Manuscrisul pierdut al lui Schrödinger: descoperirea care schimbă înțelegerea fizicii cuantice

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

Timp de peste 80 de ani, un manuscris scris de unul dintre fondatorii fizicii cuantice a stat uitat într-o bibliotecă din Austria. Redescoperit de istoricul Flavio Del Santo, de la Universitatea din Geneva (Elveția), documentul de numai trei pagini conține o contribuție necunoscută până acum la una dintre cele mai controversate dezbateri din mecanica cuantică. Totodată, dezvăluie ce credea Erwin Schrödinger despre natura realității. Ce conține manuscrisul pierdut al lui Schrödinger?

Contrar imaginii sale obișnuite, de fizician deranjat de caracterul aleatoriu al fenomenelor cuantice, Schrödinger considera că există aspecte ale Universului care nu pot fi prezise. El susținea această idee încă dinaintea apariției teoriei cuantice, în anii 1920. „Cel mai puternic argument în favoarea indeterminismului este mai vechi decât mecanica cuantică”, scria acesta în manuscrisul nepublicat.

Fizica clasică se bazează pe determinism, potrivit căruia orice fenomen este stabilit de condițiile anterioare, chiar dacă nu le cunoaștem pe toate. În mecanica cuantică, însă, comportamentul particulelor precum fotonii și electronii poate fi descris doar probabilistic. Putem calcula cu mare precizie șansele unui rezultat, dar nu putem prezice cu certitudine ce va face o anumită particulă.

Această diferență ridică o întrebare fundamentală: este Universul cu adevărat aleatoriu sau există variabile ascunse care determină comportamentul particulelor? În 1932, matematicianul John von Neumann a publicat ceea ce a fost interpretat la scară largă drept o demonstrație matematică a imposibilității existenței acestor variabile. Deși matematiciana Grete Hermann i-a contestat argumentele în 1935, critica sa a fost în mare parte ignorată.

Varianta lui Schrödinger

Dezbaterea a reizbucnit în anii 1940, după ce fizicienii Edmund Taylor Whittaker și Satyendra Nath Bose au susținut că mecanica cuantică eliminase determinismul clasic. În 1944, matematicianul Henry Piaggio a publicat în revista Nature un articol intitulat „Prăbușirea determinismului”, declanșând numeroase reacții.

Whittaker argumentase că variabilele ascunse nu puteau explica trecerea fotonilor printr-un polarizator, deoarece modificarea unghiului dispozitivului în timpul deplasării particulelor ar fi făcut inutile instrucțiunile presupus codificate în acestea.

Schrödinger a identificat însă o problemă în acest raționament. Whittaker a presupus că fiecare foton poartă o variabilă ascunsă cu doar două valori posibile: una care determină dacă acesta va trece prin polarizor, iar cealaltă, dacă va fi reflectat. Nu exista niciun motiv pentru care variabila ascunsă să poată avea doar două valori, credea Schrödinger. El a construit un model matematic în care rezultatul depindea atât de valoarea acestei variabile, cât și de unghiul polarizatorului. Cu reguli adecvate, modelul reproducea probabilitățile prezise de mecanica cuantică fără a presupune că fiecare interacțiune individuală era aleatorie. În plus, Schrödinger a propus o regulă deterministă pentru modificarea variabilei după trecerea fotonului prin polarizator, permițându-i modelului să descrie și măsurătorile ulterioare.

De ce manuscrisul pierdut al lui Schrödinger nu a ajuns să fie publicat?

Scopul lui Schrödinger nu era neapărat să apere determinismul, ci să demonstreze că acesta nu putea fi declarat imposibil. „Dovezile experimentale și deducția logică nu pot demonstra niciodată că perspectiva deterministă sau cea indeterministă este imposibilă”, scria el, conform ScienceAlert.

Manuscrisul pierdut al lui Schrödinger nu a fost publicat niciodată. Este posibil ca Schrödinger să fi renunțat după ce Heinrich Pelzer prezentase un model asemănător în 1944, deși contribuția lui Schrödinger oferea o explicație matematică mai amplă.

Poziția sa filosofică era, de altfel, mai nuanțată decât sugerează imaginea unui apărător al determinismului. Încă din anii 1920, influențat de fizicianul Franz Exner, descrisese determinismul clasic drept o „prejudecată filosofică” și o „credință a priori”. Manuscrisul sugerează că această perspectivă a rămas neschimbată.

Deși controversa din anii 1940 este astăzi în mare parte uitată, întrebarea centrală continuă să împartă fizicienii în două tabere: este Universul determinist sau nu? Del Santo subliniază că modelul lui Schrödinger nu reprezintă o adeziune dogmatică la determinism, ci demonstrează că presupusele imposibilități trebuie examinate cu atenție.

Lucrarea lui Del Santo este disponibilă pe serverul de preprint arXiv.

Vă recomandăm să citiți și:

Cum funcționează Universul? Fizicienii nu reușesc să ajungă la un acord!

Fizicienii s-au înșelat? O teorie veche de un secol tocmai a fost infirmată!

Praful de pe Lună ar putea ascunde tehnologii extraterestre, susține un studiu

Un singur impact cu un asteroid ar fi remodelat o întreagă lună marțiană