Albert Einstein despre teoria cuantică ortodoxă

Putem începe să vedem câteva dintre motivele respingerii vehemente a lui Einstein a teoriei cuantice ortodoxe (OQT) ca o teorie satisfăcătoare (în ciuda succesului său empiric imens). La urma urmei, Einstein a inventat teoria cuantică. Planck a introdus ideea că energia E a unui oscilator de frecvență v este cuantificată în conformitate cu E = nhv ca dispozitiv de calcul, nu ca o nouă ipoteză incompatibilă cu fizica clasică. Scopul lui Planck a fost deducerea legii empirice a radiației corpului negru de la postulațiile de bază ale fizicii clasice. El a fost nemulțumit să descopere că cuantizarea energiei contrazicea fizica clasică și a petrecut în următorii cincisprezece ani încercarea de a elimina acest defect de la derivarea sa. Einstein, și inițial numai Einstein, a apreciat că lucrarea lui Planck a scos la iveală limitele fizicii clasice, fiind nevoie de un nou început. În acest sens, Einstein a inițiat teoria cuantică cu ipoteza „euristică” paradoxală că lumina constă din quante discrete cu energie E = hv, chiar dacă lumina are, de asemenea, fără îndoială, un caracter continuu ca o undă. Pentru Einstein în jurul anului 1905, sarcina fundamentală a noii teorii, necesară pentru a înlocui fizica clasică, ar fi aceea de a rezolva ghicitul naturii realității cuantice, având în vedere aspectele ei parțial contradictorii de particule și de câmp. Nu e de mirare că Einstein a fost deranjat când noua teorie a fost dezvoltată în mod deliberat să se sustragă și nu să rezolve această ghicire cuantică de bază.

Dar există mai mult decât atât față de opoziția lui Einstein față de OQT. Așa cum am subliniat mai sus, eșecul de a rezolva problema cuantică a undelor / particulelor asigură faptul că OQT nu poate fi interpretat în mod realist, ceea ce la rândul său asigură că OQT trebuie interpretat ca predicții (probabiliste) despre rezultatele măsurătorilor. Dar, la rândul său, există o varietate de consecințe dezastruoase – deși rar observate -. Pentru că înseamnă că OQT se prezintă numai în predicțiile fizice reale dacă o parte din fizica clasică (CP) este asociată cu OQT pentru un tratament de măsurare. Numai OQT poate să apară numai în predicțiile condiționate de tip: dacă se face o măsurare a observabilului A, rezultatul va fi una sau alta dintre valorile (a1 … an) cu probabilități (p1 … pn), cu:

Σ_r=1ⁿ P_r = 1

Și chiar și acest lucru merge prea departe: în mod strict, conform OQT, o stare mecanică cuantică poate fi atribuită doar unui sistem în măsura în care sistemul a fost supus unei anumite proceduri de pregătire, care trebuie specificată prin CP. Astfel, OQT, lipsit de CP, nu are nici un conținut fizic. Este doar OQT + CP care are conținut fizic. Dar OQT + CP, considerat o teorie fundamentală a fizicii, este un dezastru. Este (i) extrem de ad-hoc sau aberant, deoarece constă din două părți incoerente conceptual, OQT și CP. Este (ii) imprecisă, deoarece circumstanțele în care CP urmează să fie aplicate sunt specificate doar în termeni de măsurare, iar noțiunea de măsurare nu poate fi făcută precisă (Maxwell, 1972b). Este (iii) ambiguă, deoarece teoria nu decide fără echivoc între probabilism și determinism. Este (iv) ne-explicativă, nu numai din cauza caracterului ad-hoc al teoriei, ci și datorită faptului că teoria este obligată să presupună o anumită parte a ceea ce intenționează să explice, și anume CP. Teoria este (v) strict limitată în sensul că nu poate fi aplicată condițiilor care exclud posibilitatea măsurării, cum ar fi stările timpurii ale universului. Ea (vi) exclude posibilitatea gravitării cuantice și a cosmologiei cuantice, deoarece acestea ar necesita ca mijloacele de măsurare descrise în termenii CP să existe în afara spațiului-timp și dincolo de cosmos și, în mod clar, acest lucru nu este posibil.

Aceste șase defecte brute, în special (i) până la (iv), asigură faptul că OQT + CP este inacceptabil ca o teorie fizică fundamentală. OQT + CP nu poate fi considerat în mod justificat o parte a cunoștințelor științifice teoretice. (OQT + CP cuprinde o mulțime de cunoștințe empirice, dar nu se poate spune că este o teorie acceptabilă, constituind cunoștințe teoretice.) OQT + CP este la fel de inacceptabilă ca teoriile absurde, de succes empiric, dar extrem de aberante luate în considerare în capitolele anterioare. În practică, acest punct este fără îndoială. Marea majoritate a fizicienilor, de la scurt timp după 1926 până în prezent (sau până în 1993, când o versiune a acestui capitol a fost publicată pentru prima dată), au privit OQT ca o parte absolut acceptabilă a cunoașterii științifice: au reușit asta pentru că au fost capabili să pretindă că OQT + CP este într-adevăr doar OQT. În aproape toate manualele și jurnalele fizice, teoria cuantică este tratată ca și cum postulatele ei sunt pur mecanice cuantice. În consecință, OQT pare a fi complet non-ad-hoc, precis și explicativ, ca fiind coerent și unificat din punct de vedere conceptual ca orice teorie clasică. Dar toate acestea sunt o iluzie. Este rezultatul pretenției că teoria fizică – teoria care are conținut fizic – este mai degrabă OQT decât OQT + CP. Nu este posibil acest lucru. OQT, lipsit de CP, nu are niciun conținut fizic. Numai o lipsă de pricepere intelectuală face posibilă presupunerea că numai OQT are conținut fizic (sau că OQT + CP este într-adevăr, într-un fel, doar OQT).

Toate acestea demonstrează cât de inteligente erau instinctele lui Einstein atunci când a considerat OQT o teorie inacceptabilă. Și cât de greșit a fost Einstein să declare că Bohr și compania „nu văd ce fel de joc riscant se joacă cu realitatea”; și cât de sănătos, comparația lui este între OQT și „sistemul de iluzii al unui paranoic extrem de inteligent, alcătuit din elemente incoerente ale gândurilor”, și anume QT și CP!

Este important de apreciat că cele șase defecte de mai sus ale OQT, chiar dacă sunt consecinţele imposibilităţii interpretării OQT în mod realist, nu sunt defecte pe care doar realiștii le vor recunoaște. Orice fizician, realist sau instrumentalist, empiricist orientat spre scop sau empiricist standard, ar trebui, în practică, să considere defectele de mai sus drept motive suficiente pentru găsirea inacceptabilă a OQT. 17 Avem aici, de fapt, un argument general împotriva instrumentalismului și a realismului . Orice teorie fizică fundamentală, și nu doar OQT, care este interpretată în mod instrumentalist, care prezice numai rezultatele (observabile) ale măsurătorilor, va fi, în același mod inacceptabilă (i) ad hoc, (ii) imprecisă și (iv) non-explanatorie. Cu alte cuvinte, unitatea teoretică implică realism; anti-realismul, construit într-o teorie fizică (așa cum este construit în OQT), trebuie să conducă inevitabil, la un moment dat, la aspecte ad-hocs sau aberații inacceptabile (vezi Maxwell, 1993b, unde acest argument este expus mai detaliat).

Sursa: Nicholas Maxwell, Capitolul ”Einstein, aim-oriented empiricism, and the discovery of special and general relativity”, din cartea ”Karl Popper, Science and Enlightenment”, UCL Press. (2017), licența CC BY 4.0. Traducere și adaptare Nicolae Sfetcu