Неопределеността на Хайзенберг: как квантовата механика постави под въпрос самата реалност
Ключовите борби на разсъдъка за същността на света.
През 1926 година напрежението в Института по теоретична физика в Копенхаген, учреден 10 години по-рано от датския физик Нилс Бор, внезапно нараства. Институтът, основан за създаване на нова доктрина на атомите, се трансформира в място на яростни разногласия сред учените. През 1925 година едно от протежетата на Бор, надареният и упорит немски физик Вернер Хайзенберг, предлага точно такава доктрина, само че нейното пояснение провокира разгорещени полемики за самата същина на физическата действителност.
В началото на XX век Бор съумява да шокира научната общественост със смелата си доктрина за структурата на атомите, учредена на концепцията, препоръчана от немския физик Макс Планк през 1900 година Според теорията на Бор електроните, обикалящи към плътното централно ядро на атома, могат да заемат единствено и само строго избрани орбити и да се трансферират сред тях, излъчвайки или поглъщайки светлина под формата на дискретни порции сила, наречени кванти. За тази доктрина Бор получава Нобелова премия през 1922 година, само че тя е комбинация от обичайна физика и новата квантова догадка на Планк. Бор се пробва да сътвори по-дълбоко пояснение, учредено на новата механика на квантите, което да изясни необикновеното държание на атомите.
През 1925 година Хайзенберг създава квантовата механика, до момента в който е на остров Хелголанд в Северно море, където се пробва да се оправи с тежка алергия. Хайзенберг предлага радикалната концепция да се употребяват пробно измерените цифри за честотите на светлината, предавана от атомите, под формата на матрици, които биха разрешили калкулации, да вземем за пример за прогнозиране на интензивността на предаваните лъчи. Тази матрична квантова механика е изглеждала като пробива, който Бор е чакал. Тя обаче не даде никаква визия за това какво значат тези математически резултати за действителния свят.
През 1926 година обстановката става още по-объркана. В Копенхаген Бор, Хайзенберг и техните сътрудници, в това число австрийският физик Волфганг Паули и някогашният ментор на Хайзенберг Макс Борн, не са съгласни с учени като Алберт Айнщайн и австрийския физик Ервин Шрьодингер по какъв начин да поясняват новата квантова механика. В началото на същата година Шрьодингер предлага различна квантова механика, учредена на вълновата доктрина, която наподобява връща физическата картина на протичащото се. Хайзенберг обаче отхвърлил тази доктрина, а Шрьодингер на собствен ред изразил отвращението си от квантовите скокове, заложени в матричната механика на Хайзенберг.
Скоро даже в границите на Копенхагенската група стартират различия. Бор е податлив да одобри вълните на Шрьодингер и да трансформира концепцията за „ допълнителност “ в основен детайл на квантовата механика, до момента в който Хайзенберг желае да се придържа единствено към математиката. Споровете им са толкоз яростни, че съвсем довеждат Хайзенберг до сълзи.
През пролетта на 1927 година, когато Бор отпътува на ски почивка в Норвегия, Хайзенберг написа публикация, в която се пробва да изясни какво значи неговата матрична механика за квантовите обекти. Той стига до заключението, че някои двойки свойства на квантовите частици не могат да бъдат по едно и също време измерени с мечтаната акуратност: в случай че едното се мери по-точно, другото става по-малко несъмнено. Това довело до формулирането на „ правилото на неопределеността “, съгласно който в природата съществува фундаментална несигурност.
Хайзенберг изпраща публикацията си за издание, до момента в който Бор е на ски, само че след завръщането на Бор открива, че Бор счита публикацията за неверна. Хайзенберг се съгласява да добави записка под линия, в която да признае мнението на Бор за допълнителността на вълните и частиците, като акцентира, че другарството им е по-важно от физиката.
Същността на квантовата механика поражда предизвикателство към основите на цялата просвета. Хайзенберг твърди, че обстоятелствата за света се дефинират единствено когато се мерят. Така да вземем за пример, в случай че измерите скоростта на един електрон, позицията му остава неопределена и назад. Този метод е отритнат от Айнщайн, който не може да одобри, че е невероятно да се дефинират всички нужни обстоятелства за цялостното изложение на даден физически развой.
Изминали са 100 години, а учените към момента спорят какво значи квантовата механика за природата на действителността. Появиха се различни тълкования на квантовата механика, като да вземем за пример теорията за „ пилотната вълна “ на Луи дьо Бройл и Дейвид Бом и „ интерпретацията на многото светове “ на Хю Еверет. Въпреки това нито една от тях към момента не е дала приемливо пояснение.
Когато Шрьодингер посещава Копенхаген през 1926 година, той се сблъсква със мощна съпротива от страна на сътрудниците си, в това число Бор, който не приключва полемиката даже до леглото на болния Шрьодингер. Въпреки че математиката на неговата вълнова механика се оказва потребна, тя не възвръща действителността, която Шрьодингер и Айнщайн са търсили.
Хайзенберг твърдял, че квантовата механика нарушава нормалните закони за причинно-следствената връзка, като прави света по-несигурен и индивидуален. Реалността, която преди се е възприемала като свят на частици, взаимодействащи си по точни закони, в този момент се показва като набор от благоприятни условия, в които обективният наблюдаващ към този момент не може да заеме постоянна позиция.
Тази картина на света не се е харесала на доста учени, в това число и на Айнщайн, които са се пробвали да върнат обичайното схващане за действителността. Учени като Бор обаче твърдели, че е належащо да се одобри една нова действителност, в която светът остава изцяло неустановен, до момента в който не бъде измерен.
Днес, макар че опитите към момента не дават финален отговор на въпросите на квантовата механика, излиза наяве, че познатият ни свят е методът, по който квантовата механика се демонстрира на макроравнище. Може би в даден миг ще бъде създадена нова доктрина, която ще даде по-дълбоко схващане за природата на действителността. А може би групата на Бор е била права, като е твърдяла, че би трябвало да приемем света подобен, какъвто е – полуоформен досега, в който решим какъв ще бъде той.
