Czytaj dalej

Co powiedzieliby Izaak Newton, Albert Einstein i inni święci fizyki, gdyby mogli spojrzeć z góry na gmach współczesnej nauki? Zapewne z rozczarowaniem rzuciliby hasłem w stylu – “Nie o taki wszechświat walczyliśmy!” – w czym wtórowałyby im duchy starożytnych filozofów. 

Mecha­nika kwantowa opisuje przyrodę jako absur­dalną z punktu widzenia zdrowego rozsądku. I w pełni zgadza się z doświad­cze­niem. Mam więc nadzieję, że zaak­cep­tu­je­cie naturę taką, jaka jest. Absur­dalną.

Richard Feynman

Choć obaj mistrzo­wie kla­sycz­nej fizyki nigdy się nie spotkali, a jeden zrobił karierę na popra­wia­niu błędów drugiego, to co do idei, hoł­do­wali dość podobnej wizji rze­czy­wi­sto­ści. Rze­czy­wi­stość ta miała być prze­wi­dy­walna, pewna i podlegać stałym regułom pozwa­la­ją­cym z powo­dze­niem opisywać przebieg i skutki zacho­dzą­cych w niej procesów. Właśnie ta niechęć do loso­wo­ści i chaosu nakazała twórcy teorii względ­no­ści wdać się w spół z jednym z ojców mecha­niki kwan­to­wej, Nielsem Bohrem. Podczas jednej z wielu dysput, poiry­to­wany geniusz miał rzucić do duń­skiego kolegi – “Bóg nie gra w kości!” – lub podobną wariację tego zdania.

Dziś wiemy, że Stwórca chyba jednak wcale nie gardzi grą w kości. W świetle współ­cze­snej nauki to raczej zdro­wo­roz­sąd­kowe rozu­mo­wa­nie nas zawodzi, ustę­pu­jąc miejsca loso­wo­ści jako ele­men­tar­nej zasadzie funk­cjo­no­wa­nia świata. Przy­naj­mniej świata w mikro­skali. Potwier­dził to już na początku ubie­głego stulecia Ernest Ruther­ford, pro­wa­dząc pio­nier­skie badania nad radio­ak­tyw­no­ścią. Przyszły noblista długo rozważał zjawisko poło­wicz­nego rozpadu pier­wiast­ków i nie mógł znaleźć żadnego klucza tłu­ma­czą­cego dlaczego i kiedy dana cząstka się roz­pad­nie. Długie i bez­sku­teczne poszu­ki­wa­nia w końcu skłoniły fizyka do uła­twie­nia sobie życia poprzez się­gnię­cie do sta­ty­styki. Podobnie działa buk­ma­cher, nie­zna­jący poszcze­gól­nych wyników następ­nej kolejki ligowej, ale potra­fiący dzięki praw­do­po­do­bień­stwu ustawić kursy w taki sposób aby zawsze wyjść na swoje. Ruther­ford na pod­sta­wie nie­pew­nych wyników wysnuł ogólne i uśred­nione zależ­no­ści. Nie mamy zie­lo­nego pojęcia kiedy, dajmy na to poje­dyn­czy atom węgla C14 roz­pad­nie się – może nastąpi to za minutę, może za milion lat – ale obser­wu­jąc próbkę złożoną z bilionów atomów tego węgla, zauwa­żamy wymierną ten­den­cję. I tak, po pół wieku przy­glą­da­nia się próbkom dostrze­żemy, że rozpadło się niecałe pół procenta atomów, po stu latach ponad procent, a po sześciu tysią­cach lat, połowa całej sub­stan­cji. Ile byśmy próbówek z C14 nie przy­go­to­wali, wyniki zawsze będą bliź­nia­cze.

Rozpadem atomu rządzi prawdopodobieństwo

Czym dalej uczeni brnęli w kwantowy las, tym częściej odczu­wali potrzebę się­gnię­cia po praw­do­po­do­bień­stwo. Nie­ozna­czo­ność, super­po­zy­cja, fluk­tu­acje próżni, i każda inna z poja­wia­ją­cych się na hory­zon­cie zagwoz­dek, wymagały uwzględ­nie­nia elementu loso­wo­ści. A mówiąc “losowość”, mam na myśli praw­dziwą nie­moż­ność prze­wi­dze­nia przy­szło­ści. Kiedy rzucamy monetą tak naprawdę tworzymy iluzję przy­padku, bowiem to czy wypadnie reszka czy orzeł, jest skutkiem wielu moż­li­wych do zmie­rze­nia czyn­ni­ków: siły rzutu, oporu powie­trza, kształtu monety i tak dalej. Posia­da­jąc odpo­wiedni zestaw danych, sprawny fizyk obliczy ze stu­pro­cen­tową pew­no­ścią jaki wynik otrzy­mamy. Z mikro­świa­tem jest inaczej, warunki zewnętrzne w żaden sposób nie zabu­rzają procesu rozpadu cząstki i nigdy nie damy rady bez­sprzecz­nie prze­wi­dzieć przy­szło­ści.

Możliwość spotkania cząstki zależy od prawdopodobieństwa
Praw­do­po­do­bień­stwo napo­tka­nia elek­tronu w atomie wodoru.

Jako ludzie nie lubimy nie­pew­no­ści, mierżą nas nie­chciane nie­spo­dzianki i niepokoi nie­moż­ność zapla­no­wa­nia swoich zadań. Nie czu­li­by­śmy się bez­piecz­nie w świecie, w którym wystrze­lony pocisk zmierza w nie­wia­do­mym kierunku. Dlatego też, jeśli z jakiegoś powodu usły­sza­łeś o nie­prze­wi­dy­wal­no­ści mikro­świata dopiero po raz pierwszy, masz prawo pukać się w czoło z myślą: “co to za brednie”?

Podobnie Einstein nie potrafił poważnie potrak­to­wać loso­wo­ści jako cechy natury, uważając, iż wyko­rzy­sty­wa­nie obliczeń opartych na praw­do­po­do­bień­stwie stanowi tylko pół­śro­dek i plaster nakle­jony na lukę w naszej wiedzy. Kultura oraz doświad­cze­nia płynące z codzien­nego życia w rze­czy­wi­sto­ści dużych obiektów, wpoiły w nas prze­ko­na­nie o nie­za­chwia­nej pewności świata. Otaczają nas bez­pieczne schematy. Zda­rze­nie A, zawsze prowadzi do skutku B. 

W pewnym sensie prawda leży po środku, między pro­ba­bi­li­zmem a bez­względną pew­no­ścią. Zwróćmy uwagę na zasta­na­wia­jącą regu­lar­ność przy­pad­ko­wo­ści. Jak wspo­mi­na­łem, poje­dyn­czy atom pro­mie­nio­twór­czego węgla rozpada się nie wcze­śniej niż sam “zechce”, co nie zmienia faktu, iż w większej próbce połowa atomów zawsze ulegnie roz­pa­dowi po nie­ca­łych sześciu tysią­cach lat. Gdyby rze­czy­wi­stość była naprawdę zwa­rio­wana i rządziła się pełnym przy­pad­kiem, nie otrzy­my­wa­li­by­śmy tak nie­sa­mo­wi­tych regu­lar­no­ści. Weźmy jeszcze prostszy przykład. Rzucając zwykłą kostką do gry w kształ­cie sze­ścianu, szansa na tra­fie­nie każdego z wyników powinna wynosić dokład­nie 1/6. Z jakiegoś powodu zdzi­wi­łaby nas sytuacja, podczas której w dzie­się­ciu rzutach zawsze wypadała np. “jedynka”. Zapewne zaczę­li­by­śmy węszyć podstęp i zarzu­ci­li­by­śmy naszemu prze­ciw­ni­kowi wywie­ra­nie jakiegoś wpływu na wynik. Okazuje się, że nawet losowość rządzi się okre­ślo­nymi pra­wi­dłami a wszech­świat mimo wszystko zawsze dąży do uśred­nie­nia.

Gdzieś w tym rejonie rozważań, powin­ni­śmy poszu­ki­wać odpo­wie­dzi na pytanie, dlaczego wszech­świat z wierzchu wydaje się tak nie­sa­mo­wi­cie stabilny. Dlaczego rzucona piłka porusza się po ściśle okre­ślo­nej tra­jek­to­rii, a my nie potra­fimy prze­nik­nąć przez ścianę. Wszystko dlatego, że chociaż na naj­niż­szym poziomie wszystko zbu­do­wane jest z kwan­to­wych kości do gry, to jest wyko­ny­wana tak wielka ilość rzutów, że wszelkie odchy­le­nia i anomalia nikną. Szansa na dostrze­że­nie gołym okiem jakie­go­kol­wiek kwan­to­wego zjawiska staje nie­wy­obra­żal­nie mała; na tyle, że pozo­staje bez prak­tycz­nego zna­cze­nia.

Wziąwszy to wszystko pod uwagę, macie prawo wątpić, czy praw­do­po­do­bień­stwo należy postrze­gać jako istotną cechę rze­czy­wi­sto­ści. W końcu co zmienia w naszym życiu szansa jedna na cen­ty­lion lub mniejsza? W rzeczy samej dla naszego codzien­nego funk­cjo­no­wa­nia powyższe kwestie pozo­stają bez­war­to­ściowe, ale z per­spek­tywy ogółu wszech­rze­czy rodzą nie­ba­ga­telne problemy.

Czy Bóg gra w kości?
Powsta­nie świata – historia praw­dziwa?

Pewnie sły­sze­li­ście o twier­dze­niu, jakoby miliard małp naci­ska­ją­cych przy­pad­kowo klawisze miliarda maszyn do pisania, mógłby przy­pad­kiem spłodzić któreś z dzieł Szek­spira, jeżeli tylko zapew­nimy im dosta­tecz­nie długi okres czasu. Czymże jest nie­wy­obra­żal­nie obszerny wszech­świat ze wszyst­kimi drobnymi nie­zwy­kłymi zja­wi­skami i wszech­obec­nymi try­bi­kami, jeśli nie owym miliar­dem małp? Nie siląc się na jakieś wysu­bli­mo­wane teorie, możemy dojść do prostego wniosku: jeżeli prawa fizyki czegoś nie zabra­niają, a szansa jest większa niż zero, to pewnie takie zjawisko już gdzieś miało miejsce.

Stąd bardzo blisko do arcy­waż­nych impli­ka­cji o cha­rak­te­rze filo­zo­ficz­nym. Na tej bazie wiele osób od nowa roz­pa­truje potrzebę ist­nie­nia boskiego zegar­mi­strza, prze­ciw­sta­wia się para­dok­sowi Fermiego, czy też przyj­muje jako pewnik zasadę antro­piczną. Nie ma zna­cze­nia jak nie­praw­do­po­dobny był sce­na­riusz powsta­nia wszech­świata, którego para­me­try fizyczne ukształ­to­wały gwiazdę z planetą o warun­kach pozwa­la­ją­cych na naro­dziny skom­pli­ko­wa­nej maszy­ne­rii nukle­inowo-biał­ko­wej, sie­dzą­cej teraz przed kom­pu­te­rem i duma­ją­cej nad naturą tego wszyst­kiego. Jeżeli tylko szansa wynosiła więcej niż zero to mogło się zdarzyć. Jeśli zaś ponad tym wszyst­kim istnieje jakiś wyższy wymiar nie­skoń­czo­nego mul­tiu­ni­wer­sum, ten wszech­świat powstać wręcz powinien. Musimy trzy razy zasta­no­wić się zanim powiemy nigdy.

Bo między wyda­rze­niem nie­praw­do­po­dob­nym a nie­moż­li­wym istnieje co najmniej tak wielka różnica jak między czymś a niczym.

Literatura uzupełniająca:
K. Ferguson, Ogień w równaniach. Nauka, religia i poszukiwania Boga, przeł. P. Amsterdamski, Poznań 1994;
L. Krauss, Wszechświat z niczego. Dlaczego istnieje raczej coś niż nic?, przeł. T. Krzysztoń, Warszawa 2014;
J. Gribbin, W poszukiwaniu kota Schrödingera. Realizm w fizyce kwantowej, przeł. J. Bieroń, Poznań 1997.
Autor
Adam Adamczyk

Adam Adamczyk

Naukowy totalitarysta. Jeśli nie chcesz aby wpadli do Ciebie naukowi bojówkarze, zostaw komentarz.