Este o gaura adanca. Cu toate acestea, nu este o gaura care impiedica teoria sa functioneze. Fizica cuantica are, prin orice masura, un succes uimitor. Este teoria care sprijina aproape toata tehnologia moderna, de la cipurile de siliciu ingropate in telefon pana la LED-urile de pe ecranul sau, de la inimile nucleare ale celor mai indepartate sonde spatiale la laserele din scanerul de verificare a supermarketurilor. Acesta explica de ce soarele straluceste si cum va pot vedea ochii. Fizica cuantica functioneaza.
Cu toate acestea, gaura ramane: in ciuda succesului salbatic al teoriei, nu prea intelegem ce spune despre lumea din jurul nostru. Matematica teoriei face predictii incredibil de exacte despre rezultatele experimentelor si fenomenelor naturale. Pentru a face acest lucru atat de bine, teoria trebuie sa fi surprins un adevar esential si profund despre natura lumii din jurul nostru. Cu toate acestea, exista o mare dezacord cu privire la ceea ce spune teoria despre realitate – sau chiar daca spune ceva despre asta.
Chiar si cele mai simple lucruri posibile devin greu de descifrat in fizica cuantica. Spuneti ca doriti sa descrieti pozitia unui singur obiect mic – locatia unui singur electron, cea mai simpla particula subatomica pe care o cunoastem. Exista trei dimensiuni, deci va puteti astepta sa aveti nevoie de trei numere pentru a descrie locatia electronului. Acest lucru este cu siguranta adevarat in viata de zi cu zi: Daca doriti sa stiti unde sunt, trebuie sa cunoasteti latitudinea mea, longitudinea mea si cat de sus sunt deasupra solului. Dar in fizica cuantica, se pare ca trei numere nu sunt suficiente. In schimb, aveti nevoie de o infinitate de numere, imprastiate in tot spatiul, doar pentru a descrie pozitia unui singur electron.
Aceasta colectie infinita de numere se numeste ,,functie de unda”, deoarece aceste numere imprastiate prin spatiu se schimba de obicei lin, unduindu-se ca o unda. Exista o frumoasa ecuatie care descrie modul in care functioneaza undele in jurul spatiului, numita ecuatia Schrodinger (dupa Erwin Schrodinger, fizicianul austriac care a descoperit-o prima data in 1925). Functiile valurilor se supun in mare parte ecuatiei Schrodinger in acelasi mod in care o piatra care se incadreaza respecta legile miscarii lui Newton: este ceva asemanator unei legi a naturii. Si pe masura ce se aplica legile naturii, este una destul de simpla, desi poate parea interzisa matematic la inceput.
Cu toate acestea, in ciuda simplitatii si frumusetii ecuatiei Schrodinger, functiile undelor sunt destul de ciudate. De ce ai avea nevoie de atatea informatii – o infinitate de numere imprastiate in tot spatiul – doar pentru a descrie pozitia unui singur obiect? Poate ca acest lucru inseamna ca electronul este intrerupt cumva. Dar, dupa cum se dovedeste, nu este adevarat. Cand cautati de fapt electronul, acesta apare intr-un singur loc. Si cand gasiti electronul, se intampla ceva si mai ciudat: functia de unda a electronului inceteaza temporar sa se supuna ecuatiei Schrodinger. In schimb, ,,se prabuseste”, cu toata infinitatea sa de numere care se transforma la zero, cu exceptia locului in care ati gasit electronul.
Deci, ce sunt functiile de unda? Si de ce respecta uneori doar ecuatia Schrodinger? Mai exact, de ce respecta ecuatia Schrodinger numai atunci cand nimeni nu priveste? Aceste intrebari fara raspuns circumscriu gaura din inima fizicii cuantice. Ultima intrebare, in special, este destul de notorie incat i s-a dat un nume special: ,,problema masurarii”.
Problema de masurare pare ca ar trebui sa opreasca fizica cuantica. Ce inseamna ,,cautare” sau ,,masurare”? In general, nu exista un raspuns convenit la acest lucru. Si asta inseamna, la randul sau, ca nu stim cu adevarat cand se aplica ecuatia Schrodinger si cand nu. Si daca nu stim asta – daca nu stim cand sa folosim aceasta lege si cand sa o lasam deoparte – cum putem folosi teoria deloc?
Raspunsul pragmatic este ca, atunci cand fizicienii facem fizica cuantica, avem tendinta sa ne gandim doar la fizica ultra-micutilor. De obicei, presupunem ca ecuatia Schrodinger nu se aplica cu adevarat obiectelor suficient de mari – obiecte precum mesele si scaunele si oamenii, lucrurile din viata noastra de zi cu zi. In schimb, ca o chestiune practica, presupunem ca acele obiecte se supun fizicii clasice a lui Isaac Newton si ca ecuatia Schrodinger inceteaza sa se aplice atunci cand unul dintre aceste obiecte interactioneaza cu ceva din lumea cuantica a micului. Acest lucru functioneaza suficient de bine pentru a obtine raspunsul corect in majoritatea cazurilor. Dar aproape nici un fizician nu crede cu adevarat ca asa functioneaza lumea. Experimentele din ultimele decenii au aratat ca fizica cuantica se aplica obiectelor din ce in ce mai mari, si in acest moment putini se indoiesc ca se aplica obiectelor de toate dimensiunile. Intr-adevar, fizica cuantica este utilizata in mod obisnuit si cu succes pentru a descrie cel mai mare lucru existent – universul insusi – in campul bine stabilit al cosmologiei fizice.
Dar daca fizica cuantica se aplica cu adevarat la toate scarile, care este adevaratul raspuns la problema masurarii? Ce se intampla de fapt in lumea cuantica? Din punct de vedere istoric, raspunsul standard a fost acela de a spune ca nu exista nicio problema de masurare, deoarece nu are sens sa ne intrebam ce se intampla atunci cand nimeni nu priveste. Lucrurile care se intampla atunci cand nimeni nu priveste sunt inobservabile si nu are sens sa vorbim despre lucruri neobservabile. Aceasta pozitie este cunoscuta ca ,,interpretarea de la Copenhaga” a fizicii cuantice, dupa casa marelui fizician danez Niels Bohr. Bohr a fost nasul fizicii cuantice si forta primara din spatele interpretarii de la Copenhaga.
In ciuda statutului sau istoric ca raspuns implicit la aceste intrebari cuantice, interpretarea de la Copenhaga este inadecvata. Nu spune nimic despre ceea ce se intampla in lumea fizicii cuantice. In linistea sa incapatanata asupra naturii realitatii, nu ofera nicio explicatie de ce functioneaza deloc fizica cuantica, deoarece nu poate indica nici o trasatura a lumii care seamana cu structurile matematice din centrul teoriei. Nu exista motive logice sau filosofice convingatoare pentru a declara lucruri neobservabile fara sens. Si cuvantul ,,neobservabil” nu este mult mai bine definit decat cuvantul ,,masurare” oricum. Deci, declararea lipsita de sens a lucrurilor neobservabile nu este doar o pozitie prosteasca, ci este una vaga. Aceasta neclaritate a afectat de la inceput interpretarea de la Copenhaga; astazi,
In ciuda acestei multimi de probleme, interpretarea de la Copenhaga a fost covarsitoare dominanta in comunitatea fizicii pentru o mare parte a secolului al XX-lea, deoarece a permis fizicienilor sa efectueze calcule exacte fara a se ingrijora de intrebarile spinoase din centrul teoriei. Dar in ultimii 30 de ani, sprijinul pentru interpretarea de la Copenhaga s-a erodat. Multi fizicieni continua sa sustina acest lucru – sondajele sugereaza ca o multime sau o majoritate de fizicieni il aboneaza – dar exista alternative vii care au acum un sprijin semnificativ.
