Autor: George Musser
-
Tytuł oryginału: Spooky Action at a Distance: The Phenomenon That Reimagines Space and Time–and What It Means for Black Holes, the Big Bang, and Theories of Everything
Wydawnictwo: Scientific American / Farrar, Straus and Giroux
Data wydania: 2015
ISBN 978-0374298517 (twarda okładka, e-book), 978-0374536619 (miękka okładka)
-
Wydanie: papierowe, e-book
Oprawa: miękka, twarda
Liczba stron: 304
The concept of nonlocality, wherein a particle can influence the behavior of another particle even if they are miles apart, is, according to George Musser, „the mother of all physicsriddles.” In just under 300 pages, Musser deftly traces the history of our quest to understand this curious phenomenon, covering an ambitious breadth of challenging topics from string theory to the multiverse to the unification of physics.Fragment krótkiej recenzji w Science, Vol. 350, Issue 6261, pp. 639, DOI: 10.1126/science.aad6372
Jesteśmy dziś przyzwyczajeni, że odległość nie stanowi już problemem, komunikacja zaś jest natychmiastowa. Możemy prowadzić na żywo rozmowy z ludźmi, którzy przebywają na drugim końcu świata, a nawet na ziemskiej orbicie. Na co dzień nie odczuwamy więc, że istnieje uniwersalny limit prędkości – prędkość światła – który sprawia, że w rzeczywistości im dalej znajdują się rozmawiające ze sobą osoby, tym większe jest opóźnienie sygnału. W efekcie, od pewnej odległości rozmowa na żywo staje się nieznośna. To dlatego właśnie marsjańskie łaziki są automatami. Od wysłania sygnału z Ziemi do jego dotarcia na Czerwoną Planetę może – w zależności od wzajemnego położenia planet – minąć od ośmiu do dwudziestu minut. Wyobrażacie sobie sterowanie łazikiem w takich warunkach? Katastrofa murowana. Dlatego też w kosmosie łatwiej jest pisać listy.
Istnieje jednak jedno zjawisko, które zdaje się łamać zakaz porozumiewania się szybciej niż z prędkością światła. To splątanie kwantowe. Jest to zjawisko, w którym dwie lub więcej cząstek (względnie innych układów kwantowych) charakteryzuje się skorelowanym stanem kwantowym. Na zmianę stanu jednego partnera, natychmiast, niezależnie od odległości, reagują pozostali. Historia badań nad tym fenomenem zaczęła się w 1935 to wtedy Albert Einstein do spółki z Borysem Podolskim i Nathanem Rosenem opublikowali artykuł, w którym po raz pierwszy opisywali jego teoretyczne założenia. Chcieli w ten sposób dowieść, że mechanika kwantowa nie może być teorią kompletną. Sam Einstein nazwał splątanie kwantowe „upiornym działaniem na odległość”. Przełomem w zrozumieniu tego zjawiska były prace Johna Bella, opublikowane w latach 60. XX wieku. Dzięki nim można było wreszcie zaprojektować eksperymenty, sprawdzające czy splątanie kwantowe to tylko teoria, czy realny fenomen fizyczny. Pierwsze splątane cząstki stworzono dopiero 1998 roku. Nie było już wątpliwości, że „upiorne działanie na odległość” Einsteina jest faktem.
Historię tę znają wszyscy miłośnicy fizycznej literatury popularnonaukowej. Ileż to bowiem książek poświęcono już mechanice kwantowej? Ileż to prób podjęto, by przybliżyć dziwny świat kwantów zwykłym zjadaczom chleba? W niemal każdej takiej pozycji musiał pojawić się rozdzialik poświęcony splątaniu kwantowemu. Patrząc na tytuł książki George’a Mussera można by pomyśleć, że traktuje ona przede wszystkim o fizyce kwantowej i splątaniu. Tak naprawdę jednak głównym tematem Spooky action at a distance jest czas i przestrzeń. Na dobrą sprawę książkę tę można potraktować jak historię fizyki. Od Galileusza, Keplera i Kopernika przez Newtona po Einsteina. Stały zestaw, prawda? Tak, ale… no właśnie w przypadku książki Mussera mamy do czynienia z wielkim „ale”, które odróżnią ją od dziesiątek podobnych lektur.
Amerykański dziennikarz naukowy opowiada bowiem historię fizyki z unikalnej i intrygującej perspektywy – perspektywy lokalności i nielokalności. Lokalność zakłada, że na zjawiska fizyczne nałożony jest limit prędkości. Wydarzenie w jednej części Wszechświata nie może w jednej chwili wpłynąć na bieg wypadków w innej jego części. Jednym słowem, jedna cząstka musi „dotknąć” drugiej, żeby doszło do interakcji. „Telepatia” nie wchodzi tu w grę. Inaczej jest jednak, jeśli istnieją zjawiska nielokalne, to znaczy takie, w których następuje natychmiastowa komunikacja, bez żadnych opóźnień wynikających z odległości. Takim nielokalnym fenomenem zdaje się być właśnie kwantowe splątanie. Spooky action at a distance opowiada historię fizyki jako wychylanie się wahadła między podejściami zakładającymi lokalność, a takimi, które dopuszczały nielokalność zjawisk fizycznych. I to jest właśnie największa siła książki Mussera. Spojrzenie na znany sobie temat z nowego punktu widzenia, który ujawnia coś, czego nie wiedzieliśmy, jest nie mniej satysfakcjonujący niż zdobywanie zupełnie nowej wiedzy. Spooky action at a distance jest jedną z tych książek, które świetnie opowiadają o tym, jak w istocie wygląda nauka jako proces. Pokazuje on doskonale, że nauka nie jest dziedziną życia wyzutą z emocji. Wręcz przeciwnie. Naukowe dysputy podszyte są głębokim emocjonalnym zaangażowaniem, a indywidualne preferencje względem różnych teorii mogą wynikać z przesłanek pozamerytorycznych.
Spooky action at a distance nie jest według mnie książką dla osób, które dopiero rozpoczynają swoją odyseję z nauką i literaturą popularnonaukową. Żeby zrozumieć wszystkie jej niuanse, trzeba bowiem posiadać już przynajmniej podstawową wiedzę na temat fizyki i jej historii, ze szczególnym uwzględnieniem mechaniki kwantowej i teorii względności. Oczytani miłośnicy pozycji popnaukowych z pewnością docenią jednak innowacyjność podejścia i odkryją dzięki niemu nieznane im wcześniej poziomy wiedzy fizycznej. Bardzo to pocieszające, że powstają tego typu książki, które pozwalają pogłębić swoją wiedzę, bez konieczności przeskakiwania na poziom adepta danej dziedziny nauki.
