Wydawnictwo Naukowe PWN zrealizowało niecny plan przygniecenia mnie książkami. W ostatnim miesiącu otrzymałem całe kartony wypełnione po brzegi m.in. egzemplarzami Ewolucji Dunbara, Zaćmień Close’a, Zmian klimatu Romma oraz Fizyki kwantowej Raymera. Wszystko to z okazji sprowadzenia na polski rynek interdyscyplinarnej serii Wszystko, co warto wiedzieć, oryginalnie przygotowanej przez Oxford University Press.
Mnie oczywiście najbardziej zainteresowała ostatnia z przytoczonych nowości, czyli Fizyka kwantowa, napisana przez profesora Uniwersytetu w Oregonie i specjalistę od optyki kwantowej, Michaela G. Raymera.
Podobnie do pozostałych propozycji Fizyka kwantowa została przygotowana w formule typu FAQ (frequently asked questions – odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania). Teoretycznie nic nowego. Pamiętam, że zetknąłem się z czymś podobnym już wiele lat temu, przy okazji lektury 101 kwantowych pytań Kennetha W. Forda. Była to bardzo przystępna książeczka. Lekki zbiór odpowiedzi na najbardziej typowe wątpliwości, jakie zwykle trapią głowę przeciętnego człowieka, który po raz pierwszy zderza się z abstrakcyjną rzeczywistością atomów i cząstek.
Po publikacji Raymera spodziewałem się z grubsza tego samego. Te oczekiwania utrzymywały się również po zerknięciu do przedmowy, gdzie autor ostrożnie przyznał, że “książka przeznaczona dla każdego nie powinna starać się wyjaśnić wszystkiego. Fizyka kwantowa to zdecydowanie zbyt szeroki temat”. Rozsądne stanowisko. Wyobraźcie więc sobie moje zaskoczenie, kiedy – mając powyższe słowa w pamięci – trafiłem w rozdziale piątym na opis działania interferometru neutronowego, wykorzystującego zależność de Broglie’a do pomiaru zmian w grawitacji.
Ale nie uprzedzajmy faktów. Początek książki jest zwodniczo prosty. Na start autor odpowiada na takie wątpliwości jak:
- Czym jest fizyka kwantowa?
- W jaki sposób fizyka kwantowa wpływa na życie codzienne?
- Czym jest teoria fizyki i jaki jest jej plan badań?
- Dlaczego w fizyce często używamy słowa “model”?
Zwracam szczególną uwagę na punkt trzeci i czwarty. Raymer robi rzecz niemal niespotykaną, zawczasu przestrzegając odbiorcę, że jako fizyk będzie mówił o modelach – a te bynajmniej nie są tożsame z naturą. Niby nic takiego, ale muszę to docenić. Niewiele opracowań popularnonaukowych znajduje miejsce na wzięcie rozbiegu i poprzedzenie właściwej treści choćby szczątkowym przedstawieniem metodologii swojej dziedziny.
Rzecz jasna nie będę tutaj wynotowywał kolejno wszystkich pytań, jakie znajdziecie w książce, bo jest ich chyba z dwieście (na oko, nie zostały ponumerowane). Lecąc według działów, autor odpowiada na kwestie dotyczące: problemu pomiaru i obserwatora, kwantowego szyfrowania danych, kwantowego prawdopodobieństwa, dualizmu korpuskularno-falowego, nierówności Bella i naruszenia lokalnego realizmu, stanu splątanego, kubitów i obliczeń kwantowych, kwantyzacji energii, pól kwantowych, a także różnych urządzeń, jak zegary atomowe, akcelerometry, grawimetry czy czujniki inercyjne.
Jest to zatem zbiór wszystkich zwyczajowo poruszanych wątków, z dodatkiem kilku wykraczających poza oklepany standard. Przy tym każde z zagadnień zostało rozbite na kilkanaście pytań, co pozwoliło Raymerowi na osiągnięcie całkiem niezłej – zważywszy na ogólnikowy charakter i objętość książki – głębi rozważań.
Przykładowo dzięki drugiemu rozdziałowi dowiemy się nie tylko tego, czym jest pomiar i polaryzacja światła, ale również m.in. czy pomiar pozwala określić polaryzację pojedynczego fotonu, tego jak wyznaczamy prawdopodobieństwa uzyskania danej polaryzacji, co to koherencja, a nawet czy można wykonać kopię pojedynczego fotonu (spoiler: Wojciech Żurek z kolegami sformułowali twierdzenie o niemożności klonowania). Chyba jedynym, czego autor poskąpił to kwestia interpretacji zjawisk kwantowych. Nie pominął jej całkowicie, ponieważ (szczególnie pod koniec) wspomina o wieloświatach Everetta i QBismie, jednak interpretacje nie otrzymały osobnego działu.
Jeżeli mam jakiś problem z Fizyką kwantową, to dotyczy on struktury publikacji. Treść została poszatkowana aż nazbyt drobno, a kolejność serwowania kolejnych pytań może być dezorientująca. Co mam na myśli? Na pierwszych stronach czytamy o polaryzacji światła, a dopiero gdzieś pod koniec o tym, czym jest foton. Najpierw poznajemy koncept koherencji czy zakaz klonowania, a dopiero w połowie lektury trafiamy na zasadę nieoznaczoności oraz równanie falowe. Jeszcze nie zdążyliśmy oswoić się ze słowem kwant, a już na siódmej stronie autor wspomina o nowych testach nierówności Bella. I tak dalej. Biorę jednak pod uwagę możliwość, że to wynik moich osobistych przyzwyczajeń. Nawet jestem ciekawy, jak metoda Raymera sprawdziłaby się w przypadku zupełnego laika.
Tylko czy rzeczywiście jest to książka dla każdego, tak jak autor obiecuje w przedmowie? Czy jest to odpowiedni podarunek dla zupełnie zielonego kolegi, który nazwisko Heisenberga kojarzy co najwyżej z serialem Breaking Bad (skądinąd fenomenalnym)? Obawiam się, że niekoniecznie. Takim osobom na początek poleciłbym inne pozycje, o zwartej strukturze, uporządkowanej treści i nieco cierpliwszym sposobie narracji.
Powiedziałbym, że Fizyka kwantowa. Wszystko, co warto wiedzieć najlepiej sprawdzi się w przypadku tych czytelników, którzy znajdują się gdzieś pośrodku. Nie są ekspertami, ale już jakkolwiek liznęli temat i chcieliby przeczytać coś, co pomoże im podsumować podstawową wiedzę. Do tego celu książka Michaela Raymera nada się doskonale, właśnie z uwagi na zwięzłość, skrupulatność i maksymalnie rzeczowy język autora.
Książkę można kupić m.in. na stronie PWN. Dodatkowo, czytelnicy bloga mogą wykorzystać kod rabatowy KWANTOWO, uzyskując w ten sposób zniżkę -26% od cen w całej ofercie wydawnictwa. :)