Thread by @Mitokochan

Vítám všechny u nový série vláken! Jelikož jsme teď pořád řešili černý díry a gravitaci, tak neuškodí se podívat na druhou stranu pomyslný barikády — na kvantovou mechaniku (KM).
Takže je to tu, první #fyzivlakno ze série na téma filosofický interpretace KM. Jdeme na to.

Možná se zarazíte, co má filosofie co dělat s fyzikou. Nebudu se v žádnym případě tvářit, že jsem odbornice na filosofii, ale řekla bych, že každej student vědeckejch oborů dřív nebo později narazí na určitý filozofický problémy při studiu.

Pokusim se tenhle myšlenkový proces demonstrovat. U mě konkrétně studium probíhalo tak, že jsem začala klasickou mechanikou, elektřinou a magnetismem a základy termodynamiky. To jsou všechno teorie filosoficky celkem přímočarý, alespoň v porovnáním s kvantovou mechanikou.

Samozřejmě dodávám, že jsem nijak hluboce filosofii vědy nestudovala, takže mě kdyžtak neberte úplně za slovo. Ale co jsem při tom studiu pochopila, tak základy všech těhle teorií vznikaly v době, kdy byla věda ještě hodně ovlivňována vírou.

Byl tam odklon od pohledu, že by Bůh vše kolem řídil svou vůlí, většina vědců se na to spíš dívala tak, že Bůh dal světu nějaký řád, který je poznatelný (a krásný). Dál už se ale do toho řádu světa nevměšoval.

Většina vědců tak nezpochybňovala např. to, že svět okolo nás existuje nehledě na naši existenci (čili že svět okolo není jen v našich hlavách), že existují nějaká “absolutna” (třeba u Newtona prostor a čas) a že jsou všechny zákony pevně dány.

Převládal koncept determinismu, všechno bylo určeno na počátku věků. Ať už jste věřili, že to tak zařídil Bůh, nebo jste věřili, že je vesmír perfektní mašina bez stvořitele, která jede podle přesných fyzikálních pravidel, na náhodu nezbylo místo.

Taky vnímám, že lidé ve všech nalezených pravidlech viděli nějakej záměr. Že to, jak je vesmír nastavenej, má hluboký důvody. Ukážu to na konkrétním příkladě.

Vezměme si třeba Sluneční soustavu. Kdybyste se někoho dneska zeptali, proč je Země třetí od Slunce, nebo proč je v oběhu právě 8 planet, tak by většina řekla, že se jedná o náhodu, vědci by možná argumentovali počátečními podmínkami v protoplanetárnim disku, nebo tak něco.

Hodně vědců z doby vzniku těch “klasických” teorií se na to ale dívalo tak, že tahle fakta mají hluboký (skoro bych řekla ontologický) důvody.

Jako příklad bych mohla dát Keplera, kterej se snažil vkládat Platónská tělesa mezi planety.

Když jsem o tom poprvý četla, přišlo mi to, jako kdyby se pokoušel skládat puzzle — vkládal ale do sebe dílky, který spolu nemají nic společnýho, alespoň z dnešního pohledu.

Kepler však doufal, že kdyby ty puzzle správně složil, tak by objevil nějaký hluboký tajemství vesmíru, který by mu následně osvětlilo všechno další. Netřeba dodávat, že to nikam nevedlo.

Kdyby vás tohle téma zaujalo, tak rozhodně doporučuju Dějiny fyziky od Ivana Štolla: luxor.cz/product/dejiny… od kterých se nebudete moct odtrhnout a nepotřebujete žádný prerekvizity. Přečtete to jedním dechem.

Dál tedy už do filosofických koncepcí klasický mechaniky nebudu zabrušovat a pojďme se podívat na to, co se to děje v tý kvantový mechanice.
Tam totiž hned od počátku narážíme na spoustu problémů, který jsme vůbec v klasický fyzice řešit nemuseli.

Třeba fakt, že všechny studovaný systémy jsou minimálně o deset řádů menší, než my. Takový objekty ani nemůžeme vidět, jak je tedy máme studovat a hýbat s nimi? A jak můžeme zaručit, že se v experimentu fakt děje to, co chceme, aby se dělo?

Otevírá se tu úplně nová množina problémů a otázek. Neplatí už stará pravidla, kdy jsme mohli experimentu jen přihlížet, stáváme se jeho součástí a aktivně ovlivňujeme, co se v něm děje.

K tomu všemu se ukázaly vážně divný věci při studiu teorie, pokusím se vysvětlit kde a proč k tomu došlo.
Začneme tím, že ve fyzice studujeme vývoj systému pomocí rovnic, kterým se říká diferenciální. V takových rovnicích není řešením proměnná (třeba x), ale funkce (f(x)).

To je hodně matematickýho žargonu, kterej úplně neni důležitej. Co si z toho vzít, je to, že diferenciální rovnice jsou naprosto zásadní nástroj při studiu fyziky a samozřejmě figurujou nejen v klasický fyzice, ale i v kvantovce.

Když například budete chtít vyřešit, jakým způsobem se bude pohybovat raketa na oběžný dráze, potřebujete tenhle typ rovnic. Vlastně k jakýmukoliv vývoji jakýhokoliv systému potřebujete tenhle typ rovnic.

Když chci v kvantovce označit nějaký systém, používám k tomu objekt, který se jmenuje vlnová funkce. Není moc potřeba si pod tím nic představovat. Prakticky si pod tím můžu představit, že mi taková funkce bude udávat třeba pohyb tý mojí zmiňovaný rakety.

Čili vlnová funkce je objekt, který splňuje podmínky, který já systému dám. Když použiju analogii s raketou, tak třeba řeknu, že chci, aby gravitace byla takhle silná, aby raketa byla takhle těžká a hledám, jakou by pak takovej objekt měl trajektorii, jak se bude pohybovat.

Trajektorii pak hledám tím, že řeším tu diferenciální rovnici. I kvantový systémy se vyvíjí podle diferenciálních rovnic a řeší je pak teda nějaká vlnová funkce, která mi prozrazuje různý informace o tom systému, hlavně jak se bude vyvíjet dál.

Podivný ale je, že ten kvantovej systém, kterej se nějak v čase vyvíjí a pohybuje, podléhá našim pravidlům jen do tý doby, dokud o něm něco nezjistíme.
Tohle je strašně důležitý místo, protože v tomhle problému vlastně tkví všechny neshody ohledně toho, jak máme KM interpretovat.

Jedná se o problém kolapsu vlnový funkce.
Už úplně vidim, že vás z těch všech pojmů bolí hlava a naprosto to chápu, pokusim se proto svůj point vysvětlit více user-friendly způsobem.

Lidi zjistili, že se kvantový systémy vyvíjí podle nějaký diferenciální rovnice, až do momentu, kdy já ten systém změřim.
Pod tim si ale nepředstavujte měření nějakym přístrojem. Ono úplně bohatě stačí, že se na ten systém podívám, že o něm zjistim nějakou informaci.

Jakkoliv. Je to natolik úchylný, že třeba jen stačí, když s tim systémem jen nějak zainteragujete, například projdete kolem a způsobíte mírné vibrace. V ten moment dojde k něčemu, čemu říkáme kolaps.

V ten moment se ten systém najednou rozhodne, že se přestane dál vyvíjet podle tý diferenciální rovnice a zůstane sedět v nějakym stavu, kterej dokonce ani dopředu neumim určit. Všechny staré představy o světě se sesypaly. 😭

Proč se tohle děje, to nikdo neví. Je to jedna z největších záhad moderní fyziky. Někteří říkají, že je to chyba teorie, že je špatně nastavená a že reálně ke kolapsu nedochází.

Jiní zase tvrdí, že kolaps je iluze způsobená tím, že naše vědomí se neumí udržet v “kvantovym” stavu a že se tím tvoří alternativní reality.

No a pak je tu skupina lidí s názvem “shut-up-and-calculate”, kteří tyhle úvahy nesnáší a vidí kvantovou mechaniku jen jako nástroj k výpočtu.
Neexistuje na světě nikdo, kdo by uměl rozhodnout, kdo má pravdu a nezdá se, že bychom v tomhle udělali za sto let nějaký progres.

Proto se připravte na velkou jízdu interpretacemi kvantový mechaniky. Všechny z nich budou nějakou souviset s tímhle kolapsem vlnový funkce a je neuvěřitelný, kolik těch interpretací je a co všechno je jejich obsahem.

A tady to dneska ukončíme. Co si o tom myslíte vy? Napište mi to do komentářů. Pokud se vám vlákno líbilo, dejte mi prosím rtw, nebo nemusíte, já se to stejně nedozvim. 😉 Přeju vám krásný víkend a těšim se za týden!❤️