Człowiek, który udowodnił, że zjawisk atomowych nie da się zmierzyć

W moich felietonach chętnie piszę o tym, jak dzięki badaniom naukowym odkrywamy nowe zjawiska i procesy, wzbogacając naszą wiedzę o świecie. Ale dla pełnej informacji muszę także napisać o ograniczeniach, na jakie nauka napotyka. Pod koniec 2023 roku na fali różnych prób odgadnięcia, co nam przyniesie rok 2024 napisałem felieton „Pełne poznanie przyszłości jest jednak niemożliwe” (13.12.2023), w którym omawiałem skutki tak zwanej teorii chaosu, powodującej, że nawet znając dokładnie prawa fizyki rządzące wszystkimi zjawiskami – nie potrafimy dokładnie przewidzieć przyszłości. Felieton ten można przeczytać w każdej chwili, bo życzliwa redakcja Gazety Myślenickiej udostępnia wszystkie moje wcześniejsze felietony w Internecie.

Zgódźmy się, że teoretyczne przewidywanie przyszłości jest niemożliwe, ale jesteśmy przekonani, że mając odpowiednią aparaturę naukową możemy zbadać, zmierzyć, poznać – to co dzieje się tu i teraz.

Owszem, w świecie makro zjawisk i procesów dających się obserwować za pomocą naszych zmysłów i z wykorzystaniem aparatury naukowej – tak rzeczywiście jest. Ale okazało się, że na poziomie subatomowym, tam, gdzie funkcjonują cząstki elementarne, z których zbudowany jest cały świat – to nie działa.

W Gazecie Myślenickiej z dnia 2.6.2021 już o tym wspominałem w artykule „Coś, co się nie mieści w głowie: mechanika kwantowa”. Był to trudny tekst – a jednak nikt mnie nie pobił, a kilka osób nawet powiedziało mi, że zrozumieli, na czym polega paradoks kota Schroedingera, który jest równocześnie żywy i martwy.

No więc może spróbujecie Państwo zrozumieć wraz ze mną, na czym polega zasada nieoznaczoności. Sformułował ją w 1927 roku Werner Heisenberg, niedługo będzie setna rocznica tego odkrycia, a jednak ludzie do dziś zastanawiają się, jak to jest możliwe?

Ta fundamentalna zasada mechaniki kwantowej wprowadziła rewolucyjne zmiany w naszym pojmowaniu świata. Zgodnie z nią nie jest możliwe jednoczesne dokładne określenie położenia i pędu cząstki. Wprowadziło to element niepewności i probabilistycznego podejścia do fizyki, zastępując założenia mechaniki klasycznej.

Podejście probabilistyczne oznacza, że w świecie cząstek elementarnych nie możemy pewnych rzeczy wiedzieć na pewno. W fizyce makroświata obowiązują zasady deterministyczne. Określona przyczyna wywołuje określony skutek. Zawsze!

Natomiast na najgłębszym poziomie rzeczywistość jaka nas otacza jest pełna niepewności. Możemy określać prawdopodobieństwa różnych zdarzeń (to właśnie oznacza termin „probabilistyczny”), ale nie możemy (z zasady!) uzyskać pewności i przewidywalności! W świecie kwantowym podział na podmiot (tego, który obserwuje) i przedmiot (obiekt obserwacji) ulega zatarciu, a sam akt obserwacji wpływa na obserwowany obiekt!

Zasada nieoznaczoności, którą sformułował Heisenberg, wywróciła do góry nogami całą fizykę.

Mało tego! Miała duży wpływ na filozofię. Ci z Państwa, którzy zadali sobie trud śledzenia serii moich artykułów pod wspólnym tytułem „Porozmawiajmy o filozofii” (we wrześniu i październiku 2024 roku) pamiętają zapewne artykuł na temat epistemologii (teorii poznania), wydrukowany w Gazecie Myślenickiej 1.10.2024 r. Otóż Heisenberg poprzez zasadę nieoznaczoności wprowadził zasadnicze przewartościowanie do całej filozofii nauki, zmuszając naukowców do przemyślenia podstawowych założeń dotyczących obserwacji i rzeczywistości. O niektórych filozoficznych przemyśleniach Heisenberga napiszę Państwu za tydzień. Warto pogimnastykować nasze szare komórki!