Παράδοξο του Ζήνωνα και κβαντική μηχανική ΜΕΡΟΣ Β


Παράδοξο του Ζήνωνα και κβαντική μηχανική 

ΜΕΡΟΣ Β


Ωστόσο, οι Μίσρα και Σουνταρσχάν φαίνεται να υποστηρίζουν πως παρακολουθώντας τα άτομα, επηρεάζουμε πράγματι τη συμπεριφορά τους. Επιπλέον, αυτού του είδους η παρέμβαση είναι, εντέλει, αναπόφευκτη- μοιραία, η πράξη της παρατήρησης θα μεταβάλει την κατάσταση του παρατηρούμενου αντικειμένου.
Η ιδέα πίσω από τη θεωρία των Μίσρα και Σουνταρσχάν αποτελεί την ουσία της κβαντικής περιγραφής του μικρόκοσμου, ως μιας ασαφούς και απόκοσμης πραγματικότητας, η οποία, όταν δεν είναι αντικείμενο παρατήρησης, βρίθει αλλόκοτων φαινομένων τα οποία δεν μπορούν να ανιχνευθούν την ώρα που εκδηλώνονται. Έτσι, ένα άτομο που θα εξέπεμπε αυθορμήτως ένα σωματίδιο, αν δεν το παρατηρούσαμε, θα παραμείνει κατά κάποιον τρόπο αδρανές όταν παρακολουθείται, με αποτέλεσμα να μην μπορούμε ποτέ να το συλλάβουμε «εν δράσει». Μοιάζει λες και το άτομο έχει προικιστεί μ ένα είδος επίγνωσης — μια παράλογη ιδέα.
Αλλά, πάλι, ο κβαντικός κόσμος είναι όντως παράλογος. Ο Δανός φυσικός Νιλς Μπορ (Niels Bohr), ένας από τους πατέρες της κβαντικής θεωρίας, ίδρυσε το 1920 ένα ερευνητικό Ινστιτούτο στην Κοπεγχάγη όπου και προσέλκυσε τα μεγαλύτερα ονόματα της επιστήμης εκείνης της εποχής -μορφές όπως ο Βέρνερ Χάιζενμπεργκ, ο Βόλφγκανγκ Πάουλι και ο Έρβιν Σρέντινγκερ- επιχειρώντας να ξεκλειδώσει τα μυστικά των μικρότερων δομικών λίθων της φύσης. Μία από τις διασημότερες φράσεις που αποδίδονται στον Μπορ ήταν πως, «αν δεν εκπλήσσεσαι από τα πορίσματα της κβαντικής μηχανικής, τότε δεν την έχεις κατανοήσει».
Η εργασία των Μίσρα και Σουνταρσχάν είχε τον τίτλο «Το Παράδοξο του Ζήνωνα στην κβαντική θεωρία», επειδή αναφερόταν στο παράδοξο του βέλους. Σήμερα, μπορεί κάποιος να ισχυριστεί πως μολονότι τα συμπεράσματά του παραμένουν κάπως αμφιλεγόμενα, δεν αποτελεί πια παράδοξο για τους περισσότερους κβαντικούς φυσικούς. Στη βιβλιογραφία το συναντάμε τις περισσότερες φορές ως “κβαντικό φαινόμενο του Ζήνωνα”, και βρίσκει πολύ περισσότερες εφαρμογές απ’ όσες περιγράφουν οι Μίσρα και Σουνταρσχάν.
Η πρόσφατη ανακάλυψη, ότι το κβαντικό φαινόμενο του Ζήνωνα βρίσκεται σχεδόν παντού, οφείλεται στο γεγονός ότι οι φυσικοί έχουν πια κατανοήσει καλύτερα πώς αποκρίνεται ένα άτομο στο περιβάλλον του. Σημαντική πρόοδος επιτεύχθηκε όταν επιστήμονες σ’ ένα από τα πιο έγκυρα εργαστήρια του κόσμου, το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας στο Κολοράντο, επιβεβαίωσαν το κβαντικό φαινόμενο του Ζήνωνα με ένα περίφημο πείραμα, το 1990.
Το πείραμα διεξήχθη στη Μονάδα Χρόνου και Συχνότητας, που είναι γνωστή επειδή εκεί ορίζονται τα πρότυπα με βάση τα οποία εκτελούνται οι ακριβέστερες μετρήσεις του χρόνου. Μάλιστα, οι επιστήμονες του εργαστηρίου κατασκεύασαν προσφάτως το ατομικό ρολόι με τη μεγαλύτερη ακρίβεια παγκοσμίως, που αποκλίνει κατά ένα δευτερόλεπτο κάθε τριάμισι δισεκατομμύρια χρόνια – σχεδόν όση και η ηλικία της Γης.
Ένας από τους φυσικούς που εργάζονται σε αυτά τα απίστευτης ακρίβειας ρολόγια, είναι ο Γουέινι Άιτανο (Wayne Itano). Η ομάδα του σχεδίασε ένα πείραμα για να διαπιστώσει αν μπορούμε πράγματι να ανιχνεύσουμε το κβαντικό φαινόμενο του Ζήνωνα. Ο έλεγχος απαιτούσε τον εγκλωβισμό αρκετών χιλιάδων ατόμων σε μαγνητικό πεδίο και στη συνέχεια, την ελαφρά διατάραξή τους με λέιζερ. Όπως αναμενόταν, οι ερευνητές εντόπισαν ξεκάθαρα το κβαντικο φαινομένο του Ζήνωνα: κάτω από διαρκή παρατήρηση, τα άτομα συμπεριφέρονταν πολύ διαφορετικά απ’ ό,τι περίμεναν, μέχρι τότε, οι επιστήμονες.
Μια τελευταία λεπτομέρεια: υπάρχουν σήμερα ενδείξεις και για το αντίστροφο φαινόμενο του Ζήνωνα, το επονομαζόμενο διεθνώς ως «Anti-Zeno Effect», το κβαντικό ισοδύναμο της επιτάχυνσης του βρασμού του περιεχομένου μιας χύτρας, απλώς με την παρατήρησή της. Παρ’ ότι στηρίζεται ακόμη σε εικοτολογίες, η σχετική έρευνα φτάνει στην καρδιά ορισμένων πολύ σημαντικών περιοχών της επιστήμης του εικοστού πρώτου αιώνα, όπως οι προσπάθειες κατασκευής του περίφημου κβαντικού υπολογιστή. Είναι μια συσκευή που αξιοποιεί με άμεσο τρόπο χαρακτηριστικά της αλλόκοτης συμπεριφοράς του κβαντικού κόσμου, επιτυγχάνοντας έτσι πολύ μεγαλύτερες επιδόσεις κατά την εκτέλεση υπολογισμών.
Δεν ξέρω τι θα καταλάβαινε ο Ζήνων ο Ελεάτης από αυτή την αναβίωση του παραδόξου του, ή από το γεγονός ότι το όνομά του έχει συνδεθεί με ένα εκπληκτικό φαινόμενο της Φυσικής, δυόμιση χιλιάδες χρόνια μετά την εποχή του. Εδώ, το παράδοξο δεν έχει καμιά σχέση με τεχνάσματα της λογικής, αλλά σχετίζεται απολύτως με τα ακόμη πιο παράξενα τεχνάσματα που φαίνεται ικανή να σκαρώνει η φύση στις μικροσκοπικές κλίμακες των ατόμων – τεχνάσματα που μόλις τώρα αρχίζουμε να κατανοούμε.
 ΟΙ ΔΑΙΜΟΝΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ
JIM AL-KHALILI
ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΤΡΑΥΛΟΣ

Δεν υπάρχουν σχόλια