11. Mit nem tud a kvantummechanika?

A paradoxonokat tehát elkerültük, a mikrorendszerek viselkedéséről a kvantummechanikával mindent megtudhatunk, ami a KF fogalmak rendszerében egyáltalán lehetséges, ennek nyomán képesek vagyunk integrált áramköröket építeni és modellezni a Nap energiatermelését - és Einsteinnek mégis hiányérzete volt, és hogy azóta egész csomó más fizikusnak is, azt a kvantummechanika alapjairól szóló vitacikkek tömege bizonyítja. Ennek a hiányérzetnek az okát könnyű felfedezni; már az eddigi, szükségképp hézagos ismertetőből is kiderülhetett az értelmezéseknek az a makacs törekvése, hogy a kvantummechanikával valamiképp magáról a mikrorendszerről tudjunk meg dolgokat, ne csak az arra vonatkozó KF mérési eredményekről. Hiába, el kell ismernünk: zavar, ha nem tudjuk, "valójában" micsoda az elektron, a foton meg a többi, és "valójában" miféle tulajdonságaik vannak. És itt a "valójában" idézőjele a szokástól eltérően nem a szó gyengített értelmére utal, hanem épp ellenkezőleg: azt a kívánságot jeleztem vele, hogy amit tudni akarunk, az valóságosabb a KF fogalmak és velük köznapi fogalmaink valóságánál. Hiszen már beláttuk, hogy a KF fogalmak a mikrovilág leírására nem alkalmasak, tehát amit a mikrovilágból általuk mégis megragadhatunk, az annak a világnak csak mintegy vetülete; érthető, hogy szeretnénk megismerni saját valóságát is.

A kvantummechanika klasszikusai, például Bohr és Heisenberg, kezdettől érezték ezt az igényt - de mindjárt vissza is utasították. Bármely fizikai leírásmódnak szükségképpen olyan fogalmakkal kell dolgoznia, mondták, mint hely, idő, sebesség, energia, azaz KF fogalmak: ez az a nyelv, amely számunkra adott, ha feladjuk, nem tudunk többé egymással kommunikálni. Maga az emberi tapasztalat diktálja ezeknek a fogalmaknak a használatát; még ha a mikrofolyamatok "valójában" nem is a mi téridőnkben mennek végbe, mi egyszerűen semmit nem vagyunk képesek másképp tapasztalni, mint ebben a téridőben. Minden más "világ" zárt előttünk, már ami annak saját valóságát illeti. Annyit tudhatunk róla, amennyi a mi világunkkal való kölcsönhatása révén ebben a világban is megragadható. Igazából semmi gyakorlati szempontból nincs szükségünk többre; az, hogy milyenek a mikrorendszerek "önmagukban", nem tudományosabb kérdés, mint hogy hány angyal férne el egy tű hegyén.

Ez az álláspont, nemhiába klasszikusoké, igen észszerű. De Einsteinnek mégis hiányérzete volt... Mint már a relativitáselméletről szóló fejezetből kiderülhetett, nem kevésbé észszerűen. Egyrészt nincs elvi akadálya, hogy a fizikában további absztrakciós szinteket vezessünk be az eddigiek után, még ha az így kidolgozott fogalomrendszernek nem is lesz közvetlenül köze a "mi világunk" megfogható jelenségeihez; ne felejtsük el, hogy a klasszikus fizika fogalmai is absztrakciók, és a matematikának ezen a téren még nyilván nagy lehetőségei vannak. Másrészt ha egy ilyen, pl. a mikrovilágot önmagában jellemző szinttel a "mi világunkban" tapasztalt jelenségeket konzisztens módon értelmezni tudnánk, akkor valószínűleg ezekre is kapnánk új, az eddigieknél általánosabb érvényű összefüggéseket, egyszerűen azért, mert a valóságban (legalábbis eddig minden jel erre mutat), a MAKROvilág is mikrorendszereken alapul. A Lorentz-kontrakció például a nagy sebességeken észlelt mechanikai jelenségek leírására alkalmas volt, ám Einsteinnek a relativitáselméletben kidolgozott új fogalmai ezen kívül a természetnek számos új, nemcsak nagy sebességeken lényeges vonását is feltárták. Várható tehát, hogy egy mikroszintű leírásmód alapján a "mi világunkat" is mélyebben megérthetnénk. Gondoljunk vissza arra a két alapstratégiára, amit a nagy sebességek körül felmerült problémák megoldásában alkalmazni lehetett: az egyikben (Lorentz - Fitzgerald) a régi fogalmak megtartásával új fizikai feltevéseket vezettek be a természet működéséről, a másikban (Einstein) magukat az alapfogalmakat értelmezték át. Kétségtelen, hogy a mikrovilágban felmerült problémákkal szemben a kvantummechanika minden (másirányú) radikalizmusával együtt az első utat követte, és mindmáig nyitva van a kérdés, hogy egy igazi mikroszintű leírásmód lehetséges volna-e.

Tudatában kell lennünk azonban, hogy semmilyen mikroszintű leírásmód nem alapulhat a KF fogalmak valamiféle becsempészésén a mikrovilágba. Például illuzórikus annak feltételezése, hogy a kétrés-kísérletben a fotonnak mikroszinten tudjuk valami olyan tulajdonságát értelmezni, amiből egyértelmű matematikai transzformációval mégiscsak kiderülne, hogy melyik résen ment át. Más szóval, ebben a kétrés-helyzetben KF-jellegű helye a fotonnak mikroszinten sem lesz. Ilyenfajta "rejtett változók" lehetősége ma már (elsősorban John Stuart Bell angol fizikus egy szellemes elméleti ötlete és az ahhoz kapcsolódó kísérletek révén, amelyekre még kitérek) teljes általánosságban kizárható. Bele kell nyugodnunk, hogy ha a mikrorendszerek "saját" leírása valaha megvalósul, az minden bizonnyal radikálisan különbözni fog mai KF fogalomrendszerünktől és egyúttal természetes köznapi gondolkodásunktól.

Egy ilyen hipotetikus mikroszintű fogalomrendszer kidolgozása épp ezért különösen nehéz feladat. Mi most körülbelül abban a helyzetben vagyunk, mint a rab, aki eljutott a probléma második közelítéséig, majd azt is észrevette, hogy addigi logikájának folytatásával a kérdést nem tudja eldönteni. Ez a helyzet felel meg annak, hogy a kvantummechanika koppenhágai értelmezése világosan elismeri eddigi fogalmaink alkalmatlanságát a mikrovilág saját valóságának feltárására. Ezekkel a fogalmakkal tehát hiába próbálkoznánk tovább: minden bizonnyal vagy az eddigi kvantummechanikával egyenértékű (tehát annál semmivel sem többet mondó) elméletet kapnánk, vagy olyat, ami a tapasztalattal nem egyezik meg.

Marad azonban egy másik megoldási stratégia, amellyel a rab paradoxonát végül is meg lehetett oldani. (Vigyázat! Ami ezután következik, azt sajnos már nem a klasszikusok mondják, csak én - kérem, fogadják erős gyanakvással, vagyis gondolják meg jól!) Hogy kapta a rab a harmadik közelítést? Úgy, hogy elemezte saját ismeretszerzési helyzetét, tehát a problémát az adott objektív szituáció vizsgálatáról átvitte saját, a szituáció vizsgálatát célzó gondolkodásának vizsgálatára. A mikrofizika esetében ez egy új probléma felmerülését jelentené: azt, hogy miért és hogyan rosszak klasszikus-fizikai fogalmaink a mikrorendszerek leírásában. Ez látszólag nem fizikai kérdés, és ha a fizikát szigorúan úgy definiáljuk, mint ami csak az objektív valóságra irányulhat, kizárva magának a kutatási folyamatnak a vizsgálatát, akkor a fenti kérdés valóban nem tartozik a fizikára. Persze ha ennek ellenére egy reális fizikai probléma megoldásához visz közelebb, akkor talán nem érdemes a definíción rágódnunk. Ez a megközelítés természetesen még az eddigieknél is elvontabb formalizmust tenne szükségessé, amelynek tartalmaznia kellene az emberi ismeretszerzés modelljét éppúgy, mint különféle hipotetikus (természetesen nem KF-jellegű, hanem absztrakt matematikai) mikrovilág-modelleket; ezekből kiindulva és alkalmazva rájuk a megismerés-modellt, ki lehetne próbálni, hogy milyen mikrovilág-modellből adódnának ki nemcsak KF fogalmaink, hanem az azok használata során tapasztalt konkrét nehézségeink és paradoxonaink is. Ha azután találnánk ilyen modellt, ez viszonyulna úgy a kvantummechanikához, mint a speciális relativitáselmélet a Lorentz-kontrakció elméletéhez, és ezt tekinthetnénk úgy, mint a mikrorendszerek "saját valóságának" fizikai leírását. De ez persze már egy másik történet. Lehetőségének felvetésével csak azt akarom hangsúlyozni, amire a második fejezetben már felhívtam a figyelmet, de ami most, a kvantummechanika tanulságai után remélhetőleg még világosabb: olyan helyzetben, amikor tudományos ismereteink bővülését addigi fogalomrendszerünk elégtelensége akadályozza, a problémával ott érdemes szembenézni, ahol a legégetőbb: magánál a fogalomrendszernél. Ez pedig szükségképpen kijelöl egy új, a fizikában eddig szokatlan, de előbb-utóbb valószínűleg megkerülhetetlen feladatot: ismereteink természetének elemzését a fizika egzakt módszereivel, elválaszthatatlan egységben az objektív világ vizsgálatával. Ezt a feladatot nem oldhatja meg sem a szokásos episztemológia a maga notórius naivitásával saját ideológiai alapfeltevéseit és gondolati peremfeltételeit illetően, és még kevésbé az a "modern-fizikai miszticizmus", amely különféle változatokban a mélyebb megértés látszatát próbálja kelteni a szubjektum és objektum határainak irracionális összemosásával. Amire szükség van, az éppolyan egzakt természettudomány, mint az eddigi, a mikrovilág saját szintjének leírásában éppúgy, mint a lehetséges többi új valóságtartományéban.




Hátra Kezdőlap Előre