Mən və kölgəm: kvant mexanikası şəxsiyyət anlayışına meydan oxuyur

2024 Müəllif: Malcolm Clapton | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 03:47

sən niyəsən? Bənzərsiz xarakterə və düşüncə tərzinə malik bir insan olduğunuzu necə bilirsiniz? Kvant mexanikası bizə o qədər də arxayın olmamağı tövsiyə edir. Ola bilər ki, hamımız təsəvvür etdiyimiz qədər fərqli deyilik.

Martin Guerr və oğurlanmış şəxsiyyət

Martin Guerre haqqında məlumatınız var idi? Bu, bir vaxtlar qəribə və xoşagəlməz vəziyyətə düşmüş fransız kəndlisidir. Martin kiçik bir kənddə yaşayırdı. Uşağın 24 yaşı olanda öz valideynləri onu oğurluqda ittiham etdilər. Herr evini tərk etməyə, həyat yoldaşını və oğlunu tərk etməyə məcbur oldu. Səkkiz ildən sonra kişi doğma kəndinə qayıdır, ailəsinə qovuşur. Üç ildən sonra ailənin üç övladı var.

Hər şey həmişəki kimi davam edirdi. Ancaq kənddə bir əcnəbi əsgər peyda oldu və o, İspaniya ordusunda Martin Gerr ilə döyüşdüyünü və döyüşdə ayağını itirdiyini bildirdi. Martinin ailəsi qohumlarının üç il əvvəl evə qayıdışından şübhələnməyə başladı. Uzun bir sınaqdan sonra Guerranın şəxsiyyətinin macəraçı Arnault du Tilh tərəfindən "oğurlandığı" ortaya çıxdı. Əsl Martin həqiqətən də ayağı amputasiya edildi və İspaniyadakı bir monastırda sinekürə təyin edildi. Lakin “şəxsiyyət oğrusu”nun məhkəməsi o qədər məşhur oldu ki, əsl Herr doğma kəndinə qayıtdı. Macəraçı Arnaud du Tielin taleyi qısa bir ölüm hökmü ilə bağlandı. Martinin özü isə qadının sevimli ərini tanıya bilməyəcəyinə inanmamaqla arvadını aldadıcıya kömək etməkdə ittiham etdi.

Bu hekayə yazıçıları və rejissorları həyəcanlandırdı. Onun motivləri əsasında film çəkilib, musiqili səhnələşdirilib, hətta serial çəkilib. Üstəlik, "Simpsonlar" seriallarından biri də bu hadisəyə həsr olunub. Bu cür populyarlıq başa düşüləndir: belə bir hadisə bizi həyəcanlandırır, çünki bu, şəxsiyyət və şəxsiyyət haqqında fikirlərimizə zərər verir.

Bir insanın, hətta ən əzizinin də kim olduğuna necə əmin ola bilərik? Heç bir şeyin daimi olmadığı bir dünyada şəxsiyyət nə deməkdir?

İlk filosoflar bu suala cavab verməyə çalışdılar. Güman edirdilər ki, biz bir-birimizdən ruhən fərqliyik, bədənimiz isə sadəcə kukladır. Yaxşı səslənir, lakin elm problemin bu həllini rədd etdi və şəxsiyyətin kökünü fiziki bədəndə axtarmağı təklif etdi. Alimlər mikroskopik səviyyədə bir insanı digərindən fərqləndirən bir şey tapmağı xəyal edirdilər.

Elmin dəqiq olması yaxşıdır. Buna görə də, "mikroskopik səviyyədə bir şey" dedikdə, təbii ki, bədənimizin ən kiçik tikinti bloklarını - molekulları və atomları nəzərdə tuturuq.

Lakin bu yol ilk baxışda göründüyündən daha sürüşkəndir. Məsələn, Martin Guerri təsəvvür edin. Ona zehni olaraq yaxınlaşın. Üz, dəri, məsamələr… davam edək. Mümkün qədər yaxınlaşaq, sanki arsenalımızda ən güclü texnikamız var. Nə tapacağıq? elektron.

Qutuda elementar hissəcik

Herr molekullardan, molekullar atomlardan, atomlar elementar hissəciklərdən yaranmışdır. Sonuncular “yoxdan” yaradılmışdır; onlar maddi dünyanın əsas tikinti bloklarıdır.

Elektron sözün əsl mənasında heç bir yer tutmayan bir nöqtədir. Hər bir elektron yalnız kütlə, spin (bucaq momentumu) və yüklə müəyyən edilir. Elektronun "şəxsiyyətini" təsvir etmək üçün bilməli olduğunuz hər şey budur.

Bunun mənası nədi? Məsələn, hər bir elektronun zərrə qədər fərqi olmadan tam olaraq digərinə bənzəməsi. Onlar tamamilə eynidir. Martin Guerr və onun əkizindən fərqli olaraq elektronlar o qədər oxşardırlar ki, onlar tamamilə bir-birini əvəz edə bilirlər.

Bu faktın bəzi maraqlı nəticələri var. Təsəvvür edək ki, B elementar hissəcikindən fərqlənən elementar A zərrəciyimiz var. Bundan əlavə, biz iki qutu tutduq - birinci və ikinci.

Biz həmçinin bilirik ki, hər bir hissəcik istənilən vaxt qutulardan birində olmalıdır. A və B hissəciklərinin bir-birindən fərqli olduğunu xatırladığımız üçün hadisələrin inkişafı üçün yalnız dörd variantın olduğu ortaya çıxır:

• A xana 1-də, B xana 2-də yerləşir;
• 1-ci xanada A və B birlikdə yerləşir;
• 2-ci xanada A və B birlikdə yerləşir;
• A xana 2-də, B xana 1-də yerləşir.

Belə çıxır ki, bir qutuda eyni anda iki hissəciyi tapmaq ehtimalı 1: 4-dür. Əla, həll etdim.

Bəs A və B hissəcikləri fərqli deyilsə nə olacaq? Bu halda eyni qutuda iki hissəciyi tapma ehtimalı neçədir? Təəccüblüdür ki, təfəkkürümüz şübhəsiz müəyyən edir: əgər iki hissəcik eynidirsə, hadisələrin inkişafı üçün yalnız üç variant var. Axı, A-nın 1-ci xanada, B-nin 2-ci qrafada, B-nin 1-ci xanada, A-nın 2-ci xanada olduğu hal arasında heç bir fərq yoxdur. Deməli, ehtimal 1:3-dür.

Eksperimental elm mikrokosmosun 1: 3 ehtimalına tabe olduğunu təsdiqləyir. Yəni A elektronunu hər hansı digəri ilə əvəz etsəniz, Kainat fərqi görməzdi. Və siz də.

Hiyləgər elektronlar

Massaçusets Texnologiya İnstitutunun nəzəri fizikası və Nobel Mükafatı laureatı Frank Wilczek də bizim indi gəldiyimiz nəticəyə gəldi. Alim bu nəticəni təkcə maraqlı hesab etmir. Wilczek, iki elektronun bir-birindən tamamilə fərqlənə bilməməsinin kvant sahə nəzəriyyəsinin ən dərin və ən mühüm nəticəsi olduğunu bildirdi.

Nəzarət atışı elektrona “xəyanət edən” və bizə onun gizli həyatını göstərən müdaxilə hadisəsidir. Görürsən, oturub elektrona baxsan, o, özünü zərrəcik kimi aparır. Üz döndərən kimi dalğanın xüsusiyyətlərini göstərir. İki belə dalğa üst-üstə düşəndə bir-birini gücləndirir və ya zəiflədir. Sadəcə unutmayın ki, biz dalğanın fiziki deyil, riyazi anlayışını nəzərdə tuturuq. Onlar enerjini deyil, ehtimalı ötürürlər - təcrübənin statistik nəticələrinə təsir göstərirlər. Bizim vəziyyətimizdə - 1: 3 ehtimalını əldə etdiyimiz iki qutu ilə təcrübədən nəticəyə.

Maraqlıdır ki, müdaxilə fenomeni yalnız hissəciklər həqiqətən eyni olduqda baş verir. Təcrübələr göstərdi ki, elektronlar tamamilə eynidir: müdaxilə baş verir, bu da bu hissəciklərin bir-birindən fərqlənməməsi deməkdir.

Bütün bunlar nə üçündür? Wilczek deyir ki, elektronların eyniliyi dünyamızı mümkün edən şeydir. Bu olmasaydı, kimya da olmazdı. Maddənin təkrar istehsalı mümkün deyildi.

Elektronlar arasında hər hansı bir fərq olsaydı, hər şey bir anda xaosa çevrilərdi. Onların dəqiq və birmənalı təbiəti qeyri-müəyyənliklər və səhvlərlə dolu bu dünyanın mövcud olması üçün yeganə əsasdır.

Yaxşı. Tutaq ki, bir elektron digərindən fərqlənə bilməz. Amma birini birinci qutuya, digərini ikinci qutuya qoyub deyə bilərik: “Bu elektron burada, o biri isə oradadır”?

"Xeyr, edə bilmərik" dedi professor Wilczek.

Elektronları qutulara qoyub uzağa baxan kimi onlar hissəcik olmaqdan çıxaraq dalğa xüsusiyyətlərini nümayiş etdirməyə başlayırlar. Bu o deməkdir ki, onlar sonsuz dərəcədə genişlənəcəklər. Nə qədər qəribə səslənsə də, hər yerdə elektron tapmaq ehtimalı var. Bir anda bütün nöqtələrdə yerləşməsi mənasında deyil, birdən geriyə dönüb onu axtarmağa başlasanız, onu hər yerdə tapmaq şansınız kiçikdir.

Aydındır ki, bunu təsəvvür etmək olduqca çətindir. Ancaq daha maraqlı bir sual ortaya çıxır.

Elektronlar bu qədər çətindi, yoxsa onların içində olduqları məkan? Sonra üz çevirdiyimiz zaman ətrafımızda olan hər şeyə nə olur?

Ən çətin abzas

Belə çıxır ki, siz hələ də iki elektron tapa bilərsiniz. Yeganə problem odur ki, siz deyə bilməzsiniz: burada birincinin dalğası, ikinci elektronun dalğası budur və biz hamımız üçölçülü fəzadayıq. Kvant mexanikasında işləmir.

Deməlisən ki, birinci elektron üçün üçölçülü fəzada ayrıca dalğa, ikinci üçün isə üçölçülü fəzada ikinci dalğa var. Sonda belə çıxır - güclü ol! iki elektronu birləşdirən altı ölçülü dalğadır. Dəhşətli səslənir, amma sonra başa düşürük: bu iki elektron artıq sallanmır, heç kim harada olduğunu bilmir. Onların mövqeləri aydın şəkildə müəyyən edilir, daha doğrusu, bu altı ölçülü dalğa ilə əlaqələndirilir.

Ümumiyyətlə, əgər əvvəllər orada fəzanın və əşyaların olduğunu düşünürdüksə, onda kvant nəzəriyyəsini nəzərə alaraq, təqdimatımızı bir qədər dəyişməli olacağıq. Buradakı boşluq elektronlar kimi obyektlər arasındakı qarşılıqlı əlaqəni təsvir etmək üçün sadəcə bir yoldur. Buna görə də biz dünyanın quruluşunu onu təşkil edən bütün zərrəciklərin birlikdə götürülmüş xüsusiyyətləri kimi təsvir edə bilmərik. Hər şey bir az daha mürəkkəbdir: elementar hissəciklər arasındakı əlaqələri öyrənməliyik.

Gördüyünüz kimi, elektronların (və digər elementar hissəciklərin) bir-biri ilə tamamilə eyni olması səbəbindən eynilik anlayışının özü toz halına gəlir. Belə çıxır ki, dünyanı onun tərkib hissələrinə bölmək yanlışdır.

Wilczek deyir ki, bütün elektronlar eynidir. Onlar bütün məkana və zamana nüfuz edən bir sahənin təzahürüdür. Fizik Con Archibald Wheeler fərqli düşünür. O hesab edir ki, əvvəlcə bir elektron var idi, qalanların hamısı onun sadəcə izləridir, zaman və məkana nüfuz edir. “Nə cəfəngiyyatdır! - bu yerdə deyə bilərsiniz. "Alimlər elektronları düzəldirlər!"

Amma bir var amma.

Bəs bütün bunlar illüziyadırsa? Elektron hər yerdə və heç bir yerdə mövcuddur. Onun maddi forması yoxdur. Nə etməli? Bəs elementar hissəciklərdən ibarət olan insan nədir?

Bir damla ümid də yox

Biz inanmaq istəyirik ki, hər bir şey onu təşkil edən hissəciklərin cəmindən çoxdur. Əgər elektronun yükünü, kütləsini və spinini çıxarsaq və yerdə qalanda bir şey, onun şəxsiyyəti, "şəxsiyyəti" əldə etsək necə olar? Biz inanmaq istəyirik ki, elektronu elektron edən bir şey var.

Statistikalar və ya təcrübə zərrəciyin mahiyyətini ortaya qoya bilməsə belə, biz ona inanmaq istəyirik. Axı, hər bir insanı unikal edən bir şey var.

Tutaq ki, Martin Gerr ilə dublyor arasında heç bir fərq olmayacaq, amma onlardan biri onun əsl olduğunu bilərək sakitcə gülümsəyəcəkdi.

Mən buna çox inanmaq istərdim. Lakin kvant mexanikası tamamilə ürəksizdir və bizə hər cür cəfəngiyat haqqında düşünməyə imkan verməyəcək.

Aldanmayın: elektronun öz fərdi mahiyyəti olsaydı, dünya xaosa çevrilərdi.

TAMAM. Elektronlar və digər elementar hissəciklər həqiqətən mövcud olmadığı üçün biz niyə mövcuduq?

Birinci nəzəriyyə: biz qar dənələriyik

Fikirlərdən biri odur ki, bizdə çoxlu elementar hissəciklər var. Onlar hər birimizdə mürəkkəb bir sistem təşkil edir. Görünür, hamımızın fərqli olmağımız bədənimizin bu elementar hissəciklərdən necə qurulduğunun nəticəsidir.

Nəzəriyyə qəribədir, amma gözəldir. Elementar hissəciklərin heç birinin öz fərdiliyi yoxdur. Lakin onlar birlikdə unikal bir quruluşu - bir insanı meydana gətirirlər. İstəyirsən, biz qar dənəcikləri kimiyik. Onların hamısının su olduğu aydındır, lakin hər birinin naxışı özünəməxsusdur.

Sizin mahiyyətiniz hissəciklərin sizdə necə təşkil olunduğudur, tam olaraq nədən əmələ gəldiyiniz deyil. Bədənimizdəki hüceyrələr daim dəyişir, bu isə o deməkdir ki, vacib olan yeganə şey quruluşdur.

İkinci nəzəriyyə: biz modellərik

Suala cavab verməyin başqa bir yolu var. Amerikalı filosof Daniel Dennett "şey" anlayışını "real model" termini ilə əvəz etməyi təklif etdi. Dennett və onun ardıcıllarının fikrincə, əgər onun nəzəri təsvirini daha lakonik surətdə – bir sözlə, sadə təsvirdən istifadə etməklə təkrarlamaq olarsa, bir şey realdır. Bunun necə işlədiyini izah etmək üçün misal olaraq bir pişiyi götürək.

Beləliklə, bir pişiyimiz var. Texniki olaraq, biz onun təşkil olunduğu hər bir hissəciyin mövqeyini təsvir etməklə onu kağız üzərində (və ya virtual olaraq) yenidən yarada və bununla da pişiyin diaqramını tərtib edə bilərik. Digər tərəfdən, biz fərqli edə bilərik: sadəcə "pişik" deyin. Birinci halda, nəinki bir pişik şəklini yaratmaq, həm də, məsələn, kompüter modelindən danışırıqsa, onu hərəkət etdirmək üçün böyük hesablama gücünə ehtiyacımız var. İkincisi, yalnız dərin bir nəfəs almalıyıq və deməliyik: "Pişik otaqda gəzdi." Pişik əsl modeldir.

Başqa bir misal götürək. Sol qulaqcığı, Namibiyadakı ən böyük fili və Miles Davisin musiqisini ehtiva edən bir kompozisiya təsəvvür edin. Bu obyekti hesablama üsulu ilə yaratmaq çox vaxt aparacaq. Amma bu fantastik canavarın şifahi təsviri sizə eyni məbləği aparacaq. Qısaltmaq, iki sözlə demək də işə yaramayacaq, çünki belə bir kompozisiya qeyri-realdır, yəni mövcud deyil. Bu real model deyil.

Belə çıxır ki, biz sadəcə olaraq baxanın baxışları altında görünən anlıq bir quruluşuq. Fiziklər atəşə yanacaq tökür və deyirlər ki, bəlkə finalda dünyanın heç bir şeydən ibarət olmadığı üzə çıxacaq. Hələlik bir-birimizə və ətrafımızdakı dünyaya işarə etmək, hər şeyi sözlə təsvir etmək və adları yaymaq qalır. Model nə qədər mürəkkəb olsa, biz onun təsvirini bir o qədər sıxışdırmalı, onu reallaşdırmalıyıq. Məsələn, kainatın ən mürəkkəb sistemlərindən biri olan insan beynini götürək. Bunu qısaca təsvir etməyə çalışın.

Bunu bir sözlə təsvir etməyə çalışın. Nə baş verir?