M. Jędryka: Mechanika kwantowa - teoria o niezwykłej relacji matematyki do świata

Mechanika kwantowa od dekad prowokuje nie tylko fizyków, lecz także filozofów i teologów. Jednych fascynuje jej skuteczność, innych drażni fakt, że za perfekcyjnie działającym formalizmem nie stoi żaden prosty „obraz świata”. Właśnie w tym napięciu – między matematyczną precyzją a ontologiczną niepewnością – pisze szeroko prof. Michał Jędryka, fizyk i filozofa, który zabrał głos w sporze, który zapoczątkował Zbigniew P. Szczęsny tekstem na łamach „Teologii Politycznej”.

Jak podkreśla prof. Jędryka, mechanika kwantowa nie jest teorią „dziwną”, bo opowiada fantastyczne historie. Jest dziwna dlatego, że „posługuje się obiektami matematycznymi, które nie są obrazkami rzeczy w świecie, a jednak prowadzą do obliczeń zgodnych z wynikami eksperymentów”. Stan cząstki opisany jako wektor w przestrzeni Hilberta nie jest czymś, co można sobie wyobrazić w kategoriach kulki czy fali znanej z codziennego doświadczenia. A mimo to właśnie z tego abstrakcyjnego zapisu wylicza się prawdopodobieństwa wyników pomiarów, które później z chirurgiczną dokładnością potwierdza laboratorium.

„W mechanice kwantowej nie musimy mieć obrazka tego, co jest, żeby mieć rachunek tego, co się stanie w pomiarze” – pisze Jędryka. I dodaje, że to właśnie ta przepaść między skutecznością a intuicyjnym zrozumieniem od stu lat dręczy kolejne pokolenia uczonych. Formalizm działa bez zarzutu, ale sens filozoficzny wciąż się wymyka.

Szczególnie dotkliwie widać to w problemie superpozycji i tzw. kolapsu funkcji falowej. Prof. Jędryka przypomina, że mechanika kwantowa zawiera w sobie pewien „agnostycyzm”: dopóki nie dokonano pomiaru, teoria nie przypisuje obiektowi jednego, konkretnego stanu, lecz wachlarz możliwości. „Pomiar jakby ‘wybiera’ jedną możliwość i resztę usuwa” – zauważa, odwołując się do klasycznego już paradoksu kota Schrödingera. Ten eksperyment myślowy, często traktowany jak żart, był w istocie dramatyczną próbą pokazania, jak bardzo formalizm kwantowy nie przystaje do makroświata naszego doświadczenia.

To właśnie w tym miejscu – zdaniem Jędryki – zaczyna się prawdziwy ból mechaniki kwantowej. Nie w samych równaniach, lecz w pytaniu: jak przejść od świata amplitud i superpozycji do świata wskazówek, stołów i osób? Próby odpowiedzi rodziły skrajnie różne interpretacje: od wielu światów Everetta, przez realistyczną mechanikę Bohma, po teorie spontanicznego kolapsu GRW czy program dekoherencji. „Formalizm sam z siebie nie wręcza nam jednej, filozoficznie przymusowej odpowiedzi” – podkreśla profesor.

W tym kontekście prof. Jędryka z dystansem odnosi się do popularnej wśród fizyków postawy streszczanej hasłem „shut up and calculate”. Owszem, rachunek działa i pozwala budować technologie, na których opiera się współczesny świat. Ale – jak zauważa – „człowiek jest stworzeniem ciekawskim, a wyobraźnia filozoficzna nie znosi próżni”. Dlatego pytania o sens, całość i granice redukcjonizmu wracają nieuchronnie.

Najciekawszy chyba moment jego refleksji pojawia się jednak wtedy, gdy proponuje przesunięcie akcentu. Być może – sugeruje – problem nie leży w samej „dziwności materii”, lecz w naszym przyzwyczajeniu do myślenia, że całość jest prostą sumą części. Mechanika kwantowa, zwłaszcza poprzez zjawisko splątania, pokazuje, że „stan fizyczny bywa własnością układu jako całości, a nie zestawem stanów jego składników”. Redukcjonistyczna wizja świata zbudowanego z niezależnych cegiełek trafia tu na twardy mur.

To dlatego – zdaniem Jędryki – klasyczna fizyka makroświata pozostaje prawdziwa w swoim zakresie, a jednocześnie nie daje się bez reszty sprowadzić do opisu mikroświata. Mamy do czynienia z różnymi poziomami opisu tej samej rzeczywistości, a nie z konkurencyjnymi bajkami o świecie.

Ten wątek wybrzmiewa szczególnie mocno w nawiązaniu do najnowszych debat filozoficzno-teologicznych. Prof. Jędryka przywołuje numer czasopisma „Scientia et Fides” (UMK w Toruniu), poświęcony znaczeniu „średniej skali” – świata osób, organizmów i rzeczy codziennych – jako realnego poziomu bytu, a nie jedynie złudzenia. Jak zauważa, to właśnie pęknięcie starego, demokrytejskiego obrazu świata sprawiło, że mechanika kwantowa stała się paliwem dla sporów światopoglądowych.

Puenta tej refleksji jest zaskakująco spokojna. Mechanika kwantowa – pisze prof. Jędryka – nie musi prowadzić do metafizycznego chaosu ani do tanich „kwantowych” spekulacji. Może być natomiast „lekcją pokory wobec redukcjonizmu” i przypomnieniem, że świat nie wyczerpuje się w tym, co najdrobniejsze. W tym sensie nawet zwolennicy postawy „zamknij się i licz” okazują się bliżsi zdrowemu realizmowi, bo wiedzą, gdzie kończy się rachunek, a zaczyna filozofia.

Mechanika kwantowa – zamiast dostarczać gotowych metafizycznych odpowiedzi – pokazuje granice naszych intuicji. I właśnie dlatego, paradoksalnie, tak dobrze pasuje do poważnej refleksji o relacji matematyki, świata i sensu istnienia.