Mintea omenească între clasic şi cuantic
R og er Penro nr ose şi
Ab A bner ner Shimo Shimony N ancy C ar twr i ght Step Stephen hen H awking ki ng
Noile teorii fizice născute din ideea de cuantă au influenţat gândirea umană, determinând o redefinire profundă şi radicală a concepţiei noastre despre univers şi a raporturilor cognitive dintre om şi Cosmos. (p. 7 -Roman Chirilă) Energia de mişcare poate fi convertită în masă, deci se sugerează ideea că particulele acestea „elementare” ar fi mai degrabă nişte procese şi nu corporalităţi materiale ul time constitutive. (p. 8-Ibidem)
Ştim deja, că esenţa cuanticii rezidă din faptul că starea unui sistem este dată nu doar de totalitatea proprietăţilor sale efective, ci şi de cea a potenţialităţilor sale, a ţesăturilor sale de virtualităţi. (p. 12-ibidem) Roman Chirilă comentându-l pe Penrose spune că în concepţia acestuia potenţialitatea face cu putinţă corelarea dintre „protomentalul” cosmic şi conştiinţa omenească, un soi de punte de comunicare coerentă dintre mentalul uman şi cel arhetipal-cosmic. (p. 13-Ibidem) Trecerea de la conştient la inconştient nu-i acum decât o modificare de stare, şi nu de statut ontologic. Penrose sugerează faptul că singurul fenomen căruia este necesară „curgerea” timpului este conştiinţa. Timpul face posibilă aducerea aminte, altfel spus cunoaşterea, conştiinţa putând fi privită deci şi ca o formă de aducere aminte. (p. 13-14-Ibidem) Cu cât înţelegem mai bine lumea fizică şi cu cât pătrundem mai adânc legile naturii, cu atât mai puternică este impresia că treptat lumea fizică dispare şi rămânem doar cu matematica. (Penrose, p. 23)
În forma sa cea mai cunoscută a mecanicii cuantice se foloseşte ecuaţia lui Schrodinger, care guvernează comportarea stării fizice a unui sistem cuantic – numită – numită starea sa cuantică – iar aceasta este o ecuaţie deterministă. (p. 25)
Istoria descoperirii de către Einstein a teoriei relativităţii generale conţine o morală importantă. Teoria a fost formulată complet în 1915. Ea nu se baza pe nici un rezultat 1
observaţional, ci pe2 diferite considerente estetice, geometrice şi fizice. Componentele sale principale erau principiul de echivalenţă a lui Galilei, exemplificat prin pietrele sale de diferite
mase lăsate să cadă, şi pe ideile geometriei neeuclidiene, care reprezintă modul obişnuit de descriere a cur burii spaţiu-timpului. (p. 36)
Un ceas mai aproape de suprafaţa Pământului rămâne în urmă faţă de un ceas situat în vârful unui turn. Acest efect a fost măsurat experimental. (p. 37) Obiectele care orbitează unul în jurul celuilalt radiază energie sub formă de unde gravitaţionale. (p. 38) În concepţia lui Penrose structura matematică se află în natură, teoria există realmente în spaţiul înconjurător, ea nu a fost impusă naturii de nimeni. (p. 38) Conform relativităţii generale, curbura spaţiului este determinată de cantitatea de materie prezentă în univers şi, după câte se pare, nu există suficient de multă pentru a închide geometria universului. Dar acest lucru se poate datora faptului că există multă materie întunecată sau ascunsă, despre care nu ştim însă precis că există.(p. 42) Cele trei modele disponibile la ora actuală în ştiinţă se numesc modelele Friedman şi sunt caracterizate prin faptul că sunt foarte simetrice. Ele sunt modele de univers iniţial în expansiune, cu toate acestea, universul este în orice moment uniform peste tot. Această presupunere este
conţinută în structura modelelor Friedman şi este cunoscută sub denumirea de
principiu
cosmologic. (p. 47)
Găurile negre au toate centre de singularitate, foarte asemănătoare cu un Big Bang inversat. Un posibil final al universului ar fi unirea tuturor găurilor negre şi să se producă un mare colaps: Big Crunch. (p. 48-49)
Principiul al doilea al termodinamicii ne spune că entropia creşte odată cu timpul. În general, entropia este o măsură a dezordinii dintr-un sistem. Este o problemă delicată pentru fizica teoretică să spună ce înţelege prin entropie. În general entropia unui sistem se calculează aşa: Se iau toate acele stări, care să spunem sunt situate într -o anumită regiune din spaţiul fazelor, se grupează împreună, se ia volumul acestei regiuni din spaţiul fazelor, se face logaritmul acestui
volum şi se înmulţeşte cu constanta numită constanta lui Boltzmann şi aceasta este entropia. (p. 51)
Am sus mai devreme că în mediul ştiinţific circulă trei mod ele de univers numite modelele lui Friedman,
şi toate sunt expansioniste. Penrose consideră că teoria cea mai larg acceptată este
teoria universului inflaţionist, potrivit căreia universul este atât de uniform la scară mare, deoarece 2
se presupune că ceva avut loc chiar în primele faze ale expansiunii universului. Însă ele nu crede această teorie. De fapt, dezordinea se înrăutăţeşte din ce în ce mai mult, pe măsură ce universul se extinde. (p. 53) Penrose nu este de acord cu majoritatea fizicienilor moderni, potrivit cărora dacă înţelegem
cu adevărat fizica cuantică, fizica clasică s-ar putea deduce din ea. Şi îşi propune să demonstreze acest lucru. (p. 59) Pentru Penrose mecanica cuantică este o teorie clară şi precisă. Cu toate acestea are şi multe mistere. Aceste mistere sunt de două feluri: mistere de categoria Z şi mistere de categoria X. a) Misterele din categoria Z
sunt mistere de tipul „puZZle”(enigmatice) – ele există cu
certitudine în lumea fizică, adică există experimente corecte care arată că mecanica cuantică se comportă într -adevăr în acest mod misterios. Aceste mistere sunt: dualitatea undă-particulă, măsurătorile de zero , efectele nelocale şi spinul. În această carte Penrose dezbate doar două dintre misterele de tipul Z: 1. Nelocalizarea cuantică sau după cum preferă unii corelarea cuantică. Ideea a venit de la experimentul EPR . Potrivit acestei teorii două particule diferite, aflate la distanţa considerabile
una de cealaltă sunt legate în mod misterios, sunt corelate . Aceste particule sunt în comunicare una cu cealaltă. Pentru mecanica cuantică este un mister cum comunică cele două particule. 2. Măsurătorile de nul şi este bine exemplificat prin problema Elitzur-Vaidman de testare a bombei. b) Mistere din categoria X sunt mistere de tipul paradoX. Din punctul de vedere al lui Penrose
acestea sunt indicaţii că teoria este incompletă. Exemplul cel mai pregnant de mister din
categoria X este cel legat de problema măsurării, şi anume, faptul că regulile se modifică de la U la R, atunci când trecem frontiera de la nivelul cuantic la spre nivelul clasic. Cel mai cunoscut
paradox de tipul X se referă la pisica lui Schrodinger . (p. 66-69) Bob Wald
spunea despre mecanica cuantică: „ Dacă crezi într -adevăr în mecanica
cuantică, atunci nu o poţi lua ad litteram”. Şi apoi continuă Penrose „ Într-un fel, există doar în mintea noastră – este modul nostru de a descrie lumea, el nu reprezintă lumea efectiv”.(p. 74) Penrose
consideră că la nivel cuantic natura face alegeri conform unei reguli pe care nu o
putem înţelege încă. (p. 86) Întreaga lume fizică poate fi descrisă, în principiu, folosind matematica. (p. 93)
3
Penrose, recunoscând Holton ),
că are la baza cercetărilor sale câteva themata (prejudecăţi vezi
consideră că poate trata ştiinţific conştiinţa, deoarece are pretenţia de a înţelege lumea
mentală din lumea fizică. (p. 94) „ Eu consider că este un concept accesibil(conştiinţa) din punct de vedere fizic; totuşi, a-l defini ar însemna, probabil, a-l defini greşit. ..După părerea mea există cel puţin două aspecte diferite ale conştiinţei. Pe de o parte, există manifestările pasive ale conştiinţei, din care face parte conştienţa. În această categorie includ, de exemplu, percepţia culorilor, a armoniilor, folosirea memoriei. Pe de altă parte, există manifestările active ale ei, care cuprind concepte cum sunt voinţa proprie şi capacitatea de a acţiona sub imperiul propriei voinţ e”. (p. 95)
„ Deşi am spus că nu ştiu ce anume este conştiinţa umană, eu consider că înţelegerea umană este o componentă a ei sau cel puţin ceva care o presupune…După părerea mea, oamenii sunt foarte asemănători cu multe din animale şi, deşi noi putem poseda o înţelegere mai bună decât a rudelor noastre, ele posedă totuşi o anumită înţelegere şi trebuie să posede şi conştienţă”. (p. 108-109)
„ După părerea mea, conştiinţa are un caracter global. Prin urmare, orice procese fizice responsabile pentru conştiinţă va trebui să aibă, în esenţă, un caracter global ”. (p. 121) Abner Shimony, critic al unor idei ale lui Penrose, spune despre pretenţia lui Penrose de a
putea trata intelectul în mod fizicalist: „ O argumentaţie fizicalistă recurentă, luată în considerare î n particular de teoriile duale, dar folosită şi de alte variante ale fizicalismului, este că o entitate caracterizată printr -un set de proprietăţi poate fi identică cu o altă entitate caracterizată de un set de proprietăţi complet diferit. Caracterizările pot implica modalităţi senzoriale diferite, dar şi una ce poate fi senzorială, iar cealaltă microfizică. Argumentaţia continuă apoi, sugerând că identitatea unei stări mentale cu o stare a creierului este un aspect al acestei identităţi logice, generale”. (p. 131) Roger Penrose
răspunde la acuzaţiile de fizicalism care i se aduc: „ Dacă intelectul este
ceva complet în afara corpului fizic este greu de înţeles de ce atât de multe dintre atributele sale pot fi asociate atât de strâns cu proprietăţile unui creier fizic” (IR, p. 428 cf Ibidem, p. 132) Abner Shimony
continuă critica la adresa concepţiei lui Penrose despre fizicalismul
mentalului spunând: „ Roger oferă noi elemente pentru explicarea pe baze fizice a capacităţilor mentale – şi anume, coerenţa cuantică la scară mare şi o presupusă modificare a dinamicii cuantice…Manifestările spirituale din viaţa noastră nu îşi găsesc loc într -o ontologie fizicalistă, iar un fizicalism guvernat de reguli cuantice rămâne tot un fizicalism…După părerea mea, Roger 4
încearcă să explice fenomenele mentale în cadrul unei ontologii fizicaliste prin folosirea
conceptelor cuantice”. (p. 137) Stephen Hawking
fiind un reducţionist convins este de acord cu Roger Penrose asupra
faptului că legile biologie pot fi reduse la acelea ale chimiei iar cele ale chimiei pot fi reduse la cele ale fizicii. (p. 149)
Concepţia lui Penrose despre conştiinţă şi despre corelarea cuantică îl face pe acesta să afirme că: „ Existenţa conştiinţei este fundamental necesară din punct de vedere ontologic în univers, eu consider că este într -adevăr ceva de această natură.”( p. 155)
Traducere din engleză de Cornelia Rusu şi Mircea Rusu, Editura Tehnică, Bucureşti, 1999
5
