godzina...

Spór Einstein-Bohr

Pojawienie się mechaniki kwantowej spowodowało spore zamieszanie wśród fizyków dwudziestego wieku. Jak każda nowo wprowadzona teoria, budziła ona kontrowersje. Przez długie lata trwał spór o słuszność zarówno koncepcji klasycznej, jak i kwantowej. Nowa teoria stopniowo wymuszała na uczonych odchodzenie od zdrowego rozsądku na rzecz wniosków wynikających z jej postulatów.
Do najbardziej znanych i zaciętych dyskusji tamtych czasów należał spór między Albertem Einsteinem i Nielsem Bohrem, dotyczący właściwej oceny i interpretacji mechaniki kwantowej. Do pierwszego spotkania uczonych doszło podczas wizyty Bohra w Berlinie w 1920 r. Jednak prawdziwa wymiana zdań miała miejsce w 1927 r. na międzynarodowej konferencji zorganizowanej przez Instytut Solvaya. Jak twierdzili później uczestnicy konferencji Einstein ".prawie nic nie powiedział prócz zaprezentowania prostego sprzeciwu do prawdopodobnych interpretacji... Następnie zamilknął...". Upomniał on wtedy entuzjastów teorii kwantowej, że "Bóg nie gra w kości z Wszechświatem". Wypowiedź ta odnosiła się do prawdopodobieństwa na jakim opiera się nowa teoria. Zgodnie z jego poglądami we wszechświecie nie ma miejsca na przypadkowość. Fizyka powinna przewidywać jak ewoluuje wszechświat, a nie tylko określać prawdopodobieństwo zajścia jakiegoś zdarzenia. Podchodził on do teorii kwantowo-mechanicznej bardzo sceptycznie, gdyż zaciekle bronił determinizmu i przyczynowości.Jeśli mechanika kwantowa podważa te cechy, to tylko dlatego, żejest teorią niezupełną. Bohr był zdania, że podobnie jak należał przyjąć zaskakujące twierdzenia teorii względności, bo potwierdzało je doświadczenie, powinno się także zaakceptować "dziwactwa" kwantówki, ponieważ są one potwierdzane przez eksperymenty. Wymiana argumentów odżywała podczas kolejnych spotkań obu fizyków.
Einstein konstruował eksperymenty myślowe, które miały ukazywać absurdalność wniosków wynikających z postulatów mechaniki kwantowej. Bohr (często po kilkudniowym wysiłku intelektualnym) znajdował błąd tkwiący w rozumowaniu Einsteina. Albert jednak nie dawał za wygraną. Wraz z Podolskym i Rosenem opracował eksperyment myślowy i opublikował go w 1935 pod tytułem "Can Quantum Mechanical Description of Physical Reality Be Considered Complete?" (Czy kwantowo-mechaniczny opis fizycznej rzeczywistości można uważać za zupełny?). Praca ta, skrótowo nazywana paradoksem EPR, odwoływała się do zasady nieoznaczoności Heisenberga. Einstein próbował ją pbejść dokonując pomiaru cząstki towarzyszącej. Eksperyment zakładał, że jakiś atom emituje 2 elektrony i podróżują one w dwóch przeciwnych kierunkach. Zgodnie z mechaniką kwantową elektrony, które kiedyś ze sobą oddziaływały nie mogą mieć takiego samego spinu, więc jeden z nich ma spin +1/2, a drugi -1/2. Akceptujemy fakt, że nie wiemy nic o cząstce aż do chwili pomiaru. Jednak w chwili dokonania pomiaru zyskujemy pewność posiadania przez elektron określonego spinu. Automatycznie uzyskujemy przekonanie, że drugi elektron ma spin przeciwny. W tym momencie rodzi się wątpliwość: skoro przed pomiarem żaden z elektronów nie miał określonego spinu (określone było tylko prawdopodobieństwo), to skąd drugi z nich natychmiast(!) wiedział jaki ma mieć spin? Einstein nazywał to zjawisko "dziwacznym oddziaływaniem na odległość". Paradoks EPR podsumowano wnioskiem, że związek pomiędzy zdarzeniami dotyczącymi obu cząstek, a wynikiem pomiarów można zrozumieć tylko jeśli ma się do dyspozycji dodatkowe dane, których teoria kwantowo-mechaniczna nie jest w stanie dostarczyć. W odpowiedzi Bohr opublikował wkrótce artykuł pod tym samym tytułem co Einstein z kolegami ("Can Quantum...?"). Wytłumaczył w nim, że nie można separować zdarzeń dotyczących obu cząstek, że układ musi zawierać nie tylko je obie, ale także obserwatora, który decyduje o warunkach pomiaru. W roku 1936 Einstein uznał w końcu mechanikę kwantową za logicznie możliwy do przyjęcia system, jednak jak twierdził "(.) tak bardzo przeciwny memu instynktowi naukowemu, że nie mogę przerwać poszukiwań za teorią bardziej zupełną". Bohr ową niekompletność tłumaczył, nie brakami w teorii, a własnościami świata, w którym żyjemy. Ta ciekawa dysputa przyczyniła się do poszerzenia horyzontów myślowych nie tylko obu fizyków, ale także obserwatorów tego fascynującego pojedynku wielkich umysłów. Część uczonych opowiadała się za Bohrem i głoszoną przez niego interpretacją mechaniki kwantowej (zwaną interpretacją kopenhaską), inni próbowali, tak jak Einstein, podchodzić do tej kwestii z rozsądkiem, związanym z tradycyjnym pojmowaniem praw fizycznych. Ostatecznie przyszłość przyznała rację Bohrowi. Mimo to dyskusje nad istotą mechaniki kwantowej trwają do dzisiaj. Niezależnie jednak od sposobu interpretacji, ukazuje ona, że działanie wszechświata opiera się na zasadach, które przeczą codziennemu doświadczeniu i zdrowemu rozsądkowi.