Nov 27

Dario Hrupec: Protiv nadnaravnoga!

Astrofizičar i sveučilišni profesor dr. sc. Dario Hrupec, ove je godine publicirao knjigu Protiv nadnaravnoga: razmišljanja o istini, znanosti i knjigama. Dario Hrupec je javnosti poznat kao popularizator znanosti i kritičkoga mišljenja; održao je oko stotinjak popularnih predavanja o znanosti, kritičkom mišljenju, obrazovanju, te je gostovao više od osamdeset puta na radiju i televiziji. Bazi od Hrupecovih stotinjak odabranih radova, iz navedenih područja, možete pristupiti ovdje. O njegovoj novoj knjizi, kao i razmišljanjima o znanosti, filozofiji i budućnosti fizike, možete pročitati u interviewu kojeg smo napravili sa dr. Hrupecom za viva-fiziku:

Dario Hrupec drži predavanje "Astrologija - Zabluda koja traje milenijima" na Skepticima u pubu u Rijeci, 2013. (pzkm.org)

- Što je glavna tema vaše knjige i što vas je motiviralo da ju napišete?

Knjiga je zapravo zbirka autorskih tekstova koji su, zadnjih deset godina, bili objavljivani u domaćim časopisima i na mrežnim portalima. Ideja tiskanja tih članaka u formi knjige došla je od zagrebačkog izdavača Krune Zakarije. On je ranije bio objavio knjigu mojeg kolege fizičara, Saše Cecija. Obojica smo počeli pisati društveno angažirane tekstove s istim motivom: raskrinkati šarlatane i prodavače magle koji svoju djelatnost lažno prikazuju kao znanost. A da bismo mogli razlikovati pseudoznanost od znanosti valja razumjeti kako znanost uopće funkcionira. Zato je glavna tema knjige, odnosno zajednički nazivnik svih tekstova sadržanih u knjizi, promocija prirodnih znanosti, naročito znanstvene metode.

- Kako se definiraju pojmovi naravno i nadnaravno i možete li nam dati konkretne primjere obe kategorije?

Naravno znači prirodno. U kontekstu prirodnih znanosti, naravno se odnosi se na prirodne pojave. Recimo: gravitacija, duga, magnetizam, širenje svemira. Nadnaravno je natprirodno, ono što je navodno izvan prirode. Recimo: duhovi, anđeli, demoni, bogovi. Prirodne znanosti kreću od (metafizičke) pretpostavke da su SVE pojave PRIRODNE pojave i da te pojave načelno možemo razumjeti. U jednom od tekstova iz knjige napisao sam da je znanost negacija nadnaravnog. Otud naslov Protiv nadnaravnoga.

- Koji su učestali argumenti za nadnaravno (ili bolje da pitam “za supernaturalizam”?)?

Ideja nadnaravnoga ima temelje u metafizici “dvaju svjetova” koja potječe od filozofa kao što su recimo Parmenid, Platon i Aristotel. Ukratko, uz ovaj fizički svijet postojao bi i drugi svijet, a do spoznaja o tom drugom svijetu dolazili bismo nekakvim mističnim uvidom, bez pomoći osjetila. Tu ideju su kasnije razvijali neoplatonisti, a poslužila je i kao baza za velike monoteističke religije. Supernaturalistički svjetonazor stoga je duboko ukorijenjen u mentalitet velike većine ljudi.

- Koji su, po vašem mišljenju, najjači argumenti protiv nadnaravnoga?

Drukčiju metafiziku, koju bismo slikovito mogli nazvati metafizikom “jednoga svijeta” začeli su filozofi kao Demokrit, Epikur i Lukrecije. Ukratko, sve što postoji je ovaj naš svijet, a spoznaje o njemu možemo dobiti zahvaljujući osjetilima, dakle opažanjima. Pretpostavke od kojih polazi prirodna znanost pripadaju metafizici naturalizma. A naturalizam isključuje ideju “drugog svijeta”. Rekao bih da su dosadašnji rezultati prirodnih znanosti najbolji argument protiv nadnaravnoga.

Naslovnica knjige "Protiv nadnaravnoga"

- Zašto teorija velikog praska i teorija evolucije imaju toliku “popularnost” među općom populacijom i učestalo se nalaze na meti raznih kritika, dok ostale spoznaje (kao Coulombov zakon ili kvantna elektrodinamika) nikad nisu na meti takvih kritika?

Teorija velikog praska i teorija evolucije su znanstveni odgovori na pitanja postanka svijeta i čovjeka. A postanak je središnja tema svih mitologija i religija. S obzirom da religije daju odgovore koji se u principu ne propituju, ne dovode u sumnju, onda se drukčiji odgovori – oni znanstveni – ne dočekuju s dobrodošlicom. Veliki prasak i biološka evolucija su teme koje najdublje zadiru u svjetonazor pojedinca i zato se obično doživljavaju kao napad na osobni integritet.

- Je li načelno moguće opovrgnuti naturalizam/supernaturalizam?

Ne. Ni opovrgnuti ni dokazati u matematičkom smislu. No, ako ih uzimamo kao radne pretpostavke za sustav ideja na temelju kojih tumačimo svijet, onda itekako možemo – na temelju rezultata – reći koji je pristup korisniji ili produktivniji. Izvrstan odgovor na to pitanje dao je John Ellis u knjizi How Science Works. Prepričao sam ga u uvodu svoje knjige, što ovdje citiram:

“Svijet možemo tumačiti na dva načina, jedan je naturalizam, a drugi supernaturalizam. Naturalizam podrazumijeva da su sve pojave prirodne pojave i da se te prirodne pojave ponašaju po nepromjenjivim pravilima (‘prirodnim zakonima’). Supernaturalizam pak podrazumijeva da uz fizički svijet postoji i drugi, nevidljivi svijet s bićima koja na naš svijet djeluju nepredvidljivo. Poanta je da su i naturalizam i supernaturalizam pretpostavke, da su logički mogući, ali da ne mogu oba biti točna. Jedan, po definiciji, isključuje drugoga.”

- Kroz povijest su se mijenjali naši koncepti o prostorvremenu, prirodnim zakonima, itd. Mislite li da ćemo ikada imati konačnu teoriju, koja će opisati prirodu onako kakva ona uistinu jeste?

Fizika kao osnovna prirodna znanost teži konačnoj teoriji kao jedinstvenom opisu svega postojećeg. Moguće da ćemo jednoga dana riješiti nesuglasice između temeljnih opisa prirode, posebice između kvantne fizike i teorije relativnosti, no to još uvijek ne mora biti opis prirode “kakva ona uistinu jeste”. Potpuno slaganje naših ideja o stvarnosti sa samom objektivnom stvarnošću je zapravo definicija istine. Pitanju istine posvetio sam prvi dio svoje knjige. Ukratko mogu reći da prirodna znanost ne daje konačnu istinu nego joj samo asimptotski teži. No, ne možemo znati koliko smo blizu zato što ne možemo znati kakva je uistinu stvarnost.

- U traganju za dokazima supernaturalnog, ljudi se često osvrću na osobna iskustva. Mogu li osobna iskustva biti dobar temelj određenih spoznaja?

Subjektivna iskustva nisu načelno loša. Ona nas mogu primjerice ispuniti zadovoljstvom, motivirati ili inspirirati. No, subjektivna iskustva ne treba tretirati kao provjerene činjenice na temelju kojih možemo graditi pouzdano znanje. Subjektivna iskustva su zapravo naše interpretacije osobnih doživljaja i kao takve snažno ovise o prethodnom znanju i našem svjetonazoru. Prirodna znanost je sustav ideja temeljen na objektivnim informacijama iz kojih je vrlo pažljivo isključen svaki subjektivni aspekt. Osobna iskustva možda mogu biti važan segment nečijega života, ali ne mogu biti zamjena za objektivni znanstveni pristup.

- Na kraju, koja bi bila najvažnija poruka vaše knjige?

Način na koji prirodne znanosti dolaze do znanja nazivamo znanstvenom metodom. Najvažniji korak znanstvene metode je eksperiment ili testiranje ideja. Na temelju eksperimenata se ideje odbacuju ili se pak privremeno prihvaćaju. Nove činjenice iziskuju reviziju starih ideja, bez obzira na prijašnje eventualne potvrde. Smatram da bi takav pristup – neprihvaćanja ideja bez prethodne provjere – bio koristan svakome u svakodnevnom životu. Bez obzira je li ideja naša vlastita ili je preuzeta od drugih, ne bi ju trebalo prihvaćati bez provjere, niti ju smatrati vječnom istinom koja, u svjetlu novih činjenica, ne bi mogla biti promijenjena.

Prije nego što završimo sa člankom, izdvojit ćemo isječak iz članka dr. Hrupeca “Što je to znanost?” objavljenog u ČIS-u, 2012.

Prirodno i natprirodno

U definiciji znanosti napisao sam da znanost, između ostalog, daje objašnjenja o svijetu. To, naravno, nije samo odlika znanosti. I puno prije pojave znanosti ljudi su nastojali tumačiti svijet. Radili su to kroz priče koje danas nazivamo mitovima, a kasnije (i sve do danas) i kroz religiju. U načelu, postoje dva načina tumačenja svijeta. Oba načina su zapravo pretpostavke i oba su logički moguća. No, ne mogu oba biti ispravna – jedan, po definiciji, mora isključiti drugog. Prvi je supernaturalizam – ideja prema kojoj osim prirode postoji još i nevidljivi te nepredvidljivi svijet. Drugi je naturalizam – ideja da je priroda jedina prava stvarnost i ništa izvan nje ne postoji. Znanost radi u okviru naturalizma, sve pojave smatra prirodnim pojavama. Također, ima radnu pretpostavku da je prirodne pojave, u načelu, moguće razumjeti. To je bilo jasno već i prvim grčkim filozofima, počevši od Talesa. Ne treba posebno ni isticati da se supernaturalizam temelji na vjeri, a naturalizam na razumu. Supernaturalizam ima vrlo dugu tradiciju dok je naturalizam relativno nedavna pojava. Pojava naturalizma nije značila nestanak supernaturalizma. Oba pristupa postoje danas usporedno. Štoviše, supernaturalizam je i dalje daleko zastupljeniji. Isto tako, valja znati da u povijesti ne postoje oštri rezovi. Mnogi poznati znanstvenici, koji su dali važne doprinose znanosti, zadržali su, u većoj ili manjoj mjeri, supernaturalistički pogled na svijet. Neki od primjera su: Galilei, Newton, Faraday, Bohr, Heisenberg i Planck. To, naravno, treba gledati u povijesnom kontekstu. U doba Galileja i Newtona bilo je nezamislivo javno iskazivanje naturalističkog svjetonazora. Kasnije je to postalo moguće, ali ne baš i društveno prihvatljivo. Danas nije neprihvatljivo, no ljudi su većinom konformisti – prilagođavaju se “tradiciji svoga plemena” (kako je to objasnio britanski astrofizičar Martin Rees koji je za svoj konformizam nagrađen Templetonovom nagradom).

Hipoteza, teorija ili model, činjenica, istina

Svojedobno je jedan hrvatski fizičar (kojemu ovdje ne želim navoditi ime) izjavio za jednu lokalnu televiziju: “[Veliki prasak] je samo jedan model, to nije nužno istina … to je ono što takozvani nevjernici pričaju … oni koji vjeruju u veliki prasak i evoluciju … hipnotizirani i ostali hipnotizirani u takozvanom boljševizmu …” Puna analiza te rečenice zauzela bi cijelu knjigu pa ću se morati ograničiti samo na neke segmente koji su bitni za temu ovog članka. Najprije treba razumjeti što je model ili teorija te kakve veze ima s činjenicama i istinom. Hipotezu (ili pretpostavku) smo već spomenuli. To je početna tvrdnja koju tek treba testirati. Recimo, auto vam je stao nasred ceste i postavite hipotezu: “Nestalo je benzina” (jedan neznanstveni pristup bi, možda, mogao biti: “Bog je tako htio” i tu bi bio kraj priče). Znanstveni pristup ima tri ključna koraka: (1) obaviti opažanje, (2) predložiti teoriju i (3) koristiti teoriju za predviđanje budućih opažanja. Opažanje bi značilo provjeriti stanje u rezervoaru. Ako je rezervoar pun znači da nam je hipoteza pogrešna i da ju treba modificirati (inzistiranje na tome da je rezervoar prazan iako smo utvrdili da nije, odgovaralo bi pseudoznanosti). Ako rezervoar jest prazan (to je, dakle, činjenica) onda možemo postaviti teoriju ili model (što odgovara objašnjenju), recimo: “Svaki put kad auto stane rezervoar je prazan”. Bez obzira koliko puta potvrdimo tu teoriju (auto stane, a mi utvrdimo da je rezervoar prazan) to ne znači da je ona istinita. Dovoljan je jedan protuprimjer (auto stane, a mi utvrdimo da je rezervoar NIJE prazan) da teorija padne u vodu. Tada moramo modificirati teoriju (proširiti ju i na druge mogućnosti). Treći, najvažniji, dio znanstvenog pristupa ću ovdje izostaviti. Vratit ću mu se, vrlo detaljno, u idućem članku – o znanstvenoj metodi. Recimo, zasad, da činjenice uglavnom odgovaraju opažanjima. Na primjer, činjenica je da za većinu galaksija opažamo spektralni pomak prema crvenome. Činjenice se rijetko mijenjaju (ili se uopće ne mijenjaju). Teorija ili model odgovara objašnjenju činjenice. Teorije su, za razliku od činjenica, podložne promjenama. Znanost je neprekidno nastojanje da se nađu bolja objašnjenja, dakle bolji modeli ili teorije. Oni modeli koji su potvrđeni nebrojeno puta dobivaju status zakona. Recimo, Hubbleovim zakonom se tvrdi da je brzina udaljavanja galaksija razmjerna njihovoj udaljenosti. No, čak ni zakoni nisu izuzeti od mogućnosti preispitivanja i od toga da budu oboreni ili modificirani. Sad se možemo vratiti tvrdnji s početka priče. Točno je da je “veliki prasak samo jedan model koji uopće ne mora biti točan”. No, to možemo reći za apsolutno svaku teoriju u znanosti. To spomenuti fizičar zna (i namjerno prešućuje), ali javnost ne zna pa ostaje dojam da je veliki prasak tek jedna od brojnih teorija koja je vjerojatno “trla baba lan”. Drugo, što je također namjerno prešućeno, jest da veliki prasak (za razliku od ostalih, alternativnih, modela svemira) ima puno, puno eksperimentalnih potvrda. U svakom slučaju, daleko više od bilo koje druge teorije svemira. Veliki prasak je daleko najbolji model nastanka svemira koji trenutno imamo. Možda ćemo jednog dana imati još bolji model. No, zasad ga nemamo. Spominjanje boljševika (sovjetskih komunista) i teorije evolucije nesumnjivo ukazuje na ideologiju. Zajednički nazivnik teorije velikog praska i teorije evolucije je postanak (svijeta i čovjeka) koji ne treba, kako je rekao Laplace, “tu hipotezu” (to je slavni Laplaceov odgovor na Napoleonov komentar da se u njegovoj velikoj knjizi o svemiru nigdje ne spominje stvoritelj). To i dan danas, očito, mnogima smeta. Kad se za veliki prasak ili za evolucije kaže: “To je samo model” ili “To je samo teorija” to jest točno, ali je krajnje nepošteno (pogotovo kad to izjavljuje znanstvenik). Zato što je sugerirani smisao te tvrdnje (koji se lako vidi iz konteksta) zapravo: “To je pusta priča, ne vjerujte glupostima”. I zato što je sve u znanosti “samo model”. Ali, nisu svi modeli ravnopravni. Neki su dobro potvrđeni opažanjima, neki manje dobro, a neki uopće nisu potvrđeni. Veliki prasak i evolucija su iznimno dobro potvrđeni brojnim opažanjima. Osim toga, veliki prasak i evolucija nemaju nikakve veze s vjerovanjem. To nisu stvari u koje se vjeruje ili ne vjeruje. To su trenutno najbolji postojeći modeli razvoja svemira i razvoja živih bića na Zemlji. Najbolji znači da su potkrijepljeni s daleko najviše opažanja. Možda ćemo jednog dana imati bolje modele, ali zasad nemamo. Dakle, to nije stvar vjere nego stvar poštenja i dosljednosti: ili to pošteno priznajete ili nepošteno prešućujete.

Granice znanosti

Konačno, bez obzira na to koliko puta model bio potvrđen, i u kojim je sve varijantama bio testiran, nikad (ali NIKAD) ne možemo reći da je apsolutno istinit. Ni tisuću potvrda ne može dati garanciju istine, ali samo jedan jedini negativni rezultat može srušiti model. Ovo možda zvuči razočaravajuće, no znanost je takva – naprosto ne daje konačne istine. Možda im se približava, ali ih nikad ne doseže. SVE u znanosti je podložno stalnom preispitivanju i promjeni. No, u tome se zapravo krije sva njezina snaga – većina znanstvenih spoznaja, na kraju krajeva, dođe vrlo blizu istini. Kao što je Einstein jednom rekao: cijela je znanost, u usporedbi sa stvarnošću, primitivna i djetinjasta – no ipak je najvrednija stvar koju imamo.

Crtica o autoru: Dario Hrupec docent je na Odjelu za fiziku Sveučilišta u Osijeku. Bavi se visokoenergijskom gama-astronomijom. Član je međunarodne kolaboracije MAGIC, čiji su Čerenkovljevi teleskopi smješteni na kanarskom otoku La Palmi, i međunarodne kolaboracije CTA, čiji se teleskopi tek grade na La Palmi i Paranalu.

Nov 11

Kvantne gluposti

Kvantna teorija je jedna od najmoćnijih znanstvenih teorija koju je čovječanstvo ikada spoznalo, kao i najpreciznije testirana teorija u povijesti znanosti (neke vrijednosti iz kvantne elektrodinamike su testirane do na trinaestu decimalu – kao da mjerite udaljenost između Berlina i New Yorka sa preciznosti od tisućinke milimetra). Utjecaj kvantne mehanike na razvoj društva je nemjerljiv. Gotovo sva bitna moderna tehnologija bazirana je na spoznajama kvantne mehanike – od računala na kojem upravo tipkate (poluvodiči, fizika čvrstog stanja, itd.), kao i većine elektroničkih uređaja koje koristimo u svakodnevnim životu, preko lasera i telekomunikacija, do medicinskih uređaja (nuklearna magnetska rezonanca, npr.), itd. Naravno, tu priča ne prestaje jer se neobični efekti iz kvantne mehanike pokušavaju što više iskoristiti, te se danas razvijaju kvantna računala koja će imati neusporedivu veću moć od klasičnih, kvantna kriptografija (s ovim mehanizmom bi bilo nemoguće – u stvarnom smislu te riječi – da vam netko čita poruke, a da vi to ne znate), kvantna fotonika, spintronika itd.

Kvantna mehanika je ujedno toliko neobična i revolucionarna da je sve što je bilo prije kvantne mehanike, uključujući i Einsteinovu specijalnu i opću teoriju relativnosti, nazvano “klasičnom fizikom”. Zamislite koliko je kvantna teorija trebala biti neobična da bi se Einsteinova teorija o četvorodimenzionalnom prostorvremenu u kojem masivna tijela zakrivljuju prostorvrijeme i pored kojih vrijeme sporije teče, koja ima čitav spektar čudnih rješenja (kao što su crne rupe ili crvotočine), nazvala “klasičnom” od momenta kada se kvantna mehanika pojavila.

No zbog čega je toliko neobična? I zbog čega, gotovo stoljeće nakon što se pojavila, fizičarima i dalje stvara glavobolje i nejasnoće, premda je istovremeno odlično primjenjuju na tehnologiju?

Fizičari pokušavaju razumjeti svemir u kojem egzistiraju, te je kvantna mehanika bila nužnost koja je uspjela objasniti sve probleme s kojim su se fizičari susreli na prijelazu iz 19. u 20. stoljeće. Međutim, rješenja problema bila su toliko radikalna – u smislu kvantne teorije – da je to među najvećim fizičarima 20. stoljeća stvorilo raskol. Gdje je točno nastao raskol?

Svaki put kada se gradi fizikalna teorija, postoji dva ključna elementa: (i) matematički formalizam – aparat koji nam služi za opis sustava, predikciju ponašanja sustava, ukratko, koji nam služi za računanje; (ii) ontologija – koja definira fizikalne entitete, odnosno, koja nam kaže da li pričamo o česticama, valovima, strunama ili nečem drugome, u kakvom se prostoru sve to događa, koje su bitne interakcije među tim elementima, itd.

Kada zbrojite (i) i (ii) dobivate fizikalnu teoriju čiju točnost testira sama priroda. Ukoliko se predikcije fizikalne teorije slažu sa rezultatima eksperimenta, fizikalna teorija se prihvaća. Ukoliko ne, odbacuje se. Simple as that. Velika prednost prirodnih znanosti, naspram brojnih ostalih, je to što prirode znanosti imaju objektivnoga arbitra koji im presuđuje koja je teorija, od svih ponuđenih, točna. Taj arbitar je sama priroda, and Nature, as Feynman once said, cannot be fooled.

Raskol u kvantnoj

U kvantnoj mehanici raskol nije ležao u matematičkom formalizmu jer su se svi slagali da je taj formalizam točan, pošto je davao točne predikcije (npr. objašnjavaju je zašto elektron je propadne u jezgru atoma i zašto atom ima diskretne spektre koje su fizičari već ranije detektirali). Raskol je ležao oko same ontologije, odnosno oko onoga o čemu kvantna mehanika uistinu govori (Česticama? Valovima? Informacijama?), te da li je kvantna mehanika kompletna teorija ili je samo aproksimacija dublje teorije.

Zbog neslaganja sa određenim aksiomima tadašnje kvantne mehanike, nastale su brojne akademske rasprave, te su se iz toga izrodile nove kvantne teorije (poznatije kao “interpretacije kvantne mehanike”). Međutim u tom svemu svoj prostor su našli i new age pokreti, te razni šarlatani, koji su, uvidjevši da kvantna mehanika, unatoč svojoj točnosti i enormnoj prediktivnoj moći, ima i dalje nerazjašnjene stvari unutar same teorije, pokušali iskoristiti tu situaciju da kroz kvantnu mehaniku proguraju svoje ideološke vizije. Zbog same moći i prediktivne sposobnosti prirodnih znanosti, ne čudi da ih, često, razni ideološki pokreti žele imati na svojoj strani.

Dok u fizici nitko ni ne spominje takve new age ideje, one su jako rasprostranjene van fizike i zbog svoje popularnosti lako pronalaze put do opće populacije – a temeljna premisa im je da u kvantnoj mehanici svijest (ili promatrač) igra iznimno važnu ulogu, iz čega dovode konkluzije da sami kreiramo stvarnost, da je svijest iznad materije i slično. U ovom članku ćemo pokazati zašto su premise i konkluzije takvih pokreta pogrešni i nevezani za kvantnu mehaniku, ali i ukazat ćemo na samu odgovornost fizičara u širenju takvih ideja. Stoga ćemo proći kroz kratku povijest kvantne mehanike, objasniti koji su elementi kvantne mehanike doveli do podjela, kako je u to sve uskočila “svijest” i kako su na kraju to uspjeli iskoristiti razni ideološki pokreti.

Vojnik Specijalnih snaga Američke vojske Lyn Cassady pokušava snagom svojih misli ubiti.. kozu. Iz filma: The Men Who Stare at Goats (2009).

Formalizam kvantne mehanike

Centralna jednadžba kvantne mehanike je Schrödingerova jednadžba. Za različite sustave, Schrödingerova jednadžba će nam dati različita rješenja u obliku valnih funkcija. Prvom polovicom dvadesetog stoljeća trajale su rasprave o tome što je to valna funkcija, koju dobijemo kao rješenje Schrödingerove jednadžbe, i koncenzus je pao na Bornovu interpretaciju koja kaže da sama valna funkcija nije ništa, ali kvadrat valne funkcije nam daje vjerojatnost nalaženja čestice u nekom dijelu prostora.

Što to konkretno znači? Recimo da imamo elektron u kutiji koju podijelimo na dva dijela i razdvojimo, proizvoljno daleko (možete i na dva “kraja” svemira, ako želite). Valna funkciju takvog sustava možemo, u principu, prikazati na sljedeći način

 IΨ > = a*IPrva_kutija> + b*IDruga_kutija>

Kvadrat koeficijenata a i b nam govori kolika je vjerojatnost da ćemo elektron naći u prvoj ili drugoj kutiji. U ovom slučaju ta vjerojatnost je jednaka, odnosno 1/2.

Ovo ne bi bio problem kada bi valnu funkciju tretirali samo kao funkciju koja nam otkriva vjerojatnost jer u tom slučaju ne bi bilo nikakve razlike između kvantne i klasične fizike. Klasično gledano, rekli bismo da je elektron zasigurno u jednoj od kutija, ali pošto ne znamo točno u kojoj, postoji određena vjerojatnost da je u jednoj ili drugoj – no zasigurno je u jednoj od te dvije kutije. No takva interpretacija valne funkcije nije konzistentna sa našim eksperimentima. U kvantnoj mehanici prisiljeni smo dati valnoj funkciji puno jaču ulogu; ona ne govori samo kolika je vjerojatnost da nađemo našu česticu negdje, već, prema standardnoj kvantnoj mehanici, direktno opisuje stanje čestice koje je u superpoziciji dva stanja: stanju u kojem je čestica u lijevoj kutiji i stanju u kojem je čestica u desnoj kutiji. Dakle, ne samo da nam valna funkcija otkriva vjerojatnost nalaženja čestice u nekom od stanja, već nam govori da sistem nije u određenom stanju, već u superpoziciji istih – odnosno, da elektron nije u jednoj u kutija, nego je u nekakvom “sablasnom” stanju. Zbog te vrlo neobične slike valne funkcije, Heisenberg je napisao:

“Mislim da moderna fizika ide u prilog Platonu. Najmanji dijelovi materije nisu fizikalni objektu, u običajnom smislu. Oni su forme i ideje koje jedino mogu nedvosmisleno biti izražene u formi matematike.”

(Naravno, ovdje opisujemo Kopenhagenšku ili “standardnu” sliku kvantne mehanike. Postoje i druge slike u kojima je elektron uvijek u jednoj od kutija, a valna funckija igra ulogu nelokalne “sile” koja utječe na ponašanje tog elektrona, itd.)

Kolaps valne funkcije

Superpozicija je zanimljiv koncept, ali kada god vršimo mjerenje u našem laboratoriju, ne dobivamo nikakvu superpoziciju, nego točno određeno stanje. U slučaju našeg elektrona, mjerenje je otvaranje kutije. U momentu kada otvorimo jednu kutiju, vidjet ćemo je li elektron unutra ili nije. Ako nije, onda je zasigurno u drugoj kutiji. Ako je, onda zasigurno nije u drugoj kutiji. Mi nikada direktno ne detektiramo superpoziciju elektrona u dvije kutiju (no efekte te superpozicije možemo vidjeti u eksperimentima, stoga ne trebate sumnjate u postojanje stvarnog efekta valne funkcije).

Dakle, prije mjerenje sustav nam je u superpoziciji dva stanja (elektron u kutijama), a nakon mjerenja sustav nam je u samo jednom stanju (elektron u prvoj kutiji ili elektron u drugoj kutiji). Upravo ta dva procesa povezuje aksiom mjerenja. Aksiom mjerenja kaže da prilikom mjerenja sustav iz superpozicije pada u samo jedno moguće stanje, sa vjerojatnosti jednakom IaI^2 (dakle onaj koeficijent prije stanja, kvadriran). Proces prijelaza iz valne funkcije kao superpozicije kvantnih stanja (elektron je u obe kutije) u valnu funkciju koja je jednaka samo jednom stanju (elektron je u jednoj kutiji) naziva se još i kolaps valne funkcije, pošto je valna funkcija iz superpozicije više stanja kolabirala u samo jedno stanje.

S obzirom da strogi opis kolapsa valne funkcije nije bio poznavan u prvoj polovici dvadesetog stoljeća, kada se kvantna mehanika razvijala, ovaj fenomen je opisan u okviru aksioma. Mjerenje će stoga biti odgovorno za kolaps valne funkcije. Postoji dublji razlog zašto je Bohr ovako formulirao kvantnu teoriju, ali za to bi nam trebao poseban članak.

No sada se nameće pitanje što je to mjerenje i tko je odgovoran za njega? Aksiom mjerenja je suštinski aksiom standardne kvantne mehanike i bez njega ne možemo opisati prirodu, tj. rezultate eksperimenta, stoga je prirodno da su se fizičari počeli pitati kako ukomponirati pojam mjerenja u našu sliku funkcioniranja prirode.

 

Tko je odgovaran za mjerenje?

Većina fizičara je prihvatila ideju da je aksiom mjerenja određeni aparat koji nam pomaže u računanju, odnosno da je kvantna teorija više teorija o mjerenju, i da je kolaps sinonim za kompliciran proces interakcije kvantnog sistema sa našim aparatom. Totalno neovisno o promatraču.

Međutim, razvile su se i u druge teorije koje objašnjavaju mjerenje, a poznate su kao interpretacije kvantne mehanike:

U teoriji Davida Bohma (1952) kolaps niti ne postoji. Postoje čestice (kao elektroni) koji su vođeni valnom funkcijom. Stoga elektron nikada nije u nekoj sablasnoj superpoziciji stanja (u obe kutije), nego je uvijek u samo jednoj kutiji, na točno određenoj poziciji, ali na njegovo ponašanje generira valna funkcija, pa od tuda dobivamo čudne kvantne fenomene. Dakle, sve je sasvim neovisno o promatraču.

U teoriji Hugh Everetta III. (1953), kolaps također ne postoji, nego se prilikom otvaranja kutije svemiri “granaju” u dva svemira: jedan u kojem je elektron u kutiji koju smo otvorili, a drugi u kojoj je elektron u drugoj kutiji. I dalje neovisno o promatraču.

Jedan od paralelnih svemira iz Rick and Morty, u kojem pizze vladaju svijetom. Everett vjerojatno ovakvo nešto nije imao na umu kada je predložio svoju interpretaciju.

U GRW teoriji (1985) kolaps postoji, ali do njega dođe spontanim procesom na kojeg utječe okolina. Neovisno o promatraču.

I dok su svi pokušaji da se malo dublje pojasni aksiom mjerenja uglavnom bili u okviru “normalne” fizike, koja se ne poziva na nikakvu posebnost ljudi u svemu tome, povremeno su postojale tendencije da se samome kolapsu valne funkcije (i aksiomu mjerenja) pridruži nekakvo “mističnije” svojstvo. Tako se u moru pokušaja pojavio i onaj da se kolaps valne funkcije interpretira kao posljedica posredovanja naše svijesti u čitavom procesu. Kako?

Kao odgovor vam vjerojatno odmah pada misticizam i razne new age grupe, no realnost je malo kompleksnija. Čitava krivnja ne spada na new age grupacije, nego dio krivnje nose i sami fizičari koji su stvarali kvantnu mehaniku.

 

Utjecaj filozofije, religije i misticizma na razvoj kvantne mehanike

Premda znanstveni popularizatori i zaljubljenici u znanost vole propagirati ideju o objektivnoj znanosti koja je čisti produkt ljudskog traganja za istinom i znanstvene metode, povijest znanosti nas uči da to često nije ni približan slučaj. Školski protu-primjer leži u povijesti stvaranja kvantne mehanike – procesa koji je definiran, ne samo rezultatima eksperimenata i jednadžbama koje su stvorene da bi se eksperimenti objasnili, nego i utjecajem duha vremena, raznih filozofskih krugova, kao i religije, istočnjačkog misticizma i ezoterije.

S početkom kvantne mehanike pojavile su se i ideje da je ljudski um bitan u čitavoj priči. Jedan od ranih zagovornika takvih ideja bio je Erwin Schrödinger koji je možda i odgovoran za pojam “kvantnog misticizma”, te koji je bio pod jakim utjecajem Schopenhauera i istočnog misticizma. Schrodinger tvrdi da se mjerenje temperature ne ostvariva termometrom, već je potrebno da ljudski um pogleda termometar i interpretira vrijednost temperature, te joj tek tada daje određen smisao. Svoj argument proširuje na kvantnu mehaniku tvrdeći da mjerenjem promatrač ne otkriva poziciju elektrona, nego stvara sam elektron, koji je prije toga postojao kao matematički objekt (valna funkcija).

I sam Wofgang Pauli favorizirao je ideju lucidnog Platonovog misticizma, sinteze između znanosti i religije, koja bi ujedinila razum i mistične doživljaje. Koliko god da to danas čudno zvuči iz naše perspektive, ali generacija fizičara koja je, uglavnom na njemačkom govornom području, stvarala modernu fiziku (na kojoj i danas sve baziramo), u vremenu prije početka Drugog svjetskog rata, bila je izrazito religiozna i pod utjecajem istočnjačkog misticizma.

U članku objavljenom 2009. pod nazivom Mysticism’ in quantum mechanics: the forgotten controversy, povjesničar znanosti sa Harvarda, Juan Miguel Marin piše da je među fizičarima postojala određena podjela između zapadno i istočno religioznih fizičara, stoga je dolazilo i do filozofskih sukoba u određenim idejama. Dok Einstein i Planck nisu htjeli niti čuti za misticizam, Schrodinger i Pauli su bili duboko uronjeni u misticizam i određene ideje o sinergiji religije sa fizikom. Iz današnje perspektive gotovo je teško vjerovati da je jedna od važnijih motivacija Hermannu Weylu i Wolfgangu Pauliju, za razvijanje kvantne teorije polja bila upravo ideja ujedinjenja uma sa fizikom.

Međutim, valja shvatiti da je riječ “misticizam” bila i oružje u raspravama. Einstein je Bohra uporno optuživao da uvodi misticizam u fiziku sa svojom formulacijom kvantne mehanike, na što mu je Bohr odgovarao da misticizam nema veze sa kvantnom teorijom i da ga pogrešno shvaća.

Bohr je već 1927. eksplicitno odbacio bilo kakvu ulogu promatrača, tvrdeći da za kvantnu teoriju “nema nikakve razlike da li je promatrač čovjek, životinja ili aparat.”, te se u više navrata ogradio od bilo kakvog povezivanja kvantne mehanike sa svijesti.

Carl Gustav Jung i Erwin Schrödinger raspravljaju o fizici i psihologiji

S druge strane, Bohrov najbliži suradnik, Werner Heisenberg (poznat zbog relacija neodređenosti u kvantnoj mehanici) gajio je određene simpatije prema Paulijevim idejama o ujedinjenu misticizma, svijesti i znanosti kroz kvantnu mehaniku. Ako su vam takve ideje Paulija odnekuda poznate, pomoći će vam spoznaja da su na Paulija uveliko utjecala djela njemačkog filozofa Arthur Schopenhauera. S druge strane, na stavove Nielsa Bohra uvelike je utjecao logički pozitivizam, stoga je zanimljivo primijetiti utjecaj same filozofije na temelje kvantne teorije.

Koliko je situacija bila neobična pri samome stvaranju kvantne teorije svjedoči i jedna od Solvayevih konferencija (na kojima se stvarala kvantna mehanika) u kojoj su Heisenberg, Dirac i Pauli raspravljali i tome kako napasti “religijski jezik njihovih znanstvenih rivala”, Plancka i Einsteina. Podsjetimo, Planck i Einstein su imali drugačiju viziju kvantne mehanike od spomenutog trojca, no Pauli i Heisenberg su, između ostaloga, zaključili da je u raspravama o novoj kvantnoj teoriji važno uključiti i raspravu o odnosu znanosti i religije. Planck odvaja znanosti i religiju, gdje se znanost bavi objektivnim materijalnim svijetom, a religija vrijednostima, dok s druge strane kvantna mehanika ima potencijal da pomiješa ta dva područja. Nadalje, Planck tvrdi da je utjecaj istočnog misticizma očit u stvaranju kvantne teorije i da je zabrinjavajuće to što misticizam, kojeg smatra inferiornim naspram organiziranih religija, prodire u samu znanost. Dirac, kao ateist, napada i jedne i druge tvrdeći da nema nikakvoga smisla razgovarati o religiji, zaključujući da su pojmovi kao “Bog” ljudske izmišljotine nevažne za znanost: “Ako smo iskreni – a znanstvenici moraju biti takvi – moramo priznati da je religija mješavina lažnih tvrdnji koji nemaju veze sa realnosti.”

(Nakon jednog od dugih Diracovih monologa protiv religije, Pauli je dobacio: “Naš prijatelj Dirac ima svoju religiju kojoj je osnovni postulat: Boga nema, a Dirac je njegov prorok!”)

Zbog ovakvih rasprava Einstein će napasti i Bohra, tvrdeći da je kvantna mehanika debelo utjecana od strane duha vremena – a duh vremena tadašnje Njemačke bio je izrazito spiritualan i pod utjecajem istočnog misticizma i ezoterije. Taj utjecaj odrazio se u raspravama među fizičarima tog vremena, što je Einsteina izrazito frustriralo tvrdeći da bilo kakav misticizam može samo štetiti znanosti.

Sukob istočnog misticizma i zapadnog kršćanstva (kao i Kantove filozofije) kroz ranu kvantnu mehaniku očituje se po pitanju stvarnosti. Istočni misticizam negira postojanje stvarnosti smatrajući da je svijet iluzija, dok s druge strane kršćanstvo pretpostavlja objektivnu stvarnost neovisnu o nama. Planck i Einstein vjeruju u objektivnu realnost i branit će je do smrti, dok Heisenberg i Pauli imaju tendencije prema negiranju stvarnosti na fundamentalnom nivou. Bohr, pod utjecajem filozofije logičkog pozitivizma, uglavnom odbaciva takve rasprave i pokušava pričati o onome što možemo mjeriti, premda i sam gradi određenu filozofiju unutar kvantne teorije.

Kraj rata i jednog vremena

Premda bi netko iz ovoga svega mogao dobiti dojam da je misticizam bio duboko ukorijenjen u kvantnu teoriju, to nije slučaj. Unutar formalizma kvantne mehanike, za koji su zaslužni Einstein, Bohr, Schrodinger, Pauli, Heisenberg, itd., nigdje nije bilo misticizma ili svijesti. No ono što su pojedini fizičari pokušali učiniti je spojiti taj formalizam sa spiritualnim.

Završetkom Drugog svjetskog rata, pedesetih godina prošlog stoljeća, jezik znanosti se seli sa njemačkog govornog područja na englesko govorno područje, te se i duh (njemačkog predratnog) vremena mijenja. Duh vremena nije više definiran istočnjačkim misticizmom, a zadnja rasprava o potencijalnom misticizmu unutar kvantne završava pedesetih godina sa Erwinom Schrodingerom. Stoga, rasprava u misticizmu, kao i jezik te rasprave, pada u zaborav.

Rasprave o misticizmu i kvantnoj mehanici se napuštaju, kao i o temeljima kvantne mehanike (najvećim dijelom), a interes se seli prema primjenama kvantne mehanike pri objašnjavanju raznih problema, ali i prema tehnoloških primjenama, te razvoju kvantne teorije polja, itd.

Stoga, premda je postojala određena rasprava o misticizmu i kvantnoj mehanici među samim “ocima” kvantne teorije, ta rasprava je utrnula nakon Drugog svjetskog rata i ostala je uglavnom u domeni spomenutih aktera. Unutar same kvantne teorije te ideje nisu implementirane, te je kvantna teorija neovisna o idejama o misticizmu, utjecaju svijesti, i sličnom. Većina fizičara nije bila toliko zainteresirana za izlete van domena kalkulacijske moći kvantne mehanike, te je prihvatila onaj dio kvantne mehanike koji se nikada neće moći osporiti – matematički formalizam.

Ideje da bi svijest mogla igrati ikakvu ulogu unutar kvantne mehanike odbačene iz razloga što svijest nije bila potrebna za objašnjenje bilo kakvog fenomena unutar kvantne mehanike, niti je postojala igdje unutar samoga formalizma. Svijest je kvantnoj mehanici bila potrebno jednako koliko su joj bili potrebni nevidljivi pilići koji kvocaju elektrone kad ih nitko ne gleda.

Nestankom utjecaja istočnjačkog misticizma na društvo, nestala je i potreba da se kvantna mehanika prilagodi misticizmu, stoga je nestala i potreba bilo kakvog uplitanja svijesti u čitavu priču.

 

Povratak otpisanih

Vodeći se čuvenom knjigom Johna von Neumanna The Mathematical Foundations of Quantum Mechanics (1932) u kojem Neumann u poglavlju u kojem piše u aksiomu mjerenja naglašava da matematika kolapsa valne funkcije dopušta da se odgovornost za kolaps stavi bilo na aparat, bilo na samu osobu koja taj aparat koristi, Eugene Wigner je krajem šezdesetih godina prošlog stoljeća predložio tzv. von Neumann – Wignerovu intepretaciju u kojoj je upravo ljudski mozak odgovoran za kolaps valne funkcije i s time ponovno vratio zaboravljene ideje kvantnog misticizma. Wigner je tvrdio da se formalizam kvantne mehanike može u suštini primijeniti na sve u prirodi i da je stoga potrebno imati jednu iznimku koja će biti odgovorna za kolapse valnih funkcija u prirodi. Tu iznimku je našao u ljudskom mozgu tvrdeći da je svijest odgovorna za takav kolaps.

Riječ je o filozofskom članku i kao takav je i objavljen, no u fizičarskoj zajednici je imao negativan odaziv. Traženje rješenja u ljudskom mozgu bio je ad hoc pokušaj koji nije imao temelja u kvantnoj mehanici, a povlačio je brojna (nefizičarska) dodatna pitanja koja su se ticala stavljanja ljudskoga mozga u posebnu poziciju naspram ostatka svemira. No, što je najvažnije, nije bilo jasno da li takva interpretacija uopće može riješiti problem kolapsa valne funkcije – što joj je bila i osnovna motivacija. Zbog svih tih problema i sam se Wigner naposljetku ogradio od vlastite interpretacije.

Premda su Wignerove ideje imale određenu filozofsku težinu i premda su ispoljile zanimljivu i konstruktivnu raspravu (pa makar u smjeru opovrgavanje takve ideje), in medias res pojavile su se određene (new age?) grupacije kojima je takve ideja više nego odgovarala.

Kvantni misticizam

Da razjasnimo odmah – kvantni misticizam je pseudoznanost. Pseudoznanost je zato što preuzima pojmove iz znanosti, a zatim ih koristi za promoviranje neznanstvenih teza, učestalo misinterpretirajući pojmove koje koristi.

Pričati o kvantnoj mehanici i svijesti nije pseudoznanost per se; npr. poznati matematičar i fizičar Roger Penrose koristi kvantnu mehaniku za izgradnju modela naše svijesti. To je sasvim legitiman potez. U takvim modelima postoje određene razine spekulacija, zato jer je riječ o stvarima koje su nam trenutno poprilično daleko (razumijevanje svijesti), ali se pojmovi iz znanosti, točnije kvantne mehanike, se koriste uredno. Pričati da svijest generira realnost je sasvim drugi par rukava.

Deepak Chopra, kvantni mistik new age pokreta

Međutim, istočnjački misticizam je krajem šesdesetih, kanaliziran od strane hippie generacije, našao svoj put od Njemačke (gdje je već bio stvar prošlosti) do Sjedinjenih Američkih Država. Zahvaljući Wigneru, ideja kvantnog misticizma je ponovno oživjela i materijalizirala se u obliku, već sada popularnih, knjiga objavljenih sedamdesetih godina – kao The Tao of Physics fizičara Fritjof Capre ili The Dancing Wu Li Masters duhovnog učitelja Gary Zukava.

Razne new age grupacije i mistici prigrlili su ideju, već odbačenu u fizici, da svijest kreira stvarnost i da ništa nije stvarno, prezentirajući takve ideje kao nužnu posljedicu kvantne mehanike. Što je laž, pošto gotovo nitko tko se bavi kvantnom mehanikom nije davao takve tvrdnje, jer čak su i oni, koji su pokušavali progurati svijest, naglašavali da se svi kvantnomehanički fenomeni mogu objasniti i bez svijesti.

I usitinu se mogu. Bilo standardnom kvantnom mehanikom gdje je aksiom mjerenja alat za računanje, bilo Bohmovom mehanikom gdje nema kolapsa valne funkcije, bilo GRW teorijom gdje je kolaps spontan, itd. U niti jednom modernom objašnjenju svijest se ne spominje. U niti jednom kursu kvantne mehanike, a kvantna mehanika je obavezni dvosemestralni predmet svakog sveučilišnog programa fizike, ne spominje se svijest.

Računalo, tablet ili smartphone na kojem upravo čitate ovaj članak, bazirani su na kvantnoj mehanici i u niti jednom trenutku ne morate upotrebiti vašu svijest da biste definirali trenutna stanje elektrona u poluvodičima vaših uređaja.

U jednadžbama kvantne mehanike nikada nije niti postojao element koji bi bio pridružen svijesti ili bio ovisan o svijesti. Ništa u kvantnoj mehanici jednoznačno ne ukazuje da svijest igra ulogu u bilo kakvom procesu ili rezultatu. Niti jedan kvantnomehanički izračun, ikada napravljen, bilo gdje i bilo kada, nije ovisio o elementu svijesti.

Opovrgavanje temeljnog argumenta kvantnog misticizma

Ukratko, temeljni argument kvantnih mistika je sljedeći:

(i) Valna funkcija (elektron u lijevoj i desnoj kutiji) prilikom mjerenja pada u jedno od stanja (elektron u lijevoj kutiji ili elektron u desnoj kutiji); taj proces se još naziva i kolaps valne funkcije.

(ii) Pošto to mjerenje obavlja čovjek i samo čovjek može obaviti mjerenje, to znači da je ljudska svijest odgovorna za kolaps valne funkcije.

Gdje je pogreška? U obje točke, s tim da je pogreška u prvoj točki manje bitna od pogreške u drugoj.

Tvrdnja u (i) je istinita za određene verzije kvantne mehanike, uključujući standardnu. Ali kod nekih kvantnih mehanika, kao što je Bohmova kvantna mehanika, to nije točno jer je u tim teorijama elektron uvijek u samo jednoj kutiji, a kolaps valne funkcije ne postoji.

Tvrdnja (ii) je centralna greška. Niti u standardnoj kvantnoj mehanici (Bohr, Heisenberg, Pauli itd.) niti u ostalim kvantnim teorijama (ili interpretacijama) nije definirano da samo čovjek može obaviti mjerenje. Kao što je Bohr rekao, mjerenje može obaviti bilo tko (“čovjek, životinja ili aparat”) – odnosno aksiom mjerenja nije usmjeren prema promatraču, nego prema interakciji jednog sustava (okoline, eksperimentalni uređaj..) sa drugim sustavom (npr. elektronom).  Aksiom mjerenja samo tvrdi da će nakon mjerenja valna funkcija pasti u jedno od mogućih stanja. Kraj priče. U ostalim interpretacijama kolaps se ili ne događa ili se događa neovisno o ljudima.

U povijesti fizike se pokušalo progurati svijest kao nešto što bi uzrokovalo kolaps valne funkcije, ali takva ideja nije zaživjela pošto se niti može ukomponirati u kvantnu teoriju (kao što se npr. okolina može ili aparat), niti može objasniti kolaps valne funkcije i onda kada se pretpostavi da je uspješno ukomponirana u kvantnu teoriju. To je razlog zašto je i sam Wigner odustao od takvih ideja.

No kvantni mistici nisu.

Zaključak

Naposljetku, stvarno mislite da je elektrona briga što vi mislite o njemu? Ili, kao što je John S. Bell u jednom od članka napisao, da li je potrebno da promatrač ima doktorat iz fizike da bi utjecao na elektron, pošto je kvantna mehanika ipak sofisticirana disciplina i ne može svatko razumjeti rezultate kvantnomehaničkih mjerenja kada ih vidi. Na kraju dana, to bi značilo da svemir nije ni postojao dok se nije pojavio prvi doktor fizike i kreirao stvarnost.

Pokazali smo da su, pri stvaranju kvantne teorije, uistinu postojali fizičari koji su pokušali uklopiti novu teoriju sa duhom tadašnjeg vremena – istočnjačkim misticizmom. Ovo bi mogla biti dobra poruka i onima koji duh današnjeg vremena (bilo da je sto misticizam, kapitalizam, ateizam ili nešto drugo) pokušavaju uklopiti u znanost. Međutim takva ideja niti je bila potrebna kvantnoj mehanici, niti je sastavni dio kvantne mehanike, niti je, naposljetku, bila prihvaćena od fizičarske zajednice – ali je prihvaćena u raznim new age grupama i među pobornicima misticizma.

Ono što te grupe tvrde nije znanost, pa čak ni religija, već pseudoznanost. Pogrešno tumače pojmove kvantne mehanike, te pogrešno tvrde da kvantna mehanika govori da svijest definira materiju, kako bi progurali svoje ideološke pretpostavke.

Ako ikada pogledate predavanja od strane takvih kvantnih mistika, nerijetko će vam izvlačiti citate (izvađene iz konteksta) od Bohra, Heisenberga, Paulia, itd. Zbog toga dio krivice za kvantni misticizam nose sami fizičari i njihov pokušaj da se kvantna mehanika prilagodi duhu vremena. Modus operandi tih grupa primjenjuje se i danas, a dobar je primjer new age dokumentarca What the bleep do we know? u kojem su autori dokumentarca isjekli višesatni razgovor sa fizičarom i filozofom Davidom Albertom, tako da se dobije dojam da Albert podupire tezu o tome da je svijest bitna u kvantnoj mehanici (što on nikako ne zastupa). Ti citati su ujedno i jedini “argument” koji imaju, pošto ništa u kvantnoj ne zahtjeva intervenciju svijesti.

Mjerenje u kvantnoj mehanici se može objasniti na više načina, ali niti jedan od njih nije ovisan o svijesti. Svijest se ne uključuje iz više razloga, ali možda je najbitniji onaj što teza o tome da svijest uzrokuje kolaps, na kraju dana, nije sposobna niti da objasni mjerenje u kvantnoj mehanici zbog toga što ima dodatnih tehničkih problema, pa prema tome niti ne opravdava osnovni razlog zašto je uvedena od strane Wignera šesdesetih.

Da zaključimo: svijest niti je dio kvantne teorije niti je potrebna da se objasni bilo što iz kvantne teorije.

 

 

Sep 02

EPR fenomen i Bellove nejednakosti

U ovom članku pokušat ćemo razumjeti što je bila motivacija za EPR članak, koji su bili temeljni problemi koji su mučili Einsteina i ostale, kakvu ulogu u tome svemu je imao Bohm i kako je Bell, sa svojim nejednakostima, stavio točku na i (imaginarnog broja u Schrödingerovoj jednadžbi). Pokušati ćemo se približiti što je više moguće originalnim idejama, a da bismo napravili to, potrebno je objasniti okolnosti i motivaciju koji su do toga svega doveli. Također, ti argumenti nisu jednostavni, kao ni razumijevanje Bellovih nejednakosti, koje ćemo (ali jednostavno) matematički i dokazati u tekstu. Ideja je da nakon čitanja ovog članka imate poprilično dobar pregled EPR fenomena kao fundamentalne posljedice kvantne mehanike, bez obzira na eventualno nepoznavanje kvantne mehanike. Također, preporučam da prije čitanja pogledate jedan simpatičan klip o EPR, uvoda i vizualizacije radi. Ako ste baš motivirani da napokon saznate što je taj slavni EPR, ohrabljujem vas da čitate dalje – ukoliko ne, članak će vam dobro doći da spamate suparnike u facebook raspravama vezanih za kvantnu. Samo ga zalijepite u komentar, teško da će vam ga suparnik imati volje čitati.

1. Komunisti, depresivci, ljubavnici i kvantni fizičari

Povijest kvantne mehanike prepuna je nejasnoća i kontroverzi. Naravno, ne onih koje svakodnevno vidite na dnevnim portalima – osim ako ignoriramo Einsteinov incident sa isplaženim jezikom. Od samoga početka kvantne mehanike nije postojalo slaganje oko temelja teorije, te su se vodile brojne diskusije (naročito na Solvayevim konferencijama).

Einstein i Bohr bili su sukobljeni oko temeljnih pitanja kvantne mehanike. Einstein ju je smatrao nepotpunom i prepunom problema, dok je Bohr smatrao da je riječ o konačnoj teoriji kojoj ne trebaju zakrpe i koja nemam nikakvih realnih problema. Einstein je žudio za ontologijom, lokalnosti i čišćom slikom čitave teorije, dok je Bohr bio zaokupljen svojom novom filozofijom komplementarnosti koja mu je pomagala, ne samo da razumije kvantnu mehaniku, nego i čitav svijet oko njega.

Većina poznatih fizičara tog vremena stala je uz Bohrovu stranu, još veća većina se nije opterećivala s tim problemima već je samo tražila od teorije da dade točne rezultate, te je Einstein ostao sam uz neke disidente. A ti disidenti nisu bili nepoznata imena.

Prvi među njima bio je Erwin Schrödinger po kojem centralna jednadžba u nerelativističkoj kvantnoj mehanici nosi ime. Ali i najpoznatija fizičarska mačka. Erwin je, nakon što su mu reinterpretirali valnu funkciju, pobjegao u Irsku i od tamo kritizirao kvantnu mehaniku, baveći se, između ostaloga, i termodinamikom života. Te ženom i ljubavnicom. Istovremeno. (Ah, ta kvantna mehanika). Poručio je urbi et orbi da mu je žao što je imao veze sa kvantnom mehanikom, a što se Bornove interpretacije njegove valne funkcije tiče, u jednom od pisama Albertu Einsteinu je napisao:

Bog zna da nisam prijatelj teorije vjerojatnosti. Mrzio sam je od prvog trenutka kada ju je moj dragi prijatelj Max Born uveo (u kvantnu).  [1]

Schrödingerove mačke. (Duane Michals: Madame Schrödinger’s cat, 1998.)

Još jedan od disidenata koji je stao uz Einsteina bio je i Louis de Broglie, čije je puno ime kompliciranije od njegove jednadžbe za koju je dobio Nobelovu nagradu: Louis-Victor-Pierre-Raymond, 7e duc de Broglie. Ni de Broglie nije bio previše zadovoljan kvantnom mehanikom te ju je pokušao reinterpretirati na način da je uveo “pilot-val teoriju” u kojoj su čestice u kvantnoj vođene određenim “kvantnim valom”.  Tu je ideju prezentirao na petoj Solvayevoj konferenciji 1927. godine, ali ga je Wolfgang Pauli, koji je matematiku imao u malome prstu, toliko iskritizirao da mu više nije padalo spominjati tu ideju.

Pauli će kasnije kritizirati i Davida Bohma, čovjeka koji je napravio sličnu kvantnu teoriju (neovisno o de Brogliu, pošto nije bio svjestan de Broglijeve ideje), ali će mu na te kritike Bohm itekako odgovoriti i obraniti svoju teoriju. Bohm je bio još jedan od poznatih disidenata, ali ne iz tog vremena, on je došao malo kasnije, kao Einsteinov student. Amerikanci su ga proganjali jer su bili uvjereni da je komunist, premda se u bohmovskim kuloarima danas šuška da je na sastanke partije išao prvenstveno radi zgodnih cura koje su se tako okupljale. I hear you, brother. Svo to proganjanje i bijeg iz USA u Brazil (pa onda u UK), ga je učinilo depresivnim – ta depresija se poprilično pogoršala pred kraj njegova života, zbog koje je morao biti i hospitaliziran.

Ni hejter Pauli nije bio najbolje, kada je depresija u pitanju. Imao je više živčanih slomova za života i liječio se kod slavnog psihoterapeuta Carla Junga. Kvantna mehanika je opasna stvar.

David Bohm: „Curo, želiš li rušit kapitalizam i Kopenhagenšku kvantnu mehaniku sa mnom?“

A sam Albert Einstein je pobjegao u USA i tamo, zajedno sa još jednim poznatim disidentom, Kurtom Gödelom, koji je također bio stara škola njemačke metafizike (jedan od najvećih logičara u povijesti koji je umro od gladi jer se bojao da će ga netko otrovati), provodio dane na Princeton Institute, pokušavajući ujediniti vlastitu teoriju sa kvantnom mehanikom, te pokušavajući naći način kako da napadne Bohrovu (Kopenhagenšku) kvantnu mehaniku. I taman kad su ga Bohr, Heisenberg, Pauli i ostali otpisali, zadao je, 1935., svoj konačan udarac kvantnoj teoriji.

O tom konačnom udarcu ćemo pisati u ovom tekstu. Ali da biste uistinu shvatili taj “konačan udarac”, ali mislim stvarno stvarno shvatili, a ne kao što se to inače radi kod popularnih članaka, morat ćemo proći kroz neke stvari iz formalizma i temelja teorije.

Tekst će biti dug, no nikakvo matematičko znanje nije potrebno, i na kraju dana ćete znati što je EPR paradoks (fenomen), zašto je nastao i kako je riješen.

I neće biti ovako previše opušten kao ovaj uvod :( Ali bit će istinit, što je bitnije.

Pa krenimo.

2. Formalizam

Kvantna mehanika bazira se na određenom broju aksioma. Za kvalitetno razumijevanje EPR fenomena dovoljno je predstaviti dva.

2.1 Prvi aksiom

Valna funkcija predstavlja kompletan opis sistema.

Rješenje Schrödingerove jednadžbe za određeni problem u kvantnoj mehanici je valna funkcija. Kaže se da ta valna funkcija sadrži sve informacija koje možemo znati o kvantnom sistemu – odnosno da ne mogu postojati dodatne informacije koje nisu uključene u valnu funkciju. Postojanje takvog nečega zvalo bi se “skrivene varijable”.

Einstein je ovaj aksiom odbacivao do kraja života, smatrajući da je kvantna mehanika određeno proširenje statističke mehanike i da valna funkcija ne priča o jednom sistemu (kojeg promatramo) nego da predstavlja ansambl slično pripremljenih sistema, te je, stoga, smatrao da je kvantna mehanika nepotpuna  – stoga će mu ovaj aksiom biti jedna od motivacija za EPR članak.

2.2 Drugi aksiom (aksiom mjerenja)

Valna funkcija, kao superpozicija svih mogućih stanja, u kvantnoj mehanici deterministički evoluira u vremenu. Što znači “superpozicija svih stanja”? Recimo da imamo jednostavan sistem u kojem nam se čestica može naći samo u dva stanja  (npr. zamislimo kutiju sa pregradom, nakon sto spustimo pregradu, čestica može biti ili u lijevom dijelu kutije ili u desnom dijelu kutije), tada će taj sistem prije mjerenja biti u superpoziciji ta dva stanja (“lijevo” i “desno”). Međutim, kada izvršimo mjerenje (otvorimo kutiju), mi nećemo naći česticu istovremeno i lijevo i desno, nego ili lijevo ili desno, stoga će valna funkcija (“lijevo+desno”) morati pasti u jedno od mogućih stanja (“lijevo” ili “desno”).

I tu dolazi do drugog aksioma. Prilikom mjerenja sustav iz superpozicije stanja pada u jedno stanje. Uz dva problema koji se nameću: (a) mjerenje nije strogo definiran pojam, (b) nužno je da taj prijelaz bude nelokalan, odnosno da se dogodi “beskonačnom” brzinom.

Potonju opciju je potrebno malo obrazložiti. Vratimo se našoj kutiji, no ovaj put, prije nego je otvorimo, razdvojimo dva dijela kutije i pošaljimo jednu na Mjesec, dok druga ostaje na Zemlji (jer u fizici volimo primjere iz svakodnevnog života). Nakon nekog vremena, otvorimo kutiju na Zemlji i primijetimo da je čestica upravo u toj kutiji. Ako pretpostavimo da (b) nije točno, odnosno da se prijelaz iz “čestica_na_Mjesecu+čestica_na _Zemlji” u “čestica_na_Zemlji” događa nekom konačnom brzinom, to bi značilo da je, kada smo otvorili kutiju na Zemlji i saznali da je tu čestica, trebalo određeno vrijeme da informacija “čestica nije na Mjesecu, nego na Zemlji” dođe do Mjeseca, što bi omogućilo da čestica neko vrijeme bude detektirana na dva mjesta istovremeno, što je u kontradikciji sa eksperimentima.

Einstein je već na Solvayevim konferencijama primijetio da i kod slavnog double-slit eksperimenta dolazi do ovakvog tipa nelokalnosti, kao posljedice aksioma mjerenja, te mu je stoga bila to još jedna motivacija da napadne kvantnu mehaniku preko EPR članka.

Stoga, Einstein smatra da je kvantna mehanika nepotpuna (negira prvi aksiom), te da je nelokalnost koja je posljedica drugoga aksioma pokazatelj da nešto ne valja u kvantnoj mehanici. Stoga će upotrijebiti te dvije informacije da zada svoj posljednji udarac kvantnoj mehanici.

Ako se sjetimo da je Einstein tvorac teorije koja je uvela lokalnost (nista se ne propagira brzinom većom od brzine svjetlosti u vakuumu), jasno je zašto mu je očigledna nelokalnost smetala. Jasno, postojali su i druge stvari koje su Einsteina, pa  i Schrodingera, de Brogliea, itd., smetali oko kvantne, ali u ovom tekstu nećemo ulaziti u njih.

2.3 Komutatori, postojanje i nepostojanje

Samo još jedna mala stvarčica iz kvantne i onda možemo u potpunosti razumjeti EPR. U kvantnoj mehanici operatori (matematički objekti), na neki način, predstavljaju fizikalne veličine (često se  griješi da operator daje vrijednost mjerenja, što je miskoncepcija). Ako dva operatora ne komutiraju (ništa posebno, ako imam dva operatora  A i B i ako vrijedi AB-BA=0, kažemo da komutiraju), kažemo da sistem nema istovremeno definirane dvije fizikalne veličine koje operatori predstavljaju. Npr. operatori pozicije i količine gibanja ne komutiraju, stoga, ako nam operator količine gibanja dade točno definiranu veličinu količine gibanja, opetator pozicije nam neće moći dati točnu poziciju čestice, već tek vjerojatnost da se čestica nađe u određenom regionu.

Kopenhagenška interpretacija, koja je u u jednu ruku “standardna interpretacija kvantne mehanike”, u smislu da se po njoj uči na sveučilištima, eksplicitno tvrdi da, u gore navedenom slučaju, čestica nema poziciju. Dakle, ne samo da ne možemo izračunati njenu poziciju, nego je niti nema, odnosno pozicija nema realnost (dok količina gibanja ima).

Upravo će to biti zadnji element koji će biti potreban Einsteinu da napadne kvantnu mehaniku. Želimo našem Albertu svu sreću da ponovno osvoji srce odbjegle mu kvantne mehanike koja je u to vrijeme provodila dane u hladnom Kopenhagenu, razdvojena između strogog matematičkog formalizma i neobične nove filozofije Nielsa Bohra.

“She looked lonely and I knew the cure
Old memories would win her heart for sure
I thought I’d walk on in
And I give it my best shot.”

3. Einstein-Podolsky-Rosen fenomen

Pokušajmo razumjeti argumente iz EPR članka. No prije nego išta napišemo, naglasimo jednu prešutnu pretpostavku, a to je lokalnost. Odnosno da se nikakvi procesi u prirodi ne događaju beskonačnom brzinom, točnije, da ništa ne može da se kreće brzinom većom od brzine svjetlosti u vakuumu.

Albert Einstein je, zajedno sa suradnicima Borisom Podolskim i Nathanom Rosenom, 1935. godine zadao svoj posljednji udarac kvantnoj mehanici sa člankom pod nazivom “Can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete?” [2].  U to vrijeme takve stvari su bile sexy, pa je Podolsky otišao do redakcije New York Timesa, a oni su, i prije nego što je originalni članak bio objavljen, na naslovnici novina objavili članak o tome kako Einstein napada kvantnu teoriju! Naravno da je Einstein to kasnije saznao, naljutio se i više nikad nije surađivao sa mladim američko-ruskim fizičarem.

 

3.1 Argumenti EPR članka

Članak započinje sljedećim riječima:

 

U potpunoj teoriji postoji element koji odgovara odgovara svakom elementu realnosti. Dovoljan uvjet za realnost neke fizičke vrijednosti je mogućnost predviđanja takve vrijednosti sa sigurnosti, bez poremećaja sistema. U kvantnoj mehanici, u slučaju dvije fizikalne vrijednosti opisane sa nekomutirajućim operatorima, poznavanje jedne fizikalne vrijednosti isključuje poznavanje druge. Tada nam ostaju dvije mogućnosti:

(1) Ili opis realnosti preko valne funkcije nije potpun,

(2) Ili Fizikalne vrijednosti nekomutirajućih operatora ne mogu imati istovremenu realnost.

 

EPR argument se svodi na to da se pretpostavi da je (1) netočno i pokaže da iz toga slijedi kako je i (2) netočno, stoga nam jedino preostaje prihvaćanje (1) kao točnoga.

Zbunjeni ste, je l’ da? Zahvalite Rosenu na njegovoj ideji postavljanja ovog problema, Einstein je imao na umu nešto puno jednostavnije, a to se može svesti na ovo: ako pokažemo da nekomutirajući operatori (dvije fizikalne veličine) mogu istovremeno imati realnost (čemu se protivi kvantna mehanika), to znači da naše razumijevanje kvantne mehanike nije potpuno, odnosno da valna funkcija nije potpun opis prirode.

Zamislimo sustav od dvije čestice u kojem je očuvana relativna pozicija i ukupna količina gibanja. To znači da ukoliko znamo poziciju jedne čestice, automatski poznajemo poziciju druge, kao i ukoliko poznajemo količinu gibanja jedne čestice, automatski poznajemo i količinu gibanja druge. Takav sustav može se predstaviti spregnutom valnom funkcijom:

Gdje su x1 i x2 pozicije prve i druge čestice, L udaljenost među njima koje su prevalile čestice prije nego smo izvršili mjerenje, te p1 i p2 količine gibanja prve i druge čestice. U principu, L može biti prozivljno velik. Za potrebe bombastičnosti ovog članka pretpostavimo da je L=93 milijarde svjetlosnih godina (promjer vidljivoga svemira), sa dva promatrača koji stoje na rubovima svemira kao na slici

Valna funkcija dvije čestice locirane u "sredini svemira", sa promatračima na "rubovima svemira". ©Ana Radulović

 

3.2 Mjerenje pozicije

Nazovimo lijevog promatrača Ana, a desnoga Bobo (iz istoimene čuvene sinkronizacije Gospodara prstenova). Ana je mogla odlučiti da mjeri poziciju lijeve čestice (koja je došla do nje). Ne kažemo da je mjerila, nego je u principu mogla mjeriti. U tom slučaju valna funkcija bi iz stanja superpozicije pala u stanje točno određene pozicije (x1) – sjetimo se aksioma mjerenja – a Ana bi odmah znala i poziciju druge čestice (x2) zbog očuvanja relativne pozicije. Međutim, ništa što je Ana učinila ne bi trebalo utjecati na Bobinu česticu, pošto je Bobina čestica daleko od bilo kakvog utjecaja od strane Ane (jer su previše daleko jedna od druge), stoga je Bobina čestica morala imati točno definiranu poziciju, neovisno o tome što je Ana napravila.

Ana mjerenjem pozicije svoje čestice, može saznati poziciju Bobine čestice. ©Ana Radulović

 

3.3 Mjerenje količine gibanja 

Međutim, Ana je umjesto pozicije vrlo lako mogla odabrati da mjeri količinu gibanja svoje čestice. U tom slučaju, zbog zakona očuvanja količine gibanja, Ana bi automatski znala količinu gibanja Bobine čestice. Opet, ništa što je Ana radila nije moglo utjecati na stanje Bobine čestice, koja je na drugome kraju svemira, stoga je Bobina čestica, u principu, morala imati unaprijed definiranu količinu gibanja koju je Ana, svojim mjerenje, otkrila.

Ana mjerenjem količine gibanja svoje čestice, može saznati količinu gibanja Bobine čestice. ©Ana Radulović

Stoga, ako u principu Ana može birati da izmjeri točnu poziciju ili količinu gibanja Bobine čestice, a ako istovremeno ne može utjecati na Bobinu česticu jer je previše udaljena od Anine, nameće se da su vrijednosti pozicije i količine gibanja bile već unaprijed definirane i da moraju sadržavati točnu vrijednost.

3.4 Zaključak

U oba slučaja, ništa što je radila Ana nije moglo utjecati na Bobinu česticu, stoga je Ana, mjereći poziciju ili količinu gibanja, otkrila nešto što je već postojalo kod Bobine čestice. Međutim, pozicija i količina gibanja su nekomutirajući operatori, a (Kopenhagenška) kvantna mehanika tvrdi da te dvije fizikalne veličine ne bi smjele imati istu realnost; ali ovaj primjer, sa jako razdvojenim česticama (space-like separation), upravo daje protuprimjer, gdje pozicija i količina gibanja istovremeno imaju istu realnost (odnosno za Bobinu česticu postoji količina gibanja i pozicija, istovremeno).

Stoga je EPR članak pokazao da ukoliko pretpostavimo da je opis realnosti preko valne funkcije potpun (tj. da (1) nije točno), možemo pokazati da fizikalne vrijednosti nekomutirajućih operatora  mogu imati istovremenu realnost (tj. da ni (2) nije točno), odnosno, ako (1) nije točno, ni (2) nije točno.

Što nas vodi zaključku da je (1) točno, odnosno da opis realnosti preko valne funkcije nije potpun.

 3.5 Goodbye Moonmen

Naš Albert mogao je biti zadovoljan. Pokazao je da kvantna mehanika, odnosno njen formalizam, uz više nego racionalnu pretpostavku lokalnosi, daje rezultate koji ukazuju na to da je kvantna mehanika nepotpuna teorija. Einstein je rekao svoje i mogao je ići. Još će pisati o ovom problemu, u okviru raznih drugih čanaka, ali tu je dosego svoj vrhunac. Dva desetljeća kasnije, doktori će mu reći da mora na operaciju, na što će Einstein, gentlemanski, ustvrditi kako je bezukusno da umjetno produljuje život, da je odradio svoje i da je vrijeme da ode – elegantno. Three, point, one, four, one, five, alive no longer my amour, faded for home May of ’54.. odnosno April ’55.

 

4. Bohm – Aharonov EPR

Godine 1957. David Bohm, zajedno sa Yakir Aharonovim, objavljuje članak “Discussion of experimental proof for the paradox of Einstein, Rosen, and Podolsky” [3] u kojem radi prvi korak mogućnosti eksperimentalnog testiranja EPR fenomena. Bohm i Aharonov predstavili su EPR fenomen u, konceptualno lakšem i eksperimentalno realističnijem, ruhu singlet stanja. Singlet stanje je stanje dvije čestice u kojemu ukupan spin mora biti jednak nuli. Nešto o takvim valnim funkcijama smo pisali ovdje.  Takva valna funkcija izgleda ovako

Ona govori sljedeće: ukoliko prva čestica ima spin “gore”, druga će imati spin “dolje” i obratno. Naravno, kada bi klasična mehanika bila u pitanju, stvar bi bila jednostavna – rekli bismo da su čestice od početka imale definiran spin (gore ili dolje), a da smo mjerenjem samo otkrili koja je čestica bila u stanju spina “gore”, a koja u stanju spina “dolje”. Međutim, to kvantnomehanička valna funkcija ne govori. Ona govori da je sustav u “miješanom” stanju (superpozicija svih stanja) i da mjerenjem (aksiom mjerenja) prelazi u jedno od mogućih stanja (gore ili dolje). Stoga, prije samoga mjerenja, čestice ne bi trebale imati definiran spin.

Komponente spina su, baš kao pozicija i količina gibanja, nekomutirajuće veličine. Odnosno, ako poznajemo jednu komponentnu (npr. spin u smjeru z-osi), ostale dvije komponente nemaju definiranu vjernosti, stoga, po Kopenhagenu, nemaju realnost (ne postoje).

Međutim, ako i ovaj sustav dovoljno separiramo (separibilnost), dovoljno daleko da možemo reći da ono što radimo na prvoj čestici nije imalo dovoljno vremena da utječe na drugu česticu, tj. ako pretpostavimo da ono što radimo jednoj čestici ne može utjecati na drugu česticu (lokalnost), imamo isti problem kao i kod EPR-a.  Ponovno, u načelu, možemo odlučiti da kod Anine čestice mjerimo z-komponentu spina i automatski poznajemo z-komponentu spina Bobine čestice (ako je Anina “gore”, Bobina je “dolje”). Ali Ana je u načelu mogla mjeriti y-komponentu ili x-komponentu spina i dobiti automatski y- i x-komponentu spina Bobine čestice. Ponovno, kako su te čestice dovoljno razdvojene, ništa što je učinila Ana ne bi smjelo utjecati na stanje Bobine čestice, stoga smo prisiljeni zaključiti da je Bobina čestica imala sve komponente spina, bez obzira na nekomutiranje, odnosno da je opis stvarnosti valnom funkcijom nepotpun.

 4.1 Prve naznake nelokalnosti

Bohm i Aharonov uzimaju kvantnu mehaniku ozbiljno, te, smatrajući da će budući eksperimenti pokazati da formalizam kvantne mehanike daje točne rezultate, analiziraju što bi to značilo.  Iz kvantne mehanike znamo sljedeće tri činjenice:

(1) Samo je jedna komponenta spina (i to ona koju odlučimo mjeriti!)  čestice može imati definiranu vrijednost, dok su ostale komponente nasumične fluktuacije.
(2) Bez obzira koju komponentu prve čestice mjerimu, ista komponenta druge čestice će uvijek imati definiranu vjernost, samo u suprotnom smjeru (tj. ako je z-komponenta spina prve čestice “gore”, z-komponenta spina druge čestice će biti “dolje”).
(3) Imamo slobodu da izaberemo bilo koji smjer koji želimo mjeriti i koji god da smjer izaberemo, uvijek će baš u tom smjeru spin čestice biti definiran, dok u ostalima neće.

Ako, ponovno, razdvojimo dvije čestice (dovoljno daleko) i ako Ana mjeri spin svoje čestice  u smjeru z, ona će tim mjerenjem utjecati na x- i y-komponentu spina svoje čestice,  na način da će se te komponente naći u nedefiniranom stanju (imati će određnu vjerojatnost da imaju određeno stanje, za razliku od z-komponente spina koje će imati točno određeno stanje). Mjerili smo sustav, poremetili smo ga i imamo neodređenost. Dobro, možemo to prihvatiti – ne zvuči nimalo čudno, naročito ako uzmemo da nam je aparat makroskopski, a sistem mikroskopski. Međutim, kako objasniti zašto se Bobina čestica odlučila ponašati na isti način? Bobina čestica je također odlučila da ima definiranu vrijednost z-komponente spina, a nedefinirane vrijednosti x- i y- komponenti, a toliko je udaljena od Ane da informacija o tome da je Ana bilo šta radila ne može doći dovoljno brzo do Bobine čestice, da je obavijesti o tome.

Takvo ponašanje se jedino može objasniti ako pretpostavimo da ta dva sustava nekako komuniciraju bez obzira što su razdvojeni i da je ta komunikacija trenutna, odnosno da se odvija beskonačnom brzinom – što je svakako u kontradikciji sa teorijom relativnosti.  Stoga Bohm i Aharonov zaključuju:

Netko bi mogao pretpostaviti da postoji nekakva skrivena interakcija između B i A ili između B i mjernog aparata, koja bi objasnila ovakvo ponašanje. Takva interakcija bi bila, u najmanju ruku, van okvira trenutne kvantne teorije. Štoviše, bila bi trenutna, pošto se smjer mjernog aparata može brzo promijeniti, te bi spin B čestice morao reagirati odmah na takvu promjenu. Takva interakcija između udaljenih sistema općenito ne bi bila konzistentna sa teorijom relativnosti. Ovaj rezultat predstavlja esenciju paradoksa od Einsteina, Rosena i Podolskoga.

5. Eksperimenti

Eksperimenti sa EPR fenomenom se uglavnom rade sa parom fotona (s polarizacijom u okomitim smjerovima), pošto je takav eksperiment tehnički najjednostavnije izvesti. No da se bezrazložno ne prebacivamo na novu valnu funkciju (dva fotona okomitih polarizacija kao pobuđenja polja), možemo slobodno ostaviti sliku singlet stanja dva (spina) elektrona. Eksperiment izgleda otprilike ovako [4]:

Eksperimentalna realizacija EPR fenomena

U sredini je izvor (Quelle, njem. izvor) koji producira par čestica. Primijetite odmah desno i lijevo od izvora stoje nekakve dvije strijelice. One označavaju superpoziciju “gore-dolje” spinova za svaku česticu (dakle, čestica nije u  točno određenom stanju ili bar to mislimo). Čestice istovremeno dolaze do detektora spina (zapravo u ovom slučaju polarizacije, ali, ponavljam, to nije toliko važno za razumijevanja fenomena). Detektori zauzimaju nasumičnu poziciju s kojom upravljaju uređaji a(t) i b(t) (ovo “t” znači da su funkcija vremena, tj. da mjenjaju položaj u vremenu). Detektor može detektirati samo dvije moguće vrijednosti: ili “gore” ili “dolje”.

Kvantomehaničkim formalizmo možemo dobiti da je vjerojatnost da će rezultati mjerenja biti točno obrnuti jedan od drugoga (tj. ako je prva čestica orijentirana “gore”, da je druga čestica “dolje” i obrnuto) definirana ovom jednostavnom formulom:

Gdje je θ kut između smjera dva detektora. Primijetimo da ako je taj kut jednak nuli, tj. ako su detektori postavljeni u istom smjeru, dobivamo da je P=1 da rezultati budu obratni, tj. da u tom slučaju, ako je rezultat mjerenja A čestice spin “gore”, B čestica će sigurno imati spin “dolje” i obrnuto. Za ostale kutove to nije tako. Npr. ako je kut između dva detektora 120°, vjerojatnost da će rezultat mjerenja spinova dati suprotne rezultate je 1/4 (odnosno u 4 mjerenja, takvo nešto će se desiti samo jednom).

Ova formula, kao predviđanje kvantnomehaničkog formalizma je, eksperimentalno povrđen fenomen. Detalje eksperimenta možete vidjeti ovdje, tj. referenca [5].

6. Dva moguća objašnjenja EPR fenomena

S obzirom da su rezultati mjerenja kod dva detektora, koja mogu u principu biti odvojena milijunima svjetlosnih godina, korelirana, ostaju nam dvije mogućnosti:

(i) Ili su čestice imale unaprijed definirane vrijednosti (svaka čestica imala je točno određen vriejdnost spina u svakom smjeru, prije mjerenja) i onda smo te vrijednosti u trenutku mjerenja otkrili;

(ii) Ili su čestice dobile određene vrijednosti spina tek u trenutku mjerenja (tj. kada smo prvoj čestici izmjerili spin “gore”, druga se odmah našla u stanju spina “dolje”).

U slučaju (i) valna funkcija nije potpun opis prirode jer ne predviđa postojanje unaprijed definiranih vrijednosti (spina), a u slučaju (ii) priroda je nelokalna, pošto nešto što je, u principu, na jednom kraju svemira, može trenutno utjecati na nešto što je na drugom kraju svemira

 

7. Jedno točno objašnjenje: Bellova nejednakost

Johna Stewarta Bella zanimalo je sljedeće pitanje: mogu li rezultate kvantne mehanike reproducirati na način da pretpostavim da su naše čestice od početka imali definiranu vrijednost (spina, količine gibanja, itd.), odnosno ako pretpostavimo da je objašnjenje (i) točno, te da čestice nisu mogle međusobno komunicirati (lokalnost). Ukoliko je to moguće, objašnjenje (i) bi nam se nametnulo kao rješenje ovog problema.

U svome članku “On the Einstein-Podolsky-Rosen Paradox” [6] iz 1964. John Bell je matematički dokazao da je takvo što nemoguće. Nemoguće je naći set početnih vrijednosti spina koji bi, uz pretpostavku lokalnosti, reproducirao rezultate kvantne mehanike.

No kao što moto Royal Society of London kaže – nikome ne treba vjerovati na riječ (lat. Nullius in verba) – pa tako ni meni kad vam kažem da je to Bell dokazao. Stoga ćemo radije izvesti taj dokaz. Naravno, originalni dokaz bi premašio pristojnost jednostavnosti popularnog članka, no možemo, na manje generalan način, pokazati da je nemoguće naći kombinaciju početnih vrijednosti spina koje bi reproducirali rezultate kvantne mehanike. I to tako da ćemo se nadovezati na primjer eksperimenta koji smo nešto prije spomenuli.

Dakle, vratimo se na našu formulu za vjerojatnost da je će nam eksperiment dati suprotne rezultate je:

Sada uzmimo da naši detektori mogu mjeriti samo tri smjera (umjesto beskonačno mnogo smjerova) i da su ta tri smjera razdvojena sa kutem od 120° između svakog smjera, kao na slici

Screenshot od YouTube videa: "Quantum Entanglement & Spooky Action at a Distance". Detektori mjere samo tri smjera (1,2,3), a kut između tih smjerova je 120°.

U ovom našem jednostavnijem slučaju postoje samo dvije mogućnosti eksperimentalne konfiguracije:

(a) kada su detektori orijentirani u istom smjeru (desna slika, gore);
(b) kada su detektori orijentirani tako da je kut između njih 120° (lijeva slika, gore).

U slučaju (a) vjerojatnost da će čestice biti u stanju suprotnih spinova je P=1 (sigurno će biti suprotni), dok je u slučaju (b) P=1/4, što smo već ustvrdili ranije.

Sada pretpostavimo da su vrijednosti spina bile definirane prije mjerenja, od samoga početka. Pošto mjerimo samo tri smjera, pretpostavljamo da je svaka čestica imala definiranu vrijednost spina u svakom od tri smjera. Pošto spin ima samo dvije vrijednosti (“gore” ili “dolje” – no u ovom slučaju ćemo ih označiti sa +1 i -1, radi lakšeg snalaženja), mogu postojati tek 2^3 kombinacija početnih vrijednosti spina za jednu česticu, i to:

Ovo vam je već sasvim dovoljno informacija da zavrtite mali program i pokušate (neuspješno) sa ovim setom početnih vrijednosti reproducirati (a) i (b). No mi ćemo to, na jednostavan matematički način, dokazati.

Prije nego krenemo, samo ćemo definirati nomenklaturu. Slovo Z  označava vrijednost spina, indeksi a,b,c označavaju tri moguće smjera detekcije, dok natpis 1,2 označavaju prvu i drugu česticu.

Vratimo se sada na naš problem. S obzirom da imamo damo tri mogućnosti početnih vrijednosti, barem dvije od njih moraju biti međusobno jednake, odnosno, barem jedna ova tvrdnja mora biti točna:

Ovo su ništa drugo nego tri tvrdnje o spinovima jedne čestice. Prva zagrada tvrdi da je spin prve čestice u smjeru a jednak spinu iste čestice u smjeru b, itd. Stoga suma vjerojatnosti od ta tri događaja mora biti veći od jedan (pošto smo sigurni da je jedna opcija točna, stoga je njena vjerojatnost već P=1 i to je najmanja moguće vrijednost koje zbroj ove tri vjerojatnosti može imati), te imamo nejednakost:

Međutim, iz (a) znamo da vrijednosti spina dvije čestica u istom smjeru moraju biti obratne, odnosno da je

Iz toga slijedi

Gdje su α i β samo generalne oznake sa bilo koji od mogućih smjerova. Ovaj rezultat vratimo u našu nejednakost

No sada se sjedimo da je vjerojatnost da dvije čestice imaju suprotne smjerove kada je kut između njih jednak 120°, točno P=1/4. A upravo u ovom formuli imamo takvu situaciju u svakom članu (npr. u prvom članu imamo vjerojatnost da dvije čestice imaju različite – odnosno suprotne – vrijednosti u smjerovima a i b,  ti smjerovi su razmaknuti za točno 120°), stoga je

Što je netočno. Odnosno pokazali smo da uz pretpostavku lokalnosti česticama nije moguće pripisati set početnih vrijednosti koje bi reproducirale rezultate kvantne mehanike. [7]

Dakle, ako su rezultati kvantne mehanike točni, a eksperimentalno je potvrđeno da jesu, nije ih moguće reproducirati na način da pretpostavimo da je mjerenje otkrilo već postojeće vrijednosti (spina), odnosno da nije bilo utjecaja jednog sistema (mjerenje jedne čestice), na drugi (lokalnost).

Naravno, taj rezultat ne eliminira skrivene varijable iz kvantne teorije, pošto je čitav izvod nejednakosti baziran na pretpostavci lokalnosti, odnosno da ništa nije moglo utjecati na početne vrijednosti (spinova) jednom kada se sustav razdvojio (kada su dvije čestice otišle do svojih detektora). Ono što nejednakosti eliminiraju je lokalnost, pošto sa takvom pretpostavkom ni na koji način ne možemo reproducirati ovakve rezultate. S druge strane, vi možete imati “skrivene varijable” unutar nelokalne teorije i moći ćete reproducirati rezultate kvantne mehanike (npr. u Bohmovoj mehanici).

 

8. Zaključak

Vidjeli smo da su brige Einsteina od nelokalnosti u kvantnoj teoriji i kompletnosti iste dovele do slavnog EPR članka u kojemu je pokušao dokazati da je kvantna mehanika nepotpuna. Njegova argumentacija je, uz pretpostavku lokalnosti, točna. Ako pretpostavimo lokalnost, nameće se zaključak da su prije mjerenja postojale (skrivene) definirane vrijednosti raznih fizikalnih veličina (kao količine gibanja, spina, itd.), a pošto valna funkcija ništa ne govori o tome, zaključak je da ona nepotpuno objašnjenje kvantne mehanike. Determinizam je, u tom slučaju, samo posljedica lokalnosti teorije. U to vrijeme teško da je tko sumnjao da je lokalnost netočna pretpostavka, naročito ne Einstein koji se proslavio građenjem teorije koja je maknula nelokalnosti iz Newtonove teorije gravitacije (Opća teorija relativnosti).

U vrijeme objave EPR članka, na način na koji je to Einstein zamislio, bilo je nemoguće eksperimentalno provjeriti njegov misaoni eksperiment. Godinama kasnije Bohm i Aharonov su napravili eksperimentalno prijateljske verzije EPR-a sa spinom i polarizacijom. To je otvorilo vrata za eksperimentalnu provjeru ovog fenomena.

John S. Bell je uzeo Einsteinove argumente ozbiljno, te se zapitao, ukoliko je priroda lokalna i ukoliko postoje već definirane vrijednosti spina prije mjerenja, da li je moguće naći neki skup tih vrijednosti koje bi reproducirale rezultate kvantne mehanike. Bellove nejednakosti dokazuju da je takvo što nemoguće.

Sjetimo se da su nam na stolu bile dvije mogućnosti:

(i) Ili su čestice imale unaprijed definirane vrijednosti (svaka čestica imala je točno određen vriejdnost spina u svakom smjeru, prije mjerenja) i onda smo te vrijednosti u trenutku mjerenja otkrili;
(ii) Ili su čestice dobile određene vrijednosti spina tek u trenutku mjerenja (tj. kada smo prvoj čestici izmjerili spin “gore”, druga se odmah našla u stanju spina “dolje”).

S obzirom da je Bell pokazao da je (i) nemoguće, ostala nam je samo opcija (ii). Kvantna mehanika je nelokalna teorija, odnosno priroda je nelokalna.

Ili, primjerom rečeno, možemo imati situaciju u kojem su dvije čestice beskonačno udaljene i ukoliko “nešto napravite” prvoj čestici, druga čestica će to odmah “osjetiti”. Odmah.

Što će vam science-fiction pored kvantne teorije?

9. Je li Bell dokazao nešto što nije dokazao?

Osim što je to jasno iz njegovih radova, Bell je bio prisiljen eksplicitno tvrditi da je dokazao to što je dokazao jer su već i tada, kao i sada, pojedini fizičari tvrdili da je dokazao nešto što sam Bell nije smatrao da je dokazao. Za takve rasprave vidjeti reference [8,9].

Te tvrdnje su išle toliko daleko, da su neki smatrali da je Bell falsificirao sve teorije koje u sebi sadrže “skrivene varijable” (bez obzira na nelokalnost), kao što je to Bohmova mehanika. Da bi ironija bila veća, Bell je bio zagovornik Bohmove mehanike i čak mu je ona bila inspiracija za njegove nejednakosti.

Međutim takve miskoncepcije toliko daleko idu, da se mogu naći i u izvješćima National Science Foundation [10]

Izvješće NSF-a koje tvrdi da je Bell falsificirao vlastitu teoriju.

I miskoncepcija će biti. I to je u redu. Netko će pokušati sve to objasniti sa retrokauzalnosti [11], što nije miskoncepcija i lijepo je za vidjeti da postoji takva mogućnost, ali još je daleko od objašnjenja.  Netko će i dalje tvrditi da Bell nije znao što je dokazao, a netko će u tome vidjeti dokaz da Bohmova mehanika nije točna. Netko će reći da sa kvantnom mehanikom nema nikakvih problema jer je mogu promijeniti u labosu bez ikakvih poteškoća, netko će reći da aksiom mjerenja ne zahtjeva dublje objašnjenje, točnije izvod, dok će nekima “mjerenje” biti sasvim opravdan i precizan pojam unutar kvantne mehanike (koliko god neprecizan bio i koliko god je nejasno kada i kako se to “mjerenje” događa). Nekima su Bellove nejednakosti dokaz da kvantna mehanika nije “klasična teorija”, a nekima je Einstein u stare dane bio stara budala koja je pisala gluposti o kvantnoj jer je nije razumjela (gluposti citirane više od 14 000 puta)..

I to je sve u redu.

Kako bi Grace Slick rekla:

“And if people don’t seem to like it that’s O.K. – let ‘em go
Some day they’ll sing a song of their own.”

A s tom bi pjesmom završio ovaj članak.

Jer ako ste izdržali do ovdje, onda ste stvarno zaslužili jednu dobru staru stvar..

 

REFERENCE

[1] Letter to Albert Einstein (13 June 1946), as quoted by Walter Moore in Schr¨odinger: Life and Thought (1989)

[2] A. Einstein, B. Podolsky, and N. Rosen. Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?, Phys. Rev. 47, 777 (1935).

[3] Bohm, D., and Y. Aharonov, 1957, Discussion of Experimental Proof for the Paradox of Einstein, Rosen and Podolski, Physical Review, 108: 10701076.

[4] Reinhold A. Bertlmann. Theoretical Physics T2 Quantum Mechanics (script). URL: http://homepage.univie.ac.at/reinhold.bertlmann/pdfs/T2Skriptfinal.pdf

[5] Alain Aspect, Philippe Grangier, and Grard Roger. Experimental Realization of Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm Gedankenexperiment: A New Violation of Bell’s Inequalities, Phys. Rev. Lett. 49, 91 (1982)

[6] Bell, J. S., 1964, On the Einstein-Podolsky-Rosen Paradox, Physics, 1: 195200, reprinted in Bell 1987

[7] http://www.scholarpedia.org/article/Bell’stheorem

[8] Werner, R.F. Comment on ’What Bell did’, J. Phys. A: Math. Theor.47 424011, 2014

[9] Maudlin, T.W. Reply to Comment on ’What Bell did’, J. Phys. A: Math. Theor.47 424012, 2014

[10] Cushing, J.T. review of Bohm, D., and Hiley, B., The Undivided Universe, Foundations of Physics, 25, 507, 1995

[11] Richard Corry. Retrocausal models for EPR, Studies in History and Philosophy of Science Part B, Volume 49, 19 (2015).

 

 

 

Nov 11

Na mladima svet ostaje

Pozvani ste na peti Školski festival nauke koji će biti održan pod tradicionalnim nazivom „Na mladima svet ostaje“ 14. novembra 2015. godine od 10:00 do 13:00 u Osnovnoj školi „Despot Stefan Lazarević“ u Beogradu (Ul. Nova br. 15 u Mirijevu).

Naše nade

Demonstratori ogleda su pre svega učenici ove osnovne škole. Iako su još uvek osnovci, mnogi od njih su već veoma iskusni naučni komunikatori koji su učestvovali na svoja prethodna četiri Školska festivala, zatim su rame uz rame sa pravim naučnicima prenosili čari nauke na velikom Festivalu nauke u Beogradu već tri godine zaredom, a učestvovaće i ove godine na FN 9.0 (naravno), na Noći istraživača 2013. i 2014. godine, učestvovali su i na Festivalu nauke na Zvezdari „Zvezdarski dani nauke”, na Međunarodnoj smotri “Stars of Science” u Galati u Rumuniji kao i na drugim manifestacija posvećenih popularizaciji nauke. Neke od eksponata koji će biti na njihovoj postavci na FN 9.0, premijerno ćete moći da vidite upravo u subotu na Školskom festivalu nauke u Despotu.

.

.

.

Jedan od ciljeva održavanja Školskog festivala nauke u OŠ „Despot Stefan Lazarević” je da se svim učenicima približe predmeti koje izučavaju u okviru redovne nastave. Kod mlađih da se razveje zebnja u vezi predmeta koji ih čekaju u višim razredima te da jedva čekaju da počnu da ih uče, a kod starijih učenika da se uključe u jednu prelepu zajedničku aktivnost u kojoj će učestvovati u eksperimentima i prenositi znanje drugima. Time će se i oni više zainteresovati za gradivo koje i inače treba da savladaju, razviće timski duh i biti ponosni što su učestvovali u takvom lepom događaju kao što je festival nauke u njihovoj osnovnoj školi.

.

.

.

.

Pored toga, Školski festival u Despotu ima za cilj da prenese ljubav (pre svega demonstratora) prema nauci i radost sticanja novih znanja. Time festival doprinosi povećanju naučne kulture i pismenosti, stvaranju ličnosti otvorenih za buduće izazove i pomaže širenju svesti o važnosti nauke za razvoj i napredak društva, te većem korišćenju nauke i plodova istraživanja za podsticanje ekonomskog razvoja.

.

.

.

.

Uvek sjajna zabava

Svake godine Školski festival u Despotu ima nekoliko hiljada posetilaca. Popularnost mu stalno raste a i broj prijatelja i gostiju festivala je sve veći.

I vi kao posetilac možete aktivno učestvovati na ovom interaktivnom festivalu ili pak samo uživati gledajući šta su vam pripremili budući naučnici a za sada još uvek osnovci i njihovi stariji drugari, bivši učenici Despota, kao i mnogobrojni gosti (koji su već odavno i sami domaćini ovog festivala). To su, pre svih, dr Aleksandra Nikolić sa svojim timom naučnika iz Instituta za molekularnu genetiku i genetičko inženjerstvo, koji će vas uputiti u tajne izdvajanja DNK, tako da ćete to fantastično uputstvo za stvaranje celog organizma moći videti golim okom. I ove godine će im se u prenošenju ljubavi prema nauci i njenoj popularizaciji pridružiti naučnici iz Studentske sekcije za neuronauke Društva za neuronauke Srbije (mada oni više nisu studenti, neki su lekari a neki doktoranti neuronauka). Oni će svojim postavkama posetiocima pojasniti kako funkcioniše naš najvažniji organ (bar bi trebao to da bude).

Ove godine će naši budući kao i već ostvareni naučnici imati pojačanje u predstavnicima “UNO-LUX NS”-a i škole za nove tehnologije “Politehnika”.

Ulaz na sve sadržaje festivala je SLOBODAN!

Mapu koja vam može pomoći da dođete do škole možete naći na sajtu Školskog festivala.

Više o Školskom festivalu nauke u OŠ „Despot Stefan Lazarević” možete videti na sajtu Festivala, kao i na njegovoj Fejsbuk stranici.

Ne propustite ovu priliku da provedete predivna tri sata igrajući se tako što ćete učestvati u interesantnim ogledima uz pomoć veoma iskusnih i stručnih demonstratora. Povedite svoje najbliže: ukućane, prijatelje, komšije, poznanike… pozovite ih podelivši ovu vest na komšijskoj kafici ili putem društvenih mreža. Učinićete sjajnu stvar a svi oni će vam sigurno biti veoma zahvalni na jednom predivno provedenom danu.

.

.

.

.

Dodatak: Šta je naučna pismenost

Naučna pismenost podrazumeva posedovanje naučnih znanja i njihovu primenu prilikom prepoznavanja naučnih problema, sticanja novih znanja, naučnog objašnjavanja pojava i izvođenja na činjenicama zasnovanih zaključaka o naučno relevantnim pitanjima; razumevanje prirode nauke kao oblika ljudskog saznanja i delatnosti; svest o tome kako nauka i tehnologija oblikuju i utiču na način života u savremenom tehnološkom društvu; spremnost za angažovanje i davanje ličnog doprinosa u rešavanju naučnih pitanja, izgrađivanje ličnog stava.
(OECD, 2006)

Izvor: Kuća dobrih vesti

Jun 29

Albert Einstein: Zašto socijalizam?


Godine 1949. u časopisu Monthly Review, jedan od najvećih fizičara i znanstvenika u povijesti, Albert Einstein objavio je članak pod nazivom Why Socialism? Članak je sam po sebi vrijedan materijal sa stajališta povijesti znanosti i razumijevanja biografije ovog velikog znanstvenika. Zašto je Einstein, kao fizičar i “laik” za društvena pitanja, pisao o društvenom problematici, i koje je bilo njegovo viđenje po pitanju društvenih uređenja, kapitala, slobode i obrazovanja, saznajte u samome tekstu kojeg je sa engleskog preveo dr. Antonio Šiber (link na  izvor) i dao nam dopuštenje da ga prenesemo na viva-fizika.



Prijevod članka Why Socialism? (A. Einstein, Monthly Review, May 1949)

 

Je li uputno nekome tko nije ekspert za ekonomska i društvena pitanja izraziti nazore u vezi sa socijalizmom? Zbog brojnih razloga vjerujem da jest.

Promotrimo prvo to pitanje s gledišta znanstvenog znanja. Moglo bi se učiniti da ne postoje bitne metodološke razlike između astronomije i ekonomije: znanstvenici u oba polja pokušavaju otkriti zakone opće prihvatljive za ograničenu skupinu fenomena zato da učine povezanost tih fenomena što je moguće jasnije razumljivom. Ali u stvarnosti ove metodološke razlike postoje. Otkrivanje općih zakonitosti u području ekonomije otežano je zbog toga što su opaženi ekonomski fenomeni često utjecani mnoštvom čimbenika koje je vrlo teško odvojeno vrednovati. Dodatno, iskustvo koje se skupilo od početaka takozvanog civiliziranog perioda ljudske povijesti bilo je – kao što je dobro poznato – umnogome utjecano i ograničeno uzrocima koji nipošto nisu isključivo ekonomski po svojoj prirodi. Na primjer, većina je najznačajnijih država u povijesti postojala zbog osvajanja. Osvajački narodi su se uspostavili, pravno i ekonomski, kao privilegirana klasa osvojene zemlje. Za sebe su prigrabili monopol nad vlasništvom zemlje i imenovali svećenstvo iz svojih redova. Svećenici, pod čijim je nadzorom bilo obrazovanje, učinili su klasnu podjelu društva trajnom institucijom i stvorili sustav vrijednosti kojim su ljudi otada, u velikoj mjeri nesvjesno, bili vođeni u svom društvenom ponašanju.

Ali povijesna tradicija je, takoreći, jučerašnja; danas smo zaista nadišli ono što je Thorstein Veblen zvao “predatorskom fazom” razvoja čovječanstva. Ekonomske činjenice koje opažamo pripadaju toj fazi, a zakoni koje iz njih možemo izvući nisu primjenjivi na druge faze. Kako je stvarna svrha socijalizma upravo nadilaženje i napredovanje iza predatorske faze razvoja čovječanstva, ekonomska znanost u svom trenutnom stanju može vrlo malo reći o socijalističkom društvu budućnosti.

Drugo, socijalizam je usmjeren prema društveno-etičkom cilju. Znanost, međutim, ne može stvarati ciljeve niti ih, još manje, usaditi u ljudska bića; znanost, u najboljem slučaju, može stvoriti sredstva kojima se određeni ciljevi mogu postići. Ali sami ciljevi smišljeni su od osoba s visokim etičkim idealima koji su – ako nisu mrtvorođeni, nego vitalni i snažni – prihvaćeni i prenošeni dalje od onog mnoštva ljudskih bića koje, napola nesvjesno, određuje sporu evoluciju društva.

Zbog tih razloga moramo biti oprezni da ne precijenimo znanost i znanstvene metode kad se radi o pitanjima ljudskih problema; i ne bismo trebali pretpostavljati da su eksperti jedini koji imaju pravo da se izraze o pitanjima koji se tiču organizacije društva.

Bezbrojni glasovi već neko vrijeme tvrde da ljudsko društvo prolazi kroz krizu, da je njegova stabilnost temeljito narušena. Za takvu je situaciju svojstveno da su pojedinci indiferentni ili čak neprijateljski raspoloženi prema skupini, maloj ili velikoj, kojoj pripadaju. Da ilustriram što mislim, dopustite da ovdje iznesem osobno iskustvo. Nedavno sam raspravljao s inteligentnim i prijateljskim čovjekom o prijetnji još jednog rata, koji bi po mom mišljenju ozbiljno ugrozio opstanak čovječanstva, i primijetio sam da bi samo nad-nacionalna organizacija mogla ponuditi zaštitu od takve opasnosti. Na to mi je moj posjetitelj, vrlo mirno i hladno rekao: “Zašto ste Vi tako duboko protivite nestanku ljudske rase?”

Siguran sam da svega stoljeće ranije nitko ne bi tako olako izjavio takvo što. To je izjava čovjeka koji je uzalud stremio da postigne ravnotežu u sebi i koji je manje-više izgubio nadu da će uspjeti. To je izraz bolne samoće i izolacije od koje tako mnogo ljudi danas pati. Što je uzrok tome? Postoji li izlaz?

Jednostavno je postaviti takva pitanja, ali je teško na njih odgovoriti imalo uvjerljivo. Ja moram pokušati, međutim, najbolje što mogu, premda sam vrlo svjestan činjenice da su naši osjećaji i stremljenja često kontradiktorni i nejasni i da se ne mogu izraziti laganim i jednostavnim formulama.

Čovjek je, istovremeno, i pojedinačno i društveno biće. Kao pojedinačno biće, pokušava zaštititi svoje postojanje i postojanje onih koji su mu najbliži, da bi zadovoljio osobne želje i razvio prirođene sposobnosti. Kao društveno biće, pokušava zadobiti priznanje i naklonost drugih ljudskih bića, da sudjeluje u njihovim zadovoljstvima, da ih utješi u njihovoj tuzi i da poboljša njihove životne uvjete. Samo postojanje ovih različitih, često konfliktnih, stremljenja objašnjava posebnu narav čovjeka, a njihova specifična kombinacija određuje u kojoj mjeri pojedinac može postići unutarnju ravnotežu i doprinijeti dobrobiti društva. Sasvim je moguće da je relativna snaga ova dva poriva uglavnom određena naslijeđem. Ali osobnost koja konačno nastaje uvelike je oblikovana okolišem u kojem se čovjek nađe tijekom svog razvoja, strukturom društva u kojem odrasta, tradicijom tog društva i društvenim vrednovanjem određenih oblika ponašanja. Apstraktni pojam “društva” za pojedinačno ljudsko biće znači zbroj svih njegovih izravnih i neizravnih odnosa sa svojim suvremenicima i ljudima iz prošlih generacija. Pojedinac može misliti, osjećati, težiti i raditi samostalno; ali ovisi o društvu – u svom fizičkom, intelektualnom i emocionalnom postojanju – toliko da je nemoguće razmišljati o njemu, ili ga razumjeti, izvan okvira društva. “Društvo” je to koje omogućuje čovjeku hranu, odjeću, dom, sredstva za rad, jezik, oblike mišljenja i većinu sadržaja mišljenja; njegov je život omogućen radom i postignućima mnogih milijuna iz prošlosti i sadašnjosti koji su svi skriveni iza male riječi “društvo”.

Očigledno je, prema tome, da je ovisnost pojedinca o društvu prirodna činjenica koja se ne može ukinuti – upravo kao u slučaju mravi i pčela. Međutim, dok je cijeli životni proces mravi i pčela određen do najmanjeg detalja krutim, nasljednim instinktima, društveni uzorak i međupovezanosti ljudskih bića su vrlo promjenjljivi i podložni promjeni. Pamćenje, sposobnost stvaranja novih kombinacija, dar usmene komunikacije učinili su mogućim razvoj ljudskih bića koji nije određen biološkim nužnostima. Takav razvoj ogleda se u tradiciji, institucijama i organizacijama; u književnosti; u znanstvenim i inženjerskim postignućima; u umjetničkim djelima. Ovo objašnjava kako je moguće da, na određen način, čovjek može utjecati na vlastiti život svojim djelovanjem i da u tom procesu svjesno mišljenje i želja mogu igrati ulogu.

Čovjek rođenjem stječe, kroz nasljednost, biološki ustroj koji moramo smatrati fiksnim i nepromjenjljivim, uključujući i prirodne porive svojstvene ljudskoj vrsti. Dodatno, tijekom svog života, on stječe kulturnu konstituciju koju usvaja iz društva kroz komunikaciju i kroz mnogo drugih tipova utjecaja. Upravo je ova kulturna konstitucija ona koja je, s protokom vremena, podložna promjeni i koja u velikoj mjeri određuje odnos između pojedinca i društva. Moderna antropologija naučila nas je, kroz komparativna istraživanja takozvanih primitivnih kultura, da se društvena ponašanja ljudskih bića mogu jako razlikovati, ovisno o postojećim kulturnim uzorcima i tipovima organizacije koji prevladavaju u društvu. Oni koji streme da poboljšaju izglede čovjeka mogu na ovome temeljiti svoje nade: ljudska bića nisu zbog svog biološkog ustroja osuđena na međusobno uništenje ili na milost okrutne sudbine koju su sami sebi nametnuli.

Ako se upitamo kako bi se strukture društva i kulturni stavovi čovjeka trebali izmijeniti da bi ljudski život bio što je moguće više zadovoljavajući, morali bismo stalno biti svjesni činjenice da postoje određeni uvjeti koje ne možemo izmijeniti. Kao što je ranije spomenuto, biološka narav čovjeka je praktično nepromjenjljiva. Nadalje, tehnološka i demografska zbivanja iz nekoliko prošlih stoljeća stvorila su uvjete koji su tu da ostanu. U relativno gusto naseljenim populacijama, s dobrima koja su nužna za njihovu egzistenciju, ekstremna podjela rada i visoko-centraliziran proizvodni sustav su apsolutno nužni. Zauvijek je prošlo vrijeme – koje se gledajući unatrag čini tako idiličnim – u kojem su pojedinci ili relativno male skupine mogli biti potpuno samodostatni. Samo je malo preuveličavanje reći da je čovječanstvo čak i danas planetarna zajednica proizvodnje i potrošnje.

Sad sam stigao do točke na kojoj mogu ukratko ukazati na ono što po meni sačinjava suštinu krize našeg vremena. Tiče se to odnosa pojedinca i društva. Pojedinac je više nego ikad postao svjestan svoje ovisnosti o društvu. Ali on ne osjeća ovu ovisnost kao pozitivnu tekovinu, kao organsku vezu, kao zaštitnu silu, neko kao prijetnju svojim prirodnim pravima ili čak svom ekonomskom opstanku. Štoviše, njegov položaj u društvu je takav da su egoistični porivi njegovog ustroja stalno naglašavani, dok njegovi društveni porivi, po prirodi slabiji, sve više propadaju. Sva ljudska bića, kakav god da je njihov položaj u društvu, pate od ovog procesa propadanja. Nesvjesni zatvorenici vlastitog egoizma osjećaju se nesigurno, usamljeno i uskraćeno za naivno i jednostavno uživanje u životu. Čovjek može pronaći smisao svog kratkog i opasnog života samo u posvećivanju društvu.

Ekonomska anarhija kapitalističkog društva kakvo danas postoji po mom je mišljenju pravi izvor zla. Pred sobom vidimo ogromnu zajednicu proizvođača čiji se članovi neumorno trude da uskrate jedni drugima plodove njihovog zajedničkog rada – ne nasilno, nego uglavnom u vjernom skladu sa zakonski uspostavljenim pravilima. U tom je smislu važno shvatiti da sredstva proizvodnje – znači, ukupni proizvodni kapaciteti koji su potrebni za proizvodnju potrošačkih dobara kao i dodatna kapitalna dobra – mogu zakonski biti, a većinom i jesu, privatno vlasništvo pojedinaca.

Zbog jednostavnosti, u diskusiji koja slijedi nazvat ću “radnicima” sve one koji ne sudjeluju u vlasništvu nad sredstvima proizvodnje, premda ovo ne odgovara u potpunosti uobičajenoj uporabi termina. Vlasnik sredstava proizvodnje je u položaju da zakupi radnu snagu radnika. Koristeći sredstva proizvodnje, radnik proizvodi nova dobra koja postaju vlasništvo kapitalista. Suštinska točka ovog procesa je odnos između onoga što radnik proizvodi i njegove plaće, oboje mjereno u stvarnoj vrijednosti. Kako je ugovor o radu “slobodan”, ono što radnik dobije nije određeno stvarnom vrijednošću dobara koje je proizveo, nego njegovim minimalnim potrebama i odnosom potreba kapitalista za radnom snagom i broja radnika koji se natječu za posao. Važno je shvatiti da čak ni teoretski plaća radnika nije određena vrijednošću njegovog proizvoda.

Privatni kapital sklon je koncentriranju u malom broju ruku, djelomično zbog natjecanja među kapitalistima, a djelomično zbog toga što tehnološki razvoj i sve veća podjela rada potiču stvaranje većih proizvodnih jedinica na račun manjih. Rezultat takvih procesa je oligarhija privatnog kapitala čija se ogromna moć ne može efikasno kontrolirati čak ni u demokratski organiziranom političkom društvu. To je tako jer članove zakonodavnih tijela biraju stranke, koje su uvelike financirane ili na drugi način utjecane od strane privatnih kapitalista i koje, praktično, razdvajaju izborni proces od zakonodavstva. Posljedica toga je da zastupnici naroda zapravo nedovoljno štite interese neprivilegiranih dijelova populacije. Nadalje, u postojećim uvjetima, privatni kapitalisti neizbježno kontroliraju, izravno ili neizravno, glavne izvore informiranja (tisak, radio, obrazovanje). Stoga je iznimno teško, a u mnogim slučajevima i nemoguće, da pojedinačni građanin stekne objektivne zaključke i na inteligentan način iskoristi svoja politička prava.

Situacija koja prevladava u ekonomiji temeljenoj na privatnom vlasništvu nad kapitalom je prema tome karakterizirana dvama glavnim principima: prvo, sredstva proizvodnje (kapital) su privatno vlasništvo, a vlasnici njima upravljaju kako oni misle da treba; drugo, ugovor o radu je slobodan. Naravno, ne postoji čisto kapitalističko društvo u ovom smislu. Trebalo bi u tom smislu naglasiti da su radnici, kroz duge i ogorčene političke borbe, uspjeli u osiguravanju malo unaprijeđenog oblika “slobodnog ugovora o radu” za određene kategorije radnika. Ali gledano u cijelosti, današnja ekonomija ne razlikuje se mnogo od “čistog” kapitalizma.

Proizvodnja se obavlja zbog profita, ne zbog korištenja. Nema garancije da će svi oni sposobni i voljni da rade uvijek biti u poziciji da nađu zaposlenje; “vojska nezaposlenih” gotovo uvijek postoji. Radnik je u stalnom strahu od gubitka posla. Kako nezaposleni i slabo plaćeni radnici ne omogućuju profitabilno tržište, proizvodnja potrošačkih dobara je ograničena što dovodi do velikih poteškoća. Tehnološki napredak često stvara još više nezaposlenosti umjesto da svima olakša teret rada. Motiv profita je, zajedno s natjecanjem među kapitalistima, odgovoran za nestabilnosti u stvaranju i korištenju kapitala što dovodi do sve ozbiljnijih ekonomskih depresija. Neograničena kompeticija vodi do ogromnog gubitka rada i do okljaštrenja društvene svijesti pojedinaca koju sam ranije spomenuo.

Ovo okljaštrenje pojedinaca smatram najgorim zlom kapitalizma. Sav naš obrazovni sustav pati od ovog zla. Pretjerano natjecateljski stavovi utuvljuju se studentima koje se uči da obožavaju uspjeh u stjecanju, radi pripreme za njihove buduće karijere. 

Uvjeren sam da postoji samo jedan način da se uklone ova velika zla, i to kroz uspostavu socijalističke ekonomije, popraćene obrazovnim sustavom koji bi bio usmjeren prema društvenim ciljevima. U takvoj ekonomiji, sredstva za proizvodnju u vlasti su društva i koriste se na planski način. Planska ekonomija, koja prilagođava proizvodnju potrebama zajednice, raspodjeljivala bi posao koji treba obaviti među svima onima sposobnim za rad i garantirala bi sredstva za življenje svakom muškarcu, ženi i djetetu. Obrazovanje pojedinca, uz to što bi promicalo njegove prirođene sposobnosti, pokušalo bi ga unaprijediti u smislu odgovornosti za druge ljude, umjesto veličanja moći i uspjeha u našem današnjem društvu.

Ipak, važno je zapamtiti da planska ekonomija još nije socijalizam. Planska ekonomija kao takva može biti popraćena potpunim porobljavanjem pojedinca. Postizanje socijalizma zahtijeva rješenje nekih iznimno teških socio-političkih problema: kako je moguće, s obzirom na dalekosežnu centralizaciju političke i ekonomske moći, spriječiti da birokracija postane svemoćna i arogantna? Kako se prava pojedinca mogu zaštititi tako da se osigura demokratska protuteža moći birokracije?

Jasnoća u vezi s ciljevima i problemima socijalizma ima najveći značaj u naše vrijeme tranzicije. Budući da je, u sadašnjim okolnostima, slobodna i neometana rasprava o ovim problemima postala jaki tabu, smatram osnivanje ovog magazina važnim javnim servisom.

Albert Einstein, 1949.

Dec 04

Festival nauke 8.0

Počeo je osmi Festival nauke u Beogradu i trajaće od 4. do 7. decembra, pod sloganom „Sve je moguće”. Da biste se što bolje proveli i što više lepih stvari naučili, našim naučnicima i mladim naučnim nadama će se pridružiti kolege iz Francuske, Nemačke, Mađarske, Portugalije, Švedske i Slovenije. Sve će se odvijati u već poznatoj „naučnoj četvrti“ koju ove godine čine: bivša RK Kluz (Cepter Ekspo centar), Studentski kulturni centar i Galerija Narodne banke Srbije.

.

.

Francuska je ove godine zemlja-partner Festivala nauke. Iz nje će nam doći trupa „Les Atomes Crochus“, koji su prošle godine privukli veliku pažnju svojim „uradi sam“ radionicama. Posebnu celinu ove godine činiće Francuski naučni kafe koji će za ovu priliku biti otvoren u Studentskom kulturnom centru, gde će se odvijati brojni intervjui, sastanci na brzaka, radionice za naučne komunikatore…

.

.

Među naučnim zvezdama ovogodišnjeg festivala će biti i dobitnici Ig Nobelove nagrade, koja se dodeljuje za rezultate istraživanja koja čine da se ljudi zasmeju, a zatim i zamisle i jedan od ciljeva joj je i da podstakne interesovanje za nauku. To su Sabin Begal i Erih Paskal Malkemper sa Univerziteta Duisburg-Esen koji su ovu, sve popularniju, nagradu dobili “za pažljivo dokumentovanje pojave da kada psi vrše nuždu i uriniraju, vole da svoje telo postave u pravcu linija sila Zemljinog magnetskog polja”.

.

.

.

.
.
Svemoguća zona

Ovo je deo FN 8.0 koji je delom radionica, delom laboratorija. Namenjena je svim kreativcima, naučnicima i stvaraocima koji svoje ideje pretvaraju u stvarne proizvode. Zvezde ovogodišnje „Svemoguće zone” biće tim Poligon Maker Lab-a iz Slovenije i oni će sa zainteresovanim posetiocima razmenjivati ideje o tome kako novu tehnologiju 3D štampanja primeniti kod kuće.
Naučno-fantastična bina

U svečanoj sali Studentskog kulturnog centra organizatori su napravili scenu, i to takvu da se, kako kažu, graniči sa snom i javom, realnim i nemogućim, naukom i umetnošću. I tu nam obećavaju fantastični šou program. Imaju i razloga za to jer će tu opet nastupati naučnici sa švedskog Lund univerziteta sa svojim programom „Šou sa velikim VAU” i to u novom izdanju.

.

.

.

Festival nauke je najavio i gosta iz Mađarske, Lasla Robera Zsilosa, koji će zajedno sa posetiocima svakidašnje i nesvakidašnje probleme na kreativan način. Njemu će se SKC-u pridružiti i portugalski tim „Pluzze“, koji će posetioce zaintrigirati raznim zanimljivim matematičkimzagonetkama i slagalicama.

Iz Španije nam dolazi Elena Garsija Armada, specijalista za robotiku iz Centra za automatiku i robotiku, u okviru Visokog saveta za naučna istraživanja Španije. Ona će na predavanju u SKC-u publici približiti mogućnosti terapije neuromuskularnih bolesti u detinjstvu primenom bioničkih egzoskeleta. Španski istraživački centri i tehnološke kompanije, u saradnji sa inženjerima, naučnicima i doktorima, proizvode robotičke egzoskelete koji uz pomoć daljinskog upravljanja omogućuju pasivno kretanje osobama sa trajnim invaliditetom.

.

.

.
.
Nauka bez prestanka

U Zepter Expo centru bićete non-stop izloženi najboljim izložbama, postavkama i uzbudljivim eksperimentima! Neverovatnih 20 interaktivnih postavki iz različitih naučnih oblasti, odvešće vas na uzbudljivo putovanje kroz nova saznanja.
Ekspertinejdžeri

Ono što ne smete propustiti je Ekspertinejdžer zona Festivala nauke 8.0 u suterenu bivše RK Kluz. Tamo će nas dočekati budući veliki naučnici koji su već sada veoma iskusni komunikatori nauke iako su još uvek osnovci i srednjoškolci. Pripremili su 10 uzbudljivih postavki na kojima će nas očarati i začarati tom magijom realnosti, kako se nauka još može nazvati.

.

.

.

.

Naučne igraonice

U galerijama Studentskog kulturnog centra na vama je da izaberete svoje naučne igraonice. Uzbudljive radionice prilagođene svakom uzrastu podstaći će vas da izvodite prave naučne eksperimente.
Zelena zona

Životna sredina nam je sve zagađenija i zato je ovo veoma važan deo festivala na kome ćemo saznati koji su sve koraci potrebni da bi se od otpada dobila nova sirovina spremna za proizvodnju, koliko se energije štedi, kakav je direktan efekat na zaštitu životne sredine.
Francuski naučni kafe

U saradnji sa Francuskim institutom u Srbiji i Ambasadom republike Francuske, na osmom Festivalu nauke će biti predstavljen, već pomenuti, pravi naučni kafe. Organizatori poručuju da nas neće raspametiti samo pića. U stvari, kažu, možda baš i hoće, posebno kad saznamo njihovu hemijsku formulu. Pored ovog neobičnog kafe izlaska, “zakuvali” su za sve nas i bogat program u vidu radionica, interaktivnih predavanja i razgovora sa naučnicima, izložbi, sastanka na brzaka i okruglog stola.

Festival nauke u Beogradu je najveći događaj tog tipa u regionu. Po rečima domaćina, misija Festivala nauke jeste veći značaj obrazovanja u društvu, kroz zanimljive, moderne i nove metode. Cilj Festivala nauke je i da afirmiše poznate i promoviše neafirmisane naučnike sa domaćih i stranih prostora, ali i da podstiče interesovanje za nauku vrlo jednostavnom demonstracijom činjenice koliko je ona sama po sebi interesantna, inspirativna i nadasve zabavna. Zato i ove godine organizuju Festival nauke, i dalje sa jasnom svrhom – da predstavi, objasni i promoviše nauku na način podjednako blizak i jasan svima, bez obzira na godine i obrazovanje. Još jedan od ciljeva Festivala nauke je da posetiocima ukaže na nauku kao neodvojivi deo svakodnevnog života i da istovremeno pruži inspirativan, nov i svež pogled na različite naučne oblasti, da probudi interesovanje i da široj publici i drugim društvenim činiocima ukaže na važnost nauke i tehnologije u svakodnevnom životu.

Prošlogodišnji sedmi Festival nauke, za četiri dana, posetilo je 27.000 ljudi, od kojih 15.000 osnovaca i srednjoškolaca iz više od 300 škola iz cele Srbije, kao i iz regiona

Idejni tvorac, osnivač i organizator Festivala nauke je Umetničko – produkcijska grupa „Noć muzeja”, koja je osnovana 2004. godine u Beogradu. Naša UPG je istovremeno osnivač Noći muzeja.

Festival nauke podržavaju Ministarstvo prosvete, nauke i tehnološkog razvoja, Sekretarijat za obrazovanje i dečju zaštitu Grada Beograda, Rektorat Univerziteta u Beogradu, Centar za promociju nauke, brojne strane ambasade, kulturni centri i mnogi drugi.

.

Srpski Festival nauke član je EUSEA (European Science Events Association), koja ima članove u 40 zemalja Evrope.

FN 8.0 će za posetioce biti otvoren u četvrtak 4.12. i petak 5.12: od 10 do 18 časova a u subotu 6.12. i nedelju 7.12: od 11 do 20 časova. Lokacije su Zepter Expo centar (bivša RK Kluz), Masarikova 4, Studentski kulturni centar, Kralja Milana 48 i Galerija Narodne banke Srbije, Nemanjina 17.

Festivalske karte po, ceni od 450 dinara, mogu se kupiti na Eventim prodajnim mestima u celoj Srbiji, a tokom trajanje manifestacije, pored pomenutih prodajnih mesta tu su i lokacije dešavanja Festivala.Festivalska karta važi za jedan festivalski dan u RK Kluz, Studentskom kulturnom centru i Galeriji Narodne banke Srbije.Povlašćena cena ulaznice za grupne đačke posete iznosi 380 dinara. Deca do 5 godina strarosti, uz pratnju roditelja, ne plaćaju ulaznicu.

Vidimo se!

Izvor: Kuća dobrih vesti

Oct 01

Učestvujte u Svetskoj nedelji Svemira

 

Ove godine se po petnaesti put u svetu i šesti put u Srbiji, od 4. do 10. oktobra, održava manifestacija Svetska nedelja Svemira (World Space Week). Ono što je najvažnije i najlepše je da i vi možete da učestvujete!

Ukoliko želite da se igrate praveći makete satelita, družite sa sebi sličnim ljudima organizujući radionice i predavanja, ili osmislite nešto potpuno novo posvećeno svemirskim letelicama i veštačkim satelitima, dovoljno je da vaš događaj registrujete na zvaničnom sajtu WSW. Ideje i materijale za Svetsku nedelju Svemira možete naći ovde, a za odgovore na eventualna pitanja možete se obratiti nacionalnom koordinatoru Zoranu Tomiću. Njemu bi trebalo i da, nakon manifestacije, pošaljete pisane i foto utiske sa vašeg događaja kako bi ih objavio na blogu. Takođe ćete moći da postavite fotografije svog događaja u album Svetske nedelje Svemira na Flikeru.

Vi možete organizovati bilo koji događaj u vezi astronomije i Svemira. Ipak, ovogodišnji naziv Svetske nedelje Svemira je “Space: Guiding your way” i posvećen je kosmičkim letelicama, te bi trebalo da pri osmišljavanju sadržaja idete u tom pravcu. To možete uraditi kao pojedinac, udruženje, škola, fakultet ili neka druga ustanova.

Pre petnaest godina Stetsku nedelju Svemira je činilo samo par događaja. Međutim, popularnost ove manifestacije stalno raste, tako je je prošle godine bilo organizovano 1.400 događaja u 80 zemalja, na svim kontinentima (čak i na Antarktiku).

Ove godine je iz naše zemlje prva prijava stigla iz OŠ “Despot Stefan Lazarević” iz Beograda, a zatim i iz OŠ “19. oktobar” u Donjim Komaricama, Akademije nacionalnog razvoja iz Beograda, veb sajta Kruševac ONLINE i iz Dečjeg obrazovnog sela Čarobno selo iz Mionice. Ima još vremena za prijavljivanje, pa je za očekivati da će broj učesnika iz Srbije biti mnogo veći. Spisak do sada prijavljenih događaja možete pogledati ovde.

Datumi početka i kraja Svetske nedelje Svemira su odabrani u čast lansiranja prvog veštačko satelita Sputnjik 1, 4. oktobra 1957. i stupanja na snagu međunarodnog dogovora o korišćenju Svemira 10. oktobra 1967. godine.

Izvor: Kuća dobrih vesti

Aug 03

Moj susret sa Rogerom Penroseom

Bellove nejednakosti i kvantna mehanika

Prije 50 godina John Stewart Bell objavio je članak On the Einstein Podolsky Rosen Paradox u časopisu Physics u kojem je teorijski pokazao da ukoliko su predviđanja kvantne mehanike točna, priroda mora biti fundamentalno nelokalna – što će kasnije eksperimentalno i potvrditi tim Alaina Aspecta iz Pariza. U čast tom događaju, ovogodišnja ljetna škola temelja kvantne mehanike u Sextenu bila je posvećena Bellovom teoremu. Škola je okupila mnoga vodeća imena u području, pa su tako među predavačima bili i Detlef Dürr, Sheldon Goldstein i Nino Zhangi – trojac koji je dovršio Bohmovu mehaniku i dao odgovore na sva bitna pitanja u nerelativističkoj Bohmovoj mehanici; Giancarlo Ghirardi koji je zajedno sa Rimini i Weberom napravio Ghirardi–Rimini–Weber (GRW) teoriju; Lev Vaidman koji je poznat po Elitzur–Vaidman bomb-testing problemu, te jedan od poznatijih zagovornika Many Worlds  Interpretation (MWI); Tim Maudlin, jedan od najpoznatijih filozofa znanosti današnjice. Među svim tim imenima našlo se i jedno koje pripada u živuće legende teorijske fizike – Roger Penrose.

Što je Roger Penrose radio u Sextenu? Predstavljao svoju “interpretaciju” kvantne mehanike (interpretaciju u navodnicima jer bi prikladniji naziv bio: teoriju), odnosno twistor theory. A zašto? Jer je jedna od temeljnih stavki te teorije upravo to što je nelokalna, stoga se fino uklopila u cijelu priču o nelokalnosti. A uz to, Penrose je poznavao Bella. No Penroseovo predavanje kao Penroseovo predavanje – hrpa matematike i brzo mijenjanje slajdova; ali ne onih iz power pointa jer on je ipak stara škola i koristi prozirnu foliju po kojoj je nacrtao svoje slajdove, slike, formule i grafove koje projecira putem grafoskopa.

Provokator Hawking i svemir prepun twistora

Bilo je negdje oko deset sati navečer kada sam sa Rogerom Penroseom (kojem je pokraj imena pisali Prof., premda je organizator prije Penroseovog predavanja naglasio da je riječ o grešci jer je trebalo pisati Sir, što on uistinu i jest) sjeo za stol ispred hotela Waldheim. Ne sjećam se točno kako smo započeli priču, ali pokušati ću prenijeti ono čega se sjećam, s tim da ovo nije transkript razgovora nego transkript vlastitog sjećanja, naravno, bez onih dijelova razgovora koji su suviše tehnički.

Stephen Hawking i Roger Penrose. Slika preuzeta, bez dopuštenja, sa dijela naslovnice knjige "The Nature of Space and Time".

M: Hawkinga ste upoznali u baru dok ste pili pivo?

Penrose: Referirate se na film iz 2004? To je čista fikcija. Kao i ona scena kad stojimo u parku i pišemo po tabli. Njega sam upoznao na jednom predavanju koje sam održao – on je još bio student. Sjećam se da je postavljao neka pitanja.

Penrose uvijek ima blagi osmijeh dok priča s vama i nerijetko razmak između dvije rečenice ispuni laganim smijehom.

Penrose: Sjećam se kad je na jednom od sastanaka, u periodu dok je još mogao samostalno govorit, ali malo teže, Hawking rekao da zakon očuvanja bariona ne stoji jer se informacija nekako gubi u crnim rupama. To je bila jako kontroverzna izjava, ali nitko se nije uhvatio za nju. Hawking ju je namjerno izrekao da bi izazvao raspravu. Ja sam malo mrmljao u sebi, ali odlučio sam ignorirati jer sam nerijetko ulazio u diskusije s njima glede stvari oko kojih se nismo slagali. Hawking je bio razočaran jer je već gotovo prošao cijeli sastanak, a nitko nije reagirao na njegovu izjavu, te je stoga ubacio još jedan komentar: postoje bijele rupe koje su vremenski invertirane crne rupe. Tad sam si rekao: e sad je dosta! I reagirao sam na to, te je krenula još jedna žustra rasprava.

M: Pa sad, ako je mislio na jako jako male rupe, možda se i mogao izvući nekako?

Penrose: On nije samo mislio na mikro crne i bijele rupe, to bi mu nekako i oprostio, nego na makroskopske objekte, jako masivne rupe! U tome je i bio problem.

M: Biste li rekli da je Hawking pozitivist?

Penrose: Hmm, to je teško pitanje. Njegovi generalni stavovi o znanosti su jako kompleksni, ali ne bi se složio do kraja da je pozitivist.

M: Meni njegovi stavovi oko kvantne nikad nisu bili jasni. Često se bazira samo na formalizmu, ali čitao sam njegove radove gdje eksplicitno koristi Everett–Wheelerovu interpretaciju.

Penrose: Da, nije ni meni do kraja jasno – mislim da je ne koristi na isti način kako je koriste većina Everettovaca.

M: Mene i dalje muči valna funkcija. Zapravo muči me od dana kad sam prvi put učio kvantnu teoriju. Znate, ona je fundamentalno kompleksna, to ne možemo izbjeći, a to me prije dvije godine navelo da pokušam izgradit kompleksno prostorvrijeme koje bi bilo sposobno reproducirati specijalnu teoriju i kvantnu teoriju tako da..

Penrose me prekida.

Penrose: Ja se s vama slažem. Zapravo to je bila jedna od mojih glavnih vodilja za twistor teoriju, da prostorvrijeme nekako mora biti suštinski kompleksno.  Prostor u kojem radim je kompleksni Riemannov prostor na kojem definiran valnu funkciju, ali je potrebno još neke stvari dokazati, između ostalog i vezanih za kohomologiju, da bi bila matematički potpuna teorija. Točke u Euklidskom prostoru su twistori u mome. Tri glavne osobine te teorije su: kompleksnost, nelokalnost i matematička sofisticiranost. Nelokalnost je izašla kao posljedica teorije, što je bilo još više obećavajuće.

M: To me ne čudi jer bilo koja teorija koja ima ambiciju da opiše ovaj svemir mora biti nelokalna zbog CHSH nejednakosti.

Penrose: Slažem se. Kao što sam naglasio u predavanju, za nelokalnost vam nije potreban EPR fenomen, nelokalnost je već očita u double slit eksperimentu prilikom redukcije valnog paketa. Detekcija čestice je jedan nelokalni fenomen koji, u trenutku kada aparat klikne, šalje informaciju svim ostalim točkama prostora da je kliknio na točno tom mjestu i da ne može kliknuti više nigdje. Ta informacija biva poslana beskonačnom brzinom.

M: Je li twistor teorija prepoznata u akademskoj zajednici?

Penrose: Pa neki su je ljudi prepoznali. Znam da postoji tim teorijskih fizičara koji koriste twistor teoriju za računanje sudara čestica i slično, rekao bih. No to me ne fascinira previše, više bi volio da se orijentiraju na neke fundamentalne probleme iz teorije.

Roger Penrose (desno) i ja. Slikala Višnja Maudlin u Sextenu, 30. 07. 2014.

Slijedi razgovor o kvantnoj mehanici koje neću prenijeti ovdje jer je vezan za specifične ideje autora ovog teksta, pa sam sadržaj nije toliko važan. Nakon toga je uslijedio razgovor o kozmologiji. Penrose je, opet, imao originalno viđenje stvari.

Ciklični svemir i problem svijesti

Penrose: Inflacijski model svemira i ovo što danas učimo nije jedini model sa ekvivalentnom prediktibilnom moći. O tome sam pisao u svojoj novoj knjizi Cycles of Time. Zajedno sa Vahe Gurzadyanom, armenijskim teorijskim fizičarem, napravio sam model svemira koji se širi jedan ogroman period vremena – eon – te nakon toga nastaje novi svemir s novim Big Bangom, itd.  Stoga, moguće je da u našoj prošlosti nije bio samo jedan Big Bang, nego mnogo njih. Tragove starog svemira je moguće detektirati, a kada spominjete tamnu materiju, zapravo ovaj model objašnjava što je to tamna materija, a više o tome možete pročitati u članku iz 2013. kojeg sam u European Journal of Physics objavio zajedno sa Gurzadyanom.

M: Pa nije li nedavno inflacijska teorija potvrđena od BICEP2?

Penrose:  Ti se rezultati mogu interpretirati na različite načine. Npr. može se interpretirati kao utjecaj primordialnih magnetskih polja koja su ostala iz razdoblja prije Big Banga.

M: Čitao sam neke vaše radove u kojima pokušavate objasniti svijest Orch-OR teorijom, koliko je to povezano sa twistor teorijom?

Penrose:  To je drugačija teorija od twistor teorije, gdje je za kolaps valne funkcije kriva gravitacija. Često izbjegavam pričati o toj teoriji jer je dosta kontroverzna. Takve teorije lako postaju magnet za ljude sa svakakvim idejama, pa sam tako nedavno dobio mail u kojem je osoba predstavila modifikaciju moje teorije gdje sa lijevom stranom mozga upravljaju zakoni klasične elektrodinamike, a sa desnom zakoni kvantne gravitacije.

M: No koliko sam čitao, u toj teoriji glavni krivac su mikrotubuli u mozgu?

Penrose: Da, oni su potencijalni izvor određenih kvantnih fenomena koji bi mogli objasniti svijest. Naime, svijest je jako težak problem na koju mnogi znanstvenici dosta naivno gledaju. Tražio sam teoriju dovoljno jaku koja bi možda mogla odgovoriti na neka pitanja glede svijesti, a dobar kandidat za to je kvantna mehanika. Tražio sam gdje bi se nekako zakoni kvantne mogli lomiti, odnosno gdje dolazi do kolapsa valne funkcije, a mikrotubule bi mogle biti dobar kandidat za to. Mikrotubuli su zapravo svuda po našem tijelu, ne samo u mozgu, ali je sam raspored mikrotubula presudan. Znate, mikrotubula ima i u stablima, pa bi neki zlobnici mogli reći vegeterijancima da i stabla imaju neki oblik svijesti.

M: Khm, khm, provokacija!

Penrose:  Naravno, razine kompleksnosti su neusporedive – mala šala na vaš račun.

Roger Penrose i nemogući objekt (Penroseov trokut) kojeg obično u svojim prezentacijama koristi da bi dočarao što je to kohomologija. Preuzeto sa blogscala.blogspot.com.

Primijetili smo da je već prošla ponoć i valjalo je poći leći. Otpratio sam Penrosa do recepcije, gdje mi je bio kišobran, te se rukovao s njim.

Kiša i planine

M: Sir Roger Penrose, bila mi je čast.

Penrose:  Oprostite, ali ja zapravo ne znam vaše ime, a pričamo već drugi put danas!

M: Mate Jagnjić. Zapravo zaboravite prezime, malo je komplicirano ipak, samo Mate.

Penrose:  Mate. Kako se piše?

M: Kao engleska riječ “mate” (eng. prijatelj).

Penrose:  Zanimljivo! Dobro Mate, laku vam noć.

M: Nighty night.

Penrose je otišao u svoju sobu, a mene je čekalo desetak minuta pješačenja po laganoj kiši i ugodnom planinskom zraku. Kad sam došao u apartman shvatio sam da sam imao sreće što nije bilo prometa na cesti uz koju sam hodao jer sam bio toliko u mislima nakon čitavog razgovora da sam se automatski kretao, bez bitnijeg procesiranja vizualnih impulsa. Po običaju, razmišljao sam o kvantnoj mehanici i bio pod dojmom kako osoba, koja se približava svojoj 83. godini, može biti tako umno bistra i djelovati optimistično (Penrose je, manje više, sve objašnjavao uz lagani osmijeh na licu). Po toj osobini me je pomalo podsjetio na Richarda Feynmana.  Penrose je jedan od velikana fizike i ima zasluženo mjesto u povijesti znanosti, a njegova otvorenost prema ljudima i idejama čini ga još većim.

Izračunati ne znači znati

Dobro je znati da najbolji među nama prepoznaju probleme koje kvantna mehanika danas ima, a koji se učestalo zanemaruju u kursevima kvantne na sveučilištima. Većina njih ih jednostavno nije svjesna. Probleme koji su, na neki način, novi tip problema i pitanja, koje je Richard Feynman jednom sročio, a David Mermin predstavio u obliku pjesme (uzeo je rečenicu i samo je rasporedio da ima oblik, u pravom smislu te riječi, pjesme):

David Mermin, Is the moon there when nobody looks? Reality and the quantum theory. PhysicsToday, April 1985.

Penrose je siguran da postoji pravi problem. I može ga definirati. Kao i sudionici ove škole. No postoje mogući odgovori na problem  (a među njima nije pozitivistički pristup “shut up and calculate” jer nam ne objašnjava ništa, pa stoga problema niti nema), a na nama je da otkrijemo koji je od njih točan, ne zaboravljajući da će presudnu riječ, na kraju dana, imati priroda.

Jul 16

Sajt Južne evropske opservatorije

Foto: ESO

ESO (European Southern Observatory) je najuglednija međunarodna astronomska organizacija u Evropi i najproduktivnija opservatorija na svetu. Upravlja velikim brojem najmodernijih teleskopa postavljenih u Atakama pustinji u Čileu, na nadmorskim visinama i preko 5.000 metara. Pun naziv ESO je Evropska organizacija za astronomsko istraživanje na južnoj hemisferi.

Potražnja za korišćenjem njenih teleskopa je veoma veliko. Godišnje primi oko 2.000 zahteva koji zajedno za četiri do šest puta premašuju raspoložive kapacitete. Istraživanja pomoću uređaja Južne evropske opservatorije rezultuju velikim brojem recenziranih naučnih radova (prošle godine ih je objavljeno 840).

Sedište ESO je u Gerhingu pored Minhena u Nemačkoj i u tom naučnom, tehničkom i administrativnom centru stručnjaci razvijaju nove tehnologije kako bi svojim opservatorijama omogućili najnaprednije instrumente. ESO teleskopu su u Čileu postavljeni na tri lokacije: La Sija, Paranal i Šahnantor.

Opservatorija La Sija je bila prva lokacija za ESO teleskope i 1969. godine, kada je počela sa radom, je bila najveća na svetu. Nalazi se na 2400 metara nadmorske visine i na njoj se nalazi nekoliko optičkih teleskopa, a najveći od njih ima prečnik ogledala 3,6 metra i opremljen je najslavnijim svetskim lovcem na vansolarne planete: instrumentom HARPS (engl. High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), spektrografom fantastične preciznosti. Teleskop nove tehnologije (engl. New Technology Telescope, NTT), prečnika ogledala 3,58 metra je prvi teleskop na svetu čijim se primarnim ogledalom upravljalo pomoću računara.

Opservatorija Paranal se nalazi na istoimenoj planini na 2600 metara nadmorske visine i na njoj je smešten ponos evropske (a i svetske) astronomije, Veoma veliki teleskop (engl. Very Large Telescope, VLT). Čine ga četiri teleskopa sa ogledalima od 8,2 metara i četiri pomoćna 1,8 metarska teleskopa koji mogu da menjaju lokaciju. Ti teleskopi su umreženi tako da se sa njih dobija slika kao sa jednog teleskopa prečnika ogledala i do 200 metara! Sa VLT-a smo dobili prvu sliku jedne egzoplanete, kao i informacije o orbitama zvezda oko crne rupe u središtu naše galaksije.


Malo niže od VLT-a se nalazi još jedan džin, VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy). To je najveći teleskop za pregled neba na svetu. Radi u oblasti vidljive i infracrvene svetlosti.

U sklopu VLT-a se nalazi još jedan teleskop za pregled neba VST (VLT Survey Telescope). Najnoviji je na ESO Paranal opservatoriji. Opremljen je kamerom od 268 megapiksela i koristi se za snimanje širokog spektra elektro-magnetnih talasa, od ultraljubičastih, preko vidljivih, do blisko-infracrvenih (talasnih dužina od 0.3 do 1.0 mikrona). Od svojih VLT komšija, koji mogu da proučavaju samo male delove neba u jednom posmatranju, VST se razlikuje po tome što može veoma brzo da snima velike površine neba i to u visokoj rezoluciji.

Treća egzotična lokacija na kojoj se nalazi najmodernija oprema za proučavanje svemira je Šahnantor. Na jednom od najsuvljih mesta na planeti, na visini od 5000 metara nadmorske visine, krajem 2013. je kompletirano svih 66 antena do sada najvećeg projekta za astronomska istraživanja sa površine Zemlje, ALMA (engl. Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Sve antene rade zajedno kao jedan teleskop-interferometar i koriste se za snimanje dalekog svemira, odnosno elektromagnetskog zračenja koje do nas odatle dolazi a koje ima talasne dužine od 0,3 do 3,6 milimetara.

Na istoj visoravni, na visini od 5100 metara, se od ranije nalazi APEX, teleskop čija je antena 12 metara u prečniku i koji takođe radi u oblasti milimetarskog i submilimetarskog elektromagnetskog zračenja.


Najnovji projekat ESO je izgradnja Evropskog izuzetno velikog teleskopa (engl. The European Extremely Large Telescope, E-ELT), i rad na terenu je počeo. E-ELT će imati primarno ogledalo prečnika 39 metara i njime će se vršiti posmatranja u optičkom i infracrvenom delu spektra. E-ELT bi trebao da donese revoluciju u naše viđenje svemira.

Kao što ste mogli primetiti preko linkova u dosadašnjem tekstu, sajt Južne evropske opservatorije je dostupan i na srpskom jeziku. Za to možemo zahvaliti Ivani Horvat, Jovani Petrović i ESO.
Ivani i Jovani veliko hvala za svo vreme i trud koji su uložile i koje će ulagati u ovaj projekat kako bismo mi bili na samom horizontu otkrića iz astronomije, danas jedne od najmodernijih i najdinamičnijihnauka.


Vama, unapred veliko hvala što ćete podeliti ovu informaciju sa svojim prijateljima, kako bi to što rade ESO i naše dve naučnice došlo do što većeg broja ljudi, te da iskoristimo priliku da naši mladi budu rame uz rame, bar što se informacija tiče, sa svojim vršnjacima iz mnogo bogatijih i tehnološki mnogo razvijenijih zemalja. Dobili smo potpuno besplatno nešto što je izuzetno vredno. Na nama je da to iskoristimo.

O našim vrednim naučnicama angažovanim na srpskoj verziji sajta ESO:


Ivana Horvat


Ivana je diplomirala 2008. godine na Prirodno-matematičkom fakultetu u Novom Sadu, smer astronomija sa astrofizikom. Od tada se aktivno bavi popularizacijom nauke. Učestvovala je na nacionalnom FameLab takmičenju 2008. godine, a u finalu je zauzela treće mesto. Bila je član Beautiful Science Network radne grupe koja je napisala Međunarodnu deklaraciju o naučnoj komunikaciji (Istanbul 2008. godine). Tokom leta 2009. Ivana je provela nekoliko meseci na Južnoj evropskoj opservatoriji (ESO) u Garhingu pored Minhena, gde je bila praktikant u oblasti popularizacije nauke. Tokom 2011. i 2012. radila je kao jedan od voditelja i saradnika na scenariju naučne emisije „Naučni kafe“ koju su zajednički realizovali Britanski savet u Srbiji i Radio-televizija Srbije. Emisija je bila propraćena naučnim blogom na sajtu Britanskog saveta. Snimila je nekoliko dokumentarnih filmova za Astronomsku opservatoriju u Beogradu. Trenutno radi kao profesor fizike u srednjoj školi, honorarno kao naučni novinar i trener iz oblasti naučne komunikacije. Ivana je član Astronomskog društva “Novi Sad” od 2008. godine.

Jovana Petrović


Jovana Petrović je (još koji dan) student master studija na Prirodno-matematičkom fakultetu u Novom Sadu. Od početka studija je aktivni član Astronomskog društva u Novom Sadu – ADNOS, u okviru kojeg je bila predavač na dve Novosadske škole astronomije u cilju promocije i popularizacije astronomije i astrofizike. U toku svojih studija imala je priliku da boravi na letnjoj školu Univerziteta u Kembridžu (2009.), kao i da provede po nekoliko meseci na studentskim praksama u Poljskoj (Univerzitet u Lodzu, departman za astrofiziku, 2010.), Češkoj (Ondrejov opservatorija, Prag, 2013.) i Italiji (Internacionalni Centar za Teorijsku Fiziku Abdus Salam – ICTP, 2014.). Pored toga, imala je priliku da, u organizovanoj poseti studenata fizike i tehničkih nauka, poseti insitut CERN u Švajcarskoj 2012. godine. Kako nam je rekla, za rad na srpskoj verziji sajta ESO ju je zainteresovala njena koleginica i prijateljica Ivana Horvat.

Older posts «

Slider by webdesign