Ακολουθεί μια «κουβαροειδή» τροχιά;
Ας υποθέσουμε ότι συζητάμε με έναν συνάδελφο χημικό που έχει δει πολλές φορές στα βιβλία της χημείας – από τα σχολικά έως τα πανεπιστημιακά – να δείχνονται (για τα λεγόμενα ατομικά τροχιακά) εικόνες όπως αυτές του παρακάτω σχήματος:
Μας λέει λοιπόν ο συνάδελφος χημικός: «Έχω δει τόσες φορές αυτά τα σκίτσα, αλλά δεν τόλμησα ποτέ να ρωτήσω το εξής: Μα τι στο καλό κάνει το ηλεκτρόνιο μέσα στον χώρο του τροχιακού όπου κατοικεί; Και για να κάνω όσο γίνεται πιο συγκεκριμένη την ερώτησή μου, ας πούμε ότι μιλάμε για το άτομο του υδρογόνου στη θεμελιώδη κατάστασή του, όπου το σχετικό τροχιακό είναι τύπου s. Ένα μπαλάκι με ακτίνα περίπου μισό Άνγκστρομ . Tι στο καλό κάνει το ηλεκτρόνιο εκεί μέσα;» Κι αν είχατε την καλή ιδέα να ρωτήσετε τον συνάδελφο χημικό τι φαντάζεται ο ίδιος ότι κάνει το ηλεκτρόνιο «εκεί μέσα», είναι πολύ πιθανό να σας έλεγε αυτό που περίπου όλοι φανταζόμαστε ότι συμβαίνει: (ότι) το ηλεκτρόνιο γυρίζει σαν «τρελό», κάνοντας μια … κουβαροειδή (!) κίνηση η οποία σαρώνει τον όγκο του αντίστοιχου τροχιακού. Και εκεί απ’ όπου περνάει πιο συχνά, η πιθανότητα να βρούμε το ηλεκτρόνιο είναι μεγαλύτερη!

Και κάπως έτσι – λέμε στον εαυτό μας – «εξηγείται» η κατανομή πιθανότητας που προκύπτει από την κυματοσυνάρτηση της θεμελιώδους καταστάσεως του ατόμου: η κατανομή αυτή είναι το στατιστικό αποτέλεσμα μιας αφάνταστα πολύπλοκης κίνησης την οποία τώρα δεν γνωρίζουμε – και ούτε μπορούμε να παρακολουθήσουμε πειραματικά – αλλά κάποτε θα μας γίνει γνωστή, και τότε οι πιθανότητες δεν θα έχουν πια θέση στην περιγραφή του ατόμου.
Τι λέει η κβαντομηχανική γι αυτή την … «ιδιωτική» εικόνα για το τροχιακό s;
Η ύπαρξη τροχιών – κουβαροειδών ή μη- είναι ασυμβίβαστη με την αρχή της αβεβαιότητας, δηλαδή ασυμβίβαστη με την κβαντομηχανική. Διότι, προφανώς, η έννοια της τροχιάς προϋποθέτει ότι ξέρω και τη θέση και την ταχύτητα του σωματιδίου σε κάθε σημείο της, δηλαδή ξέρω και τη θέση και την ταχύτητά του ταυτόχρονα. Σε προφανή αντίθεση με με την αρχή της αβεβαιότητας.
Ενόσω όμως η κβαντομηχανική παραμένει πειραματικά ακλόνητη – και μαζί της η αρχή της αβεβαιότητας – τότε «ιδιωτικές εικόνες όπως η προηγούμενη (το ηλεκτρόνιο να στροβιλίζεται σε μια «κουβαροειδή» τροχιά γύρω από τον πυρήνα) δεν έχουν καμία απολύτως θεωρητική νομιμοποίηση. Ανήκουν στη σφαίρα της καθαρής … μεταφυσικής. Στη σφαίρα των πραγμάτων εκείνων – όπως π.χ. η ύπαρξη ή μη του Θεού – για τα οποία είναι εξ ορισμού αδύνατο να προσκομιστούν πειραματικές αποδείξεις.
Αν όμως επιμείνουμε ότι η φυσική είναι μια πειραματική επιστήμη – και μάλλον πρέπει να επιμείνουμε(!) – τότε η χρήση εικόνων ή περιγραφών χωρίς καμιά δυνατότητα πειραματικής επιβεβαίωσης δεν έχει κανένα απολύτως νόημα.
Στην πραγματικότητα, δεν έχουν νόημα όχι μόνο οι εικόνες ή οι περιγραφές αλλά και οι ίδιες οι ερωτήσεις που μας οδηγούν αναπόφευκτα σε τέτοιες εικόνες και περιγραφές.
Στη φυσική – όπως και σε κάθε πειραματική επιστήμη – μπορούμε να ρωτάμε μόνο εκείνες τις ερωτήσεις που μπορούν να απαντηθούν πειραματικά. Αν δεν μπορούν, τότε δεν θα πρέπει να γίνουν δεκτές ως επιστημονικές ερωτήσεις. Θα πρέπει να απορριφθούν.
Ποια είναι η σημασία όλων αυτών για το ερώτημα που συζητάμε; (Τι κάνει το ηλεκτρόνιο … κ.λ.π., κ.λ.π.) Απλούστατα η ερώτηση θα πρέπει να απορριφθεί! Δεν είναι μια φυσική ερώτηση.
Στην κβαντομηχανική δεν έχει κανένα απολύτως νόημα να μιλάμε για ένα φυσικό σύστημα από μόνο του – για το σύστημα καθ’ εαυτό – αλλά μόνο για τη σχέση του με μια συσκευή παρατήρησης. Σε πλήρη αντίθεση με ότι ισχύει στην κλασική φυσική, στην κβαντομηχανική η διαδικασία της παρατήρησης αποτελεί συστατικό στοιχείο της ίδιας της περιγραφής του φυσικού συστήματος.
αποσπάσματα από τα βιβλία του Στέφανου Τραχανά:
1. Κβαντομηχανική Ι [Τι τελικά κάνει το ηλεκτρόνιο στο άτομο του υδρογόνου;]
2. Οι ερμηνείες της κβαντομηχανικής
Κατηγορίες:ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ, ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ

Ερωτήσεις
1.Υπαρχει πριν την παρατήρηση
2.Αν υπάρχει είναι κάπου
Οι ερωτήσεις στο πλάισιο της κβαντομηχανικής απορρίπτονται ως μη φυσικές ερωτήσεις!
Το μέλι που βρισκουμε σε μιά κυψέλη, ποιός το παράγει εφ’ όσον οι μέλισσες δεν υπάρχουν όταν δεν τις παρατηρούμε;
Στην επιστήμη, το να απορρίπτουμε ερωτήσεις είναι επιεικώς απαράδεκτο. Αφού δεν μπορούμε να απαντήσουμε κάτι μέσω πειράματος, μία απάντηση θα μπορούσε να είναι: «μέχρι στιγμής δεν γνωρίζουμε». Κάθε απόρριψη (χωρίς απόδειξη) παραπέμπει σε δογματισμό, πράγμα το οποίον είναι εξ ορισμού αντιεπιστημονικό.