2022 metų Nobelio fizikos premija: į ką dar neatkreipta dėmesio

 

Kodėl nebuvo tinkamai įvertintas Einsteinas

 

Taip, Albertas Einsteinas Nobelio premiją gavo. Bet ne už specialiąją ir bendrąją reliatyvumo teorijas, kurios radikaliai pakeitė iki tol vyravusį požiūrį į tikrovę ir atvėrė duris į Visatos paslapčių atskleidimą, o už fotoefekto teorinį paaiškinimą. Be abejo, tai nepaprastai reikšmingas atradimas, tačiau reliatyvumo teorijoms (specialiajai ir bendrajai) nė iš tolo prilygti negali. Taigi kodėl Einsteinui nebuvo skirta Nobelio premija ir už reliatyvumo teorijas, kodėl jis nebuvo tinkamai įvertintas?

Atsakymas ganėtinai paprastas. Nobelio premijos už mokslinius darbus gali būti skiriamos tik tiems, kurių atradimai ar išradimai gali duoti žmonijai praktinę naudą. Tokia buvo Alfredo Nobelio valia. O kokia gi nauda iš Einsteino tegul ir matematiškai pagrįstų teiginių, kad laiko tėkmė priklauso nuo judėjimo greičio, o tokio dalyko kaip Saulės ar Žemės trauka išvis gal nėra, nes trauka (gravitacija) esanti tik kreivos erdvės pasekmė? Jokios! Bent tuo metu, kai gyveno Einsteinas, taip buvo manoma. O ir dabar jokia korporacija į Einsteino teorijų pritaikymą praktikoje neinvestuos, nes tokia investicija gali duoti naudos po šimtmečių, o gal išvis neduoti. Tiesa, finansuojami moksliniai tyrimai, kuriais siekiama nustatyti, pavyzdžiui, ar iš tiesų, kaip numatė Einsteinas, masyvūs kūnai iškreipia erdvę ir šviesos spindulių kelią, tačiau bent iki šiol tokie tyrimai praktinės naudos, kurią būtų galima išmatuoti pinigais, žmonijai dar nedavė. Tad tie mokslininkai, kurie vertino Einsteino teorijų svarbą ir vykdė Nobelio valią, tikriausiai buvo visiškai teisūs, paskyrę jam Nobelio premiją tik už kur kas mažiau reikšmingą, tačiau žmonijai naudingą fotoefektą.

 

Kokią naudą žmonijai gali duoti atradimai, įvertinti 2022 metų Nobelio fizikos premija?

 

Atsakymą į šį klausimą pateikė pats Nobelio premijų komitetas. Prancūzo Alaino Aspect, amerikiečio Johno Clauserio ir austro Antono Zeilingerio moksliniai tyrimai ir jų rezultatai gal net netrukus leis sukurti fantastiškomis savybėmis pasižyminčius kvantinius kompiuterius, kvantinius informacinius tinklus, saugų šifruotą kvantinį ryšį.

Viskas aišku, suprantama! Akivaizdu, kad bet kuri informacinėmis technologijomis užsiimanti bendrovė tokių atradimų nepastebėti negali – tikriausiai jau seniai pastebėjo ir į jų pritaikymą praktikoje investavo nemažus pinigus.

Kita vertus, pati Nobelio premijos formuluotė „už eksperimentus su susietais (entangled) fotonais, Bello nelygybės pažeidimo nustatymą ir tapimą pradininkais kvantinės informacijos moksluose“ gali ne vieną sugluminti. Arba nieko nesupras, arba neapsakomai nustebs. Be abejo, nustebs tiktai tuo atveju, jeigu žinos, kas yra tie „susieti fotonai“ ir kad „Bello nelygybė“ net su Einsteinu susijusi. Tačiau tam „Šiaurės Atėnų“ skaitytojui, kuriam ne mokslo teorijos rūpi, o tiktai žmogus ir įvairialypė jo egzistencija, visa tai gali atrodyti visiškai nesvarbu. Žinoma, ir jis norėtų įsigyti kompiuterį, kuris gal net protauti gebės, bet bus įsitikinęs, kad jokie „susieti fotonai“ neišspręs amžinos „myli–nemyli“ problemos, nepaaiškins troškimo rašyti eiles ir spręsti politinius klausimus. Tad į dar vieną fizikams skirtą Nobelio premiją jis tikrai neatkreips dėmesio.

O be reikalo! Nors pastaroji fizikams skirta Nobelio premija siūlo žmonijai tokias informacines technologijas, kurias galima pavadinti fantastinėmis, svarbiau yra tai, kad ji gali plačiai atverti duris ezoterikai.

 

Einsteinas ir kvantinė fizika

 

Ne visi buvo įsitikinę Einsteino genialumu. Pavyzdžiui, garsusis prancūzų fizikas, matematikas ir mokslo filosofas Jules’is Henri Poincaré savo paskaitose ir straipsniuose nenutylėjo nė vieno tuometinio mokslo laimėjimo, bet niekur ir niekada neužsiminė apie Einsteino reliatyvumo teoriją. Be abejo, tai nesutrukdė Einsteinui išgarsėti, ir mokslinėse diskusijose jo žodis dažnai būdavo lemiamas. Aršios diskusijos įsiplieskė 1925–1928 metais, kai buvo kuriami kvantinės mechanikos pagrindai. „Aš prisimenu diskusijas su Bohru, trukusias daug valandų iki gilaus vidurnakčio ir pasibaigusias neviltimi; o kai po diskusijos nuėjau pasivaikščioti į gretimą parką, aš vis sau kartojau: ar iš tiesų gamta gali būti tokia absurdiška, kokia ji mums atrodė šiuose atominiuose eksperimentuose?“ – rašė vienas iš kvantinės mechanikos kūrėjų Werneris Karlas Heisenbergas. Jo ir Nielso Bohro pažiūros buvo labai panašios, bet ir jiems buvo daug kas neaišku. O štai Einsteinas net suprasti negalėjo, kaip galima svarstyti absurdiškus klausimus. „Mudu su Einsteinu puikiai praleidome vakarą, – savo prisiminimuose rašė Heisenbergas, – bet vos tik ėmėme kalbėti apie kvantinės mechanikos interpretacijas, nei aš jo, nei jis manęs nepajėgė įtikinti [savo teisumu].“ Bohro teiktas papildomumo principas (pasak jo, korpuskulinis ir kontinualus tikrovės aspektai atspindi vienodai svarbias šviesos reiškinių savybes, todėl jie negali prieštarauti vienas kitam, o gali tik papildyti vienas kitą) Einsteinui dar buvo priimtinas, o Bohro teiginys, jog kvantinė sistema visada yra vientisa, todėl matuojant vieno mikroobjekto kurį nors parametrą privalo pasikeisti analogiškas kito mikroobjekto parametras, Einsteinui atrodė esąs grynas absurdas.

Siekdamas tą absurdą parodyti, Einsteinas pasiūlė mintinį eksperimentą. Tarkime, sakė jis, kad elementariąją dalelę suskaldome, jos „skeveldras“ nukreipiame judėti priešingomis kryptimis ir įgreitiname iki šviesos greičio. Kas atsitiks, jei jau šviesos greičiu skriejančią vieną „skeveldrą“ kaip nors paveiksime? Pasak Bohro, lygiai taip pat paveikta turėtų būti ir antroji „skeveldra“, nes jos abi sudaro nedalomą visumą. Bet to būti negali! Būti negali todėl, kad jokie signalai (juo labiau grubios fizinės sąveikos) negali sklisti greičiau už šviesą, o abi dalelės šviesos greičiu juda priešingomis kryptimis. Tad nė viena iš jų negali paveikti kitos, ir abi jos negali būti vienu metu vienodai paveiktos, nes viršyti šviesos greitį yra neįmanoma.

Šioms Einsteino mintims 1935 metais Borisas Podolsky ir Nathanas Rosenas suteikė matematinę išraišką ir nuo to meto jos vadinamos Einsteino–Podolsky–Roseno (EPR) paradoksu. Jo esmė – paprasta mintis: kvantinės mechanikos (bent ją interpretuojant taip, kaip tą darė Bohras, Heisenbergas, Erwinas Schrödingeris) teiginys, kad mikropasaulyje visos dalelės yra susietos, sudaro nedalomą visumą, yra neteisingas, jokios kvantinės sieties tarp vienas nuo kito nutolusių mikroobjektų nėra ir būti negali.

 

Ir vis dėlto ji egzistuoja!

 

Bet ar iš tiesų taip yra? Nors Einsteino mintinis eksperimentas atrodė visiškai logiškas, jau tada fizikus ėmė kamuoti klausimas, kaip jį patikrinti realiais eksperimentais. Ėmė aiškėti, kad šį norą įvykdyti be galo sunku, gal net neįmanoma.

Proveržis kilo 1964 metais, kai Johnas Stewartas Bellas išspausdino straipsnį „Apie Einsteino–Podolsky–Roseno paradoksą“, kuriame paskelbė įrodytą ir vėliau jo vardu pavadintą teoremą. Jos esmę galima perteikti taip: iš principo įmanoma sukurti tokias fizines sąlygas, kurioms esant Bohro kvantinės mechanikos teikiamos prognozės nesutaps su prognozėmis, teikiamomis tų kvantinės realybės modelių, kuriuose numatomi paslėpti parametrai. Paprasčiau sakant, Bellas įrodė, kad patikrinti, kas yra teisus (Bohras ar Einsteinas), yra įmanoma, ir parodė, kaip tą padaryti.

Praėjus penkeriems metams po Bello teoremos paskelbimo Johnas Clauseris, Michaelas Horne’as ir Abneris Schimony pasiūlė konkretų teoremoje nurodyto eksperimento projektą, o dar po trejų metų (1972) Clauseris ir Stuartas Freedmanas šį eksperimentą atliko. Paaiškėjo, kad teisus buvo Bohras, o ne Einsteinas. Tačiau eksperimentatoriams išsyk pasipylė priekaištai – tai tas, tai anas negerai. Suabejota ir Bello teoremos teisingumu. Tiesa, tos abejonės greitai buvo atmestos, nes jos buvo grindžiamos maždaug tokia logika, kokia plokščios Žemės šalininkai grįstų mintį, jog Žemė negali būti apvali vien todėl, kad ji yra plokščia. Bet į pastabas, susijusias su eksperimento netobulumu, buvo atsižvelgta. 1982 metais Aspect vadovaujama fizikų grupė atliko dar vieną eksperimentų seriją, kurioje buvo pašalinti visi nurodyti trūkumai, ir darsyk buvo patvirtinta, kad teisūs buvo Bohras, Heisenbergas, Schrödingeris (beje, termino „kvantinė sietis“ autorius), o ne Einsteinas. Buvo darsyk įrodyta, jog kvantinė sietis egzistuoja, o tai reiškia, kad elementariosios dalelės (ir ne tik jos!) gali net akimirksniu bet kokiu atstumu viena kitą paveikti.

Tiesa, ne viskas taip paprasta, kaip iš pirmo žvilgsnio atrodo. Kvantinė sietis yra įmanoma tik esant rezonansams, tad ne visos dalelės ir ne visada būna susijusios. Tą patį galima pasakyti ir apie žmones. Nereikia stebėtis, jog aiškinant žmogaus smegenų veiklą dėmesys buvo atkreiptas ir į kvantinę fiziką. Smegenys, pasak Karlo Pribramo ir Davido Bohmo, „dirba“ holografiniu principu. Pasak Bohmo, kvantinė sietis egzistuoja ne tik tarp menkiausių žmogaus smegenų elementų, bet ir tarp žmogaus smegenų ir „holografinės kosminės sąmonės“. Tačiau ta kvantinė sietis, pasak holografinės teorijos šalininko JAV psichologo Roberto Andersono, yra „išranki“ – ne bet kas su ne bet kuo gali susisieti, o tik tie, kurių „asmeniniai rezonansai“ sutampa. Būtent tai ir paaiškina, kodėl telepatija geriausiai „veikia“ tik tarp genetiškai ar psichologiškai artimų žmonių. Clauserio ir Aspect eksperimentai, už kuriuos jie gavo Nobelio premiją, neapsiribojo vien EPR paradokso paneigimu. Tačiau „vinis“ į EPR paradokso „karstą“ įkalė ne jie, o Zeilingeris. Jis irgi tyrinėjo Bello nelygybes, bet kvantinės sieties ieškojo jau ne vien mikro-, bet ir makropasaulyje. 1990 metais jis pradėjo eksperimentus atominės optikos srityje, panaudodamas ne vien elektromagnetines bangas (taip pat ir šviesą), bet ir „medžiagiškas“ (de Broglie’io) bangas. 1999 metais ėmė tirti labai sudėtingas, masyvias fulereno molekules ir įrodė, kad esant tam tikroms sąlygoms jos sąveikauja ne kaip dalelės, o kaip bangos – tarp molekulių aptikta kvantinė interferencija (rezonansų pasekmė). Šie ir kiti panašūs eksperimentai parodė, kad esant tam tikroms sąlygoms net ganėtinai stambios, masyvios dalelės elgiasi taip, tarsi jos būtų susietos neregimais siūlais, nors fizinių sąveikų tarp jų tarsi nėra ir būti negali. Zeilingeris įrodė, jog yra galima net kvantinė teleportacija. Ne mažiau įspūdingi ir kiti jo eksperimentai. Jie ne tik darsyk patvirtino, kad tikrovė yra kur kas sudėtingesnė, nei manė savo metu revoliucingomis idėjomis pagarsėjęs Einsteinas, bet ir atvėrė kelius technologijoms, kurias galima pavadinti netgi stebuklinėmis.

 

Kas vis dar nutylima

 

Tad po 87 metus trukusių teorinių ginčų ir po 50 metų trukusių eksperimentų 2022 metų Nobelio fizikos premija galop įtvirtino mintį, jog teisūs buvo kvantinės mechanikos pradininkai, o ne Einsteinas. Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad vargu ar kam nors tai turi rūpėti, nebent tik patiems fizikams, nes mokslo istorija rodo, jog ne viena pripažinta teorija buvo atmesta, atmestąsias keitė naujesnės, gebančios geriau paaiškinti stebimus reiškinius, numatyti nežinomus. Tad kas čia ypatingo, jei klydo Einsteinas, ne Bohras?!

Bet jau ir tuo metu, kai buvo kuriama kvantinė fizika, buvo aišku, kad Einsteino ir Bohro ginčas buvo ne vien fizikų ginčas. Tai buvo (beje, ir yra) ginčas tarp dviejų pasaulėžiūrų, dviejų radikaliai skirtingų požiūrių į tikrovę ir jos pažinimą. Ne tik Einsteinui buvo nepriimtina Bohro mintis, kad viskas su viskuo susiję, o kvantinių eksperimentų rezultatai priklauso ir nuo žmogaus proto. Ši mintis ir iki šiol nepriimtina daugumai realistais save vadinančių mokslininkų, kurie tvirtai įsitikinę, kad tikrovė yra grynai medžiagiška, materiali, kad pasekmė visada yra vėlesnė už ją sukėlusią priežastį, o priežasčių ir pasekmių ryšiai paklūsta griežtiems fizikos dėsniams. Bohrui ir jo bendraminčiams tikrovė atrodė esanti visiškai kitokia – nepaprastai sudėtinga, neišsemiama, sunkiai konceptualiai išreiškiama. Mokslo istorikai atskleidė, kad formuluojant kvantinės mechanikos principus Bohrui didelę įtaką padarė iš budizmo „pasiskolinta“ Williamo Jameso sąmonės srauto koncepcija, jog papildomumo principo suformulavimą paveikė daoizme esantis in ir jang principas: vyriškasis ir moteriškasis pradai esą visiškai nesuderinami, bet kiekviename iš jų egzistuoja jam priešingas pradas, ir jie vienas kitą papildo. Rytų filosofinė mintis turėjo įtakos ir kitiems fizikams. Pavyzdžiui, JAV fiziko Geoffrey Chew į fiziką įvestas bootstrap principas tvirtina, kad jokių elementariųjų dalelių nėra, o egzistuoja tik tarpusavyje susijusių įvykių tinklas. Nobelio premijos laureatas Murray Gellis-Mannas prisipažino kvarkų teoriją sugebėjęs sukurti tiktai tada, kai supratęs Budos aštuonlinkio kelio esmę: neįmanoma įvykdyti nė vieno Budos etinio reikalavimo (beje, jie labai panašūs į krikščioniškus), neįvykdžius kitų ir jų visumos. Nes viskas su viskuo susiję ir kiekviename tikrovės elemente reprezentuojama visa visuma, o visuma yra kur kas daugiau nei ją sudarančių elementų suma.

Pastaroji garsaus britų filosofo ir logiko Alfredo Northo Whiteheado XX amžiaus pradžioje išsakyta mintis dabar vadinama holistiniu principu. Britų biochemiko ir neodarvinizmo pradininko Johno Haldane’o dėka holizmo terminas jau vartojamas ne tik filosofijoje, bet ir moksle. Tuo, kad kvantinė mechanika (bent jau Bohro, Heisenbergo ir Schrödingerio jai teiktomis prasmėmis) yra holistinis mokslas, abejoti netenka, nors jie patys holizmo termino ir nevartojo. Vargu ar šį terminą žinojo Einsteinas, o jei būtų žinojęs, manau, būtų pasibaisėjęs. Mat holizmo termino autorius Pietų Afrikos Respublikos politikas ir filosofas Janas Smutsas veikale „Holizmas ir evoliucija“ tvirtino ne tik tai, kad tikrovė esanti subordinuotų psichofizinių struktūrų, kurias sieja psichofiziniai laukai, hierarchinė visuma, bet ir tai, kad tos struktūros esančios mistinės prigimties. Nors Einsteinas ir rašė, kad jo moksliniams ieškojimams įtakos turėjo kosminis religinis jausmas, bet mistika jam buvo visiškai svetima.

Jos pakęsti negali visi realistais save vadinantys mokslininkai. Jau vien kalbos apie tokius ezoterikai, mistikai priskiriamus reiškinius kaip telepatija ir telekinezė, prekognicija ir retrokognicija, teleportacija ir levitacija, poltergeistai bei kita „velniava“ jiems atrodo esančios spjūvis mokslui į veidą. „To būti negali vien jau todėl, kad to būti negali!“ – taip telepatiją ir teleportaciją įvertino vienas gan garsus matematikas. O būti negali todėl, kad tą draudžia fizikos dėsniai.

Bet vos tik ėmė sklisti pirmosios žinios apie kvantinę sietį ir galimą stebėjimų rezultatų priklausomybę nuo stebėtojų įtakos, imta suprasti, kad mokslas to nedraudžia, bent jau kvantinė fizika. Negana to, sparčiai ėmė plisti mintis, kad būtent kvantinės fizikos pasiekimai leidžia manyti, jog daug kas, apie ką rašoma ezoterinėje literatūroje, nėra, vaizdžiai sakant, laužta iš piršto. Visa tai galėjo sugriauti tikėjimo, kad nėra ir būti negali jokios transcendencijos, pamatus. Tą nujautė ne tik Einsteinas, ir būtent ta nuojauta skatino priešintis minčiai, jog kvantinė sietis yra galima. Matyt, net eksperimentiniams jos buvimo įrodymams ilgai ir atkakliai buvo priešinamasi ne tik todėl, kad fizikai reikalauja pačių griežčiausių įrodymų, bet ir todėl, kad tų įrodymų tiesiog nebuvo norima.

Ir štai pagaliau Nobelio premija… Tai tarsi teismo nuosprendis, patvirtinantis vienos iš besiginčijančių pusių teisumą. Be abejo, būna, kad ir teismas suklysta, bet kuriam laikui tas nuosprendis lieka galioti. Tad lieka galioti ne tik Bohro ir jo bendraminčių teiginiai, bet ir mistikų manymas, kad kvantinė fizika grindžia mistikai priskiriamų reiškinių realumą. Vertinant Aspect, Clauserio ir Zeilingerio darbus, būtent tai nutylėta.

 

O kas toliau?..

 

Zeilingerio vadovaujamos mokslininkų grupės 1998 metais atlikti eksperimentai, kurie įrodė, kad, tegul ir kvantinė, teleportacija vis dėlto egzistuoja, Nobelio premijų komitetą turėjo priversti suklusti. Nes teleportacija – tai ne kas kita, kaip materijos ir / ar energijos perdavimas iš vieno erdvės taško į kitą, nesant tarp jų fizinių ryšių. Ji minima tiktai mistinėje ir fantastinėje literatūroje, parapsichologijai skirtuose tekstuose. Net ir šiandieną Vikipedijos straipsnyje „Teleportation“ rašoma, kad teleportacija yra negalima, ir leidžiama suprasti, jog kvantinės teleportacijos terminas esąs tik graži metafora, kuri neįrodo, kad informaciją perduoti galima greičiau, nei sklinda šviesa. O ką jau kalbėti apie medžiagos (bent jau elementariųjų dalelių) sklidimą akimirksniu ir bet kokiu atstumu! Tad jau vien toks kvantinės teleportacijos vertinimas akivaizdžiai rodo, kad šaipytis iš tų, kurie iki šiol tvirtina, jog Žemė plokščia, vargu ar verta. Nors esama rimčiausių įrodymų, ne visi geba pakeisti savus įsitikinimus, ypač jeigu jie susiję su pasaulėvaizdžio klausimais. Tad neverta tikėtis, kad 2022 metų Nobelio fizikos premija bematant visus įtikins, jog antgamtiniams reiškiniams priskiriama magija, mantika išties egzistuoja.

Kita vertus, pakanka tinklalapyje technologijos.lt susirasti fizikos skyrių, ir ten rasime, kad kinų mokslininkai jau teleportavo fotoną net į kosminę stotį, kad jau gebama laike „skylę išpjauti“, ir įvykių tarsi nebūta, kad jau dabar rimtai yra svarstoma, kaip sukurti telefoną, kuris leistų susisiekti su praeitimi ir net ateitimi…