni enaki. So manifestacija enega polja, ki prežema ves prostor in čas. Fizik John Archibald Wheeler razmišlja drugače. Meni, da je sprva obstajal en elektron, vsi ostali pa so le njegove sledi, ki prežemajo čas in prostor. »Kakšna neumnost! - lahko vzkliknete na tem mestu. "Znanstveniki popravljajo elektrone!"

Ampak obstaja eno ampak.

Kaj če je vse iluzija? Elektron obstaja povsod in nikjer. Nima materialne oblike. Kaj storiti? In kaj je potem oseba, ki je sestavljena iz elementarnih delcev?

Niti kapljice upanja

Želimo verjeti, da je vsaka stvar več kot vsota njenih sestavnih delcev. Kaj pa, če bi odstranili naboj elektrona, njegovo maso in spin in dobili nekaj v ostanku, njegovo identiteto, njegovo »osebnost«. Želimo verjeti, da obstaja nekaj, zaradi česar je elektron elektron.

Tudi če statistika ali eksperiment ne moreta razkriti bistva delca, želimo vanj verjeti. Navsezadnje obstaja nekaj, kar naredi vsako osebo edinstvenega.

Recimo, da med Martinom Gerrom in njegovim dvojnikom ne bi bilo razlike, a bi se eden od njiju tiho nasmehnil, vedoč, da je on pravi.

Zelo rad bi verjel v to. Toda kvantna mehanika je popolnoma brezsrčna in nam ne bo dovolila razmišljati o vseh vrstah neumnosti.

Naj vas ne zavede: če bi imel elektron svoje individualno bistvo, bi se svet spremenil v kaos.

V REDU. Ker elektroni in drugi elementarni delci v resnici ne obstajajo, zakaj obstajamo?

Prva teorija: mi smo snežinke

Ena od idej je, da je v nas veliko elementarnih delcev. V vsakem od nas tvorijo zapleten sistem. Zdi se, da je dejstvo, da smo vsi različni, posledica tega, kako je naše telo zgrajeno iz teh elementarnih delcev.

Teorija je čudna, a lepa. Nobeden od osnovnih delcev nima lastne individualnosti. Toda skupaj tvorita edinstveno strukturo - osebo. Če želite, smo kot snežinke. Jasno je, da so vsi voda, a vzorec vsakega je edinstven.

Vaše bistvo je, kako so delci organizirani v vas, ne pa iz česa ste sestavljeni. Celice v našem telesu se nenehno spreminjajo, kar pomeni, da je pomembna le struktura.

Druga teorija: mi smo modeli

Obstaja še en način za odgovor na vprašanje. Ameriški filozof Daniel Dennett je predlagal zamenjavo koncepta "stvari" z izrazom "pravi model". Po Dennettu in njegovih privržencih je nekaj resnično, če je mogoče njegov teoretični opis podvojiti bolj jedrnato – na kratko, z uporabo preprostega opisa. Če želite razložiti, kako to deluje, vzemimo za primer mačko.

Torej imamo mačko. Tehnično ga lahko poustvarimo na papirju (ali virtualno) tako, da opišemo položaj vsakega delca, iz katerega je sestavljen, in tako narišemo diagram mačke. Po drugi strani pa lahko naredimo drugače: samo rečemo »mačka«. V prvem primeru potrebujemo ogromno računalniške moči, da ne ustvarimo le podobe mačke, ampak jo recimo tudi premikamo, če govorimo o računalniškem modelu. V drugem moramo samo globoko vdihniti in reči: "Mačka je hodila po sobi." Mačka je pravi model.

Vzemimo še en primer. Predstavljajte si skladbo, ki vključuje levo uho, največjega slona v Namibiji in glasbo Milesa Davisa. Za računalniško izdelavo tega predmeta bo potrebno veliko časa. Toda besedni opis te fantastične pošasti vam bo vzel enako količino. Tudi skrajšati, povedati z dvema besedama, ne bo šlo, ker je takšna kompozicija neresnična, kar pomeni, da ne obstaja. To ni pravi model.

Izkazalo se je, da smo le trenutna struktura, ki se pojavi pod pogledom opazovalca. Fiziki prilijejo olje na ogenj in pravijo, da se bo morda v finalu izkazalo, da je svet iz nič. Za zdaj nam preostane, da pokažemo drug na drugega in na svet okoli sebe, vse opišemo z besedami in razdelimo imena. Bolj kompleksen je model, bolj moramo stisniti njegov opis in ga narediti resničnega. Vzemimo na primer človeške možgane, enega najbolj zapletenih sistemov v vesolju. Poskusite ga na kratko opisati.

Poskusite ga opisati z eno besedo. Kar se zgodi?