Conexiunea dintre fizica cuantică și filozofie

Conexiunea dintre fizica cuantică și filozofie este comună, mulți oameni de știință navigând prin ambele discipline în căutarea unuia dintre răspunsurile fundamentale ale existenței: ce suntem. Gustavo Esteban Romero, născut în orașul La Plata (Argentina) acum 60 de ani, profesor de Astrofizică Relativistă la Universitatea Națională din La Plata, cercetător superior al Consiliului Național de Cercetare Științifică și Tehnică din Argentina și director al Institutului Argentinian de Radioastronomie, este unul dintre ei. A fost la Universitatea din Sevilla, invitat de Facultatea de Filosofie, dar prezența sa a stârnit imediat cereri de participare la evenimente ale facultăților de Fizică și Matematică, la care s-a alăturat fără ezitare și în cadrul cărora a acordat acest interviu în care abordează de la principiile cuantice la concepte despre viață, moarte, călătorii în timp sau ideea de dumnezeu.

Întrebare. Fizica cuantică explică realitatea?

Răspuns. Este o teorie de bază care explică structura materiei și constituția sistemelor materiale. Sunt și alte lucruri, cum ar fi, de exemplu, spațiul-timp-timp, de care mecanica cuantică nu se ocupă. De asemenea, nu explică toate fenomenele fizicii. La scara umană, fenomenele cuantice dispar atunci când trecem la scări unde există sisteme foarte complexe.

Î. Sugerați că există un substrat mai de bază, că există ceva mai mult pe care nu îl cunoaștem din această ontologie a lumii la care vă referiți?

R. Există indicii că ar putea exista ceva mai fundamental decât mecanica cuantică și spațiul-timp-timp, care sunt cele două mari elemente constitutive ale ontologiei noastre actuale. Mecanica cuantică, în extensia sa cea mai modernă, care se numește teoria cuantică a câmpurilor, postulează că substratul de bază al universului este format din 25 de câmpuri care dau naștere sistemelor materiale care, în ultimă instanță, formează lucrurile pe care le vedem. Pe de altă parte, avem spațiul-timp-timp, care este descris de teoria generală a relativității. Acum, există domenii de experiență pe care teoria generală a relativității nu le acoperă. Însuși Einstein și-a dat seama că teoria își prezice limitele, până unde poate fi aplicată și în ce cazuri nu poate fi folosită.

Î. În ce cazuri?

R. Nu poate fi aplicată pentru a descrie ceea ce se întâmplă în centrul găurilor negre sau nu poate fi aplicată pentru a descrie ceea ce s-a întâmplat la începutul expansiunii cosmice. Când vine vorba de aplicarea la aceste cazuri, apar infinituri, care este o formă matematică de a spune că teoria eșuează. Asta și alte lucruri ne sugerează că poate exista ceva mai de bază decât spațiul-timp și decât câmpurile cuantice, ceva din care, poate, poate emerge ceea ce numim astăzi realitatea.

Î. Afirmați că sistemele cuantice nu sunt nici unde, nici particule. Ce sunt?

R. Sunt sisteme care există într-un domeniu care este foarte îndepărtat de experiența de zi cu zi, de conceptele de undă sau particule din fizica macroscopică, la scară umană. Există proprietăți ale sistemelor macroscopice, ale sistemelor vieții de zi cu zi, care par să nu le aibă sistemele cuantice. De exemplu: nu par să aibă definit în același timp ceea ce numim poziție și impuls, adică nu au definită poziția și viteza simultan. În anumite limite, sistemele cuantice se comportă similar cu o undă și în altele similar cu o particulă. Dar ar fi o greșeală să ne gândim la ele cu aceste imagini mentale clasice.

Î. De asemenea, afirmați că nu există colapsul funcției de undă, variația bruscă a stării unui sistem după ce a fost măsurat.

R. Funcția de undă care apare în mecanica cuantică este un concept matematic care conține informații referitoare la setul de proprietăți ale sistemului, ceea ce se numește stare. Dar nu poate colapsa pentru că obiectele matematice nu pot colapsa: numărul patru sau o rădăcină pătrată sau o ecuație nu pot colapsa. Clădirile da, sau o scară sau o persoană, dar nu un obiect matematic. Imaginați-vă un zar agitat în mână. Admite șase stări posibile. Când îl pun pe masă, în condițiile limită ale mesei, una dintre aceste șase posibilități se materializează. Dar probabilitatea nu colapsează, ceea ce se întâmplă este că există o evoluție a sistemului din starea în care condițiile limită nu erau încă fixate spre o alta în care sunt: asta înseamnă că a existat o interacțiune. Starea este fixată, dar probabilitatea rămâne aceeași. Nu există o prăbușire a probabilității.

Toate evenimentele din univers sunt determinate de la un principiu comun. Toate stările au fost definite de una din trecut.

Î. Totul este determinat?

R. Împletirea cuantică este una dintre cele mai ciudate și stranii proprietăți ale mecanicii cuantice. Un sistem cuantic este format din mai multe componente și dacă fac o determinare a stării unei componente, știu imediat starea celeilalte. Sunt corelații instantanee și nu sunt produse prin variabile ascunse sau prin transmiterea de informații la o viteză mai mare decât cea a luminii. Într-un limbaj de zi cu zi, asta ar însemna că toate evenimentele din univers sunt determinate de la un principiu comun. Toate stările au fost definite de una din trecut. Cu alte cuvinte, există un determinism strict în univers.

Î. Nu există liber arbitru?

R. După părerea mea, există motive filosofice să credem că nu există și că, în plus, nu are sens. Dacă te uiți la contextul cosmologic, întregul univers era la origine atât de compact, încât, practic, toate sistemele erau în legătură cauzală unele cu altele. Ființele umane se supun legilor naturale în același mod ca tot ceea ce există, tot ceea ce este natural. Dacă nu ar exista o relație cauzală între condițiile mele și acțiunile mele, ar fi imposibil să-mi atribui capacitatea de a exercita acte în conformitate cu voința mea. Pentru ca un act să fie liber, pentru a nu fi aleatoriu și a depinde de mine, trebuie să am controlul asupra acelui act și singura modalitate de a face asta este ca să existe un lanț cauzal strict. Oricine poate face ce vrea, ceea ce nu putem este să vrem ceea ce vrem. Experimentele actuale în neuroștiință arată că luarea deciziilor de către creier, în general, nu este mediată de conștiință. Subiecții iau deciziile, în mod inconștient, înainte de a fi conștienți ei înșiși că au luat decizia.

Trecutul, prezentul și viitorul există și că totalitatea tuturor evenimentelor care alcătuiesc spațiul-timp este o totalitate auto-existentă

Î. Deci, totul este scris?

R. N-aș spune că este scris, ci că este determinat, ceea ce nu este același lucru. Ar fi scris dacă l-am putea citi cumva, dar noi nu avem capacitatea de a-l citi sau de a-l proiecta în viitor pentru că procesele care se petrec sunt extrem de complexe, nu sunt liniare și nu avem posibilitatea de a le prezice. Vă așteptați ca eu să mă comport într-un anumit fel, să nu mă apuc, deodată, să sar sau să cânt reggaeton. Urmez mai mult sau mai puțin traiectoria pe care o prezic evenimentele mele anterioare. Dar sistemele complexe au atât de multe interacțiuni neliniare cu alte sisteme încât este foarte greu de prezis comportamentul lor. Vedem asta cu vremea, care este mult mai simplă decât un creier. Meteorologii pot face predicții probabiliste cu o fereastră de cel mult o săptămână. Dar să pretinzi să faci asta dincolo de atât este practic imposibil, deoarece mici perturbații în condițiile inițiale se propagă rapid și produc schimbări enorme în rezultate.

Î. Nici particulele nu sunt elemente ale materiei, ci proprietăți, nu sunt acele biluțe pe care ni le imaginăm învârtindu-se în jurul unui nucleu?

R. Teoria cuantică a câmpurilor, care este cea mai bine coroborată pe care o avem astăzi despre structura realității, a materiei, postulează existența acelor 25 de câmpuri pe care le-am menționat și care admit excitații discrete, care sunt particulele. Le puteți vedea într-un sistem de referință și, în altul, dispar. Dacă vă mișcați într-un mod accelerat, va exista un flux termic și anumite particule vor apărea în sistemul dumneavoastră de referință. Dar dacă vă mișcați într-un sistem inerțial, cu viteză constantă, aceste particule nu există. Nimic nu apare și dispare din nimic. Ceea ce se întâmplă este că particulele sunt proprietăți ale câmpurilor și detectoarele diferite le pot detecta sau nu. Dacă într-un autobuz vă uitați la persoana care stă lângă dumneavoastră, aceasta nu se mișcă. Dacă vă uitați de pe stradă la acea persoană, aceasta se mișcă cu o anumită viteză: se schimbă sistemul de referință și se schimbă proprietățile. La fel se întâmplă și cu particulele. Câmpurile cuantice nu dispar, continuă să existe. Ceea ce are realitatea ontologică în ultimă instanță este câmpul, excitațiile pot fi percepute sau nu, în funcție de sistemul în care te afli.

În ultimă instanță, care este cel mai simplu lucru din care este compusă realitatea? Câmpuri cuantice care, interacționând, se excită și formează asta ce numim noi particule

Î. Dar ce suntem noi? Moleculele sunt formate din atomi și aceștia, la rândul lor, din particule

R. Suntem ceva mult mai complex decât asta, pentru că realitatea se organizează pe nivele. Aveți proprietăți pe care particulele care vă formează nu le au. Particulele au sarcină electrică și dumneavoastră nu. Dumneavoastră puteți gândi, merge și vorbi, dar particulele nu, și nici celulele, care sunt la un nivel intermediar, nici țesuturile, nici organele. Există funcționalități și o apariție de proprietăți noi pe măsură ce urci în complexitate. Acum, când mergeți în jos, spre substrat, până unde știm acum — pentru că eu las ușa deschisă ca să existe substraturi încă mai elementare —, ceea ce avem sunt câmpurile cuantice. În ultimă instanță, care este cel mai simplu lucru din care este compusă realitatea? Câmpuri cuantice care, interacționând, se excită și formează asta ce numim noi particule. Le gândim ca și cum ar fi lucruri, dar de fapt sunt proprietăți. Sunt ca valurile de pe suprafața agitată a mării. Valurile formează vârtejuri și forme complexe. Acum, gândiți-vă că, în loc de apă, aveți câmpuri și o furtună de interacțiuni foarte complexe. Dumneavoastră, eu, cititorul, suntem acele furtuni.

Î. Deci suntem câmpuri cuantice?

R. Suntem mai mult pentru că, insist, există apariții de proprietăți pe care nu trebuie să le subestimăm. Gândiți-vă din nou la un vârtej în apă: are o mulțime de proprietăți, vătjuri, temperatură, lucruri pe care particulele care formează apa nu le au. Proprietățile particulelor se pierd și apar altele.Mai multe informațiiSabine Hossenfelder, fizician: „Dacă te bazezi pe matematică, suntem nemuritori”

Î. Odată cu moartea, cu pierderea acestor proprietăți, rămâne un substrat cuantic?

R. Moartea este un termen care se aplică sistemelor complexe vii. Eu nu l-aș aplica unui câmp. Dacă mergem spre trecutul universului, acele 25 de câmpuri, pe măsură ce temperatura crește, pe măsură ce condițiile devin mai extreme, încep să se unească unele cu altele. De exemplu, câmpul electromagnetic se unește cu câmpul slab și formează câmpul electroslab. Atunci ajungem să avem mai puține câmpuri până formăm un singur câmp cuantic mare care continuă să existe pe spațiul-timp-timp. Cum din acel câmp unificat apar celelalte? Nu știm.

Î. Supraviețuim într-o stare cuantică?

R. Vă puteți consola, poate, gândindu-vă la existența dumneavoastră ca o anumită extensie în spațiul-timp-timp care va fi mereu acolo, în sensul că acel spațiu-timp-timp, fiind cvadridimensional și neexistând o a cincea dimensiune în care tot acest ansamblu să evolueze, este mereu acolo. Imaginați-vă nașterea ca o margine spațio-temporală și moartea ca celălalt capăt. Ar fi ca diferența dintre capul meu și picioare: diferite aspecte ale unei entități extinse în spațiu-timp-timp. Moartea și nașterea sunt margini, ca și pielea mea.Imaginați-vă nașterea ca o margine spațio-temporală și moartea ca celălalt capăt. Ar fi ca diferența dintre capul meu și picioare: diferite aspecte ale unei entități extinse în spațiu-timp.

Î. Ce este eternalismul pe care îl apărați?

R. Este ideea că nu doar prezentul este ceea ce există, ci că trecutul, prezentul și viitorul există și că totalitatea tuturor evenimentelor care alcătuiesc spațiul-timp-timp este o totalitate auto-existentă.

Î. Am putea, așadar, călători în timp?

R. Să spunem că există soluții la ecuațiile lui Einstein care fac posibilă călătoria în timp. De fapt, nu este nevoie de ceva foarte sofisticat. Există o gaură neagră în centrul galaxiei noastre. Dacă ați arunca o sondă cu o persoană foarte aproape de orizontul evenimentelor și v-ați întoarce, acel astronaut s-ar întoarce în viitor, timpul scurs pe Pământ în timpul călătoriei este mult mai lung decât timpul experimentat de persoana care a călătorit. Există și alte soluții pe care nu știm dacă apar în lumea reală, cum ar fi găurile de vierme, care ar conecta două regiuni ale spațiului-timp-timp foarte separate. Există lucrări publicate în literatura științifică în care universul este o singură entitate auto-existentă, iar cauza care generează începutul expansiunii, de fapt, este în viitor. Nu spun că este cazul, ci că este conceput.

De fapt, nu există o devenire, ci o relație de înainte sau după evenimente

Î. Deci suntem eterni?

R. Etern nu înseamnă nelimitat, ci că ocupăm o regiune a unui spațiu-timp care cuprinde totalitatea, tot ceea ce există. Ești o subregiune a acelui spațiu-timp și acea subregiune nu se schimbă față de un supra-timp. Încearcă să nu te gândești la trei dimensiuni care se schimbă în raport cu timpul, care este al patrulea dimensiune, ci la un întreg care include acea a patra dimensiune. Este un pachet care nu se poate schimba și ceea ce poți stabili sunt relații între obiectele care sunt acolo înăuntru, dar totalitatea nu se poate schimba pentru că timpul este acolo înăuntru ca o dimensiune în plus. Ceea ce percep eu acum este pur și simplu un moment, ceea ce se întâmplă acum este că creierul tău integrează diferite tipuri de evenimente care sunt legate cauzal în așa fel încât creează acea iluzie a devenirii, dar, de fapt, nu există o devenire, ci o relație de înainte sau după evenimente, nu există o apariție și dispariție a evenimentelor.

Î. Dumnezeu există?

R. Ca de obicei în filozofie, depinde ce înțelegi prin dumnezeu. Dacă vă referiți la dumnezeul teologilor, o ființă supremă creatoare a universului, dar diferită de univers, care este un agent intenționat, atotștiutor, atotputernic, binevoitor etc., cred că diferitele atribute care îi sunt atribuite intră în coliziune unele cu altele, ceea ce face ca aceasta să fie contradictoriu și este imposibil ca acestea să corespundă unei entități reale. Cred că, în general, agenții supranaturali care încalcă ceea ce am stabilit în legile naturale nu există. Este ceea ce se numește, dintr-un punct de vedere filosofic, naturalism, că tot ceea ce există se supune legilor naturale. Merg puțin mai departe și susțin materialismul care, în plus, susține că singurele entități existente sunt entitățile materiale cu care este posibil să interacționezi și care pot exista în diferite stări. Asta exclude nu doar pe dumnezeu, ci și lucruri precum fantome, entități spirituale sau suflete.