realnost mogućnosti i kvantna mehanika? (ulomak iz Kastner, Kauffman, Epperson, Taking Heisenberg’s Potentia Seriously)

[Za objašnjenje nekih od problema koje ova interpretacija kvantne mehanike rješava (?) usporedi npr. na ovom blogu: Schrödingerova mačka: problem mjerenja u kvantnoj fizici? (ulomak iz George Greenstein, Arthur G. Zajonc: The Quantum Challenge).]

[Ž]elimo obratiti pažnju na Heisenbergov izvorni prijedlog da se kvantni entiteti mogu shvatiti kao oblik Aristotelove “potentia” [“možnost”]. Za Heisenberga potentiae [možnosti] nisu samo epistemičke, statističke aproksimacije jedne temeljnije skrivene stvarnosti predodređenih činjenica; potentiae [možnosti] su prije ontološki temeljni sastojci prirode. To su stvari koje

stoje između ideja događaja i samog događaja, jedna čudna vrsta fizičke stvarnosti točno u sredini između mogućnosti i stvarnosti.

Drugdje Heisenberg sugerira da se kvantnomehaničke vjerojatnosti smatraju

novom vrstom ‘objektivne’ fizičke stvarnosti. Ovaj pojam vjerojatnosti usko je povezan s pojmom iz antičke prirodne filosofije, recimo Aristotelove; to je, donekle, preobrazba starog pojma ‘potentia‘ iz kvalitativne u kvantitativnu ideju. …

092717_to_quantumwaves_feat_free

Stoga predlažemo novu vrstu ontološke dualnosti kao alternativu Descartesovom dualizmu: uz res extensa, s Heisenbergom predlažemo ono što bi se moglo nazvati res potentia. Tvrdimo da je prihvaćanje pojma potentia [možnost] u ontologiju plodonosno jer može objasniti inače tajanstvene ne-lokalne pojave kvantne fizike i … druge srodne misterije, bez potrebe za bilo kakvom promjenom same teorije. … Nadalje, valja napomenuti da s obzirom na kvantnu mehaniku res potentia nije zasebna ili odvojiva supstancija koja se može ontološki apstrahirati od res extensa (tj. nijedna ne može biti koherentno definirana bez upućivanja na drugu, za razliku od res extensa i res cogitans u kartezijanskoj shemi). Dakle, u okviru koji je ovdje predložen, aktualnost i potencijalnost neće biti u odnosu dualizma međusobno isključivih pojmova, nego prije u odnosu dvojstva međusobno implicirajućih pojmova.

Kao što naznačuje izraz “res“, res potentia poimamo kao ontološku opstojnost u istom smislu u kojem se obično poima res extensa – naime kao “supstanciju”, ali u općenitijem, aristotelovskom smislu, gdje se supstancija ne mora stopiti s pojmom fizičke tvari. … Supstancija je u tome smislu bit i definicija nečega, tako da se to definirano (ovdje, aktualnost i potencijalnost) ne može dalje fizički ili pojmovno reducirati. Dakle, u pojmovnom okviru koji se ovdje predlaže, res extensares potentia su dva temeljna, međusobno implicirajuća ontološka sastojka prirode na kvantnomehaničkoj razini. Točnije, oni su međusobno implicirajući sastojci svakog događaja kvantnog mjerenja. …

Dakle, nova metafizička slika, za koju tvrdimo da je podržava kvantna teorija i njezin empirijski uspjeh, sastoji se od ontološkog dvojstva: res potentia i res extensa. U kvantnoj mehanici prvu od njih oprimjeruju sustavi u čistim stanjima (tj. vektori u Hilbertovom prostoru) a drugu ostvareni ishodi sustava, koji se ne predstavljaju čistim stanjima nego projekcijskim operatorima koji odgovaraju aktualnom ishodu. Na taj način, određenje  vrijednosti opservable putem kvantnog mjernog događaja podrazumijeva aktualizaciju jednog od mogućih ishoda koji su svojstveni čistom stanju (tj. neko dano čisto stanje utjelovljuje mnoge moguće ishode). To je jedna temeljna značajka kvantne mehanike, da je predmet promatranja uvijek aktualni ishod, a ne superpozicija mogućih ishoda. Dakle, ne može se “izravno promatrati” mogućnost, nego samo zaključiti o njoj iz strukture teorije.

U nastavku razrađujemo ovu osnovnu metafizičku sliku i raspravljamo o tome kako ona može pomoći da se razumije smisao kvantne nelokalnosti, spregnutosti i ostalih s time povezanih ne-klasičnih pojmova na koje nas, izgleda, prisiljava kvantna teorija. …

Primijetimo najprije da se res potentia može shvatiti kao opći pojam koji se primjenjuje na široki raspon mogućnosti. Tradicionalno, realizam mogućnosti obuhvaća svakovrsne zamislive mogućnosti, kao u nekim verzijama modalne logike (npr. Lewis), no mi ovdje ne zastupamo realizam najšireg opsega mogućnosti. Prvenstveno nas zanima prijedlog da su kvantni entiteti i procesi jedan njihov posebno robusni podskup, kojeg ćemo zvati kvantne potencije (QP); i da su to jaki kandidati za realizam. …

Vidjet ćemo da kvantne potencije (QP, predstavljene uobičajenim kvantnim stanjem ili vektorom u Hilbertovom prostoru), kao općenito res potentiae, ne zadovoljavaju ni načelo neproturječnosti (PNC), niti zakon isključenja trećeg (LEM), koji su se ranije smatrali “po sebi očitim” prvim načelima logike. … Russell je LEM predstavio na ovaj način: “Sve mora ili biti ili ne biti”. … Russellova formulacija implicitno priznaje samo jedan način “bitka” – onaj aktualni. Dakle, prešutna klasična pretpostavka iza LEM je ona aktualizma: doktrina da samo aktualne stvari postoje. Međutim, kako će se pokazati, u kontekstu kvantne mehanika PNC i LEM zajedno ukazuju na ontološko značenje i aktualnosti i potencijalnosti, budući da svako kvantno mjerenje podrazumijeva nastanak aktualnog iz potencijalnog preko vjerojatnosti, što zadovoljava i PNC i LEM. …

U nastavku propitujemo pretpostavku aktualizma i LEM kao njenu posljedicu. Naprije, temeljna je značajka kvantne mehanike da je predmet promatranja uvijek makroskopska pojava; tj. klik detektora ili položaj pokazivača. To promatranje neizravno ali pouzdano dopušta zaključak da pripremljeni kvantni sustav sada zauzima neko aktualno stanje ishoda, za razliku od superpozicije čistih stanja (koja su oblici QP). Utoliko se ne može “izravno motriti” potencijalnost, ali može zaključiti na nju kao na jedan izračunom mjerljivi (a ne motrenjem mjerljiviaspekt kvantne ontologije. Vjerujemo da se to previdjelo u standardnim pristupima tumačenju kvantne teorije koji pretpostavljaju aktualizam. …

Feynman je slavno ponovno izveo kvantne zakone svojim pristupom “zbrajanja preko putanja” uzimajući kao da kvantni sustav ide “svim mogućim putanjama” od početnog pripremljenog položaja do konačnog otkrivenog položaja (koji je ishod mjerenja).

image65

Očito, taj sustav zapravo ne ide različitim i međusobno isključivim putanjama; njegovo “prelaženje svih mogućih putanja” ispravno se smatra skupom mogućnosti, a ne aktualnosti. Dakle, Feynmanove moguće putanje nekog kvantnog entiteta oprimjeruju naš pojam res potentia; i njegovo izvođenje kvantne teorije implicitno odbacuje aktualizam. Predlažemo da djelotvornost kojom njegov pristup preko mogućnosti dovodi do formalizma do kojega se najprije dospjelo heurističkom matematičkom prilagodbom podataka jest dokaz da taj pristup dohvaća neku ontološku značajku (ili značajke) stvarnosti. …

Razmotrimo podrobnije ključna svojstva res potentia utjelovljene u kvantne potencije (QP), način na koji se res potentia u obliku QP transformira u res extensa mjerenjem, i implikacije s obzirom na odnos između QP i res extensa.

Razmotrimo sljedeća dva iskaza o pokusu na dvije pukotine:

X. Foton je moguće prošao kroz pukotinu A.

Primijetimo da se o X može reći “X je istinit I ‘neX’ je istinit” bez proturječja (gdje se pod neX misli: “Foton moguće nije prošao kroz A”). Utoliko X, kad se razumije kao iskaz mogućnosti, ne slijedi zakon isključenog trećeg. S druge strane, razmotrimo Y:

Y. Foton je opažen u točki P ekrana za opažanje.

Y kao iskaz o aktualnosti slijedi zakon isključenog trećeg. Iskaz X primjenjuje se na neku situaciju koja uključuje kvantnu superpoziciju (primjer Feynmanovog “zbrajanja po svim putanjama”), dok se Y primjenjuje na ishod mjerenja. Stoga predlažemo da je mjerenje realan fizički proces, mada indeterministički i neuzročan, koji transformira moguće u aktualnost. Pojmovima našeg predloženog nesupstancijalnog dualizma, res potentia je mjerenjem transformirana u res extensa.  …

Razmotrimo ponovo gornji pokus na dvije pukotine. Ako bismo željeli, mogli bismo izmijeniti naš pokus tako da ishod mjerenja pokreće stvaranje nekog novog kvantnog stanja (npr. foton pripremljen u poznatom čistom stanju i podložan daljnjem mjerenju). U takvom slučaju, mjerenje neuzročno dovodi do nove aktualnosti (ishod vodi novom pripremljenom stanju), koja nadalje može donijeti nove kvantne mogućnosti (QP) – budući da je to pripremljeno čisto stanje samo potencijalnost. Budući da dovođenje do nove QP na ovaj način nije uzročni proces (nedeterminističko je), aktualnosti (nastale mjerenjem) neuzročno diktiraju što je sljedeće moguće. S time u vidu, možemo pogledati kako nam ta stvarna međuigra res potentia s res extensa, dopustimo li je, može pomoći razumijevanju nekih notornih osobitosti kvantne teorije.

Kvantni sustav koji slijedi “sve moguće putanje” u Feynmanovom modelu očito je uključen u jednu radikalno ne-lokalnu aktivnost: on je u svim mogućim mjestima istodobno u bilo kojem trenutku. Naravno, Feynman je radio s čestičnom slikom; u valnoj slici takva nelokalna aktivnost izgleda prirodnije, budući da je val prirodno “rasprostranjen”. Ipak, de Broglievi valovi koji odgovaraju kvantnim stanjima nisu prostornovremenski objekti; samo odjelite, lokalizirane pojave jesu načelno opazivi elementi prostorvremena. Pojmovima našega nesupstancijalnog dualizma, de Broglievi valovi su mogućnosti (res potentia), dok su odjelite lokalizirane pojave aktualnosti (res extensa). Neka mogućnost načelno nije prostornovremenski objekt; ona je prije nositelj omogućenja (neuzročna i inherentno nedeterministička) prostornovremenskih aktualnosti. Utoliko je neki kvantni entitet prije aktualizacije jedan nelokalni objekt (kvantna potencija, QP). S tom slikom u umu složeni sustav više kvantnih entiteta, poput spregnutog para u EPR pokusu, može se vidjeti kao prirodno nelokalni oblik QP koji može dovesti do dvije aktualnosti (tj. dva opaziva prostornovremenska ishoda) umjesto do samo jednoga.

Razmotrimo kao primjer oblik QP koji se sastoji od dva spregnuta stupnja slobode spina 1/2 u singlet stanju, sa suprotnim zamahom. Svaki od njih može potencijalno biti usmjeren “gore” ili “dolje” duž bilo kojeg pravca mjerenja, ali su antikorelirani. Ako je jedan izmjeren, i našlo se da je usmjeren “gore”, to uspostavlja novu aktualnost (tj. jedan prostornovremenski događaja i primjer res extensa). Trenutno i neuzročno, mogućnost da će drugi biti izmjeren sa smjerom “gore” je iščezla. Ali ništa nije nestalo iz prostorvremena, niti je bilo ikakvog utjecaja bržeg od brzine svjetlosti u prostorvremenu; utoliko nije bilo narušavanja relativnosti koja vlada samo područjem aktualnosti (prostornovremenskih događaja). … QP koja se sastoji od dva korelirana stupnja slobode, i koja nije prostornovremenski objekt, ograničava – izvan prostorvremena – skup događaja koji se mogu aktualizirati u prostorvremenu.

Dok doista ne postoji nelokalni djelatni uzročni utjecaj između A i B, ono što EPR pokusi pokazuju jest to da postoji mjerljiva, nelokalna uvjetovanost vjerojatnostima između A i B koja uvijek uzima oblik jedne asimetrične unutarnje veze. Na primjer, ako je dan ishod u A, ishod u B je unutarnje povezan s tim ishodom. To se očituje kao uvjetovanost vjerojatnostima mogućih ishoda u B aktualnim ishodima u A. …

Predlažemo dakle da dopuštanje dualizma res potentia/res extensa može poslužiti objašnjenju ne-lokalnih pojava. To može učiniti opažajući da su te pojave doista korelirane (preko njihovih potencija), ali nisu uzročno povezane na uobičajeni način. To jest, ne postoji djelatno uzročno međudjelovanje između aktualnosti; tako da ne trebamo brinuti o ograničenju brzine svjetlosti za “signale” između dvaju krila EPR para (kojih ni nema), niti trebamo izmisliti skrivene varijable koje nisu u samoj teoriji, ili zazivati neotkrivene egzotične čestice…

Razmotrimo još i primjer fotona u pokusu na dvije pukotine. Ako se izmjeri da su prošli bilo kroz lijevu bilo kroz ili desnu pukotinu, obrazac interferencije nestaje. Zašto? Prije mjerenja, obje mogućnosti koje odgovaraju prolazu kroz lijevu ili desnu pukotinu postoje. Ako se, putem mjerenja, dogodi nova aktualnost prolaska kroz lijevu (ili desnu) pukotinu, “mogućnost prolaska kroz desnu (ili lijevu) pukotinu” nestaje, a time i interferencija dvaju kvantnih potencija (QP), od kojih jedna više ne postoji. …

Predlažemo, dakle, da ontološki dualizam res potentia/res extensa pruža objašnjenje … ključnih zagonetnih aspekata standardne kvantne teorije koji inače nisu lako objašnjivi. Doduše, to zahtijeva proširenje naše ontologije izvan samo “aktualnog”; ali vjerujemo da je vrijeme da to učinimo, s obzirom da mnogi istraživači prešutno, ili čak eksplicitno, koriste Heisenbergovu ideju da su kvantni sustavi oblici potentiae [možnosti], te da ono što se događa u prostorvremenu može ne biti cijela ontološka priča.

ulomak iz članka R. E. Kastner, Stuart Kauffman, Michael Epperson, Taking Heisenberg’s Potentia Seriously (2017) link, preveo: ja 

 

 

Oglasi

Jedna misao o “realnost mogućnosti i kvantna mehanika? (ulomak iz Kastner, Kauffman, Epperson, Taking Heisenberg’s Potentia Seriously)

Komentiraj

Popunite niže tražene podatke ili kliknite na neku od ikona za prijavu:

WordPress.com Logo

Ovaj komentar pišete koristeći vaš WordPress.com račun. Odjava / Izmijeni )

Twitter picture

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Twitter račun. Odjava / Izmijeni )

Facebook slika

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Facebook račun. Odjava / Izmijeni )

Google+ photo

Ovaj komentar pišete koristeći vaš Google+ račun. Odjava / Izmijeni )

Spajanje na %s