Κβαντική φυσική και διαλεκτικός υλισμός (2)

Συνέχεια από: Πέμπτη, 13 Ιουνίου 2013

Κβαντική Φυσική (α)

Από το βιβλίο «Φιλοσοφία και θετικές επιστήμες στην Σοβιετική Ένωση»

εκδόσεις Rowohlt, 1958

του Gustav A. Wetter

Η φιλοσοφική προβληματική της Κβαντικής Φυσικής

Η κύρια φροντίδα των σοβιετικών φιλοσόφων στο πεδίο της κβαντικής φυσικής είναι να αντιταχθούν στις θετικιστικές και ιδεαλιστικές ερμηνείες των δεδομένων της (κβαντικής φυσικής). Στα πλαίσια αυτά λοιπόν καταπολεμείται ως επί τo πλείστον η «Σχολή της Κοπεγχάγης» (Niels Bohr, Werner Heisenberg, κ.α), κυρίως λόγω της αρχής της συμπληρωματικότητας (Komplementarität) και της αρχής της απροσδιοριστίας, τις οποίες πρεσβεύει, αλλά και λόγω της ερμηνείας που έδωσε στην στατιστική των κβαντικών διαδικασιών.

Στην κλασική φυσική είναι δυνατόν, με τον προσδιορισμό του τόπου και της ορμής (ως ορμή ορίζεται το γινόμενο ταχύτητας και μάζας. Η ταχύτητα είναι ένα διανυσματικό μέγεθος. Αυτό σημαίνει πως λαμβάνεται υπόψιν και η ακριβής κατεύθυνση του σώματος) ενός μακροσκοπικού σώματος, να προσδιοριστεί μονοσήμαντα η μελλοντική πορεία του. Αυτή η προβλεψιμότητα, και η λόγω αυτής, εκ των προτέρων δυνατότητα προσδιορισμού της συμπεριφοράς του σώματος, θεωρούνται ως η ουσία της αιτιότητας στην φυσική. Στην περιοχή όμως της μικροφυσικής έχει δειχθεί, πως η ταυτόχρονη ακριβής μέτρηση ή πρόβλεψη του τόπου  και της ορμής ενός μικροσωματιδίου, είναι ουσιαστικά αδύνατη. Σύμφωνα με την αρχή της «απροσδιοριστίας» του Heisenberg, κατά την ταυτόχρονη μέτρηση ή πρόβλεψη, του τόπου  και της ορμής, και τα δυο αυτά μεγέθη πρέπει να έχουν μια τέτοια απροσδιοριστία (ανακρίβεια), ώστε το γινόμενο και της απροσδιοριστίας και των δυο, να δίνει ένα αριθμό της τάξης της σταθεράς του Planck (h= 6,023*10^-34 δηλαδή 0 και 33 μηδενικά μετά το κόμμα): Δx*Δp_x≥h. Αυτό σημαίνει πως όσο πιο μεγάλη η ακρίβεια με την οποία μπορεί να γίνει μέτρηση του τόπου ενός σωματιδίου, τόσο πιο ανακριβής η μέτρηση ή πρόβλεψη της ορμής του σωματιδίου. Το ίδιο ισχύει και στην αντίθετη περίπτωση.

Η αρχή της απροσδιοριστίας(η μαθηματική σχέση των μεγεθών) θεμελιώνεται στον δυισμό κύματος-σωματιδίου. Στο γεγονός δηλαδή, πως για την φυσική περιγραφή της συμπεριφοράς ενός «σωματιδίου» της μικροφυσικής, πρέπει να χρησιμοποιηθεί πότε η εικόνα ενός σωματιδίου, πότε η εικόνα του κύματος. Πρέπει δηλαδή να χρησιμοποιηθούν δυο εικόνες που από την μια αποκλείονται αμοιβαίως, αλλά συμπληρώνονται, αφού μόνο όταν και οι δυο εικόνες ληφθούν υπόψιν, επιτρέπουν την πλήρη περιγραφή ενός μικροσωματιδίου.  Αυτή την μοναδική σχέση αμοιβαίου αποκλεισμού και ταυτόχρονης συμπλήρωσης, ο Bohr ονόμασε «συμπληρωματικότητα». Αυτή η αρχή δεν ισχύει μόνο για την εικόνα κύματος σωματιδίου, αλλά γενικά για τα ζευγάρια εκείνα των ιδιοτήτων, όπως τόπος και ορμή, χρόνος και ενέργεια, η ταυτόχρονη γνώση των οποίων θα ήταν απαραίτητη για την πλήρη περιγραφή ενός φυσικού αντικειμένου στα πλαίσια της κλασικής φυσικής. Η ταυτόχρονη απόδοση και των δυο ιδιοτήτων (πχ. τόπος και ορμή) σε ένα αντικείμενο που ανήκει στον χώρο της μικροφυσικής θα οδηγούσε σε αντιφάσεις. Στην πραγματικότητα της μικροφυσικής μπορεί να αποδοθεί μόνο μια πλευρά της. Η άλλη αναγκαίως αποκλείεται (αρχή της συμπληρωματικότητας). Επειδή δυο αμοιβαίως αποκλειόμενα δεδομένα δεν είναι δυνατόν να αποδοθούν σε ένα μόνο αντικείμενο, το οποίο υπάρχει ανεξάρτητα (όπως το αντιλαμβάνεται η γνωσιολογία του ρεαλισμού) από το γνωρίζον υποκείμενο, η Σχολή της Κοπεγχάγης τείνει για τον λόγο αυτόν, να περιορίζει  την έννοια της πραγματικότητας μόνο στην «φυσική πραγματικότητα». Με την «φυσική πραγματικότητα» εννοούνται οι ιδιότητες εκείνες που αποδίδονται στα μικροαντικείμενα κατά την φυσική περιγραφή τους. Το ερώτημα περί μιας αντικειμενικής, «καθ’εαυτήν» υπάρχουσας πραγματικότητας, η οποία βρίσκεται στο θεμέλιο της φυσικής μέτρησης και περιγραφής, απορρίπτεται ως «ανοησία» από μια διανοητική στάση που συγγενεύει με τον θετικισμό.

Με αυτή την στάση που περιγράψαμε συνδέεται και κάποιο ιδεαλιστικό χαρακτηριστικό. Ποιες ιδιότητες μπορούν να αποδοθούν σε ένα μικροσωματίδιο και ποιες όχι, εξαρτάται από τα όργανα μέτρησης που χρησιμοποιούνται. Εφόσον το όργανο μέτρησης αποτελεί μια «επέκταση» και εκλέπτυνση των αισθητηρίων του φυσικού παρατηρητή, δηλαδή του γνωρίζοντος υποκειμένου, η «φυσική πραγματικότητα» λοιπόν, εξαρτάται από γνωσιολογική τοποθέτηση του υποκειμένου. Εφόσον λοιπόν η «φυσική πραγματικότητα» ταυτίζεται με την θετικιστική αντίληψη περί πραγματικότητας, δεν μπορούμε να αρνηθούμε πως οι θεωρίες αυτές έχουν μια ιδεαλιστική χροιά.

Σύμφωνα με την ως άνω περιγραφή της θετικιστικής τοποθέτησης, έπρεπε να επέλθει και η άρνηση του νόμου της αιτιότητας, λόγω της αρχής της απροσδιοριστίας. Όταν η πραγματικότητα περιορίζεται στα δεδομένα της παρατήρησης, και όταν θεωρηθεί ως ανόητο το ερώτημα περί της ουσίας των πραγμάτων που βρίσκονται στην βάση αυτών των φαινομένων, τότε με την αιτιότητα δεν μπορεί πια να γίνει κατανοητή η σχέση αιτίας και αποτελέσματος. Τότε η αιτιότητα σημαίνει απλώς μια σταθερή και προβλεπτή αλληλουχία φαινομένων. Επειδή όμως λόγω της απροσδιοριστίας, οι προϋποθέσεις για τα φαινόμενα της μικροφυσικής δεν πια δεδομένες, δηλαδή δεν είναι δυνατός ο ταυτόχρονος προσδιορισμός του τόπου και της ορμής, ο νόμος της αιτιότητας χάνει την ισχύ του. Όταν λοιπόν οι φυσικοί μιλούν για «νόμους» στην περιοχή της μικροφυσικής (άτομα, ηλεκτρόνια), αυτοί είναι άλλης φύσεως από αυτούς που ισχύουν στην μακροφυσική: ενώ οι νόμοι της μακροφυσικής θεωρούνται ως «δυναμικοί», δηλαδή ισχυρίζονται την πως ισχύει ένα αυστηρός αιτιώδης προσδιορισμός σε κάθε περίπτωση, αυτοί της μικροφυσικής είναι «στατιστικής» φύσεως, αναφέρονται δηλαδή μόνο σε μια πιθανή (με την έννοια επίσης του μέσου όρου των περιπτώσεων) συμπεριφορά που προκύπτει από ένα σύνολο περιπτώσεων. Την ισχύ της αυστηρής αιτιότητας στον χώρο του ατόμου αρνούνται οι Bohr, Jordan, Born…Από την άλλη, οι De Broglie, Einstein, Schrödinger, Planck, θεωρούν πως οι παρατηρήσεις αναφέρονται στην πραγματικότητα, και πως ο νόμος της αιτιότητας έχει μια γενική ισχύ, και ελπίζουν πως μια επερχόμενη εξέλιξη της φυσικής θα επιτρέψει την ρεαλιστική-αιτιοκρατική ερμηνεία των δεδομένων της μικροφυσικής.

Η σοβιετική κριτική προς την «Σχολή της Κοπεγχάγης»
Η σοβιετική φιλοσοφία αντιτίθεται σφοδρά σε αυτή την φιλοσοφική ερμηνεία της κβαντικής φυσικής από πλευράς της σχολής της Κοπεγχάγης. Δεν αρνείται βέβαια τα φυσικά δεδομένα που θεμελιώνουν την αρχή της συμπληρωματικότητας, αλλά επιρρίπτει στην σχολή της Κοπεγχάγης, πως από την αρχή αυτή «δημιουργεί μια φιλοσοφική έννοια  της συμπληρωματικότητας, χαρακτηριστικό της οποίας είναι η άρνηση της αιτιότητας και αντικειμενικότητας στα φαινόμενα της μικροφυσικής». Το θεμελιώδες σφάλμα της σχολής της Κοπεγχάγης είναι το εξής: δεν θεωρεί την κυματοσυνάρτηση, (η οποία χαρακτηρίζει τις καταστάσεις του μικροσωματιδίου), ως ένα αντικειμενικό χαρακτηριστικό των μικροσωματιδίων, αλλά απλώς ως έκφραση «των γνώσεων του παρατηρητή». Η σχολή της Κοπεγχάγης δεν θεωρεί λοιπόν το κύμα ως πραγματική ιδιότητα του μικροσωματιδίου, αλλά ως απλό κύμα πιθανοτήτων. Ως απλή έκφραση της πιθανότητας με την οποία ένα μικροσωματίδιο, ας πούμε ηλεκτρόνιο, θα εμφανιστεί σε ένα συγκεκριμένο σημείο.

Συνεχίζεται.