"การปฏิวัติที่ยังไม่เสร็จของไอน์สไตน์" โดย Lee Smolin
(ภาพ: © Penguin Press)
กลศาสตร์ควอนตัมถูกตัดสินวิทยาศาสตร์ กรณีปิดและขอบคุณมาก - หรือหลายคนจะเถียง
ต้องขอบคุณงานบุกเบิกในช่วงปี 1920 หลายคนเชื่อว่าตอนนี้เรารู้ทุกอย่างที่เราจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวในระดับอะตอมหรือระดับอะตอม ตามนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Niels Bohr และผู้ติดตามของเขาเราสามารถยืนยันตำแหน่งที่แน่นอนของอนุภาคอะตอมหรือวิถี แต่มันไม่สามารถทำได้ทั้งสองอย่างในเวลาเดียวกัน การทำนายแบบนั้นน่าจะเป็นไปได้เท่านั้นไม่แน่นอนอย่างแน่นอน
Lee Smolin นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีของ Perimeter Institute สำหรับวิชาฟิสิกส์เชิงทฤษฎีใน Waterloo ประเทศแคนาดาได้ใช้เวลาทั้งหมดในการทำงานเพื่อท้าทายมุมมองนี้ Smolin เชื่อว่าชัยชนะของ Bohr เป็นตัวอย่างของความสามารถพิเศษที่ยับยั้งการคัดค้านที่ชอบด้วยกฎหมายแม้จากผู้มีชื่อเสียงเช่น Albert Einstein และ Erwin Schrödinger
ทุกวันนี้ Smolin ซึ่งตามรอยเท้าของ Albert Einstein และดำเนินการต่อเนื่องมาเป็นเวลายาวนานซึ่งรวมถึงนักฟิสิกส์คนอื่น ๆ รวมถึง David Bohm ได้พยายามหาทฤษฎีควอนตัมฟิสิกส์แบบ "สมบูรณ์" โดยให้คำอธิบายที่แน่นอนและไม่น่าจะเป็นไปได้ Smolin มีมุมมอง "เหมือนจริง" ตรงข้ามกับมุมมอง "ต่อต้านสมจริง" ของ Bohr และ acolytes ของเขา Smolin กำหนดมุมมองของเขาใน "การปฏิวัติที่ยังไม่เสร็จของไอน์สไตน์"(Penguin Press, เมษายน 2019). Space.com ติดต่อกับ Smolin เพื่อหารือเกี่ยวกับหนังสือ, วิธีการคิดใหม่ที่โดดเด่นในวิทยาศาสตร์และสิ่งที่เขาเป็นถึงตอนนี้
Space.com: อะไรคือความแตกต่างระหว่างวิธีการที่สมจริงและต่อต้านจริง กลศาสตร์ควอนตัม?
Lee Smolin: สำหรับฉันความแตกต่างระหว่างคนที่เป็นความจริงเกี่ยวกับปรากฏการณ์ควอนตัมกับคนที่ไม่ใช่ความจริงคือในฐานะนักสัจนิยมคุณเชื่อว่ามีเรื่องราวที่สมบูรณ์และมีคำอธิบายที่สมบูรณ์ที่เราสามารถบรรลุกระบวนการอะตอมใด ๆ ของกระบวนการนิวเคลียร์ใด ๆ ของสิ่งที่เกิดขึ้นในโลกของอะตอม กลศาสตร์ควอนตัมไม่ได้ให้คำอธิบายที่สมบูรณ์ของแต่ละกระบวนการในแต่ละกระบวนการดังนั้นมันจึงไม่สมบูรณ์ เราต้องค้นหาทฤษฎีที่ลึกซึ้งยิ่งกว่านั้น กลศาสตร์ควอนตัมเป็นขั้นตอนต่อความเข้าใจของ ฟิสิกส์ของอะตอมแต่ไม่ใช่ขั้นตอนสุดท้าย ดังนั้นงานคือไปอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้นและคิดค้นหรือค้นพบทฤษฎีที่ดีกว่าที่ให้คำอธิบายที่สมบูรณ์
หากคุณเป็นสิ่งที่เราเรียกว่าการต่อต้านความจริงคุณคิดว่ากลไกควอนตัมที่ถูกเขียนลงในปี 1920 อาจเป็นทฤษฎีขั้นสุดท้ายและไม่มีแรงจูงใจให้มองลึกลงไป
Space.com: คุณหมายถึงคนที่กำลังค้นหาความสำเร็จของทฤษฎีควอนตัมว่าเป็น "ผู้ไร้เดียงสาอย่างแท้จริง" เพราะมุมมองของพวกเขาไม่จำเป็นต้องมีเหตุผลที่ซับซ้อน คุณสามารถอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับคำนี้ได้หรือไม่?
Smolinไร้เดียงสาหมายถึงความซับซ้อนจริงๆ ไร้เดียงสาหมายความว่าคุณเคยได้ยินการคัดค้านพื้นฐานทั้งหมดต่อความคิดที่ว่าเราสามารถให้คำอธิบายที่สมบูรณ์เกี่ยวกับโลกตามที่เป็นอยู่และปฏิเสธสิ่งเหล่านั้นและถือมันเป็นเป้าหมายของเราในการเข้าใจธรรมชาติอย่างสมบูรณ์และราวกับว่าเราไม่ได้อยู่ที่นี่ วิทยาศาสตร์เป็นคำอธิบายของธรรมชาติที่ควรจะมีวัตถุประสงค์ไม่กำหนดโดยการทดลองของเราหรือจากความคิดหรือความเชื่อของเรา
Space.com: "ไร้เดียงสา" หมายถึงการเปิดรับแนวคิดและความเชื่อใหม่ ๆ หรือไม่?
Smolin: เปิดโดยสมบูรณ์ ไม่ผู้คนลืมว่าฟิสิกส์เหมือนกับวิทยาศาสตร์ใด ๆ มีประวัติศาสตร์และประเพณี ใช้ความคิดง่ายๆเช่นโมเมนตัมซึ่งควรเข้าใจในบริบทของการอภิปรายทั้งหมดตั้งแต่ศตวรรษที่ 16 และ 17 เกี่ยวกับหลักการความเฉื่อยหลักการของทฤษฎีสัมพัทธภาพและอื่น ๆ คุณไม่สามารถอธิบายแนวคิดอย่างโมเมนตัมโดยที่ไม่ต้องแช่อยู่ในประวัติศาสตร์ทั้งหมดของแนวคิด
Space.com: หนังสือของคุณมีความชัดเจนและชัดเจนและผู้คนที่มีความรู้พื้นฐานต่าง ๆ สามารถเข้าใจได้ กระบวนการเขียนของคุณคืออะไร
Smolin: ขอบคุณทำไม! ฉันจะถือว่าเป็นคำชม ฉันมีประสบการณ์มากมายและได้ฝึกฝนการสอนฟิสิกส์สมัยใหม่ให้กับนักวิทยาศาสตร์ ที่มหาวิทยาลัยต่าง ๆ ฉันมักสอนหลักสูตร "ฟิสิกส์เพื่อมนุษยศาสตร์" หรือ "ฟิสิกส์สำหรับกวี" บ่อยครั้ง ดังนั้นฉันจึงมีประสบการณ์มากมายกับการสร้างกลยุทธ์การสอนที่แตกต่างกันเพื่อใช้ในการสอนฟิสิกส์ควอนตัมหรือสัมพัทธภาพให้กับบุคคลทั่วไป
หนังสือเช่นนี้มีผู้ชมหลายคนพร้อมกัน ฉันพูดถึงผู้เชี่ยวชาญและเพื่อนร่วมงาน แต่โดยหลักแล้วฉันพูดถึงคนธรรมดา และคนธรรมดาคนแรกที่มีความสำคัญคือบรรณาธิการ ฉันมักจะยืนยันในการทำงานร่วมกับบรรณาธิการที่มีปริญญาในวรรณคดีหรือมนุษยศาสตร์หรือประวัติศาสตร์ - ไม่ใช่ปริญญาวิทยาศาสตร์ ฉันมีผู้อ่านการทดสอบหลายคนที่ไม่มีการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ พวกเขาทั้งหมดผลักให้ฉันชี้แจงชี้แจงชี้แจงและหากจำเป็นต้องเขียนหนังสือเล่มใหม่ หนังสือเล่มนี้ผ่านการเขียนซ้ำทั้งหมดสามฉบับ ไม่มีอะไรเหลืออยู่บนพื้นห้องดังนั้นต้องพูด ร่างแรกทั้งหมดถูกทิ้งร้างอย่างสมบูรณ์และยอมรับใหม่และผลลัพธ์คือหนังสือที่ดีกว่ามากในความคิดของฉัน
Space.com: เนื่องจากมีการเขียนใหม่อย่างสมบูรณ์หลายครั้งใช้เวลานานแค่ไหนในการเขียนหนังสือ
Smolin: การเขียนไม่ใช่งานประจำวันของฉัน งานวันของฉันกำลังเป็นนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี แต่ในเวลาว่างของฉันดังนั้นพูดประมาณสามปี จะมีเวลาหนึ่งเดือนหรือหกสัปดาห์เมื่อฉันทำงานเกี่ยวกับหนังสือเป็นหลักและจากนั้นหกเดือนก็จะผ่านไปและฉันจะใคร่ครวญและคิดเกี่ยวกับมันแล้วฉันจะรีบเข้าไปหาอีกสามสัปดาห์หรือหนึ่งเดือน มันเป็นเช่นนั้นตลอดระยะเวลาสามปี
Space.com: หนังสือของคุณแสดงรายละเอียดประวัติความเป็นมาของฟิสิกส์ควอนตัมในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ทำไมการปฏิวัติควอนตัมที่ต่อต้านความจริงได้จุดประกายโดย Niels Bohr กลายเป็นมุมมองที่โดดเด่น - ในพริบตาดูเหมือน?
Smolin: มีสองสิ่งที่ทำพร้อมกัน หนึ่งในนั้นและที่สำคัญที่สุดคือความสำเร็จในการทดลองที่น่าประหลาดใจ มนุษยชาติดำเนินไปในเวลาน้อยกว่า 30 ปีจากการถูกปรับให้เข้ากับแนวคิดที่ว่าสสารนั้นถูกสร้างขึ้นจากอะตอมไปสู่ทฤษฎีที่สมบูรณ์ของฟิสิกส์อะตอม และมันก็ใช้งานได้อย่างมากในการอธิบายสเปกตรัม (สีรุ้งของสีที่เกิดจากการแยกส่วนประกอบของแสงด้วยความยาวคลื่นของพวกมัน) กองกำลังสารประกอบทางเคมี จากนั้นอย่างรวดเร็วมากฟิสิกส์นิวเคลียร์ฟิสิกส์ของอนุภาควิธีการทำงานของดาว - ดาราศาสตร์.
ดังนั้นความสำเร็จในการทดลองจึงน่าประหลาดใจและมันก็รวดเร็ว เมื่อเทียบกับที่วัดความขัดแย้งของแม้แต่คนอย่างไอน์สไตน์Schrödingerและเดอโบรกลิที่พูดว่า "เดี๋ยวก่อน! ฐานรากเป็นระเบียบ!" ทั้งหมดนี้สามารถถูกกวาดใต้พรม
นั่นคือสิ่งแรก สิ่งที่สองคือศักดิ์ศรีและความสามารถพิเศษของ Niels Bohr ด้วยการสนับสนุนที่เขาได้รับจากรัฐบาลเดนมาร์กและ บริษัท เบียร์ Carlsberg เพื่อสร้างศูนย์ที่ทุกอย่างผ่านเขามา บุคลิกภาพที่ถูกสะกดจิตและมีเสน่ห์ของเขาสามารถมีอิทธิพลต่อความคิดของคนรุ่นหนึ่งที่ออกมาจากสงครามที่น่ากลัว [สงครามโลกครั้งที่หนึ่ง] ดังนั้นจึงเป็นเรื่องที่แตกต่างกันในแต่ละครั้ง
Space.com: และทฤษฎีอื่นไม่สามารถทำให้เกิดความคืบหน้าได้
เป็นที่น่าประหลาดใจที่ทฤษฎีคลื่นนักบินของ de Broglie - แม้ว่าจะสามารถปกป้องโดย Einstein, โดย de Broglie และในทางโดยSchrödinger - ไม่มีผลกระทบใด ๆ ทั้งๆที่ข้อเท็จจริงเหล่านี้ไม่ได้เป็นขุนนาง เหล่านี้เป็นคนที่มีชื่อเสียงระดับโลกที่มีรางวัลโนเบลผู้ทำวิทยาศาสตร์ยอดเยี่ยม แต่ความขัดแย้งของพวกเขาอาจถูกเพิกเฉยมาหลายชั่วอายุคน
[ทฤษฎีคลื่นนำร่องซึ่ง Louis de Broglie พัฒนาขึ้นในปี 1920 และ David Bohm ขยายตัวในปี 1950 อ้างว่าอิเล็กตรอนนั้นรวมทั้งอนุภาคและคลื่นและอนุภาคนั้นเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่คลื่นนำทาง มันเป็นการกำหนดขึ้นไม่ใช่ความน่าจะเป็น]
ฉันคิดว่าในที่สุดนักวิทยาศาสตร์ก็เป็นมนุษย์และเราก็ได้รับอิทธิพลจากทุกสิ่งตั้งแต่อคติที่ไม่รู้สึกตัวจนถึงความทะเยอทะยานไปจนถึงพลังทางสังคม ประวัติศาสตร์ของกลศาสตร์ควอนตัมกลายเป็นเรื่องราวที่ควรค่าแก่การไตร่ตรอง แต่ไม่ใช่เรื่องแปลก
Space.com: เพื่อนของคุณมีปฏิกิริยาอย่างไรกับหนังสือของคุณ?
Smolin: ไม่มีอะไรน่าประหลาดใจเท่านี้ มุมมองของฉันเป็นที่รู้จักกันดีในชุมชนของนักฟิสิกส์ อย่างไรก็ตามมันอาจดูเหมือนเป็นการยั่วยุภายในโครงสร้างของหนังสือไม่มีการสนทนาที่ยังไม่ถกเถียงอย่างถี่ถ้วนในหมู่นักฟิสิกส์
สิ่งเดียวที่เป็นของใหม่คือไม่กี่บทสุดท้าย ฉันเสี่ยงมากที่จะวางงานปัจจุบันของฉันบนโต๊ะ
Space.com: โปรดอธิบายงานปัจจุบันของคุณ
Smolin: สิ่งที่สำคัญที่สุดที่ฉันทำในงานใหม่ของฉันคือการจริงจังกับบทบาทของความไม่เป็นท้องถิ่น [Nonlocality หมายถึงความสามารถของวัตถุที่มีอิทธิพลต่อการกระทำของวัตถุอื่น ๆ ที่อยู่ห่างกันมากในอวกาศและเวลา] หากคุณต้องการให้คำอธิบายที่สมจริงและสมบูรณ์เกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณมีสองอนุภาคหรือมากกว่านั้นที่มีปฏิสัมพันธ์และเป็น สิ่งที่เราเรียกว่า "พันกันยุ่ง" จากนั้นวิธีที่คุณเลือกที่จะจัดการกับหนึ่งในอนุภาคสามารถมีอิทธิพลต่อผู้อื่นแม้ว่าพวกเขาจะห่างกัน และนี่หมายความว่าคุณจะต้องจริงจังกับสิ่งที่อิทธิพลไม่ได้ถูก จำกัด โดยความคิดที่ว่าสิ่งต่าง ๆ มีผลต่อสิ่งที่อยู่ใกล้กับพวกเขาเท่านั้น
ดังนั้นฉันจึงจริงจังกับมันและพยายามสร้างทฤษฎีที่สิ่งกีดขวางทางควอนตัมเหล่านี้เป็นพื้นฐานและความคิดเรื่องอวกาศก็เกิดขึ้น ไม่มีพื้นที่ว่าง เราสามารถสร้างคำอธิบายพื้นที่โดยประมาณในแบบเดียวกับที่เราใช้ความดันและอุณหภูมิเพื่ออธิบายก๊าซ
ฉันไม่ได้เป็นเพียงคนเดียวที่พยายามพัฒนาทฤษฎีนี้ ความคิดที่ว่าพื้นที่อาจเกิดจากการพัวพันเป็นแนวคิดเก่าที่ได้รับแรงฉุดใหม่จากผู้คนเช่น Roger Penrose. ทฤษฎีของฉันคือพื้นที่อาจจะเกิดขึ้นใหม่ แต่เวลานั้นเป็นพื้นฐานและเป็นสาเหตุที่เป็นพื้นฐาน นั่นเป็นมุมมองที่ผู้คนจำนวนมากจะเห็นด้วยและผู้คนจำนวนมากจะไม่เห็นด้วย
Space.com: เป้าหมายสูงสุดของการทำงานด้านทฤษฎีประเภทนี้คืออะไร?
Smolin: ความคิดคือการพัฒนาและคิดค้นทฤษฎีที่คุณสามารถอนุมานการทำนายที่ทดสอบการทดสอบ คนที่จริงจังที่สุดไม่ได้ใช้ข้อเสนอเชิงทฤษฎีอย่างจริงจังเว้นแต่ว่าจะมีวิธีการทดสอบอย่างน้อยก็ในหลักการหากไม่ได้รับการฝึกฝนในขณะนี้ หากไม่มีการทดลองมันเป็นเรื่องง่ายมากสำหรับนักทฤษฎีที่จะพูดถึงคณิตศาสตร์ที่สวยงามซึ่งผิดและไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับธรรมชาติ เราต้องการนักทดลองเพื่อคัดสรรความคิดและจำกัดความเป็นไปได้
มันเป็นแค่รุ่นสองหรือรุ่นสุดท้ายที่มีสถานการณ์ว่าทฤษฎีนั้นยากที่จะทดสอบ ดังนั้นคุณสามารถทำงานได้ทั้งรุ่นพูดแบบจำลองอนุภาคฟิสิกส์ที่เกินกว่ารุ่นมาตรฐานและสิ่งเหล่านี้ไม่ได้ถูกทดสอบทดลอง นี่เป็นเรื่องแปลกและน่าเสียดายที่ลักษณะของยุคของเรา
หลายคนที่จริงจังในสาขาฟิสิกส์เชิงทฤษฎีพื้นฐานทำงานหนักมากในการหยอกล้อและประดิษฐ์ข้อเสนอที่สามารถทดสอบได้ในขณะนี้ nonlocality รุ่นของฉันทำนายว่าผลกระทบของควอนตัมส่วนหนึ่งเป็นเพราะความจริงที่ว่าอะตอมมีความคล้ายคลึงกับอะตอมจำนวนมากในจักรวาล ถ้าเราสามารถสร้างระบบควอนตัมที่มีเอกลักษณ์ - ที่ไม่มีการทำสำเนาอย่างสมบูรณ์ในจักรวาลที่สังเกตได้ - มันจะไม่เชื่อฟังกลไกควอนตัมมันจะเชื่อฟังสมการที่แตกต่างกันบ้าง นั่นใกล้จะถึงเกณฑ์ของห้องปฏิบัติการทดลองในกลศาสตร์ควอนตัมที่สามารถทดสอบได้ในขณะนี้
บทความนี้ได้รับการแก้ไขและย่อเพื่อความชัดเจน คุณสามารถ ซื้อ "การปฏิวัติที่ยังไม่เสร็จของไอน์สไตน์" บน Amazon.com.
- อะตอมที่พันกัน 'น่ากลัว' เหล่านี้เพิ่งนำคอมพิวเตอร์ควอนตัมมาใกล้แค่ก้าวเดียว
- ควาซาร์โบราณให้หลักฐานที่น่าเหลือเชื่อสำหรับการพัวพันของควอนตัม
- ทำไมกลศาสตร์ควอนตัมถึงอธิบายแรงโน้มถ่วงไม่ได้? (Op-ED)
