… σύμφωνα με τον νομπελίστα και νικητή του βραβείου Breakthrough Gerard ‘t Hooft

● Η Κβαντική Φυσική βρίσκεται σε λάθος δρόμο. Παραμένει στάσιμη γιατί όλοι σκέφτονται με τον ίδιο τρόπο ● Το Καθιερωμένο Πρότυπο μας δίνει, όπως και η Κβαντομηχανική, μόνο στατιστική ● Η μη-τοπικότητα είναι καταστροφή για μια αξιόπιστη επιστημονική θεωρία ● Είναι ανοησία να λέμε ότι η γάτα του Σρέντιγκερ βρίσκεται σε κατάσταση υπέρθεσης, νεκρή και ζωντανή ● O κόσμος είναι απλός

Αφού κέρδισε το πιο ακριβοπληρωμένο επιστημονικό βραβείο στον κόσμο, ο θεωρητικός φυσικός Gerard ‘t Hooft αναλογίζεται την κληρονομιά του και το μέλλον της φυσικής σε συνέντευξή του στο περιοδικό Scientific American. Ακολουθούν μερικά χαρακτηριστικά αποσπάσματα.

Αναζητώντας έναν διαφορετικό τρόπο σκέψης

Ο πραγματικός λόγος για τον οποίο δεν έρχεται τίποτα νέο (στη Φυσική) είναι ότι όλοι σκέφτονται με τον ίδιο τρόπο! Είμαι λίγο μπερδεμένος και απογοητευμένος με αυτό. Έχουμε πολλές νέες θεωρίες για την κβαντική βαρύτητα, για τη στατιστική φυσική, για το σύμπαν και την κοσμολογία, αλλά δεν είναι πραγματικά «νέες» στη βασική τους δομή. Οι φυσικοί δεν τολμούν να κάνουν τα αληθινά νέα βήματα που πιστεύω ότι είναι πραγματικά απαραίτητα. Και στο arXiv.org, εμφναίζονται χιλιάδες δημοσιεύσεις κάθε χρόνο, και καμία από αυτές δεν περιέχει κάτι που να είναι ωραίο, φωτεινό, νέο, να διαθέτει την χαρακτηριστική διορατικότητα που αλλάζει τα πράγματα. Υπάρχουν, φυσικά, ιδέες, αλλά όχι αυτές που χρειάζονται για να κάνουμε μια βασική νέα ανακάλυψη. Πρέπει να αρχίσουμε να σκεφτόμαστε με διαφορετικό τρόπο. Και πάντα είχα μια τέτοια στάση, να σκέφτομαι με διαφορετικό τρόπο. Στην δεκαετία του 1970, υπήρχε ένας πολύ αποτελεσματικός τρόπος για να σημειώσετε περαιτέρω πρόοδο: σκεφτείτε διαφορετικά από τον τρόπο που σκέφτονται οι φίλοι σας και μετά θα ανακαλύψετε κάτι νέο! Νομίζω ότι αυτό εξακολουθεί να ισχύει.

Πολλοί άνθρωποι που γράφουν εργασίες για την κβαντική μηχανική θέλουν να διατηρούν κάποια αίσθηση μυστικισμού σχετικά με αυτό, σαν να υπάρχει εκεί κάτι περίεργο, κάτι σχεδόν θρησκευτικό. Νομίζω ότι αυτό είναι εντελώς λάθος. Η κβαντομηχανική βασίζεται σε μια μαθηματική μέθοδο που χρησιμοποιείται για να περιγράψει πολύ συνηθισμένα φυσικά φαινόμενα. Νομίζω ότι ο ίδιος ο φυσικός κόσμος είναι κάτι πολύ συνηθισμένο κάτι που είναι εντελώς κλασικό. Αλλά σ’ αυτόν τον εντελώς κλασικό κόσμο, υπάρχουν ακόμα πάρα πολλά πράγματα που δεν γνωρίζουμε σήμερα, υπάρχουν «βήματα» που βασικά χάνουμε στην πορεία μας προς τη βαθύτερη κατανόηση. Μιλάω για βήματα που θα εκμεταλλεύονταν το γεγονός ότι όλος ο κόσμος είναι πολύ απλός και ξεκάθαρος. Το πρόβλημα είναι ότι ο κόσμος εξακολουθεί να μας φαίνεται περίπλοκος τώρα, γι’ αυτό βρισκόμαστε σε αυτήν την κατάσταση.

Το Καθιερωμένο Πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων

Αν κοιτάξετε πιο βαθιά στο Καθιερωμένο Πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων θα δείτε ότι λείπει κάτι πολύ σημαντικό. Το Καθιερωμένο Πρότυπο βασίζεται στην κβαντομηχανική και η κβαντομηχανική μας λέει τι συμβαίνει όταν τα σωματίδια πλησιάζουν μεταξύ τους και σκεδάζονται. Αλλά μπορούν να σκεδαστούν με πολλούς διαφορετικούς τρόπους. Έχουν να επιλέξουν από έναν μεγάλο αριθμό τρόπων με τους οποίους σκεδάζονται μεταξύ τους και το Καθιερωμένο Πρότυπο δεν δίνει καμία σωστή πρόβλεψη εκεί. Μας δίνει μόνο στατιστική. Το Καθιερωμένο Πρότυπο είναι μια φανταστική θεωρία που χειρίζεται τα στατιστικά στοιχεία για το τι συμβαίνει στα σωματίδια. Αλλά η θεωρία δεν μας λέει ποτέ ποια επιλογή κάνει η φύση. Μας λέει μόνο ότι αυτές οι διαφορετικές δυνατότητες υπάρχουν με ένα συγκεκριμένο εύρος πιθανοτήτων. Αυτός είναι ο κόσμος όπως τον ξέρουμε. Έτσι ξέρουμε να διατυπώνουμε τους νόμους της φύσης. Αλλά δεν είναι οι ίδιοι οι νόμοι της φύσης.

Δεν κατανοούμε τι είναι αυτό που μερικές φορές κάνει ένα σωματίδιο να πηγαίνει προς την μία ή την άλλη θέση. Λοιπόν, μπορείτε εύκολα να υποστηρίξετε ότι τα σωματίδια μπορούν να χτυπήσουν το ένα το άλλο σε μικρή απόσταση. Δεν συγκρούονται κατευθείαν μετωπικά, αλλά με κάποια γωνία και στη συνέχεια σκεδάζονται. Αυτό μπορεί να είναι αλήθεια. Αλλά αυτό που δεν λέει η σημερινή θεωρία είναι αυτό που θα έπρεπε στην πραγματικότητα να ξέρω όταν δύο σωματίδια συγκρούονται – να προβλέπει πως θα σκεδαστούν εκ των προτέρων.
Λέω ότι πρέπει να αρχίσουμε να αναζητούμε μια τέτοια θεωρία. Και οι άνθρωποι το αρνούνται επειδή πιστεύουν ότι η κβαντική μηχανική είναι πολύ όμορφη για να είναι λάθος. Ενώ πιστεύω ότι η κβαντική μηχανική δεν είναι ο σωστός τρόπος για να πει κανείς ποιους βασικούς νόμους υπακούουν τα σώματα όταν συγκρούονται μεταξύ τους.

Η τοπικότητα των νόμων της φύσης

Επιμένει να υποστηρίζει αυτό που είχε δηλώσει παλαιότερα, ότι «η τοπικότητα είναι ουσιώδες συστατικό για κάθε απλό, απόλυτο νόμο που διέπει το σύμπαν». Θεωρεί ότι μπορούμε να κατανοήσουμε και να εξηγήσουμε πολύ καλά την κβαντομηχανική μόνο αν υποθέσουμε ότι οι νόμοι είναι τοπικοί νόμοι. Το τι κάνουν τα σωματίδια όταν συγκρούονται καθορίζεται από το πού βρίσκονται – σε εκείνο ακριβώς το σημείο όταν το ένα χτυπά το άλλο. Δηλαδή, αυτό που συμβαίνει σε άλλα σημεία του σύμπαντος, κατ’ αρχήν, δεν πρέπει να έχει σημασία. Κι αν έχει σημασία, τότε έχουμε αυτό που λέμε «μη τοπικότητα». Αλλά η μη τοπικότητα θα ήταν καταστροφή για τις περισσότερες αξιόπιστες επιστημονικές θεωρίες!

Δεν πιστεύω ότι η μη-τοπικότητα είναι απαραίτητη. Δεν ξέρουμε ακριβώς τι να κάνουμε όταν δύο σωματίδια συγκρούονται γιατί δεν ξέρουμε αν τα σωματίδια μοιάζουν με πιάνα με ουρά ή με καθαρά σημεία. Αλλά, και πάλι, δεν μπορούν να είναι καθαρά σημεία γιατί τα καθαρά σημεία δεν μπορούν να κάνουν τίποτα. Υπάρχει κάτι εκεί μέσα σε αυτά τα σωματίδια, και θα πρέπει να είμαστε σε θέση να γράψουμε όλους τους νόμους για το τι υπάρχει εκεί: Πώς μπορούν να συγκρουστούν μεταξύ τους; Και γιατί πότε πάνε εδώ και πότε εκεί; Πώς μπορούν να εμφανίσουν σπιν; Θα πρέπει να είμαστε σε θέση να εξηγούμε αυτά τα πράγματα με αξιόπιστους νόμους, και δεν είμαστε καν κοντά σε αυτό.

Η γάτα του Σρέντιγκερ δεν μπορεί να είναι νεκροζώντανη

Αν πιστεύετε εξαρχής ότι η κβαντομηχανική είναι μια θεωρία που σας δίνει μόνο στατιστικές απαντήσεις και ποτέ τίποτα καλύτερο από αυτό, τότε νομίζω ότι βρίσκεστε σε λάθος δρόμο. Και οι άνθρωποι αρνούνται να εγκαταλείψουν την ιδέα ότι η κβαντομηχανική είναι κάποιο περίεργο είδος υπερφυσικού χαρακτηριστικού των σωματιδίων που δεν θα καταλάβουμε ποτέ. Όχι! Θα καταλάβουμε, αλλά πρέπει πρώτα να κάνουμε ένα βήμα πίσω, κι αυτό είναι πάντα το μήνυμά μου στην επιστήμη γενικά: προτού καταλάβετε κάτι, απλώς κάντε μερικά βήματα πίσω. Ίσως πρέπει να κάνετε μια μεγάλη πορεία προς τα πίσω. Μέχρι την αρχή.

Φανταστείτε: Ποιοι θα ήταν οι βασικοί σας νόμοι αν δεν είχατε την κβαντική μηχανική; Η απάντηση σε αυτό, φυσικά, απαιτεί να πούμε τι είναι η κβαντική μηχανική. Η κβαντομηχανική είναι η δυνατότητα να μελετάμε υπερθέσεις καταστάσεων. Είναι το μόνο που υπάρχει σ’ αυτή. Και θα υποστήριζα ότι οι υπερθέσεις των καταστάσεων δεν είναι πραγματικές. Αν κοιτάξεις πολύ προσεκτικά, τα πράγματα ουδέποτε υπερτίθενται. Ο Schrödinger έκανε τις σωστές ερωτήσεις εδώ: Για παράδειγμα, η γάτα του, μπορεί να είναι νεκρή ή ζωντανή. Μπορεί να είναι σε υπέρθεση, δηλαδή «νεκροζώντανη»; Αυτό είναι ανοησία!

Και είχε απόλυτο δίκιο. Πρέπει να πάψουμε να επιμένουμε ότι μια νεκρή γάτα και μια ζωντανή γάτα υπερτίθενται. Αυτό είναι τελείως ανοησία – ωστόσο, σε αυτό το επίπεδο, φαίνεται να είναι η μόνη σωστή απάντηση για να πούμε ακριβώς πού βρίσκεται το σωματίδιο, ποια είναι η ταχύτητά του, ποιό είναι το σπιν του και ούτω καθεξής.
Η χρήση υπερθέσεων είναι απλώς ένα τέχνασμα που λειτουργεί αρχικά, αλλά δεν περιγράφει τις καταστάσεις που θέλουμε να καταλάβουμε. Οι υπερθέσεις είναι απατηλές καθώς είναι καθαρά μαθηματικές έννοιες που δεν έχουν βάση στη φυσική πραγματικότητα. Πρέπει να κάνουμε ένα βήμα προς τα πίσω.

Πώς εξηγείται η επιτυχία των κβαντικών υπολογιστών

Όμως αν οι υπερθέσεις είναι απατηλές καθώς είναι καθαρά μαθηματικές έννοιες που δεν έχουν βάση στη φυσική πραγματικότητα, πώς ταιριάζουν με την συνεχιζόμενη επιτυχία των κβαντικών υπολογιστών; Εκεί φαίνεται πως οι υπερθέσεις είναι ένα πραγματικό φυσικό φαινόμενο που μπορεί να αξιοποιηθεί και να υλοποιηθούν πράγματα που δεν μπορούν να γίνουν κλασικά.

Σύμφωνα με τον ’t Hooft η κβαντική τεχνολογία είναι ακριβώς αυτό που παίρνετε αν υποθέσετε την πραγματικότητα της υπέρθεσης συστημάτων. Τι εννοεί με αυτό; «Γνωρίζουμε ότι οι υπερθέσεις στον μακρόκοσμο είναι ανοησίες. Αυτό είναι ξεκάθαρο». Και θεωρεί, ότι «και στον μικρόκοσμο, είναι επίσης ξεκάθαρα μια ανοησία, παρόλο που μπορεί να φαίνεται ότι δεν έχουμε τίποτα εκτός από υπερθέσεις να χρησιμοποιήσουμε για την κατανόηση των ατόμων». Υποστηρίζει ότι «αυτό που πιθανώς δεν συνειδητοποιούν οι άνθρωποι της κβαντικής τεχνολογίας είναι ότι κάνουν ακριβώς το αντίθετο από αυτό που νομίζουν ότι κάνουν. Θεωρούν ότι καταλαβαίνουν την κβαντική μηχανική. Αντίθετα, αυτό που θα έπρεπε να κάνουν είναι να προσπαθήσουν να αφαιρέσουν την κβαντική μηχανική από την περιγραφή, προσπαθώντας να χρησιμοποιήσουν πιο θεμελιώδεις βαθμούς ελευθερίας. Δεν κάνουν τις σωστές ερωτήσεις, και αυτή η αποτυχία κάνει τα πράγματα να φαίνονται όλο και πιο περίπλοκα – ολοένα και πιο κβαντομηχανικά.»

Και συνεχίζει λέγοντας: Ναι, κάνουν τα σωστά πειράματα. Ναι, προσπαθούν να κάνουν τα σωστά πράγματα. Και ναι, οι κβαντικοί υπολογιστές τους μπορεί να είναι πιο ισχυροί από οτιδήποτε άλλο για ορισμένες εφαρμογές. Αλλά πρέπει να «ξετυλίξουμε την κβαντομηχανική» για να δούμε τι συμβαίνει από κάτω. Και μέχρι να αρχίσουν να το κάνουν αυτό οι κβαντικοί τεχνολόγοι, πιστεύω ότι δεν θα κάνουν πραγματικά μεγάλη πρόοδο. Για παράδειγμα, οι κβαντικοί υπολογιστές κάνουν πάντα λάθη και οι σχεδιαστές και οι χειριστές τους προσπαθούν να τα διορθώσουν. Κι αν προσπαθείτε να διορθώσετε αυτά τα λάθη, αυτό σημαίνει ότι θέλετε να πάτε σε πιο θεμελιώδεις βαθμούς ελευθερίας που δεν μεταφέρουν ποτέ κανένα σφάλμα. Που είναι ακριβείς γιατί απλώς είναι κλασικοί. Αλλά αυτή η συνειδητοποίηση είναι προφανώς πολύ δύσκολη. Πρέπει να σκεφτόμαστε τα πράγματα με διαφορετικό τρόπο για να κάνουμε καινούργια πράγματα.

Το μοντέλο του «ρολογιού του παππού μου»

Ο ’t Hooft υποστηρίζει ότι «ζούμε σε ένα σύμπαν που δουλεύει όπως ένα ρολόι, ένα σύμπαν στο οποίο τα πράγματα είναι καθαρά ντετερμινιστικά σε ένα πολύ θεμελιώδες επίπεδο, και επομένως υπάρχει πολύ μικρό περιθώριο για κάθε είδους ψευδο-μυστικιστική εικασία. Γι αυτό εναντιώνεται στην πεισματική εμμονή μιας σχεδόν θρησκευτικής προσέγγισης της κβαντικής μηχανικής από την επιστημονική κοινότητα.»

«Όμως, υπάρχουν ακόμη πολλά μυστήρια που κάνουν την κατανόηση του σύμπαντός μας πάρα πολύ δύσκολη. Αυτό το ντετερμινιστικό σύμπαν είναι κάτι που θα μπορούσε να γίνει πλήρως κατανοητό μόνο από κάποιον με πολύ μεγαλύτερο μυαλό, πολύ μεγαλύτερο εγκέφαλο γιατί θα πρέπει να εξετάσει όλες τις δυνατότητες. Και μόλις κάνετε κάποια λανθασμένη υπόθεση, τότε θα έχετε και πάλι αυτή την κβαντομηχανική κατάσταση στην οποία τα πράγματα υπερτίθενται μεταξύ τους.»

«Μια απλούστερη ερώτηση είναι: Μπορείτε να διατυπώσετε την κβαντική μηχανική 
χωρίς την αρχή της υπέρθεσης; Και η απάντησή μου είναι ναι. Και σε μια από τις τελευταίες εργασίες μου The Hidden Ontological Variable in Quantum Harmonic Oscillators, έγραψα ένα μικρό απλό μοντέλο – πολύ απλό για να είναι χρήσιμο σε έναν πραγματικό κόσμο. Αλλά το μοντέλο είναι ακριβώς ένα ρολόι με ένα εκκρεμές που κινείται με πολύ οργανωμένο τρόπο κι αυτό το εκκρεμές κινεί έναν τροχό που δείχνει την ώρα, τους δείκτες που δείχνουν τα λεπτά και τα δευτερόλεπτα. Το αποκαλώ μοντέλο ρολογιού του παππού μου. Από το εκκρεμές, μπορείτε να εξαγάγετε την ώρα που πρέπει να δείχνει ένα ρολόι-χειρός, το οποίο είναι ντετερμινιστικό. Δείχνει απλά τον χρόνο με άπειρη ακρίβεια. Και το εκκρεμές είναι ένα κβαντικό εκκρεμές. Μπορεί να κβαντιστεί. Μπορούμε να γράψουμε κβαντικές εξισώσεις γι αυτό. Βρήκα την σύνδεση των μαθηματικών αυτού του κβαντικού εκκρεμούς με τα μαθηματικά του ρολογιού-χειρός που δείχνει την ώρα, δηλαδή με ένα κλασικό σωματίδιο που κινείται κατά μήκος ενός κύκλου. Επαναλαμβάνω ότι το ρολόι χειρός είναι εντελώς κλασικό και το εκκρεμές είναι εντελώς κβαντομηχανικό, αλλά το ένα σχετίζεται με το άλλο – είναι μόνο ένα μηχάνημα.»
Αλλά είχα πολύ λίγες αντιδράσεις σε αυτό. Πίστευα ότι οι φυσικοί θα έλεγαν, «Ω, ναι, βεβαίως. Τώρα καταλαβαίνουμε πώς να συνεχίσουμε!» Αλλά αντ’ αυτού είπαν, «Εντάξει, σωστά, ο ’t Hooft έχει άλλη μια τρελή ιδέα. Αφήστε τον να χαίρεται με αυτή, εμείς θα κάνουμε το δικό μας».

Η ολογραφική αρχή

Στις αρχές της δεκαετίας του 1990, ο ’t Hooft, πρότεινε για πρώτη φορά την ολογραφική αρχή. Και βέβαια, εξαιτίας αυτής της ιδέας, υπάρχουν άνθρωποι που πιστεύουν στ’ αλήθεια ότι ο κόσμος βρίσκεται μέσα σε μια μαύρη τρύπα ή ότι όλα αυτά είναι κάποια προσομοίωση σε έναν υπολογιστή υψηλότερων διαστάσεων. Ότι είμαστε όλοι απλώς είδωλα σε κάποιο βιντεοπαιχνίδι κοσμικής κλίμακας. Όλος αυτός ο απόηχος δημιουργεί ανησυχία στον ’t Hooft. Γι αυτό πλέον έχει κάποιες επιφυλάξεις.
Λέει, πώς «ίσως δεν έπρεπε ποτέ να μιλήσω για την ολογραφική αρχή γιατί μερικοί άνθρωποι υιοθετούν ανοησίες, συνδέοντας αυτή την ιδέα με υπερφυσικά χαρακτηριστικά και κακώς καθορισμένες διαστάσεις, κι όλα αυτά για να ακούγονται πολύ μυστηριώδη. Έχω μεγάλο πρόβλημα με αυτό. Νομίζω ότι δεν πρέπει να διατυπώνεις τους νόμους της φύσης με πιο περίπλοκους όρους από ό,τι είναι απολύτως απαραίτητο. Ακόμα και ο Αϊνστάιν είπε κάποτε κάτι τέτοιο, ότι πρέπει να απλοποιήσεις τα πράγματα όσο το δυνατόν περισσότερο, αλλά όχι πέρα ​​από την πραγματικότητα, όχι πέρα ​​από την αλήθεια. Θα πρέπει να προσπαθήσουμε να μην είμαστε υπερφυσικοί. Αν εμείς, ως επιστήμονες, αφήσουμε πίσω μας μόνο μια σειρά από μυστήρια, δεν κάνουμε το σωστό.»

 «Ανησυχώ γιατί η ολογραφική αρχή έκανε τους ανθρώπους να στραφούν σε μυστηριώδεις υποθέσεις, ενώ επιδίωκα το εντελώς αντίθετο. Θέλω οι άνθρωποι να προσπαθούν να είναι εξαιρετικά λογικοί. Για μένα, ακόμη και η κβαντική μηχανική είναι ήδη πολύ πέρα από τη λογική. Και ξέρετε, αν αναδιατυπώσετε την κβαντική μηχανική για να αντιμετωπίσετε τον χώρο Hilbert [έναν τύπο διανυσματικού χώρου που επιτρέπει άπειρες διαστάσεις] ως κάτι που χρησιμοποιείται για πρακτικούς σκοπούς, αντί ο χώρος Hilbert να θεωρείται ως θεμελιώδης ιδιότητα της φύσης, δεν χρειάζεστε καν αυτού του είδους την ολογραφία! Μακάρι αυτό να το καταλάβουν περισσότεροι άνθρωποι. Πρέπει να προσπαθήσουμε να διατυπώσουμε τα πράγματα με μεγαλύτερη ακρίβεια ώστε να αποφεύγουμε τις δημόσιες παρεξηγήσεις που προξενούν ζημιά στην επιστήμη.»

διαβάστε ολόκληρη την συνέντευξη ΕΔΩ: Quantum Physics Is on the Wrong Track, Says Breakthrough Prize Winner Gerard ’t Hooft –https://www.scientificamerican.com/article/breakthrough-prize-winner-gerard-t-hooft-says-quantum-mechanics-is-nonsense/

Κατηγορίες:ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ, ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ

Ετικέτες: Gerard 't Hooft, PHYSICS