Fyzika, či filozofia? Odpoveď Martinovi Mojžišovi časť 2.

Vo obidvoch prípadoch použijeme rovnaký postup:
1. Uvedieme, čo je v abstraktnej rovnici
2. Urobíme hypotézu, ako by mohol svet reálne vyzerať
3. Odpovieme si ako reálne vyzerá (čo o ňom dokážu povedať fyzici)

Prvá oblasť bude Všeobecná teória relativity (VTR). O zakrivenom vesmíre už čitateľ asi počul. Ten je zakomponovaný priamo do rovnice, kde sa vyskytuje zakrivená, tzv. neeuklidovská geometria. Euklidovská je tá rovná, kde napríklad platí pytagorova veta. V zakrivenej neplatí. Čiže v abstraktnej rovnici máme zakrivený priestor (presnejšie časopriestor, ale to teraz nechajme bokom). To je prvý bod nášho vzoru. V druhom bode povieme vetu: Vyzerá to tak, ako keby bol ten priestor zakrivený. Dávame hypoteticky do súladu realitu s rovnicou. V treťom povieme, že priestor je reálne zakrivený. Inými slovami: dávame do súladu abstraktnú rovnicu s reálnym priestorom. Aj keď je tá zakrivenosť len v abstraktnej rovnici, žiaden fyzik nikdy nepovie vetu „ako keby bol zakrivený“, všetci tvrdia, že zakrivený je. Prečo? Fyzik Vám povie, no lebo experiment. Keď máme rovnicu kde zakrivený nie je, tak to nesúhlasí s experimentom, ale rovnica kde to zakrivené je, s experimentom súhlasí. Lenže čo keď je to len „ako keby“? Ako to myslím, si ukážeme, keď si tieto tri otázky dáme do kontrastu s kvantovou fyzikou. Prvý bod: v abstraktnej rovnici je vlna. Druhý: vyzerá to ako keby v realite bola vlna. V treťom bode budem citovať výrok pána Vladimíra Černého z Lampy, pod ktorý sa podpísal aj Martin Mojžiš: „Nebudeme tvrdiť, že tá vlna (v realite) existuje.“ Čo ukáže experiment? Keď tam nedáme vlnu nefunguje to, keď tam vlnu dáme funguje. No napriek tomu o tej vlne nehovoríme. Prečo teda v prípade zakriveného priestoru hovoríme, že ten priestor je reálne zakrivený, lebo rovnica a experiment, ale v prípade vlny nebudeme hovoriť že existuje, napriek vlne v rovnici a úspešnému experimentu?

Druhá oblasť, ktorú si dáme do kontrastu s kvantovou fyzikou bude termodynamika, resp. štatistická fyzika, štatistická mechanika. Pohyb častíc v kvapaline alebo plyne (kľudne sa na nich môžeme teraz pozerať ako na guličky) sa dá popísať dvomi spôsobmi: popíšem každú guličku zvlášť, alebo popíšem systém ako celok. Prvý prípad je klasická Newtonovská mechanika. Druhý prípad bude popísaný takto: nebudeme riešiť každú guličku zvlášť, ale popíšem všetky guličky naraz. Budeme predpokladať, že celý systém je náhodný a počítať budeme len pravdepodobnosť. Robí sa to tak, že si definujeme všetky možné stavy (kombinatorika), definujem si nejakú vlastnosť systému (v prípade termodynamiky teplotu) a pýtame sa – aká je pri danej teplote pravdepodobnosť, že konkrétna gulička bude mať nejakú konkrétnu energiu. Dajme si to teraz do nášho vzoru. Prvý bod: máme rovnicu kde vystupuje pravdepodobnosť energie konkrétnej guličky. Keďže používame pravdepodobnosť v druhom bode povieme:  Vyzerá to ako keby to bol náhodný systém. V treťom bode to ale celé poprieme: systém nie je náhodný. Ako to vieme, že systém nie je náhodný? No lebo na začiatku sme si uviedli, že každá z guličiek sa pohybuje podľa Newtonoveho zákona. V štatistickej fyzike pracujeme s náhodou z troch dôvodov: je to efektívnejšie, ako popisovať každú v častíc, vieme pomocou toho vyjadriť napríklad fenomén teploty (pri ktorej nás tak, či tak zaujíma systém ako celok, nie jednotlivé guličky) a experimentálne to sedí. Dajme si to teraz do kontrastu s kvantovou fyzikou. V prvom bode máme rovnicu, ktorá je pravdepodobnostná. V druhom bode si povieme: vyzerá to, ako keby sa častica správala náhodne. Môžeme v treťom bode povedať, že to je náhoda keď sme to v prípade štatistickej fyziky popreli? Ako teda zistíme, či v realite náhoda skutočne existuje? Fyzici povedia: je to náhoda, lebo Bellove nerovnosti. O tom sme si už ale hovorili: nejde tam o vyvrátenie determinizmu (skryté parametre), ale jeho nezlučiteľnosť s lokálnosťou: dve prepojené častice si „ako keby“ predajú informáciu o tom, ako dopadlo meranie tej jednej a tá druhá si prispôsobí svoj stav na základe merania tej prvej. Nerovnosť znamená =  vyjde to viac (v absolútnej hodnote, skutočnosti to je záporná antikorelácia) ako by sme čakali klasicky, deterministicky. Zase tu máme naše známe „ako keby“ si predávala informáciu. Keby to bolo „naozaj“ tam majú fyzici dosť veľký problém s takýmto predávaním informácie. Takže si môžeme vybrať medzi „ako keby náhoda“ a „ako keby si predávali informáciu nelokálne = rýchlejšie ako svetlo“.

V interpretácii kvantovej fyziky teda ide o to, do akej miery je to čo máme v rovnici reálne, alebo je to len „ako keby“. Videli sme príklad, keď rovnica plne súhlasí s realitou (žiaden fyzik nepovie, že vesmír je len ako keby zakrivený) a príklad keď sa fyzici zdráhajú potvrdiť reálnu existenciu vlny. Videli sme iný príklad termodynamiky (štatistickej fyziky), kde fyzici používajú v rovnici „ako keby náhodný“ napriek jasnej znalosti opaku (guličky sa nepohybujú náhodne, ale podľa presne určených mechanických zákonov) a teda fyzici náhodu len predstierajú (z dobrých dôvodov) a na záver sme videli príklad keď sa nevedia rozhodnúť, ktoré z „ako keby“ zmeniť na realitu: či náhodu, alebo nelokálnosť.

Poznámka k štatistickej fyzike: Má ju aj kvantová fyzika a používa sa tam rôzna kombinatorika (výpočet všetkých možných stavov): v klasickej sa rozlišuje medzi guličkami (toto je Fero, toto je Jožo), v kvantovej sa to nerozlišuje (nie je jasné, kto je Fero a kto je Jožo) a v kvantovej ešte navyše rozlišujeme či môže byť jedna gulička v rovnakom stave ako druhá, alebo sú stavy výlučné (podľa toho máme ešte dva ďalšie poddruhy pre rovnice). V klasickej stavy výlučné nie sú – Jožo aj Fero môžu byť v rovnakom stave (guličky, môžu mať rovnakú energiu). Nerozlišovanie Fera a Joža si tiež môžeme dať do nášho formátu: V rovnici nerozlišujeme (používame inú kombinatoriku, ako keď rozlišujeme), v realite to vyzerá „ako keby“ sme nemohli rozlíšiť medzi Ferom a Jožom. Experiment dopadá v prospech nerozlišovania. Aká je teda realita? Sú častice Fero a Jožo naozaj nerozlíšiteľné?

Fyzika, či filozofia? Odpoveď Martinovi Mojžišovi časť 1.

Debata pod lampou