Este realitatea un joc de oglinzi cuantice? O nouă teorie sugerează această posibilitate

Imaginați-vă că în timp ce staţi în fotoliu ridicați cartea preferată. Priviţi imaginea de pe coperta acesteia, vă deplasaţi degetele peste marginile ei și simţiţi acel miros familiar de carte în timp ce-i răsfoiți paginile. Pentru dumneavoastră cartea reprezintă o serie de apariții senzoriale.

De asemenea, vă așteptați că şi cartea are propria sa existență independentă în spatele acestor aparențe. Așadar, atunci când așezați cartea pe măsuța de cafea și intrați în bucătărie sau plecaţi din locuinţă pentru a merge la serviciu, vă așteptați ca aceasta să arate și să miroasă la fel ca atunci când o țineați în mână.

Ideea că obiectele trebuie să aibă propria lor existență independentă de noi și de orice alte obiecte este o presupunere profundă pe care o facem despre lume. Această presupunere își are originea în revoluția științifică din secolul al XVII-lea și face parte din ceea ce numim viziunea mecanicistă asupra lumii. Conform acestui punct de vedere, lumea este ca un ceasornic uriaș ale cărui părți sunt guvernate de legile de mișcare cunoscute.

Această viziune asupra lumii este responsabilă pentru o mare parte din progresul nostru științific încă din secolul al XVII-lea. Dar, aşa cum susține fizicianul italian Carlo Rovelli în noua sa carte Helgoland, teoria cuantică, teoria fizică care descrie Universul la cele mai mici scări dimensionale, arată aproape sigur că această viziune asupra lumii este falsă. În schimb, Rovelli susține că ar trebui să adoptăm o viziune „relațională” despre lume.

Ce înseamnă să fii relațional?

În timpul revoluției științifice, pionierul englez al fizicii Isaac Newton și omologul său german Gottfried Leibniz nu au fost de acord asupra naturii spațiului și a timpului.

Newton susținea că spațiul și timpul acționau ca un „container” pentru conținutul Universului. Adică, dacă am putea elimina conținutul Universului, toate planetele, stelele și galaxiile, am rămâne cu spațiu gol și timp. Aceasta este viziunea „absolută” a spațiului și a timpului.

Leibniz, pe de altă parte, a susținut că spațiul și timpul nu erau altceva decât suma totală a distanțelor și a duratelor dintre toate obiectele și evenimentele lumii. Dacă eliminăm conținutul Universului, atunci eliminăm și spațiul și timpul. Acesta este punctul de vedere „relațional“ despre spațiu și timp: acestea sunt doar relaţii spaţiale şi temporale dintre obiecte și evenimente.

Viziunea relațională a spațiului și a timpului a fost o inspirație cheie pentru Einstein atunci când a dezvoltat relativitatea generală.

Rovelli folosește această idee pentru a înțelege mecanica cuantică. El susține că obiectele teoriei cuantice, cum ar fi fotonul, electronul sau o altă particulă fundamentală, nu sunt altceva decât proprietățile pe care le prezintă atunci când interacționează cu (în raport cu) alte obiecte.

Credit: Jurik Peter / Shutterstock

Aceste proprietăți ale unui obiect cuantic sunt determinate prin experiment și includ poziția, impulsul și energia. Împreună formează starea unui obiect.

Conform interpretării relaționale a lui Rovelli, aceste proprietăți sunt tot ceea ce există pentru un obiect: nu există nicio substanță individuală care să „aibă” acele proprietăți.

Cum ne ajută acest lucru să înțelegem teoria cuantică?

Să ne reamintim de binecunoscutul puzzle cuantic al pisicii lui Schrödinger. Avem o pisică într-o cutie cu un agent letal (cum ar fi un flacon cu un gaz otrăvitor) care este declanșat de un proces cuantic (cum ar fi dezintegrarea unui atom radioactiv) și închidem capacul.

Procesul cuantic este un eveniment întâmplător. Nu există nicio modalitate de a-l prezice, dar îl putem descrie prin diferitele probabilităţi ca atomul să se dezintegreze sau nu într-o anumită perioadă de timp. Deoarece dezintegrarea atomului va declanșa deschiderea flaconului cu gaz otrăvitor și, prin urmare, moartea pisicii, viața sau moartea pisicii este, în consecinţă, un eveniment pur întâmplător.

Conform teoriei cuantice clasice, pisica nu este nici moartă, nici vie, până când nu deschidem cutia și observăm starea acesteia.

Conform interpretării relaționale, starea oricărui sistem este întotdeauna în raport cu un alt sistem. Deci procesul cuantic din cutie ar putea avea un rezultat nedefinit în raport cu noi, dar să aibă un rezultat clar pentru pisică.

Deci, este perfect rezonabil ca pisica să nu fie nici moartă, nici vie pentru noi și, în același timp, să fie cu siguranță moartă sau vie în sine. Un fapt al problemei este real pentru noi și un fapt al problemei este real pentru pisică. Atunci când deschidem cutia, starea pisicii devine definită pentru noi, dar pisica nu a fost niciodată într-o stare nedeterminată pentru ea însăși.

În interpretarea relațională nu există o viziune globală (”ochiul lui Dumnezeu”) asupra realității.

Ce ne spune asta despre realitate?

Rovelli susține că, întrucât lumea noastră este, în cele din urmă, cuantică, ar trebui să acordăm atenție acestor lecții. În special, obiectele precum cartea voastră preferată pot avea proprietăți doar în raport cu alte obiecte, inclusiv cu voi.

Din fericire, aceasta include și toate celelalte obiecte, cum ar fi măsuță de cafea. Așadar, atunci când mergeţi la serviciu, cartea voastră preferată continuă să rămână ca atunci când o țineati în mână. Chiar și așa, această perspectivă este o regândire radicală a naturii realității.

Din acest punct de vedere, lumea este o rețea complicată de interacțiuni, astfel încât obiectele nu au o existență individuală, independentă, de alte obiecte, ca într-un joc nesfârșit de oglinzi cuantice. Mai mult, este posibil să nu existe nicio substanță ”metafizică” independentă care să constituie realitatea noastră şi care să stea la baza acestei rețele.

Aşa cum spune Rovelli:

„Nu suntem decât imagini ale unor imagini. Realitatea, inclusiv noi înșine, nu este altceva decât un voal subțire și fragil, dincolo de care… nu există nimic”.

Traducere după Is reality a game of quantum mirrors? A new theory suggests it might be