Instrumentalismul convenționalist în fizica cuantică contemporană

În timp ce pleda, ca lider necontestat al școlii de la Copenhaga, amestecul său specific de pozitivism, realism și existențialism, Bohr nu a anticipat, din păcate, efectele pe termen lung ale învățăturilor sale asupra tuturor celor din generațiile viitoare de fizicieni care nu aveau pregătire filosofică sau sofisticarea necesară pentru a distinge între nuanțele filosofice subtile și simplificările lor exagerate. Astfel de fizicieni au condensat întreaga filozofie a lui Bohr în enunțuri simplificate ale principiilor complementarității, dualității undă-particulă și ale naturii clasice a „aparatului” și pur și simplu au ignorat restul. Într-adevăr, ceea ce Karl Popper numește „al treilea grup de fizicieni”, care a apărut imediat după al doilea război mondial și a devenit în curând majoritatea covârșitoare, este descris de el după cum urmează: „Este format din cei care s-au îndepărtat de discuții [ confruntarea dintre pozitivism și realism în fizica cuantică], deoarece le consideră drept filosofice și pentru că ei cred, în mod greșit, că discuțiile filosofice nu sunt importante pentru fizică. În acest grup apar mulți fizicieni mai tineri care au crescut într-o perioadă de supra-specializare și în noul cult al îngustării și disprețul față de generația mai în vârstă nespecialistă: o tradiție care poate duce cu ușurință la sfârșitul științei și înlocuirea sa cu tehnologie”. La aprecierea atitudinii acestui „al treilea grup de fizicieni” o formă de instrumentalism, Popper continuă să spună: „Dar acest instrumentalism, această atitudine la modă de a fi dur și de a nu stărui pentru orice prostii – este ea însăși o teorie filosofică veche, se pare. Pentru o lungă perioadă de timp, Biserica a folosit concepția instrumentalistă a științei ca o armă împotriva unei științe în creștere … [așa cum se poate vedea în] argumentul cu care Cardinalul Bellarmino se opunea învățăturilor lui Galileo asupra sistemului Copernican și cu care episcopul Berkeley s-a opus lui Newton . … Astfel, instrumentalismul revigorează numai o filosofie a antichității considerabile. Dar instrumentiștii moderni, desigur, nu știu că sunt filozofi. În consecință, ei nu sunt conștienți nici de posibilitatea ca filosofia lor la modă să fie, de fapt, necritică, irațională și înșelătoare – așa cum sunt convins că este.”

Nu trebuie să ne abonăm la principiile realismului lui Popper – sau, de altfel, la oricare dintre diferitele mărci coexistente ale „realismului” filosofic – pentru a fi de acord cu aceste evaluări. De fapt, unele dintre observațiile sale nu numai că primesc susținere din declarațiile fondatorilor teoriei cuantice (Dirac, Heisenberg, Born, etc.), citate mai devreme în această monografie, dar au fost reluate involuntar de unul dintre cei mai remarcabili membri ai „celui de al treilea grup de fizicieni”, în următoarea afirmație: „Evoluțiile post-război ale electrodinamicii cuantice au fost în mare parte dominate de întrebări de formalism și tehnică și nu conțin nicio îmbunătățire fundamentală a fundamentelor fizice ale teoriei” (Schwinger, 1958, p. Xv). Din păcate, această declarație și alte declarații similare ale unuia dintre cei mai apreciați și mai talentați fizicieni teoreticieni din epoca de după al doilea război mondial nu au avut niciun impact profund asupra acelor contemporani ai săi care aparțineau grupului de „fizicieni mai tineri care au crescut într-o perioadă de supra-specializare „. De fapt, nu poate fi de acord decât cu Popper, deoarece el ajunge la următoarea evaluare pesimistă a evoluțiilor post-al Doilea Război Mondial în fizica cuantică:

   „A apărut o situație foarte gravă. Atmosfera generală antiraționalistă, care a devenit o amenințare majoră a timpului nostru și care trebuie combătută este datoria fiecărui gânditor care se ocupă de tradițiile civilizației noastre, a condus la o deteriorare serioasă a standardelor discuțiilor științifice. Totul este legat de dificultățile teoriei – sau mai degrabă nu de dificultățile teoriei în sine, ca și de dificultățile noilor tehnici care amenință să încurce teoria. A început cu străluciți fizicieni tineri care s-au înmulțit în stăpânirea instrumentelor și au privit în jos la noi amatori care se luptă să înțeleagă ce fac și spun. A devenit o amenințare atunci când această atitudine s-a întărit într-un fel de etichetă profesională. Dar cel mai mare dintre fizicienii contemporani nu a adoptat niciodată o astfel de atitudine. Acest lucru este valabil pentru Einstein și Schrödinger, dar și pentru Bohr. Ei nu s-au glorificat niciodată în formalismul lor, dar au rămas întotdeauna căutători, prea conștienți de imensitatea ignoranței lor „(Popper, 1982a, p. 156).

Din punct de vedere istoric, această „situație foarte gravă” a început prin acceptarea deplină de către noua generație de fizicieni post-celui de-al doilea război mondial a unei scheme algoritmice de eliminare a „infinităților” de expansiunea perturbării pentru matricea S în electrodinamica cuantică (QED) același QED care a fost fondat de Dirac (1927), dar în a cărui formulă a început să-și exprime în mod public îndoielile încă la mijlocul anilor 1930 (vezi Sec. 9.6). Într-adevăr, după ce a abordat anumite discrepanțe experimentale, în mod obișnuit deschis și hotărât fără compromisuri, pe care le-a folosit chiar și în privința propriilor teorii, Dirac a declarat următoarele: „Singura parte importantă a fizicii teoretice pe care trebuie să o renunțăm este electrodinamica cuantică … Putem renunța fără regrete …; de fapt, din cauza complexității sale extreme, majoritatea fizicienilor vor fi bucuroși să vadă sfârșitul acesteia „(Dirac, 1936). Cu toate acestea, Dirac a investit încă zece ani de muncă grea, încercând să încerce să se ocupe de infinitățile din QED prin studiul electrodynamicii clasice, doar pentru a ajunge în cele din urmă „la ideea că infinitele sunt un artefact matematic care rezultă din expansiunea în [cuplajul constante], care sunt de fapt nevalabile (Dirac, 1946) „(Pais, 1987, p. 106).

În consecință, spre deosebire de noua generație de fizicieni post-cel de-al doilea război mondial, Dirac a rămas total neimpresionat de succesele numerice ale programului de renormalizare în electrodinamica cuantică. El a declarat de la bun început: „Lucrările recente ale lui Lamb, Schwinger și Feynman și alții au avut un mare succes. . . dar teoria rezultată este una urâtă și incompletă „(Dirac, 1951). Și, așa cum se vede din numeroasele citate ale cuvintelor lui Dirac din această monografie, și așa cum a fost documentat extensiv în biografia recentă (Kragh, 1990), pe tot restul vieții sale nu a impus niciodată verdictul că „aceste renormalizare , chiar dacă acestea pot conduce la rezultate în acord cu observațiile, sunt reguli artificiale și pot să nu accept că fundamentele actuale ale teoriei cuantice relativiste sunt corecte „(Dirac 1978a, p. 20).

Că acest verdict este unul corect, a fost confirmat de unul dintre fondatorii programului renormalizării convenționale, când a afirmat: „Concluzionăm că o teorie convergentă nu poate fi formulată în mod consecvent în cadrul conceptelor spațiu-timp prezente „(Schwinger, 1958, pp. Xv-xvi).

…

Pe motive pur raționale, s-ar fi putut aștepta ca, chiar înainte ca acest ultim fragment de informație să devină disponibil în anii 1980, avertismentele publice ale lui Dirac și observațiile lui Schwinger ar fi fost deja la îndemână la începutul anilor ’50, și un efort concertat ar fi fost montat pentru a investiga fundamentele mecanicii cuantice relativiste în general și, în special, a teoriei câmpului cuantic. Cu toate acestea, după cum este bine cunoscut, aceasta nu este deloc ceea ce s-a întâmplat. Mai degrabă, la mijlocul anilor cincizeci, o paradă a modurilor de schimbare a început să se desfășoare în fizica elementară a particulelor și continuă să fie neîmplinită în prezent. În cea mai mare parte a acestei perioade, convingerea predominantă a fost că aceste evoluții au condus la predicții care erau „în acord cu experimentul” – care, într-o simplificare și distorsiune brută a învățăturilor lui Bohr, a fost considerat arbitrul final al valabilității diferitelor (și multor) tranziții la modă. Cu toate acestea, nu numai că a fost demonstrată în mod repetat că analiza rezultatelor experimentale poate fi greșită, calculul teoretic poate fi incorect și chiar compararea dintre teorie și experiment poate fi defectuoasă, dar, așa cum Heisenberg a subliniat într-o manieră acerbă, puterea a fost într-adevăr singurul criteriu pentru adevăr, astfel astronomia lui Ptolemeu nu ar fi mai rea decât lui Newton „(Heisenberg, 1971, p. 212).

Într-adevăr, pe lângă Dirac, singurul alt părinte fondator al teoriei cuantice care a trăit să vadă aceste evoluții, și-a exprimat nemulțumirea și dezaprobarea într-un articol publicat în același timp în care moartea lui a fost anunțată lumii profesionale a fizicii. Al doilea paragraf al acestui articol conține următoarea declarație: „Cred că anumite evoluții greșite ale teoriei particulelor – și mă tem că există astfel de evoluții – sunt cauzate de o concepție greșită a unor fizicieni că este posibil să se evite complet argumentele filosofice. Începând cu filosofia proastă, ele pun întrebările greșite. Este doar o mică exagerare să spunem că fizica bună a fost uneori răsfățată de filozofia săracă „(Heisenberg, 1976, p. 32).

Așa cum am menționat mai devreme, Karl Popper a clasificat foarte bine acest tip de „filosofie proastă” ca o formă de instrumentalism și l-a descris ca fiind „părerea că nu există nimic de înțeles într-o [teorie științifică]: că nu putem face mai mult decât să stăpânim formalismul matematic, și apoi să învățăm cum să îl aplicăm „(Popper, 1982a, p. 101).

Totuși, maniera cavalieră în care matematica însăși a fost tratată după începerea programului de renormalizare, indică faptul că instrumentalismul în sine nu este singurul responsabil pentru acest declin considerabil al standardelor de stabilire a adevărului în știință. Într-adevăr, încă de la apariția teoriei renormalizării în electrodinamica cuantică, în teoria cuantică „stăpânirea unui formalism matematic” a însemnat dezvoltarea abilităților computaționale de a deriva algoritmic din „predicțiile” numerice „teoretice”. Astfel de practici necesită acceptarea necritică a unei serii de „reguli de lucru” computationale sau, cel puțin, acceptarea celor mai subiective tipuri de criterii pentru valabilitatea lor matematică – chiar și atunci când aceste criterii contravin tuturor normelor deductive acceptate în contemporan matematică. În cuvintele lui Dirac, aceste practici reprezintă „o deviere drastică de la … deducție logică la o simplă stabilire a regulilor de lucru” (Dirac, 1965, p. 685). De fapt, încă de la apariția teoriei renormalizării, atitudinea dominantă a devenit să se ignore criteriile matematice obiective ale adevărului și consistenței și să substituie procedurile matematice acceptate convențional, adică formal regulile computaționale considerate în mod obișnuit a produce rezultate valide, atâta timp cât ele au fost declarate acceptabile de către aceia pe care Dyson (1983) îi descrie drept „mandarinii” generației de fizicieni de după cel de-al doilea război mondial.

Prin urmare, este adecvat să clasificăm acest tip de abordare a științei prin eticheta mai precisă a instrumentalismului convenționalist. Această etichetă are rolul de a reflecta faptul că practicile sale generale ignoră sau resping nu numai toate valorile adevărului pe care realismul științific se așteaptă să le îndeplinească teoriile fizice (cf. Murdoch, 1989, pp. 200-201), dar și cele mai de bază forme ale adevărului matematic – înlocuindu-le cu simple convenții. Așa cum reflectă activitățile „mainstream” din teoria cuantică, astfel de convenții se bazează în primul rând pe consensul predominant printre fizicienii conducători ai perioadei instrumentaliste actuale în fizica cuantică cu privire la tipurile de proceduri computaționale care sunt „acceptabile”. Ca atare, aspectele convenționale ale acestei forme de instrumentalism ar trebui să fie strict distinse de tipul de convenționalism al lui Poincaré (care a privit într-adevăr alegerea geometriilor potrivite pentru descrierea lumii fizice ca fiind o chestiune de convenție, dar altfel a reflectat un respect profund pentru adevărul matematic obiectiv și o iubire pentru frumusețea matematică la fel ca cea afișată de Dirac) , sau din forme contemporane de convenționalism în filosofie, care văd toate afirmațiile din logică și matematică ca fiind pur analitice și, ca atare, provenind din convențiile lingvistice (Quine, 1949). De asemenea, trebuie distins de pozitivismul logic, mai ales având în vedere faptul că, atunci când unii autori contemporani discută temelia teoriei cuantice, ei tind să identifice termenul „instrumentalism” cu așa-numitul „pozitivism al fizicienilor” (d’Espagnat , 1989, p. 28). Într-adevăr, deși atunci când sunt privite ca filosofii generale, precum și filozofiile de lucru aplicate științei, pozitivismul logic și instrumentalismul împărtășesc unele puncte comune, ele sunt în mod fundamental distincte în multe aspecte.

Sursa: Eduard Prugovecki, Historical and Epistemological Perspectives on Developments in Relativity and Quantum Theory