The Higgs Boson

The Higgs Boson Explained from PHD Comics on Vimeo.

Ολογραφικό Σύμπαν. Μέρος Β'

Συνέχεια απο μέρος Άλφα

Πρίν προχωρήσουμε στην εξέταση της φύσης του ολογράμματος, αξίζει να μιλήσουμε λίγο ακόμα για τον David Bohm και την θεωρία του, γιατί αξίζει να καταλάβουμε καλύτερα τις έννοιες.


Bohm interpertetion, Non-Locality, Bell's theorem, EPR Pradox, Hidden Variables

Ο Bohm γεννήθηκε το 1917. Μαθήτευσε υπό τους Einstein και Oppenheimer.  To 1943 και ενώ δούλευε πάνω στην τέταρτη κατάσταση της ύλης γνωστή ως  Πλάσμα, εντυπωσιάστηκε απο την συμπεριφορά των ηλεκτρονίων το οποία σταματούσαν να συμπεριφέρονται ως αυτόνομες οντότητες αλλά σαν μέρη μιας μεγαλύτερης συνδεδεμένης ολότητας.  

Το 1951 έγραψε το κλασσικό πλέον "Quantum Theory" ένα απο τα σημαντικότερα εγχειρίδια της λεγόμενης "Ορθόδοξης" κβαντομηχανικής (ΚΜ) ερμηνείας ή αλλιώς "Copenhagen interpretation" ή οποία και διατυπώθηκε απο τους Bohr και Heisenberg  το '20. Ενώ όμως έγραφε το βιβλίο άρχισε να έχει αμφιβολίες για κάποια συμπεράσματα που προέκυπταν απο αυτή την προσέγγιση. Δυσκολευόταν τα αποδεχτεί πως τα υποατομικά σωματίδια δεν είχαν αντικειμενική ύπαρξη και αποκτούσαν συγκεκριμένες ιδιότητες μονάχα όταν οι φυσικοί προσπαθούσαν να τα παρατηρήσουν , καθώς και το γεγονός πως ο κβαντικός κόσμος χαρακτηριζόταν από μια καθολική απροσδιοριστία και τύχη. Ο Einstein, που μοιραζόταν τις ίδιες ανησυχίες με τον Bohr, αφού διάβασε το βιβλίο του τον κάλεσε για μια σειρά συζητήσεων (οι οποίες τελικά κράτησαν 6 ολόκληρους μήνες), εντυπωσιασμένος απο την καθαρότητα σκέψης του Bohr. Το τέλος των συζητήσεων βρήκε τους δυο επιστήμονες να  δηλώνουν απο την μια θαυμασμό για την δυνατότητα της κβαντικής θεωρίας να προβλέπει σωστά τα φαινόμενα αλλά απογοήτευση για την αδυναμία της να προσφέρει μια βαθύτερη κατανόηση του τι πραγματικά συμβαίνει στο κβαντικό επίπεδο.

Το 1952 ο Bohm προχώρησε ένα βήμα παραπέρα, διατυπώνοντας την δική του κβαντομηχανική ερμηνεία, την De Borglie-Bohm interpertation. Η θεωρία του διέφερε στο ότι εισήγαγε την έννοια μιας μη-τοπικής "Hidden"  κβαντικής μεταβλητής, την οποία ονόμασε Quantum Potential, δίνοντας όμως τα ίδια αποτελέσματα με την ορθόδοξη ερμηνεία, αμφισβητώντας μερικώς  το περίφημο θεώρημα του von Neumann πως δεν γίνεται να υπάρχουν θεωρίες κρυφών μεταβλητών που να αναπαράγουν τις στατιστικές προβλέψεις της ΚΜ.

Τι σημαίνουν όμως όλα αυτά;

Η ΚΜ δεν είναι ντετερμινιστική θεωρία, δηλαδή μας δίνει την πιθανότητα να συμβεί το ενδεχόμενο Χ, γεγονός που οδηγεί στο φαινόμενο πως εάν προσπαθήσουμε να μετρήσουμε μια ποσότητα Υ σε δυο φαινομενικά ίδια συστήματα, θα οδηγηθούμε σε διαφορετικά αποτελέσματα. Έτσι γεννάται το ερώτημα εάν η θεωρία είναι ολοκληρωμένη και εάν υπάρχει η πιθανότητα να κρύβεται μια βαθύτερη  πραγματικότητα στο κβαντικό επίπεδο; Αυτή είναι η κρυμμένη μεταβλητή του Bohm. Ο Bohm ουσιαστικά εισήγαγε μια κυματοσυνάρτηση όλων των δυνατών καταστάσεων του σύμπαντος, δηλαδή ο ταχύτητα π.χ. ενός σωματιδίου εξαρτάται απο την αξία αυτής της κυματοσυνάρτησης η οποία με την σειρά της εξαρτάται απο ολόκληρο το σύμπαν.

Όμως κάτι που δεν φαίνεται με πρώτη ματιά είναι το γεγονός πως μία τέτοια μεταβλητή οφείλει να είναι μη-τοπική, δηλαδή να δρα ακαριαία και όχι με ταχύτητα αναγκαστικά μικρότερη απο αυτή του φωτός. 


Το θεώρημα του Bell εξάλλου (στο οποίο αναφερθήκαμε στο Α' μέρος) διατυπώνεται ως εξής:

no physical theory of local hidden variables can reproduce all of the predictions of quantum mechanics.

Επίσης κάτι που δεν φαίνεται με πρώτη ματιά είναι πως αυτή η κρυμμένη μεταβλητή υποδηλώνει και εκπροσωπεί σε κβαντικό επίπεδο την πραγματική υπόσταση του σύμπαντος. Τον αέναο ρεαλισμό και ύπαρξη του υποατομικού επιπέδου ακόμη και σε περιπτώσεις που δεν υπάρχει κάποιος εκεί για το παρατηρήσει (σε αντίθεση με την ορθόδοξη ερμηνεία όπως είπαμε παραπάνω).

Και επειδή είναι δύσκολο το θέμα οφείλουμε να πούμε πως το Θεώρημα του Bell ξεκίνησε απο το EPR paradox (Einstein, Podolsky and Rosen) οι οποίοι μην μπορώντας να αποδεχτούν την "ορθόδοξη" ΚΜ ερμηνεία δημιούργησαν ένα πείραμα σκέψης το οποίο κατέληγε στο παράδοξο  πως :

"Είτε η μέτρηση μιας φυσικής ποσότητας σε ένα σύστημα πρέπει να επηρεάζει μια φυσική ποσότητα σε ένα δεύτερο spatially separate εντελώς διαχωρισμένο σύστημα με το οποίο δεν υπάρχει καμία διασύνδεση δυνάμεων, είτε η περιγραφή της πραγματικότητας απο μια κυματοσυνάρτηση είναι ελλιπής"

Να το πούμε και αλλιώς και πιο κοντά στο πνεύμα του θεωρήματος Bell, ο οποίος απέδειξε και πειραματικά οτι τουλάχιστον μια απο τις 2 παρακάτω προτάσεις είναι αναληθής.

"Υπάρχει πραγματικότητα, δηλαδή τα υποατομικά σωματίδια έχουν καθορισμένες ιδιότητες  οι οποίες επηρεάζουν ντετερμινιστικά τα αποτελέσματα των ΚΜ μετρήσεων"

"Τοπικότητα. Η πραγματικότητα δεν επηρεάζεται απο μετρήσεις (γεγονότα)  που πραγματοποιούνται ταυτόχρονα σε 2 μέρη του σύμπαντος τα οποία απέχουν πολύ μεγάλη απόσταση" (δηλαδή δεν υπάρχει κάμια εμφανής αλληλεπίδραση δυνάμεων)

Bell's inequality was liable to be experimentally tested, thus yielding the opportunity to convert the question of local realism from philosophy to physics.

Επομένως είτε πρέπει να δεχτούμε πως δεν υπάρχει πραγματικότητα είτε να αποδεχτούμε πως υπάρχει μη-τοπικότητα. Εάν δεχτούμε το δεύτερο (μου φαίνεται πιο εύκολο έτσι) τότε οδηγούμαστε στο συμπέρασμα πως στο σύμπαν είναι όπως είπαμε Entangled, δηλαδή δεν υπάρχουν όρια πέρα από τα οποία ένα σωματίδιο να παύει να "νιώθει" την παρουσία του άλλου ακόμα και στα 2 άκρα του σύμπαντος (όχι πως υπάρχει κατι τέτοιο αλλά λέμε τώρα).

Επιπλέον αυτή η αλληλεπίδραση μπορεί και οφείλει να ταξιδεύει με ταχύτητα μεγαλύτερη από αυτή του φωτός (εκεί όπως καταλαβαίνετε κόλλησε ο Einstein και απέρριψε την κβαντομηχανική θεωρώντας την λανθασμένη αφού δεν μπορούσε φυσικά να δεχτεί ούτε πως δεν υπάρχει πραγματικότητα ούτε πως υπάρχει ταχύτητα μεγαλύτερη του φωτός)

Έτσι λοιπόν προκύπτει η υπόθεση την οποία απέδειξε το 1982 ο Aspect, όπως είπαμε στην πρώτη παράγραφο του πρώτου μέρους. Δηλαδή πως υπάρχει κβαντική μη-τοπικότητα, το σύμπαν φαίνεται να είναι Interconnected και πως κάθε σωματίδιο ακαριαία νιώθει οποιαδήποτε αλλαγή στο σύμπαν ανεξάρτητα από την απόσταση.

Ουφ!!!!

Επομένως για να επιστρέψουμε στον Bohm, αυτό που περιγράψαμε είναι όντως το Quantum Potential είναι η απαραίτητη εισαγωγή της πραγματικότητας  (του υπαρκτού) στην ΚΜ μέσω της κυματοσυνάρτησης που περιγράφει όλες τις δυνατές καταστάσεις του σύμπαντος. Δηλαδή το σύμπαν φαίνεται να λειτουργεί ως μια ολότητα.

O Βohm αργότερα είπε πως αρχικό του κίνητρο ήταν απλά να δείξει την πιθανότητα ύπαρξης μιας τέτοιας θεωρίας

"the demonstration of the possibility of theories of hidden variables may serve in a more general philosophical sense to remind us of the unreliability of conclusions based on the assumption of the complete universality of certain features of a given theory, however general their domain of validity seems to be"

Βέβαια απο το 1959  και πολύ πριν τον Aspect μαζί με τον Yakir Aharonov είχαν σχεδιάσει ένα πείραμα που αποδείκνυε το Quantum Entanglement, φυσικά εκείνη την εποχή κανένας δεν μπορούσε να αποδεχτεί το αποτέλεσμα.

Στο επόμενο μέρος θα προχωρήσουμε πιο βαθιά στην συνέχεια της δουλειάς του Bohm και συγκεκριμένα στην περίφημη Implicate and explicate order (πραγματικά δεν μεταφράζεται)  η οποία και αναφέρεται στην θεώρησή του για την πραγματική φύση και τάξη του σύμπαντος η οποία εκδηλώνεται σε Enfolded και Unfolded δομές θυμίζοντας τρομακτικά της φύση του ολογράμματος (το χρωστάω και αυτό)  ώστε κάποια στιγμή να προχωρήσουμε λίγο  ακόμα στην προσέγγιση της πρότασης με την οποία αρχίσαμε.

 Ολογραφικό σύμπαν.

Υπάρχει αντικειμενική Πραγματικότητα ή το σύμπαν είναι ένα φάντασμα?

Για την Φ και τον TicTac, και για να χαλαρώσουμε λίγο