La mecànica quàntica és la teoria física que explica els resultats obtinguts quan fem experiments amb partícules atòmiques.
Des del seu naixement al voltant de 1928, aquesta teoria impactà enormement la comunitat científica que s’arrenglarà en dos grans bàndols: el grup majoritari que nomenem “ el de la interpretació de Copenhague”, encapçalat per físic danès Niels Bohr, i el minori al voltant d’ Albert Einstein, que no acceptava del tot una teoria que explicava el com passen les coses però no el perquè passen, del nou món atòmic que s’estava descobrint.
Veiem ara algunes de les característiques de la realitat física sobre les quals els punts de vista dels dos personatges van ser més divergents
1. Observar la realitat vol dir pertorbar-la
Veure un objecte és analitzar el que d’aquest objecte ens arriba, ja sigui perquè el crea ell ( una cuca de llum), o perquè ens el rebota procedent d’una font exterior ( el sol, una bombeta,..).
Hi enviem fotons que reboten en l’objecte a observar ( per exemple un gerro). Els fotons rebotats queden fixats per exemple, en una màquina de fotografiar . Els fotons són infinitament més petits i menys pesants que el gerro. El gerro no queda en absolut pertorbat al bombardejar-lo amb fotons.
Que passa quan l’objecte a observar ( un electró, un neutró,. ) és de la mateixa grandària que el fotó que li llencem ?. Doncs que l’objecte ara si, queda profundament pertorbat i per tant ,fins a quin punt és fiable la imatge que en domen els fotons rebotats ?
Aquí rau la principal dificultat de la realitat atòmica: observar la realitat atòmica és modificar-la
L’observació no solament modifica aquesta realitat, sinó que d’alguna manera també la materialitza.
Algú ha tirat una moneda a l’aire i l’ ha tapat sota un cub. Jo no la veig però sé que està quieta sota el cub en posició cara o creu. Al aixecar el cub solament s’ha esvaït la meva ignorància. L’acte d’observar/mesurar (aixecar el cub) no ha afectat per res la realitat preexistent ( cara o creu) abans de fer la mesura.
Amb les entitats quàntiques ( electrons, fotons, etc. ) la explicació a aquesta mateixa experiència és substancialment diferent . La moneda no estava quieta sobre la taula. Estava en un estat de realitat latent . Era una possibilitat d’esdevenir cara o creu. És únicament en el precís moment de mesurar ( aixecar el cub) que una d’aquelles possibilitats es transforma en realitat.
Einstein: “Vull creure que una partícula ha de tenir una realitat separada del fet de ser observada. M’agradaria pensar que la lluna és allí encara que no la mirem”,
Bohr: “Cap propietat de les partícules quàntiques no es fa realitat fins que no la mesurem”.
2.- Incertesa intrínseca en la observació
La majoria dels atributs quàntics estan aparellats, per exemple: posició i velocitat, energia i temps, etc. . Aquests atributs els podem mesurar alhora, però no amb la mateixa precisió.
Puc augmentar la precisió en la mesura de la posició d’una partícula, a costa de augmentar enormement la imprecisió en la mesura de la seva velocitat. I al inrevés. En el límit tinc incertesa infinita per a la posició quan vull tenir màxima certesa en la posició, i a l’inrevés.
Einstein: Segueixo pensant que el concepte de trajectòria ( evolució de la posició en el temps d’un objecte ) és també aplicable al món quàntic
Bohr: No es pot saber alhora amb exactitud la velocitat i posició d’una entitat quàntica No és qüestió de precisió dels instruments. És una incertesa intrínseca a la natura dual ona-corpuscle de les entitats quàntiques.
3.- Entrelligament quàntic
Diem que dues entitats quàntiques estran entrelligades per una atribut ( per exemple l’espín: sentit de rotació) quan la mesura d’aquest atribut en una de les entitats condiciona el resultat que obtindrem al mesurar el mateix atribut en l’altra entitat besona.
És la característica de la realitat quàntica més allunyada del comportament clàssic ( Newtonià) de la matèria normal i el punt fonamental de desacord entre Einstein i Bohr..
La mesura de l’espín en l’objecte A determina instantàniament el resultat que obtindrem al mesurar l’espín de l’objecte B ( el seu bessó)
Einstein: Ho hi ha entre les dues partícules una transmissió d’informació a velocitat superior a la de la llum , contradient la teoria de l relativitat, o bé el valor dels seus espins ja estava prèviament fixat abans que de fer-ne les mesures, contradient la teoria quàntica .
Bohr: No hi ha transmissió instantània d’informació entre les dues entitats quàntiques entrellaçades. Els seus espins estan d’origen ja en un estat idèntic, però no particular. És al fer les mesures que es concreta quin dels estats possibles quedarà registrat en els instruments de mesura.
Einstein naturalment admet la fiabilitat de la teoria quàntica en fer coincidir amb extrema precisió els valors teòrics amb el mesurats experimentalment
La seva objecció és que era una teoria incompleta, al no incloure unes variables que ell anomena variables ocultes, que expliquin aquest comportament desconcertant
Bohr no va poder fer entendre a Einstein que mecànica quàntica serveix per explicar els fets observats, no per entendre’s. Per en entendre’ls cal una lògica diferent a la del món macroscòpic, del món Newtonià. Són especulacions de gent gran , deien físics joves que seguien la consigna: no facis preguntes, limitat a calcular.
Finament, ja morts el nostres dos personatges, al 1982 A. Aspect físic francès, aconsegueix comprovar experimentalment que el punt de vista d’Einstein era erroni, tancant definitivament a favor de Bohr la controvèrsia que els dos genis van mantenir en vida tant aferrissadament.
28 de juny Casal de Cultura de Valldoreix
Des del seu naixement al voltant de 1928, aquesta teoria impactà enormement la comunitat científica que s’arrenglarà en dos grans bàndols: el grup majoritari que nomenem “ el de la interpretació de Copenhague”, encapçalat per físic danès Niels Bohr, i el minori al voltant d’ Albert Einstein, que no acceptava del tot una teoria que explicava el com passen les coses però no el perquè passen, del nou món atòmic que s’estava descobrint.
Veiem ara algunes de les característiques de la realitat física sobre les quals els punts de vista dels dos personatges van ser més divergents
1. Observar la realitat vol dir pertorbar-la
Veure un objecte és analitzar el que d’aquest objecte ens arriba, ja sigui perquè el crea ell ( una cuca de llum), o perquè ens el rebota procedent d’una font exterior ( el sol, una bombeta,..).
Hi enviem fotons que reboten en l’objecte a observar ( per exemple un gerro). Els fotons rebotats queden fixats per exemple, en una màquina de fotografiar . Els fotons són infinitament més petits i menys pesants que el gerro. El gerro no queda en absolut pertorbat al bombardejar-lo amb fotons.
Que passa quan l’objecte a observar ( un electró, un neutró,. ) és de la mateixa grandària que el fotó que li llencem ?. Doncs que l’objecte ara si, queda profundament pertorbat i per tant ,fins a quin punt és fiable la imatge que en domen els fotons rebotats ?
Aquí rau la principal dificultat de la realitat atòmica: observar la realitat atòmica és modificar-la
L’observació no solament modifica aquesta realitat, sinó que d’alguna manera també la materialitza.
Algú ha tirat una moneda a l’aire i l’ ha tapat sota un cub. Jo no la veig però sé que està quieta sota el cub en posició cara o creu. Al aixecar el cub solament s’ha esvaït la meva ignorància. L’acte d’observar/mesurar (aixecar el cub) no ha afectat per res la realitat preexistent ( cara o creu) abans de fer la mesura.
Amb les entitats quàntiques ( electrons, fotons, etc. ) la explicació a aquesta mateixa experiència és substancialment diferent . La moneda no estava quieta sobre la taula. Estava en un estat de realitat latent . Era una possibilitat d’esdevenir cara o creu. És únicament en el precís moment de mesurar ( aixecar el cub) que una d’aquelles possibilitats es transforma en realitat.
Einstein: “Vull creure que una partícula ha de tenir una realitat separada del fet de ser observada. M’agradaria pensar que la lluna és allí encara que no la mirem”,
Bohr: “Cap propietat de les partícules quàntiques no es fa realitat fins que no la mesurem”.
2.- Incertesa intrínseca en la observació
La majoria dels atributs quàntics estan aparellats, per exemple: posició i velocitat, energia i temps, etc. . Aquests atributs els podem mesurar alhora, però no amb la mateixa precisió.
Puc augmentar la precisió en la mesura de la posició d’una partícula, a costa de augmentar enormement la imprecisió en la mesura de la seva velocitat. I al inrevés. En el límit tinc incertesa infinita per a la posició quan vull tenir màxima certesa en la posició, i a l’inrevés.
Einstein: Segueixo pensant que el concepte de trajectòria ( evolució de la posició en el temps d’un objecte ) és també aplicable al món quàntic
Bohr: No es pot saber alhora amb exactitud la velocitat i posició d’una entitat quàntica No és qüestió de precisió dels instruments. És una incertesa intrínseca a la natura dual ona-corpuscle de les entitats quàntiques.
3.- Entrelligament quàntic
Diem que dues entitats quàntiques estran entrelligades per una atribut ( per exemple l’espín: sentit de rotació) quan la mesura d’aquest atribut en una de les entitats condiciona el resultat que obtindrem al mesurar el mateix atribut en l’altra entitat besona.
És la característica de la realitat quàntica més allunyada del comportament clàssic ( Newtonià) de la matèria normal i el punt fonamental de desacord entre Einstein i Bohr..
La mesura de l’espín en l’objecte A determina instantàniament el resultat que obtindrem al mesurar l’espín de l’objecte B ( el seu bessó)
Einstein: Ho hi ha entre les dues partícules una transmissió d’informació a velocitat superior a la de la llum , contradient la teoria de l relativitat, o bé el valor dels seus espins ja estava prèviament fixat abans que de fer-ne les mesures, contradient la teoria quàntica .
Bohr: No hi ha transmissió instantània d’informació entre les dues entitats quàntiques entrellaçades. Els seus espins estan d’origen ja en un estat idèntic, però no particular. És al fer les mesures que es concreta quin dels estats possibles quedarà registrat en els instruments de mesura.
Einstein naturalment admet la fiabilitat de la teoria quàntica en fer coincidir amb extrema precisió els valors teòrics amb el mesurats experimentalment
La seva objecció és que era una teoria incompleta, al no incloure unes variables que ell anomena variables ocultes, que expliquin aquest comportament desconcertant
Bohr no va poder fer entendre a Einstein que mecànica quàntica serveix per explicar els fets observats, no per entendre’s. Per en entendre’ls cal una lògica diferent a la del món macroscòpic, del món Newtonià. Són especulacions de gent gran , deien físics joves que seguien la consigna: no facis preguntes, limitat a calcular.
Finament, ja morts el nostres dos personatges, al 1982 A. Aspect físic francès, aconsegueix comprovar experimentalment que el punt de vista d’Einstein era erroni, tancant definitivament a favor de Bohr la controvèrsia que els dos genis van mantenir en vida tant aferrissadament.
28 de juny Casal de Cultura de Valldoreix
AV.
1 comentari:
Moltes gràcies Andreu per la teva col·laboració.
JM.
Publica un comentari a l'entrada