Vrhunski filozof za Index: Fizičari ne žele vidjeti da teorija relativnosti ne stoji

UGLEDNI američki filozof znanosti Tim Maudlin je u intervjuu Indexu rekao da fizičari uglavnom odbijaju prihvatiti da su fizikalni eksperimenti za koje je 2022. dodijeljena Nobelova nagrada već pokazali da Einsteinova teorija relativnosti ima temeljenih kontradikcija te da je treba mijenjati.

Maudlin, profesor na New York Universityju, autor više knjiga na temu filozofije fizike, tu je tezu iznio u sklopu godišnjeg predavanja Frane Petrić, koje je organizirano povodom obljetnice Instituta za filozofiju. Naime, 27. lipnja proslavljena je 57. godišnjica Instituta koju ta istraživačka institucija tradicionalno obilježava dodjelom nagrada studentima, nagrade za najbolju filozofsku knjigu te nagrade zaposlenicima za izvrsnost i pozvanim predavanjem vodećih svjetskih mislilaca.

Maudlinov posjet Institutu posebno je interesantan u kontekstu činjenice da je on osnivač Bellova instituta za istraživanje temelja fizike u Svetoj Nedilji na Hvaru.

Održao fascinantno predavanje

Prema njegovom izlaganju, činjenica da su fizičari u eksperimentima potvrdili kvantnu spregu, koju je Einstein nazvao "sablasnim djelovanjem na daljinu", nagoviješta da brzina svjetlosti u vakuumu nije nužno granična brzina koju ništa ne može premašiti, što bi trebalo značiti da Einsteinova teorija relativnosti ne stoji.

Maudlin je u predavanju podsjetio da su Albert Einstein, Boris Podolski i Nathan Rosen još 1935. predstavili tzv. EPR paradoks, misaoni eksperiment koji je doveo u pitanje razumijevanje kvantne mehanike. On se temeljio na ideji da kvantna mehanika predviđa da se dvije čestice poput elektrona mogu spregnuti, odnosno povezati tako da svojstva jedne određuju svojstva druge, bez obzira na udaljenost između njih. Iz njega je proizlazilo da bismo u trenutku kada eksperimentom doznamo spin jednog od spregnutih elektrona, koji je prije eksperimenta bio nepoznat, istoga trenutka doznali spin drugoga, iako su međusobno udaljeni svjetlosnim godinama.

Kvantna spregnutost je potvrđena u eksperimentima koje je osmislio irski fizičar John Bell. Prema klasičnoj fizici, potvrda kvantne sprege značila bi da bi informacije mogle putovati trenutno, odnosno brže od svjetlosti, što je u suprotnosti s teorijom relativnosti.

No fizičari su zaključili da ta potvrda nije dokaz da informacije mogu putovati brže od svjetlosti jer se mjerenja svojstava čestica ne mogu ni na kakav način koristiti za prenošenje informacija. Drugim riječima, zasad nije jasno kako bi bilo moguće manipulirati jednim elektronom da bi se informacije prenijele do drugog, udaljenog elektrona.

"Vrijeme je da se počne misliti"

Maudlin je u izlaganju rekao da ne vidi zašto se u budućnosti korelacijska povezanost spregnutih čestica ne bi mogla koristiti za slanje korisnih informacija. Doveo je u pitanje koncept prostor-vremena utemeljen na teoriji relativnosti, ustvrdio da fizika već desetljećima ne daje neke nove velike uvide te da ne uspijeva povezati kvantnu mehaniku i teoriju relativnosti u smislenu zajedničku teoriju.

Poručio je da je prošlo vrijeme kada je bilo dovoljno i plodonosno slijediti uputu "šuti i računaj", koja odražava stav većine fizičara da je takva metoda ključan alat za razotkrivanje tajni prirode.

Za kraj je istaknuo da je došlo vrijeme da se počne misliti, a tu vidi problem s fizičarima koji to, po njemu, uglavnom odbijaju te je izrazio uvjerenje da bi taj posao možda bolje mogli odraditi filozofi znanosti koji se bave ontološkim pitanjima.

Nakon izlaganja napravili smo intervju s Maudlinom.

Uzročnost brža od svjetlosti

U svojem izlaganju rekli ste da bi se kvantna korelacija u fenomenu kvantne spregnutosti mogla iskoristiti za trenutno prenošenje informacija. To je u suprotnosti s uvriježenim razumijevanjem znanstvenika. Koje bi empirijski provjerljive posljedice imao novi uvid u pojam prostora i vremena, koji bi proizlazio iz činjenice da mjerenje na jednom dijelu spregnutog sustava trenutačno mijenja svojstva tog sustava na proizvoljnoj udaljenosti?

Ideja da bi mogle postojati sheme za superluminalno signaliziranje (brže od svjetlosti) je spekulativna. Ono što nije spekulativno, što je dokazano u laboratoriju, jest da mora postojati superluminalna uzročnost. Mnogi fizičari ne cijene razliku između signaliziranja i uzročnosti. Signaliziranje je oblik uzročnosti - ono što pošiljatelj radi je uzrok poruke koju primatelj prima, ali ne podržava svaki tip uzročne veze signaliziranje.

Što je sa signaliziranjem bržim od svjetlosti?

Ne bi li superluminalnu signalizaciju trebalo potvrditi u eksperimentima prije nego što se teorija relativnosti proglasi problematičnom?

Da bi postojala uzročnost, pojava uzroka mora barem promijeniti vjerojatnost učinka. Ali za kanal signaliziranja, uzrok mora dodatno biti slobodno kontroliran od strane pošiljatelja, a učinak mora biti opažen od strane primatelja. U različitim tumačenjima kvantne teorije ti uvjeti mogu izostati iako postoji superluminalna uzročnost. Na primjer, u teorijama s probabilističkim "kolapsom valne funkcije" eksperimentator može učiniti nešto što osigurava da će doći do kolapsa, ali ne može kontrolirati točno kako se kolaps događa ("Bog se igra s kockama"). Također, u kvantnoj teoriji pretpostavlja se kvantna valna funkcija sustava, ali svi se slažu da valna funkcija nije izravno opaziva, pa čak i ako pošiljatelj može kontrolirati valnu funkciju udaljenog sustava, to ne znači da primatelj može opažati što je pošiljatelj učinio.

Uobičajeno shvaćanje teorije relativnosti nije samo da ona zabranjuje superluminalno signaliziranje, već da zabranjuje i superluminalnu uzročnost. Ako to tako shvatimo, eksperimenti su to već opovrgnuli. Mnogi fizičari inzistiraju da nema superluminalnog signaliziranja te da stoga teorija relativnosti opstaje, ali koncept signaliziranja ne igra nikakvu ulogu u formulaciji teorije relativnosti.

Što se tiče empirijskih posljedica superluminalne uzročnosti, to u potpunosti ovisi o preciznim detaljima teorije. No ne postoji opći odgovor na to pitanje. Za neke precizno formulirane teorije, čini se da se mogu izvesti empirijske posljedice, ali to će varirati od teorije do teorije. "Standardna" kvantna mehanika nije dovoljno jasno formulirana da bi se to pitanje uopće moglo postaviti. Ona se oslanja na nejasan i neprecizan pojam "mjerenja". To je poteškoća poznata kao "problem mjerenja" u kvantnoj teoriji.

Fizičari ignoriraju bitan problem?

Tijekom izlaganja rekli ste da fizičare ne zabrinjava ono što vi smatrate bitnim kontradikcijama između teorije relativnosti i kvantne teorije. Čini se da smatrate kako bi se time trebali pozabaviti filozofi znanosti. Koje bi mogle biti njihove prednosti u odnosu na znanstvenike?

Što se tiče sukoba između kvantne teorije i teorije relativnosti, ne mislim da filozofi imaju prednost pred fizičarima, osim u onoj mjeri u kojoj jasno razumiju situaciju. To je problem o kojem bi se fizičari trebali brinuti i trebali bi ga rješavati. Ali također bi se trebali brinuti o i rješavati temeljne konceptualne probleme kvantne teorije, poput problema mjerenja, kao što su Einstein, Schrödinger i Bell stalno inzistirali. Iz prilično čudnih razloga, većina fizičara odlučila je jednostavno ignorirati ta pitanja u korist stava "šuti i računaj". Ono što su filozofi činili je inzistiranje na ispravnosti onoga što su Einstein i drugi tvrdili. Glavni razlog zašto cijene problem je filozofska obuka u jasnoj konceptualnoj analizi i uvažavanje logički ispravnih argumenata.

Nema razlike između temeljne fizike i filozofije fizike

Znanstvenici su u više navrata izrazili sasvim suprotna uvjerenja. Primjerice, Richard Feynmann je rekao da je "filozofija znanstvenicima potrebna koliko i ornitologija pticama", Stephen Hawking je da je "filozofija mrtva" te da su "znanstvenici postali nositelji baklje otkrića u našoj potrazi za znanjem", a Lawrence Krauss da "filozofija nije korisna za znanost", da "s vremena na vrijeme može postaviti zanimljiva pitanja, ali ih ne može riješiti." Zašto mislite da je red na filozofima da preuzmu baklju?

Što se tiče Feynmanove izjave: ona je zapravo prilično čudna. Ornitologija bi bila od velike koristi pticama: mogle bi bolje razumjeti svoje predatore, gdje mogu pronaći hranu, itd. Razlog zašto ptice ne koriste ornitologiju je taj što nisu dovoljno inteligentne da je razumiju.

Hawking očito nije bio svjestan što dobri filozofi fizike rade. To nije veliko iznenađenje: čitanje je za njega bilo vrlo teško. Ove prilično djetinjaste uvrede od strane Hawkinga i Kraussa ne zaslužuju pažnju. One nisu argumenti ili razložne opservacije i nisu potkrijepljene nikakvim dokazima ili pokazateljima da su uopće svjesni što filozofi rade.

Zapravo ne postoji razlika između "filozofije fizike" i "temeljne fizike". Primjerice, David Albert naziva se "filozofom fizike", ali njegov doktorat je iz teorijske fizike, a njegov prvi posao bio je na odsjeku za fiziku. Kasnije je prešao na odjel za filozofiju ne zato što je htio "raditi filozofiju", već zato što odjeli za fiziku nisu podržavali istraživanja u temeljnoj fizici.

Danas je zajednica temeljne fizike raspršena među odjelima za filozofiju, matematiku i fiziku, s možda najmanje ljudi na odjelima za fiziku. To je upravo razlog zašto sam osnovao John Bell Institute for the Foundations of Physics: kako bih pokušao stvoriti ujedinjeniju i interaktivniju zajednicu ljudi zainteresiranih za temeljnu fiziku.

Postoji li neki primjer u recentnijoj povijesti znanosti da je neko bitno znanstveno pitanje riješio neki filozof? Smatrate li da bi vaš Institut ili Vi osobno mogli pridonijeti nalaženju odgovora na velika pitanja?

Da, svakako. Mentor moje disertacije Clark Glymour napravio je važan rad na teoriji kauzalnih grafova, koja se široko koristi u mnogim različitim znanstvenim poljima. On i njegovi kolege razvili su računalne programe za sustavno pretraživanje prostora mogućih kauzalnih struktura i identificiranje onih koje su najjače podržane podacima.

Njihove programe koristila je primjerice NASA za dizajniranje metoda analize koje koriste svemirske sonde. Jedna od tema intenzivnog proučavanja filozofa je i teorija potvrde, posebno Bayesovske metode. Nju znanstvenici stalno koriste, no ponekad loše. Stručnjaci iz filozofske zajednice mogu pomoći i već su pomogli. Isto se može dogoditi i s fizikom, iako su sadašnji problemi u fizici toliko teški da nitko ne postiže veliki napredak.