Despre o eroare foarte populară în mediile spirituale. Problema observatorului în mecanica cuantică

Hyakujo și Baso se plimbau când un card de rațe ieșite dintr-un tufiș și-a luat zborul, măcăind. Privindu-le zburând spre orizont, Baso a întrebat:

„Unde sunt ele acum?”

Hyakujo a răspuns cu gravitate:ducks

„Au dispărut.”

Atunci Baso l-a apucat pe Hyakujo de nas și i l-a răsucit cu atâta putere, încât acesta a urlat de durere.

„Au disparut?”, l-a ironizat Baso.

Această anecdotă este adesea citată pentru a sublinia caracterul de neînțeles al koanurilor zen; în același timp ea ilustrează ceea ce Maestru Dogen și Maestru Deshimaru numeau koanul vieții cotidiene sau descoperirea adevărului în fiecare din acțiunile vieții noastre. Metoda lui Baso este fără îndoială pitorească, dar Hyakujo a încetat -începând din acel moment- să considere lumea înconjuratoare ca pe un spectacol pentru propriul său ego.” (Etienne Zeisler&Taisen Deshimaru, „Mari maeștri zen”, pag 91, ed. Herald 2013)

Un astfel de tratament terapeutic s-ar cuveni multor rătăciri moderne cu revendicări spirituale, exceselor de subiectivitate si ifoselor de superioritate angelică.

Este cazul unei foarte răspândite erori ce are pretenția de a se reclama din spațiul cel mai tangibil și sigur al cunoașterii omenesti, îndeosebi din fizică. În mediile new age se promovează ideea că observatorul nu doar modifică realitatea, ci o și crează! Mecanica cuantică este într-adevăr bizară, însă nu mai bizară de atât. Concluziile pripite, neînțelegerea riguroasă a ei și extrapolările gratuite pot duce la concluzii halucinante; ca și cum, dacă noi n-am privi visatori la stele ele nu ar exista…

Să pornim asadar de la puțină fizică pentru a elucida această pretenție devenită piatră unghiulară(de porțelan, din fericire) a misticoidismului cuantic.

De ce de la fizică? Pentru că fizica ne vorbește despre fapte, despre realitatea concretă, despre lucruri verificabile și din acest motiv prezintă un plus de autoritate (sau chiar mai multe!) și poate trage linie, acolo unde poate pătrunde, între adevăr și minciuna. Firește, în aceste rânduri rapide nu există pretenția unor explicații complexe a acestei discipline, despre care Richard Feynmann spunea că nimeni nu a înțeles-o cu adevărat. Pe marginea mecanicii cuantice au apărut tot felul de interpretări exagerate ale unora (nefizicieni, însă cu mare priza la public) ca Gregg Braden, Deepak Chopra (acesta a reușit “performanța” de a primi un premiu satiric IG Nobel pentru “prostii cuantice”), Rupert Sheldrake, Robert Lanza etc. Mai taios vorbind, aceste interpretări sunt prostii în toata regula.

Putem începe de la o întrebare dificila, pusă de regulă de copiii curiosi: de ce electronul care are sarcina negativă nu cade pe protonul din nucleu care are sarcina pozitivă? Doar sarcinile diferite se atrag între ele nu? De ce nu “cade” pur și simplu electronul pe nucleu? La asemenea întrebare nu se poate livra un răspuns ce uzitează de fizica clasică, acea fizică a “bunului simț comun”, în care lucrurile sunt bine precizate și bine determinate. De pildă, pe birou vad acum foarte clar unde este monitorul, tastatura, cărțile, articolele, hârtii de toate felurile într-o ordine mai specială, cabluri, pixuri, telefonul mobil, unitatea centrala a calculatorului, un mic dozimetru de radiații, o cutie cu un microscop etc. Toate aceste obiecte sunt bine poziționate în spațiu și în timp; sunt determinate. Eu însumi stau pe un singur scaun, și nu pe trei o dată. Nu același lucru se întâmplă însă, cu lucrurile extrem de mici. În lumea atomilor, lucrurile nu sunt determinate, electronul având posibilitatea de a fi și aici, și acolo cumva. El este răspândit în spațiu, asemenea unei unde, descris de o așa numită “funcție de undă”, sau “undă de probabilitate”. Nu posedă o singură poziție, ci mai multe, fiecare “loc” având o anume probabilitate[1] de a fi, iar starea lui este caracterizată de o sumă a stărilor posibile; se află într-o “super-stare”. Răspândirea electronului are o corelație privilegiată cu “răspândirea impulsului” și implicit a vitezei (impulsul = masa ori viteza), exemplul cel mai celebru al principiului de indeterminare al lui Heisenberg. În momentul în care facem o măsurătoare, această funcție de undă ce descrie răspândirea unei particule, se restrânge la o undă plană localizată ca în figura de mai jos. Spunem că unda de probabilitate colapsează în urma măsurătorii, electronul găsindu-se într-o stare binedeterminată; practic sistemul cuantic se transformă într-unul clasic.WaveCollapse

O întrebare esențială care se degaja este: când anume are loc colapsul cuantic al undei de probabilitate? Când fotonul de la aparatul de măsură interacționează cu electronul (1- în figura de mai jos)? Când lumina cu informația despre poziția electronului intră în aparatul de măsură (2)? Când informația ajunge la retina observatorului (3)? Când informația ajunge la creier/conștiință(4)?

colaps
Imagine preluată din “Fizica povestită”, de Cristian Presura

Fără o privire mai atentă, am putea fi tentați să spunem că poate colapsul se realizează atunci când observatorul “privește” sistemul și cumva, de-a dreptul magic, funcția de undă se transformă în electronul măsurat. Aici este nodiul gordian, unde dintr-o eroare de limbaj, apare confuzia. Se folosește expresia “a observa” pentru investigarea fenomenului cuantic. Într-un anumit aranjament experimental putem determina ca sistemul încă-nedeterminat să apară ca o unda, iar în alt aranjament experimental, sistemul să apară ca particula (faimosul experiment cu doua fante). Prin aceasta “observație” noi ne găsim într-un act activ, adică trimitem un fascicol de lumină să interactioneze cu sistemul investigat. Nu este o simplă “benoclare”. Atunci când, de exemplu, observăm un copac sau o stea îndepărtată, noi nu ne aflam în situația observației din cadrul mecanicii cuantice. Nu este nici pe departe același lucru, din doua motive: în primul rând simpla privire nostalgică spre stele este un act pasiv, noi netrimițând vreun fascicol de lumină spre acele stele. Noi doar primim imaginea lor, de-a lungul unei “căi atât de lungi”. Dacă ne gândim la faptul că imaginea stelei este una veche de milioane de ani, pretinsul act de observare care ar modifica magic realitatea ar acționa cumva în timp: mai mult, daca am da crezare celor care spun că prin simpla observare noi creăm realitatea, asta ar însemna că privirea noastră din acest moment ar duce la aparitia stelei de pe cer acum milioane de ani! Cred că și Dumnezeu însuși ar fi invidios pe noi. În realitate nu e vorba decît de un egocentrism halucinant, observația vizuală fiind total irelevantă în acest context. 99,999999……% dintre evenimentele petrecute  de-a lungul istoriei nu au avut nevoie de vreun observator uman ca să existe. Nucleele de heliu fuzioneaza în Soare grație unor mecanisme cuantice, și nu stă nimeni să se uite la ele. De asemenea, chiar și în cazul în care în procesele biologice ar fi implicate mecanisme cuantice[2], noi nu observăm individual fiecare proces cuantic. Ele se întamplă în așa fel încât noi nu avem habar de ele. În plus, actul de a observa un electron se face printr-un fascicol de lumină (fotoni) ce are impulsuri comparabile cu cele ale sistemului investigat, și din acest motiv electronul își schimbă poziția (pentru că este foarte ușor și poate fi “mutat” chiar și de lumina). Încercați însă să mutați o piatră cu lumina lanternei.

Un al doilea motiv pentru care noi nu modificăm realitatea prin vreo observație magică asociată mecanici cuantice este așa numitul proces de decoerentă. Unda de probabilitate de care am pomenit mai sus evoluează și ea în timp. Odată ce un obiect suferă o interacție, unda de probabilitate colapsează și devine localizată. Apoi, între două măsurători (interacții), unda începe să devină din nou nelocalizată. De exemplu, măsurăm un electron și îl găsim în palmă. Așteptăm o vreme, unda lui de probabilitate devenind din ce in ce mai “largă”, și îl măsurăm din nou găsindu-l un metru mai la dreapta. Apoi îl lăsăm vreun milion de ani (în teorie) și apoi îl găsim pe Luna. Problema însă cu corpurile macroscopice, este că trebuie să așteptăm foarte mult timp pentru ca ele să aiba o undă delocalizată. Din acest motiv noi suntem de fiecare dată unde suntem și nu ne trezim brusc teleportați la kilometri sau ani lumină depărtare.

În principiu, nu există o limită între lumea cuantică și cea clasică datorată micimii obiectelor, doar că, datorită interacțiilor, sistemele cuantice colapsează repede în sisteme clasice. Pornind de la scala electronilor s-a ajuns la demonstrarea efectelor cuantice și la scale mai mari. De pildă, efectul ondulatoriu ce apare în experimentul cu două fante a fost evidențiat cu molecule mari de fulerene (niste mingi perfect sperice formate din 60 de atomi de carbon[3]) și mai recent, cu molecule formate din peste 120 de atomi, sistemele respective având dimensiuni nanometrice, fiind practic de peste un milion de ori mai matobari decât electronii. În plus, în 2010, mai mulți fizicieni de la o universitate din California, au publicat un articol în Nature despre un prim obiect macroscopic în superpoziție cuantică[4]. Este vorba de un rezonator aflat în două stări posibile simultan, ca o toba în care bați și nu bați în același timp. O condiție esențială pentru a realiza acest experiement a fost coborîrea temperaturii la aproximativ 0,1 grade kelvin, pentru a prezerva starea cuantică.

Noi am putea observa efecte cuantice asupra noastra doar daca am sta izolați un număr astronomic de ani, într-un fridiger la temperatura…cosmosului, adică vreo 2-3 grade Kelvin. Cam ca în bancul acela cu țăranul căruia îi mor găinile dintr-o epidemie necunoscută și cheamă rând pe rând veterinari, biologi etc, care nu pot rezolva problema cu metodele lor. Într-un final, după vreo 3 zile de calcule, un fizician spune ca a găsit soluția: dar doar pentru găini sferice în vid! Practic noi suntem sisteme clasice, ce nu apucă să devină cuantice niciodată. Și asta se întâmplă cu toate corpurile macroscopice.

Nu despre aceleași idei este vorba în misticoidismul cuantic, unde se afirmă că “simpla observare” modifică realitatea, ba chiar o creaza. Doi autori interesanți de altfel, Bruce Rosenblum și Fredd Kutnerr, fizicieni, repetau ca o mantră în cartea lor “Quantum enigma”, faptul că “realitatea nu există, până nu o observi”, lucru fals ce alimentează pseudo-gândirea new age. În restul cărții se prezintă istoric evolutia principalelor idei din fizică, destul de bine, însă pe alocuri cu oarecare inexactități ce pot duce la confuzii. De altfel, autorii atrag atenția că ceea ce susțin ei nu are nici o legatura cu documentarele new age “What the bleep do we know” și “The secret”, unde se lasă impresia, într-un mod manipulator, că fizica moderna ar sustine “legea atracției”.

În realitate, nici macar la nivelul la care observăm efectele cuantice, acestea nu sunt determinate de vreo “putere a gândului”, “putere a intenției”, a dorinței etc, efectele respective fiind total necotrolabile, fiind aleatorii.

De ce toată aceastp poliloghie? Pentru că fizica cuantică și misticoidismul cuantic duc la consecințe radical diferite în ceea ce privește viziunea despre lume. Prima ne scoate din confortul celor batute în cuie, natura arătându-ne lucruri pe care nici măcar nu le banuiam, însa ne păstrează locul nostru în univers: acela al unor ființe care investighează necunoscutul, își pun întrebări și se miră de spectacolul lumii. Cea de-a doua (pseudo)viziune prezintă niște oameni deveniți brusc dumnezei, care prin simpla lor apariție face ca lumea să existe. Ba chiar, lumea devine o gigantică mașinărie de îndeplinit dorințe, mereu la cheremul capriciilor noastre. Trebuie doar să “îți dorești cu adevărat” și lucrurile se aranjează magic într-o viață fericită.

M-am tot întrebat care poate fi sursa fantasmelor și confuziilor puse pe seama mecanicii cuantice, și desi pot fi găsite mai multe răspunsuroseri,  ceea ce sare în ochi este faptul că “magia” e de multe ori insesizabilă în simplul fapt că lucrurile există. Că lumea este (și nu este oricum, ci e organizată pentru a permite existența vieții), că respirăm și că, în cele din urma, citând un poem zen, un trandafir e un trandafir, care e un trandafir, care e un trandafir…

[1] Prin probabilitate nu ne referim la o noțiune abstractă menită să măsoare ignoranța noastră, ci la o caracteristică intrisecă lumii cuantice.

[2] Schrodinger a expus prima dată câteva idei interesante în cartea “Ce este viața?”, apoi Roger Penrose a creat o teorie despre creier-conștiința și mecanică cuantică, care însa are foarte mulți detractori.

[3] http://julianvossandreae.com/wp-content/uploads/1999/12/c60article.pdf. Unul dintre autori, Anton Zeilinger, cercetator și profesor la Viena, este autorul mai multor întrevederi cu Dalai Lama pe marginea unor întâlniri între principii ale fizice moderne și metafizica budhistă. (The Dalai Lama and Quantum Physics (2007) 1/6)

[4] Scientists supersize quantum mechanics : Nature News – un mic rezumat, și articolul original Quantum ground state and single-phonon control of a mechanical resonator

Leave a Reply