Nie czarujmy się: sam pomysł opisania wszechświata, z pominięciem tak naturalnego elementu jak czas, nie może być przez nas traktowany inaczej, niż jako wyraz desperacji wyjątkowo szurniętego umysłu. Jednak dla rozwiązania niezwykłych zagadek, czasem musimy sięgać do równie niezwykłych hipotez.

Strażnicy Teksasu na tropie Teorii Wszystkiego

Kosmo­lo­gia jest skom­pli­ko­wana. Mecha­nika kwantowa jest skom­pli­ko­wana i dzi­waczna. Nie muszę pisać co może wyniknąć z mariażu obu tych dziedzin. Ogólna teoria względ­no­ści opisuje prze­strzeń, czas i w ogóle wszystko co obser­wu­jemy na co dzień, podczas gdy fizyka mikro­świata stoi na pro­ba­bi­li­stycz­nym fun­da­men­cie dualizmu kor­pu­sku­larno-falowego. Einstein i całe zastępy jego naśla­dow­ców, po dziś dzień nie mogą ścier­pieć sytuacji, w której fizykę zdają się opisywać dwa zupełnie różne zestawy reguł.

Jeden z pierw­szych kroków na tej nie­zna­nej ziemi, pró­bo­wali postawić Bryce DeWitt oraz John Archi­bald Wheeler. Dwaj nie­ustra­szeni Tek­sań­czycy w latach 60. robili karierę w Insty­tu­cie Badań Zaawan­so­wa­nych Prin­ce­ton, którego kory­ta­rze do niedawna prze­mie­rzał roz­czo­chrany geniusz. Trapiło ich również to samo pytanie co twórcę teorii względ­no­ści: jak można odnieść równania mecha­niki kwan­to­wej do naj­więk­szego fizycz­nego obiektu, czyli całego wszech­świata? Był to szalony problem, który nie mógł zostać roz­wią­zany bez nad­ludzko kre­atyw­nego podej­ścia do tematu.
archibald wheeler

John Wheeler.

Równanie falowe dla wszechświata

Sercem fizyki kwan­to­wej jest równanie zmaj­stro­wane przez Erwina Schrödin­gera. Nie wskazuje nam ono cząstki paluchem (“o tutaj!”), racząc nas zamiast tego funkcją Ψ – funkcją falową (jeśli czujesz się zagu­biony, pro­po­nuję pobu­szo­wać w tekstach pod tym hasz­ta­giem). Opisując stan kwantowy dowolnej cząstki ele­men­tar­nej – bez względu na nasze starania – zado­wa­lamy się właśnie funkcją “psi”. DeWitt oraz Wheeler zapra­gnęli wycisnąć ze starego wzoru ostatnie soki i otrzymać infor­ma­cję na temat stanu kwan­to­wego wszech­świata jako całości. Pojawił się jednak pewien deli­katny kruczek. Jak pamię­ta­cie, sady­stycz­nie uspo­so­biony Schrödin­ger długo i roz­wle­kle gdybał na temat hipo­te­tycz­nego kota zamknię­tego w pudełku (patrz: tutu). Z tych roz­my­ślań wyłonił się jeden z wielu sporów dok­try­nal­nych, doty­czą­cych wpływu obser­wa­tora na wynik eks­pe­ry­mentu. Nie wdając się w szcze­góły: w świecie kwantów, obecność obser­wa­tora redukuje funkcję falową, czyli po prostu wpływa na stan badanego obiektu. 

Kto jest obser­wa­to­rem dla wszech­świata? My? Na gruncie filo­zo­ficzno-mate­ma­tyczno-fizycz­nych dumań, należy dojść do wniosku, że naj­lep­szy byłby obser­wa­tor zewnętrzny. Można pole­mi­zo­wać na temat tego czy “ktoś” taki ma w ogóle rację bytu, ale przy obecnym stanie wiedzy naj­bez­piecz­niej będzie stwier­dzić, że żadnego “zewnę­trza” wszech­świata nie ma, podobnie jak zewnętrz­nych obser­wa­to­rów. A nawet gdyby było inaczej to i tak nie mie­li­by­śmy szansy tego spraw­dzić ani wyko­rzy­stać. (Gdy­by­ście jeszcze nie zauwa­żyli, wsko­czy­li­śmy prosto w gęstwinę fizyki teo­re­tycz­nej. W pełnym tego słowa zna­cze­niu). Kując swoje równanie DeWitt i Wheeler wraz z paroma kolegami, otrzy­mali zasta­na­wia­jące wyniki, dobitnie wska­zu­jące nie tylko na brak zewnętrz­nego obser­wa­tora, ale również brak zewnętrz­nego zegara. Czas okazał się dla ich teorii ele­men­tem abso­lut­nie zbędnym, w żaden sposób nie wpły­wa­ją­cym na kosmiczną funkcję falową. 

Wyrzućmy zegary

Mamy prawo pro­te­sto­wać, bo wszyscy wiemy, że czas… istnieje. Każdy z nas poddaje się jego nurtowi, nie­ustan­nie mknąc z prze­szło­ści, prosto w ramiona przy­szło­ści. Równanie DeWitta-Wheelera opisuje kosmos sta­tyczny, nawet nie z zamro­żo­nymi zegarami, lecz w ogóle ich pozba­wiony. Jak to inter­pre­to­wać? I co z tego wynika? Nic dziwnego, iż artykuł pro­fe­so­rów z Prin­ce­ton stał się rychło przy­czyn­kiem dla setek debat, kon­fe­ren­cji i kolej­nych teorii, roz­wi­ja­nych do dziś. Wielu fizyków przyj­mu­jąc nowe zało­że­nia, wyrzu­ciło z głów dotych­cza­sowe opisy natury czasu. Oczy zaświe­ciły się fanom tzw. wszech­świata blo­ko­wego, wyobra­ża­ją­cym sobie całą czte­ro­wy­mia­rową cza­so­prze­strzeń jako zbity zbiór wszel­kich wydarzeń, które nasze szacowne rozumy składają w to, co wydaje nam się upływem czasu. Wedle tej inter­pre­ta­cji, prze­szłość, teraź­niej­szość i przy­szłość są rów­no­war­to­ściowe. Jeszcze odważ­niejsi uczeni kon­klu­dują, iż owa sterta chwil nawet nie jest w żaden chro­no­lo­giczny sposób ułożona, a “sensowną” sekwen­cję otrzy­mu­jemy dzięki kwan­to­wym regułom praw­do­po­do­bień­stwa. 
Czy istnieje jakie­kol­wiek zjawisko potwier­dza­jące tak dzi­waczną wizję świata? O dziwo tak. Jak się dobrze zasta­no­wić, idea wszech­świata blo­ko­wego zgrabnie współgra z ein­ste­inow­ską względ­no­ścią jed­no­cze­sno­ści. Według teorii względ­no­ści każdy obiekt i każda istota nosi własny zegar i nie ma w ogóle mowy o ist­nie­niu czasu uni­wer­sal­nego dla wszyst­kich.

Jed­no­cze­sność w bloku cza­so­prze­strzeni (za: Poza kosmosem).

Rów­no­cze­sność zacho­dze­nia poszcze­gól­nych zdarzeń również pozo­staje ilu­zo­ryczna, będąc cał­ko­wi­cie uza­leż­niona od układu odnie­sie­nia. Jeśli więc uznamy, że wszyst­kie chwile po prostu są, względ­ność jed­no­cze­sno­ści staje się czymś logicz­nym. Dla zmy­ślo­nego zewnętrz­nego obser­wa­tora wszyst­kie momenty na osi czasu – for­mo­wa­nie Drogi Mlecznej, wygi­nię­cie dino­zau­rów i ukoń­cze­nie tego tekstu – byłyby tak samo dostępne i tak samo aktualne. 

Jest jeszcze, popu­larna ostatnio wśród kosmo­lo­gów kwan­to­wych, kwestia splą­ta­nia kwan­to­wego. Para cząstek mimo dzie­lą­cego je dystansu – a mówiąc dokład­niej, kom­plet­nie bez względu na odle­głość – zacho­wuje się jak jed­no­rodny układ. Redu­ku­jąc stan kwantowy fotonu A, wpływamy w sposób natych­mia­stowy na stan fotonu B, choćby był on umiesz­czony w labo­ra­to­rium jakiegoś kosmity, w innej galak­tyce. Mamy do czy­nie­nia z tzw. nie­lo­kal­no­ścią układu. Obiekty splątane zacho­wują się tak jakby nie istniały dlań czas i prze­strzeń. Trudno o lepszy prezent dla zwo­len­ni­ków równania DeWitta-Wheelera. Wielu z nich ma przy tym nadzieję, że zestaw sko­re­lo­wa­nych cząstek mógłby być wyko­rzy­stany jako modelowy miniw­szech­świat i przy­nieść pierwsze obser­wa­cyjne potwier­dze­nia ich założeń. 

Pierwsze kroczki kosmologii kwantowej

Naj­waż­niej­sze pytanie pozo­staje otwarte: jeśli równanie falowe dla wszech­świata jest poprawne, gdzie podziewa się czas? Lee Smolin – jeden z wio­dą­cych współ­cze­snych teo­re­ty­ków – podaje bardzo pla­styczną wizję, w której ist­nie­nie czasu pozo­staje uza­leż­nione od oma­wia­nej skali. Tak, badając wszech­świat na poziomie makro (z “zewnątrz”) jak i mikro (wielkość Plancka) – wydałby się on nam sta­tyczny, a czas w naszym rozu­mie­niu prze­stałby istnieć. To trochę jak z pojęciem tem­pe­ra­tury – tłumaczy Smolin – oczy­wi­stym w rze­czy­wi­sto­ści dużych obiektów, lecz zupełnie nie­uży­tecz­nym w skali sub­a­to­mo­wej.
Literatura uzupełniająca:
M. Heller, Kosmologia kwantowa, Warszawa 2001;
L. Smolin, Czas odrodzony. Od kryzysu w fizyce do przyszłości wszechświata, przeł. T. Krzysztoń, Warszawa 2015;
M. Hohol, Dlaczego Julian Barbour ogłosił koniec czasu?, [online: http://mateuszhohol.filozofiawnauce.pl/wp-content/uploads/2012/12/hohol-barbour.pdf.pdf];
Quantum Experiment Shows How Time ‘Emerges’ from Entanglement, [online: https://medium.com/the-physics-arxiv-blog/quantum-experiment-shows-how-time-emerges-from-entanglement-d5d3dc850933#.tpcln6iq2].
podpis-czarny
  • zapy­ta­niec

    Skoro pra­co­wali nad tym w latach 60 to czy ja wiem czy to takie pierwsze kroki i współ­cze­sne zagadki. 😉

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      Właśnie rzecz w tym, że równanie DeWitta-Wheelera wraca do łask co jakiś czas, z coraz większą siłą. =) Pierwsze sensowne teorie oparte na nim powstały prawie 20 lat po jego powsta­niu, a obecnie — już po śmierci obu panów — jest nadal roz­wi­jane. Zwłasz­cza, że dopiero w ostat­nich latach poja­wiają się widoki na jako taką wery­fi­ka­cję tych założeń. Oso­bi­ście jestem scep­tyczny — ale warto wiedzieć, co w trawie piszczy.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • piotrek wsz

    > “sterta chwil nawet nie jest w żaden chro­no­lo­giczny sposób ułożona”

    Ale jak? To znaczy najpierw jest wybuch a potem arab naciska zapalnik?

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      Tu zachęcam do się­gnię­cia po lite­ra­turę uzu­peł­nia­jącą, m.in. podany link do artykułu o modelu Barboura. Ten fizyk ma bodaj naj­bar­dziej wywro­towe poglądy w tej kwestii i to właśnie według niego zda­rze­nia tworzą swoistą, nie­upo­rząd­ko­waną stertę.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • ffatman

      Praw­do­po­do­bień­stwo. Skutek nastę­puje po przy­czy­nie z pewnym praw­do­po­do­bień­stwem. A z pewnym przed. Dobra recepta na powsta­nie wszech­świata.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Ano­ni­mowy anonim

      !trela tiaB ?oc a ,kaT

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Bean

    Czas to iluzja…

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • trzeź­wy­Jó­zek

    „… wszyscy wiemy, że czas … istnieje.”
    I tu jest z tym ist­nie­niem czasu pewien mały problem. Spróbuję dać tu „wyraz despe­ra­cji wyjąt­kowo szur­nię­tego umysłu”.

    Czy czas da się zaob­ser­wo­wać ?
    Czy komuś udało się empi­rycz­nie wykryć czas, lub udo­wod­nić jego fizyczne ist­nie­nie ?
    NIE !!!

    Zasta­nówmy się, czy więc ten CZAS na pewno istnieje? 

    Odpo­wie­dzią może być: zegar tyka; upływają lata, mija dzień za dniem, słońce wschodzi i zachodzi, sta­rze­jemy się i umieramy. Instynk­tow­nie wiemy jednak, że czas nie jest rzeczą, nie jest empi­rycz­nie wykry­walny, a stąd wynika wniosek, że czas nie jest fizyczny. To, że czas istnieje, to tylko para­dyg­mat !!!

    Czas „fizyczny” jest tylko złu­dze­niem. Do tej pory nikomu nie udało się empi­rycz­nie wykryć jego fizycz­nego ist­nie­nia – i trudno ocze­ki­wać, że kiedyś to się zmieni, gdyż czas jest częścią umysłu żyjącej istoty i ma naturę świa­do­mo­ści. Jest więc pojęciem czysto meta­fi­zycz­nym — umownym. Został
    wymy­ślony przez czło­wieka i tylko czło­wie­kowi jest potrzebny dla opisu i pomiaru ruchu oraz zdarzeń. Pojecie czasu oznacza to, że świat zmienia się ciągle, a zmian tych nie da się ani cofnąć, ani przeżyć jeszcze raz.

    „Panta rei” jak rzekł Heraklit. Co oznacza, że wszystko jest w ruchu, wszystko się zmienia.
    Pier­wot­nym jest więc RUCH. Bez ruchu (zdarzeń) nie może być mowy o żadnym czasie. Jest ruch — jest czas, nie ma ruchu – nie ma czasu. A ruch, to zmien­ność i nie­skoń­cze­nie wiele jego stanów (zdarzeń).
    Trudno jest ogarnąć taką mnogość stanów bez moż­li­wo­ści ich upo­rząd­ko­wa­nia, więc człowiek — dla
    opisu i upo­rząd­ko­wa­nia ruchu — wymyślił czas. Czas jest więc tylko abs­trak­cją, jest pojęciem spe­ku­la­cyj­nym, stwo­rzo­nym przez nasz umysł, pozwa­la­ją­cym opisać ruch, i zapa­no­wać nad zmien­no­ścią.
    Czas jest więc ściśle związany z ruchem i obser­wa­to­rem. O czasie możemy mówić tylko wówczas, gdy wystę­puje ruch i obser­wa­tor, który obser­wuje ten ruch. Czas jest tylko pomiarem ruchu doko­ny­wa­nym przez obser­wa­tora, a nie samo­dziel­nym zja­wi­skiem, czy bytem. Jest metodą stwo­rzona przez czło­wieka, służącą do opisu i mie­rze­nia ruchu, i niczym więcej. 

    A czego człowiek używa do pomiaru ruchu (?) – innego ruchu (!), jako umownego wzorca, i tak:

    - jeden obieg Ziemi wokół Słońca, czyli rok, to dwa­na­ście mie­siącz­ków (pełni księżyca), lub 365 obrotów Ziemi,
    — jeden miesiąc to czas od pełni księżyca do następ­nej pełni, lub jak kto woli ~30 obrotów ziemi,
    — jedna doba, to 24 obroty wska­zówki minu­to­wej,
    — jedna godzina to jeden obrót wska­zówki minu­to­wej, lub 3600 ruchów sekund­nika,
    — jedna sekunda to 9 192 631 770 okresów pro­mie­nio­wa­nia atomu cezu.

    Pier­wot­nym pojęciem dającym się obser­wo­wać fizycz­nie i badać jest więc RUCH, a nie CZAS.
    Czy dalej będziemy trwać w prze­ko­na­niu, że czas fizycz­nie istnieje ?

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      Polecam gorąco podaną w lite­ra­tu­rze uzu­peł­nia­ją­cej pozycję “Czas odro­dzony”. Smolin rozważa te i wiele innych argu­men­tów, oso­bi­ście jednak obstając przy real­no­ści czasu. Warto się zapoznać.

      Ja rzecz jasna, pisząc “wszyscy wiemy…” odnoszę się do wyobraźni prze­cięt­nej osoby, nie zaprzą­ta­ją­cej sobie głowy tego typu filo­zo­ficz­nymi dyle­ma­tami.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • ffatman

      Ruch? Czyli zakła­dasz, że prze­strzeń istnieje? Niestety, o ist­nie­niu
      prze­strzeni wnio­sku­jemy, tak samo jak w przy­padku czasu, pośred­nio, z metryki. I 
      nie ruch a zmiana. Ruchu może nie być lub może być nie­ob­ser­wo­walny.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • trzeź­wy­Jó­zek

        Prze­strzeń istnieje w fizyce tak samo jak i czas – na zasadzie para­dyg­matu.

        Naj­czę­ściej poj­mo­wana jest, jako ogół wszel­kich relacji zacho­dzą­cych pomiędzy
        obiek­tami. Na dodatek każdy ją widzi inaczej i opisuje inaczej, zależnie od tego, co chce pokazać lub „udo­wod­nić”. Stąd wymy­ślone zostały przez mate­ma­ty­ków różne prze­strze­nie na różne potrzeby: prze­strzeń Eukli­de­sowa, cza­so­prze­strzeń Min­kow­skiego, prze­strzeń Riemanna, prze­strzeń Banacha, prze­strzeń Hilberta, …

        Każda z nich ma cha­rak­ter umowny i wymy­ślona została przez czło­wieka w kon­kret­nych celach. Żadna z nich nie ma więc cha­rak­teru fizycz­nego i uni­wer­sal­nego, jak można by tego ocze­ki­wać, lecz jedynie cha­rak­ter umowny, abs­trak­cyjny, spe­ku­la­cyjny. Istotne jest, że pomagają czło­wie­kowi stworzyć pewien model rze­czy­wi­sto­ści i opisywać zjawiska — lepszy lub gorszy, ale jednak tylko model.

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • ffatman

        Prze­strzeń i czas istnieje w fizyce nie na pod­sta­wie para­dyg­matu a na pod­sta­wie metryki.

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • yaxoo

      Wszystko to fajnie Panie trzeź­wy­Jó­zek, ale zapo­mnia­łeś Pan o dwu rzeczach: zasadzie nie­ozna­czo­no­ści i oscy­la­to­rze. Krótko mówiąc, zasada ta głosi, że iloczyn stopnia zmien­no­ści wyników pomiaru energii i stopnia zmien­no­ści wyników pomiaru czasu jest zawsze równy pewnej stałej, dość dobrze okre­ślo­nej wartości. Wyraża się to wzorem SD(E) * SD(T) > h/4π (gdzie SD to miara stopnia zmien­no­ści, odchy­le­nie stan­dar­dowe, dla E — energii i T — czasu, zaś h to stała Plancka a pi to chyba każdy wie co to). Zasada nie­ozna­czo­no­ści mówi, że czas jest nie­ro­ze­rwal­nie związany z energią. I z niczym więcej! Jak mamy mały stopień zmien­no­ści wyników dla energii, a więc jed­no­znacz­nie i pre­cy­zyj­nie okre­śloną wartość energii, to czas dąży do nie­skoń­czo­no­ści. I na odwrót. Jeżeli mamy dobrze okre­ślony czas, to energia dąży do nie­skoń­czo­no­ści. Teoria oscy­la­tora zaś mówi o tym, że wszystko zawsze oscyluje. Atomy drgają, także skupione ciele stałym, nawet jeśli jest to kryształ. Co ciekawe, cząstki zawarte w atomie też drgają. Wszystko drga, oscyluje. Zatem wartość energii i czasu w prze­strzeni też oscyluje. W efekcie co pewną chwilę, w jakimś dowolnym miejscu dowolnej prze­strzeni pojawia się oscy­la­cja energii i czasu. Przez okre­ślony i nie­zwy­kle mały czas pojawia się w tym punkcie nad wyraz nie­okre­ślona wartość energii, dążąca do nie­skoń­czo­no­ści. Tak rodzi się coś z niczego: fluk­tu­acje kwantowe, energia próżni, energia punktu zerowego, ciemna energia… zwał jak zwał. A to jest dobrze udo­wod­nione, że fluk­tu­acje kwantowe istnieją w każdym dowolnym miejscu, o ile istnieje prze­strzeń. Krótko mówiąc, z faktu, że prze­strzeń istnieje, wynika też, że musi istnieć energia i czas. Energia w jakiś sposób jest związana z czasem, jakby jedno i drugie były prze­ja­wem czegoś bardziej uni­wer­sal­nego — to właśnie dowodzi zasada nie­ozna­czo­no­ści. Zatem czas to nie jest kon­se­kwen­cja ruchu, jest zupełnie na odwrót. Czas jest czymś zupełnie bardziej pod­sta­wo­wym, abs­trak­cyj­nym i uni­wer­sal­nym i ruch w cale nie musi istnieć we wszech­świe­cie, aby czas istniał. Jak mamy prze­strzeń, to mamy energię i mamy czas. I tyle.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • gosc

    a jeśli obser­wa­tor nie byłby zewnętrzny tylko więcej wymia­rowy ? i nawet kla­syczny ?

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      Co znaczy obser­wa­tor kla­syczny? I jak widzisz jego wie­lo­wy­mia­ro­wość? Tzn. mówisz o tym, że nasz wszech­świat jest czte­ro­wy­mia­ro­wym blokiem, “leżącym” w hiper­prze­strzeni, obser­wo­wany przez byt n-wymia­rowy? Ale wtedy to jest przecież obser­wa­tor zewnętrzny.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • yaxoo

    W kwestii obser­wa­tora zewnętrz­nego. Zacznę od cytatu z tekstu powyżej: “Nie wdając się w szcze­góły: w świecie kwantów, obecność
    obser­wa­tora redukuje funkcję falową, czyli po prostu wpływa na stan
    badanego obiektu. Kto jest obser­wa­to­rem dla wszech­świata? My? Na gruncie filo­zo­ficzno-mate­ma­tyczno-fizycz­nych dumań, należy dojść do wniosku, że naj­lep­szy byłby obser­wa­tor zewnętrzny.” Czy tutaj przy­pad­kiem nie chodzi o jakiś absolut? Mam tu na myśli nie wódkę, lecz coś na kształt Pana Boga. 

    Rozumiem, co autor chciał prze­ka­zać pisząc, że “przy obecnym stanie wiedzy naj­bez­piecz­niej będzie stwier­dzić, że (…) nie ma (…) zewnętrz­nych
    obser­wa­to­rów. ” Niemniej jednak w artykule brakło mi pocią­gnię­cia tej myśli, skąd u licha pomysł, aby miał istnieć jakiś uogól­niony zewnętrzny obser­wa­tor wszech­świata? Czy przy­pad­kiem nie chodzi o to, że bez obser­wa­tora nic kon­kret­nego nie może zaist­nieć, bowiem wszyst­kie alter­na­tywne wersje każdego zda­rze­nia wystę­pują w tej samej chwili jako poten­cjalny wariant? Na zasadzie, że w danej chwili istnieją rów­no­cze­śnie wszyst­kie możliwe tra­jek­to­rie drogi poko­ny­wa­nej przez elek­trony z emitera do ekranu reje­stru­ją­cego.. i dopiero poja­wie­nie się obser­wa­tora (badacza) powoduje, że elek­trony przy­bie­rają okre­śloną drogę ujaw­nia­jąc na ekranie reje­stru­ją­cym taki, a nie inny rozkład zderzeń elek­tro­nów z ekranem…

    Ale gdyby tak, to byłoby to głupie, bo przecież nie jest tak, że elektron rów­no­cze­śnie prze­cho­dzi przez wszyst­kie możliwe tra­jek­to­rie. Jeden elektron zawsze biegnie jedną i dobrze okre­śloną drogą. Widać to dokład­nie, jeżeli spowolni się emisję elek­tro­nów, aby z emitera wyla­ty­wał nie strumień, lecz poje­dyn­cze cząstki. Kolejne zde­rze­nia z ekranem zliczamy bardzo pre­cy­zyj­nie: więk­szość na wprost emitera, z jakaś 1/3 nieco obok tegoż miejsca, mniejsza ilość cząstek — jeszcze dalej od miejsca “na wprost emitera”. Z czasem dopiero uzy­sku­jemy wzór inter­fe­ren­cyjny, jak wystrze­limy w ekran miliardy elek­tro­nów. To, że pojawia się wzór inter­fe­ren­cyjny, jest kwestią tylko i wyłącz­nie sta­ty­styczną. Nie trzeba żadnego magicz­nego obser­wa­tora, ale czasu, aby taki wzór powstał. Po prostu co tysięczny elektron poleci nie prosto, lecz nieco pod kątem. Gdyby na dwu­wy­mia­ro­wej kartce umieścić wykres, gdzie na osi x przed­sta­wić loka­li­za­cję uderzeń na ekranie, zaś na osi y liczbę ude­rza­ją­cych elek­tro­nów, to otrzy­ma­li­by­śmy pewien wykres. Obli­cza­jąc pole powierzchni pod tą krzywą (za pomocą całki), uzy­ska­li­by­śmy coś, co się nazywa praw­do­po­do­bień­stwem loka­li­za­cji elek­tronu na ekranie. Oczy­wi­ście, gdybyśmy chcieli policzyć praw­do­po­do­bień­stwo zna­le­zie­nia elek­tronu na ekranie przy jednej, okre­ślo­nej z góry drodze elek­tronu, to wzór byłby bardziej skom­pli­ko­wany, ale osta­tecz­nie też uzy­ska­li­by­śmy — dla tej jednej drogi — jakiś sta­ty­styczny rozkład zderzeń, bo elek­trony wysyłane tą samą drogą i tak nigdy nie będą trafiać w ten sam punkt, ale zawsze też trochę obok. Zatem osta­tecz­nie też liczy­li­by­śmy całkę na powierzch­nię pod krzywą. Oczy­wi­ście opisuję to z bardzo dużym uprosz­cze­niem, ale nawet gdyby wziąć tu kon­kretne wzory mate­ma­tyczne, gdzie mie­li­by­śmy liczenie całki z iloczynu dwóch funkcji zespo­lo­nych, nadal z tego by nie wynikało, że musi istnieć jakiś zewnętrzny obser­wa­tor wszyst­kiego. Po prostu nie rozumiem, skąd taka idea, a w artykule to nie jest wyja­śnione.

    Przy okazji, odcho­dząc od strikte nauko­wych dywa­ga­cji i kon­ty­nu­ując cytat z artykułu “przy obecnym stanie wiedzy naj­bez­piecz­niej będzie stwier­dzić, że (…) nie ma (…) zewnętrz­nych
    obser­wa­to­rów. A nawet gdyby było inaczej to i tak nie mie­li­by­śmy szansy
    tego spraw­dzić ani wyko­rzy­stać. ” Tutaj mam taką głupią reflek­sję, że jednak można byłoby spraw­dzić ist­nie­nie zewnętrz­nego obser­wa­tora. Otóż zgodnie z zało­że­niami mecha­niki kwan­to­wej, obser­wa­tor wpływa na wynik i jest to odpo­wied­nio wyrażone mate­ma­tycz­nie. Zatem można byłoby obliczyć, czy istnieje jakiś taki uogól­niony i abso­lutny zewnętrzny obser­wa­tor. Po prostu mając w punkcie wyjścia skład­niki wszech­świata, inaczej by on wyglądał, gdyby był jakiś obser­wa­tor, a inaczej, niż gdyby go nie było. I to teo­re­tycz­nie można by spró­bo­wać obliczyć, podobnie jak różne wskaź­niki w kosmo­lo­gii się oblicza, czy przy­pad­kiem obser­wo­walny wszech­świat jest bliższy jest roz­wią­za­niu równania odpo­wia­da­ją­cemu obser­wo­wa­niu wszech­świata, czy może równaniu odpo­wia­da­ją­cemu brakowi obser­wa­cji.…

    Niemniej jednak główną ideą jest, czy przy­pad­kiem nie chodzi tutaj o prze­my­ce­nie do fizyki jakiś fun­da­men­tal­nych założeń teo­lo­gicz­nych?

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Junoxe

      @“Po prostu mając w punkcie wyjścia skład­niki wszech­świata, inaczej by on
      wyglądał, gdyby był jakiś obser­wa­tor, a inaczej, niż gdyby go nie było.” i “Niemniej jednak główną ideą jest, czy przy­pad­kiem nie chodzi tutaj o 
      prze­my­ce­nie do fizyki jakiś fun­da­men­tal­nych założeń teo­lo­gicz­nych?”
      Jednak nie, bo przy­pusz­czamy, że właśnie takie prawa fizyki jakie obo­wią­zują w tym wszech­świe­cie wystą­piły z praw­do­po­do­bień­stwem 10 do potęgi 500. Nie obser­wa­tor o tym decyduje. A przy­naj­mniej nie ma jak tego dowieść. Bez­piecz­niej założyć, że to jednak praw­do­po­do­bień­stwo zda­rze­nia, że akurat taki wszech­świat ma powstać w końcu się zre­ali­zo­wało. Nie wiemy tylko jak nasze “zda­rze­nie się” w grupie pozo­sta­łych jest praw­do­po­dob­niej­sze od pozo­sta­łych czy jesteśmy tymi “4 proc. fotonów odbi­ja­ją­cych się od szyby”. Co i tak nie ma zna­cze­nia, bo nie jesteśmy w stanie stwier­dzić dlaczego akurat ten a nie inny foton w przy­szło­ści odbije się od szyby.
      Co do real­no­ści czasu, sam Smolin pisze, że wcale nie jest w głównym nurcie i że to co uznaje się za zegar abso­lutny to zmiany energii w naszym wszech­świe­cie (o czym zdaje się pisał/a yahoo).

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • yaxoo

        Witaj Junoxe. Może źle to rozumiem, ale wyczy­ta­łem z tej wypo­wie­dzi takie o to dwa stwier­dze­nia. (1) Wszech­świat jest taki, jaki jest, a więc praw­do­po­do­bień­stwo powsta­nia takiego właśnie wszech­świata w toku jego ewolucji “zwy­cię­żyło” pośród innych mniej lub bardziej praw­do­po­dob­nych dróg ewolucji. (2) Obo­wią­zu­jące prawa fizyki są, jakie są, ponieważ akurat takie wyewo­lu­owały w toku ewolucji wszech­świata. Mam wrażenie, być może mylne, że te zdania są try­wialne i znaczą po prostu tyle, że wszech­świat i prawa nauki są, jakie są, bo nie są inne. Wyczy­ta­łem dalej jeszcze trzecie stwier­dze­nie. O tym, że prawa fizyki są, jakie są, bo nie ma innych (tylko takie powstały) i nie obser­wa­tor o tym decyduje. Przyznam się, że nie mam pojęcia, jak to wszystko się ma do kwestii zewnętrz­nego obser­wa­tora, jaka wystę­puje w artykule kwantowo, który to artykuł komen­tu­jemy. Ani jak to się ma do kwestii poru­szo­nej w mojej wypo­wie­dzi powyżej, w której usiłuję sobie jakoś tego zewnętrz­nego obser­wa­tora wyobra­zić (zde­fi­nio­wać).

        Nie jestem żadnym fizykiem, astro­fi­zy­kiem, astro­no­mem, inży­nie­rem itd., ale o ile dobrze rozumiem te sprawy, to nikt w ogóle nie zakłada, że prawa fizyki ewo­lu­owały. Raczej zakłada się, że wszech­świat ewo­lu­ował tak, a nie inaczej, bowiem właśnie takie są prawa fizyki, jakie są. Różne poten­cjalne drogi kształ­to­wa­nia się wszech­świata wynikają stąd, że nie mamy bladego pojęcia, jak ta ewolucja prze­bie­gała. Nie znamy wydarzeń, jakie miały miejsce, podczas gdy wiemy, że z tymi samymi prawami fizyki równie dobrze mogłoby nie być żadnej materii we wszech­świe­cie, bowiem mogłaby cała ani­hi­lo­wać z anty­ma­te­rią jeszcze na etapie fluk­tu­acji kwan­to­wych, nim zrodziły się stabilne atomy. To tylko przykład. Mogę się mylić, mogę coś źle rozumieć, ale wydaje mi się, że obser­wa­tor nie wpływa na prawa fizyki, tylko na wyniki pomiarów. 

        Mecha­nika kwantowa ma 6 postu­la­tów (założeń, pewników, twier­dzeń przyj­mo­wa­nych bez dowodu itd.), z których 5-ty mówi o tym, że gdy zmie­rzymy jaki­kol­wiek dowolną zmienną dla jakie­go­kol­wiek dowol­nego układu kwan­to­wego, stan tegoż układu kwan­to­wego zmieni się. Mate­ma­tycz­nie mówi się tutaj o ope­ra­to­rach rzu­to­wa­nia i tym, że po wyko­na­niu pomiaru stan układu jest “rzu­to­wany” na wektor odpo­wia­da­jący pomia­rowi. Mówi się też, że stan układu jest redu­ko­wany do postaci innego stanu układu. Krótko mówiąc, jeżeli mamy jakiś układ kwantowy, doko­na­nie dowol­nego pomiaru cze­go­kol­wiek w tym układzie zmienia ten układ. 

        Wystar­czy, że ktoś będzie patrzył i liczył odbi­ja­jące się fotony od szyby, a już obser­wo­wane zjawisko — z samego faktu, że ktoś się na nie gapi — zmienia się i jest już czymś innym, niż gdyby się ktoś nie gapił (i nie liczył tych fotonów). Zatem wszech­świat, jako gigan­tyczny i mak­sy­mal­nie skom­pli­ko­wany układ kwantowy, będzie inny, kiedy ktoś się będzie na niego gapił, a inny, niż gdy się nikt na niego nie gapi. To było myślą prze­wod­nią mojego wesołego wywodu o moż­li­wo­ści mate­ma­tycz­nego udo­wod­nie­nia ist­nie­nia Pana Boga. Bo skoro jakiś Pan Bóg istnieje, to, niejako z zało­że­nia, gapi się na wszech­świat i w danym momencie widzi w nim wszystko. Skoro możemy policzyć, jak w labo­ra­to­rium doświad­czalny układ kwantowy zmienia się pod wpływem doko­ny­wa­nia w nim pomiaru, to czemuż by nie policzyć tego samego dla wszech­świata? Oczy­wi­ście pewnie moje zało­że­nia są wadliwe, rozu­mie­nie tych zagad­nień opaczne, a nawet jeśli nie, to poli­cze­nie czegoś takiego jest nie­moż­liwe, ale to już inna sprawa. Nie chodzi o prawa fizyki, lecz o to, jak mamy rozumieć tego zewnętrz­nego obser­wa­tora, o jakim pisał autor artykułu. Dlaczego napisał, że powinien taki obser­wa­tor być? Skąd taki pomysł? Czym miałby być i jakie miałby pełnić funkcje? Przecież nie chodzi o grę językową, że coś, np. kla­wia­tura istnieje, kiedy się na nią patrzę, a kiedy jej nie widzę, to kla­wia­tura nie istnieje. Ale być może moja próba zde­fi­nio­wa­nia tego obser­wa­tora jako uogól­nie­nia 5 postu­latu mecha­niki rela­ty­wi­stycz­nej, jako jakiegoś uni­wer­sal­nego pomiaru we wszech­świe­cie doko­ny­wa­nego przez coś nie­ludz­kiego i bardziej fun­da­men­tal­nego niż znane nam prawa przyrody, zdolnego tego dokonać, jest cał­ko­wi­cie mylne… a może nie zro­zu­mia­łem, co miałeś/aś na myśli?

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • Junoxe

        Ja się tylko usto­sun­ko­wa­łem do słów Twych zawar­tych w cyto­wa­nych frag­men­tach. Nic więcej, jeśli idzie o Twoje słowa.

        Zaś usto­sun­ko­wu­jąc się do punktów, które wymie­ni­łeś:
        “(1) Wszech­świat jest taki, jaki jest, a więc praw­do­po­do­bień­stwo powsta­nia takiego właśnie wszech­świata w toku jego ewolucji “zwy­cię­żyło” pośród innych mniej lub bardziej praw­do­po­dob­nych dróg ewolucji.”

        Nie to miałem na myśli podając liczbę 10 do potęgi 500. To jest liczba moż­li­wych wersji wszech­świa­tów z różnymi prawami, a nie ewolucja praw w jednym. Stąd nie ma potrzeby mówienia o bogu-aka-zewnętrz­nym-obser­wa­to­rze. Bo o ile obser­wa­tor w nie­któ­rych sytu­acjach wpływa samym pomiarem na zjawiska kwantowe na Ziemi, to nie oznacza, że dzieje ana­lo­gicz­nie z powsta­ją­cymi wszech­świa­tami. Hipoteza wie­lo­świa­tów.
        I tego tyczyła się moja uwaga.

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • yaxoo

        Bardzo dziękuję Junoxe za wyja­śnie­nie. Teraz rozumiem Twoje sta­no­wi­sko. Jednak nie wydaje mi się, aby to, czy mamy jeden wszech­świat, czy też mamy ich tysiące, miało mieć jaki­kol­wiek wpływ na ist­nie­nie bądź nie­ist­nie­nie zewnętrz­nego obser­wa­tora. Można co najwyżej zapytać, czy w takiej sytuacji mamy mieć jednego, ogólnego obser­wa­tora obser­wu­ją­cego tych tysiąc wszech­świa­tów, czy może mamy mieć tysiąc obser­wa­to­rów, z których każdy obser­wuje swój wszech­świat. Jak dla mnie, jedno z drugim się nie łączy. Tj. hipoteza wie­lo­świa­tów nie łączy mi się z hipotezą zewnętrz­nego obser­wa­tora. Cały czas pozo­staje pytanie, czy ten ewen­tu­alny zewnętrzny obser­wa­tor musi mieć kono­ta­cje teo­lo­giczne, czy nie musi (być może nie chodzi o żaden absolut).

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Dominik Kuta

    A co gdyby przyjąć, że czas = ruch? To taka moja uprosz­czona hipoteza. Wska­zówki zegara się poru­szają — jest ruch — jest czas mijający. Jeśli wska­zówki by się nie poru­szały nie byłoby ruchu — mija­ją­cego czasu. Tak samo planety się poru­szają, gwiazdy eks­plo­dują tworząc nowe kon­ste­la­cje — jest ruch — jest czas. Gdyby nie było tych zmian — nie byłoby ruchu — czasu. Więc może czasu jednak nie ma a jest ruch. My się ruszamy więc żyjemy, prze­mi­jamy — mija czas. Gdybyśmy się nie ruszali nie żyli­by­śmy, byli­by­śmy niczym, nie byłoby nas i nie odczu­wa­li­by­śmy czasu. Dodam że gdy ktoś leży to nie znaczy że się nie rusza — ruszają się w nim czą­steczki tak jak w każdym orga­ni­zmie, gwieź­dzie, prze­strzeni i w ten sposób scho­dzimy do mecha­niki kwan­to­wej na której opiera się cała kon­struk­cja wszech­świata. Tak więc moim zdaniem fizyka kla­syczna opisuje tylko to co na zewnątrz, widzialne i doty­kalne ale nie sprawdza się w kwan­to­wym wymiarze. W drugą stronę wygląda to inaczej i można mecha­nikę kwantową zasto­so­wać do wymiarów makro. Tak więc mecha­nika kwantowa jest bardziej uni­wer­salna i dlatego sądzę, że w tym kierunku nale­ża­łoby dalej badać struk­turę wszech­świata.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.kwantowo.pl/ Adam Adamczyk

      Nie Ty pierwszy i na pewno nie ostatni. Iden­ty­fi­ko­wa­nie czasu z ruchem to stara kon­cep­cja i jak naj­bar­dziej ma pewne logiczne pod­wa­liny. Ale musimy pójść nieco dalej. Czym jest ruch? Nawet kiedy pod­grze­wamy jakąś materię, nadajemy jej energię co w istocie prowadzi do drgań czyli ruchu atomów. Zatem jeszcze ogólniej musie­li­by­śmy mówić, że czas = przepływ energii. Jednakże to podej­ście zawsze będzie przy­wo­dzić mi na myśl kla­syczną zagwozdkę typu: czy drzewo upa­da­jące w pustym lesie, wydaje łoskot? W tym przy­padku należy się zasta­no­wić, czy ruch rze­czy­wi­ście mamy prawo zrównać z czasem czy po prostu pozo­staje on sposobem jego obser­wa­cji?

      Jeśli przyj­miemy to co postu­lu­jesz, mamy prawo dojść do bardzo cie­ka­wego wniosku.Czy gdybyśmy, czysto hipo­te­tycz­nie, obniżyć tem­pe­ra­turę jakiegoś układu do zera abso­lut­nego, mogli­by­śmy uznać, że czas dlań przestał istnieć? No i, czy nie­moż­li­wość cał­ko­wi­tego uspo­ko­je­nia cząstek a nawet samej próżni (co wynika z samej mecha­niki kwan­to­wej), nie jest tu pewnym “zabez­pie­cze­niem” wymu­sza­ją­cym ist­nie­nie czasu?

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • Mariusz

        Artykuł bardzo ciekawy. Zmusza do myślenia. Właśnie po prze­czy­ta­niu tego artykułu chciałem napisać, (mniej więcej)podobny komen­tarz, do komen­ta­rza Dominika, ale teraz odniosę się do tego co napisał Dominik, oraz do odpo­wie­dzi. Adama. Pewnie zbierze mi się bura od Adama, bo się powtórzę i skry­ty­kuję podej­ście fizyków do zagad­nie­nia. Na wstępie chciłbym zapytać Adama (bo to dla mnie prze­dziwne odwó­ce­nie kota ogonem), jak ruch można nazwać sposobem obser­wa­cji czasu? Fizycy mają pewne„skrzywienie zawodowe” (o czym pisał Hawking), i odru­chowo stosują „wła­ści­wo­ści” pewnych praw, (zasad) fizycz­nych do zjawisk z którymi nie mają nic wspól­nego. Tak było ze słynną strzałką czsu, która niby miała się odwracać w przy­padku, gdyby wszech­świat zaczął się kurczyć. Stwier­dze­nie, że ruch pozo­staje sposobem obser­wa­cji czasu, to według mnie, ( mniej,więcej) to samo co stwier­dze­nie, że długość deski jest sposobem obser­wa­cji systemu metrycz­nego. Czas jest tak samo realny, jak system metryczny, który powstał w naszych umysłach. Istnieje ruch materji, a nasz mózg wymyślił sposób aby go opisać. System metryczny jest tożsamy z dłu­go­ścią deski. System mie­rze­nia ruchu (czas) jest tożsamy z ruchem (W kon­tek­ście tego co napi­sa­łem, dziwne jest również, uzna­wa­nie czasu za czwarty wymiar). Jeszcze jedno pytanie do autora; (bo nie mam wiedzy na ten temat) skąd wiadomo, że nie można cał­ko­wi­cie uspokoić cząstek? Czy nie można tego zrobić nawet hipo­te­tycz­nie?

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Henryk Krze­miń­ski

      Ana­li­zu­jąc zjawiska zacho­dzące podczas roz­pę­dza­nia cząstek w Wielkim Zder­za­czu Hadronów dosze­dłem do wniosku, iż zmiany czasu nastę­pują
      w trakcie ich przy­śpie­sza­nia. Po zakoń­cze­niu tego dzia­ła­nia układ pozo­staje w stanie jaki osiągnął w efekcie tego przyśpieszania.Hamowanie
      cofa stan fizyczny układu do wcze­śniej­szych wielkości.W trakcie przy­śpie­sza­nia czas płynie w układzie szybciej, przez co ulegają spo­wol­nie­niu
      i zmniej­sze­niu para­me­try fizyczne cząstek, np. wartość ładunku ele­men­tar­nego.
      Szerzej można o tym prze­czy­tać na blogu; teologiawnauce.blogspot.com we wpisie „Fun­da­men­talna teoria pola cza­so­wego”

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0