Ейнштейн руйнує фізику - ® Альтернативна медицина, охорона здоров’я та наука
Сімнадцяти сторінок було б достатньо. Датовані 17 березня 1905 року, вони містять інтуїцію щодо природи світла, достатньо інноваційну, щоб виправдати досить наукову легенду. Автор, який вийшов з-під анонімності, щоб у віці 26 років розмахувати іконоборчою тезою, яка за 16 років принесе йому Нобелівську премію: нічого не бракує, щоб намалювати один із тих повчальних портретів скоростиглого генія, який люблять підручники.
Резюме
1905 рік, рік переломів
Ейнштейн руйнує фізику
Очевидно, цих сімнадцяти сторінок було недостатньо для Альберта Ейнштейна. Через три місяці після цієї першої публікації, у червні, він продовжив свій «чудодійний рік», заклавши основи своєї теорії відносності в тому ж журналі «Annalen der Physik». Це принесе йому зовсім інший статус, як великого вченого людства, поруч із Ньютоном чи Галілеєм.
З двох своїх геніальних ударів молодості, які зрошуватимуть всю фізику XX століття, Ейнштейн матиме достатньо часу для наслідування нащадків. Однак, хоча він сам розширює свою Спеціальну теорію відносності разом із узагальненням (опубліковану в 1916 р.), Він не розуміє наслідків своєї інтуїції для природи світла. І недарма.
Насправді два шляхи швидко розходяться, утворюючи дві різні фізики, настільки різні, що вони залишаються несумісними навіть сьогодні. Хоча теорія відносності розширює роботу Ньютона і відповідає класичному підходу, введення квантів світла відкриває шлях квантовій механіці, що порушує фізику відчутного і "спостережуваного".
Чи тому Ейнштейн, котрий цікавився природою світла, щоб пояснити цілком конкретний фотоелектричний ефект, і теорією відносності для вирішення проблем з годинником, не супроводжував цю революцію після її заснування? Фактом залишається той факт, що його геній натрапляє на квант аж до того, що оспорює досягнення невеликої групи дослідників, які з ентузіазмом стають на відкритий ним шлях. До кінця свого життя Ейнштейн намагатиметься узгодити фізику нескінченно великих, що випливають із загальної теорії відносності, з фізикою нескінченно малих, описаних квантовою механікою. Без успіху. За кілька років до смерті в листі до свого друга Луї де Бройля він визнав цю невдачу: «Я повинен виглядати страусом, який постійно ховає голову в пісок, щоб не зіткнутися зі злими квантами. "
Кванти: це слово вибухає, як атака, у березні 1905 р. Ейнштейн вперше використовує його, щоб висловити припущення, проти всього, у що в той час вірила наука, що світло складається з крихітних зерен. Енергія, яка через двадцять років, будуть хрещені фотони. Тим часом ідея стикається із здоровим глуздом, переконавшись, що світло - це лише хвиля.
Проте Ейнштейн пояснює лише теорію, розроблену ще в 1900 році Максом Планком. Але для німця ця ідея була лише хитрощами, задуманими для вирішення аномалії. До того ж ніхто ще не виміряв значення його відкриття. Отже, якщо Планка сьогодні вважають офіційним батьком квантової фізики, то Ейнштейн свідомо розпочав революцію через п’ять років, як показав історик науки Томас Кун. І саме він першим зазнав незручностей, довгий час самотній перед лицем недовірливої критики з боку своїх однолітків. Також полюйте на розчарування піонера, який промацає собі шлях, оскільки світло триватиме довгий час, відмовляючись пролити світло на його амбівалентну поведінку.
Хвилі чи корпускули? Можливо, і те, і інше, - припускає Ейнштейн у листі, не вдаючись знайти, незважаючи на кілька важливих досягнень, теоретичну базу, яка могла б об’єднати ці характеристики, до цього часу вважалася глибоко антагоністичною. І не експериментальна демонстрація існування цих квантів світла в 1916 році фізиком, який прагнув довести його помилку, запропонує йому ключ.
Для вироблення того, що стане квантовою механікою, знадобиться не менше, ніж група фізиків, наймолодшим з яких було лише 5 років, коли з'явилася стаття 1905 року, і які сповідують беззастережне захоплення Ейнштейном. Це німці Вернер Гейзенберг, який задумає свою головну ідею, повернувши в голові вирок Ейнштейна, Вольфганга Паулі, автора на 21 році блискучого дослідження відносності, яке заслужило йому похвали майстра і честь 'до бути представленим протягом усього життя як його духовний син, а також англієць Пол Дірак, майбутній відкривач антиматерії. Ледь старший, француз Луї де Бройль, під впливом свого брата перейшов від історії до фізики. І ще троє, більш просунуті в своїй кар'єрі: Макс Борн, Ервін Шредінгер і особливо датчанин Нільс Бор, який виступає в ролі наставника, оскільки в 1913 році він почав описувати атом Гідрогену в квантовому вираженні, і що він отримав їх усіх, через рівні проміжки часу
iers, в його інституті в Копенгагені.
Скоростиглий, іконоборчий, радикальний у наслідках, які слід витягнути з їх інтуїції, і майбутні "нобелісти": вони разом заново відкривають якості Альберта Ейнштейна, з якого вони малюють груповий портрет.
Фактично, вони колективно проведуть з 1925 по 1926 рік революцію такого ж масштабу, як та, яку успішно здійснив лише Ейнштейн в 1905 році. Їх кількість розділяє їхню популярність, але не зменшує їх геніальність. І це не пом’якшує сутички між сильними особистостями. У захоплюючому оповіданні про своє життя Гейзенберг розповідає про цілі дні і ночі дискусій між Бором і Шредінгером у Копенгагені у вересні 1926 року. Дебати настільки напружені, що Шредінгер в кінцевому підсумку захворів. Менше манії виключень, архітектори квантової фізики поділяють багато рис із сюрреалістами. Вони привносять однакову зухвалість і невідповідність мистецтву та науці. Вони порушують заморожені уявлення та засмучують готові зображення.
Перш за все з атомів. Бідні дрібниці! Як тільки вони з’являються в сучасній науці (головним чином з часів роботи Ернеста Резерфорда в 1911 р.), Квантова фізика наказує відмовитися від способу їх символізації. Привабливо, що аналогія представляла їх як зменшувану Сонячну систему - електрони, що обертаються навколо ядра, як планети навколо Сонця, завдяки гравітаційному заміннику. Але якби це сталося, як показують розрахунки, електрони відразу ж злетіли б на ядра, предмети впали б самі на себе, наш світ розвалився б. Тільки квантова фізика, яка ніколи не зазнавала помилок протягом восьмидесяти років, здатна пояснити стабільність наших основ. Але за умови, що ви повністю відречетеся від зображень. І використовувати нову мову, герметичну для неспеціаліста, надзвичайно важку математичну конструкцію, іншими словами формалізм.
Ця мова відповідає на питання Ейнштейна про подвійність світла: вона дійсно гарантує, що хвильові та частинні аспекти є взаємодоповнюючими в квантовому об'єкті (принцип взаємодоповнення Бора). Між двома характеристиками саме питання, яке ми задаємо частинці, вирішить її відповідь. В експерименті, призначеному для оцінки його хвильової природи, він буде поводитися як хвиля. У мірі, яка прагне перевірити її корпускулярний аспект, вона виявиться такою.
Таким чином квантова фізика вперше в історії науки припиняє вигадки нейтрального спостерігача. На хвилинних шкалах атома вимірювальний прилад може взаємодіяти лише з об'єктом, що вимірюється. Він не може претендувати на те, що залишається непоміченим і спостерігає явища, що відбуваються «в собі», у приватності оточення, захищеного від його вторгнення. Наслідок: квантовий формалізм не може одночасно приписувати частинці швидкість і положення в просторі (принцип невизначеності Гейзенберга). Два запитання одночасно - це занадто багато для атомів. Ось чому представлення траєкторії руху електрона навколо ядра, якому потрібні ці дві одночасні координати, не виконується. Ось чому квантова фізика не описує явища, а передбачає їх результати. З точністю дотепер безпомилковою, яка дозволила йому пролітати від успіху до успіху протягом усього століття, роблячи
зв’язки, наприклад, з молекулярною хімією.
Дивно, але ця бездоганна точність виражається лише з точки зору статистики. «Взагалі, - пише фізик Етьєн Кляйн, - це лише вказує на те, що якщо ви проводите той чи інший вид вимірювань, у вас є така і така ймовірність отримати такий-то результат. Ще цікавіше, що він терпить принцип суперпозиції, похідний від хвильових аспектів об'єктів, який дозволяє частинці підвішуватися між кількома положеннями. Тільки міра дала б можливість вирішити між ними. Шредінгер не витримав цієї останньої фантазії. У 1935 році він пов’язав це з нашими вимірами, щоб перекласти його безглуздість: таким чином, кішка, чиє вбивство залежатиме від квантового механізму, буде зображена як мертвою, так і живою.
З тих пір нове покоління фізиків намагалося усунути аберації, спричинені застосуванням квантових ефектів у нашому масштабі. Теорія "декогерентності" пояснює, що саме їх взаємодія з навколишнім середовищем негайно призводить до втрати макроскопічними об'єктами своїх квантових характеристик. Кожному свої закони, відповідно до його масштабу. Але в той час Ейнштейну теж не подобалася ця аберрація. За кілька місяців до Шредінгера він сам спробував створити власний образ порохової бочки, яка була цілою і вибухнула. Постер згадував лише відомого кота.
Не дуже добре володіючи метафорами, Ейнштейн набагато частіше протистояв своїм опонентам рухомим вогнем думкових вправ. Таким чином, на з'їзді Солвея 1927 року він підняв справжній шквал проти прогресу квантового війська. Хто скаже, які вигоди надав науці заможний промисловець Ернест Солвей, регулярно збираючи еліту світової фізики в готелі "Метрополь" у Брюсселі? П'ятий з'їзд 1927 року, безсумнівно, є найбільшим із усіх. Тому що на традиційному "класному фото" відсутні видатні діячі з дисципліни. Тому що розрив між Ейнштейном та групою Нільса Бора підніме наукову суперечку до вищих сфер філософії.
"Ейнштейн давав нам новий досвід за сніданком, який може суперечити (принципу невизначеності)", - говорить Гейзенберг. Вдень багато дискутували про цю проблему, і зазвичай ввечері ми приходили до точки, коли Бор міг довести Ейнштейну за обідом, що запланований експеримент не може призвести до спростування принципу. Тоді Ейнштейн трохи хвилювався, але вже наступного ранку він мав ще один ідеальний досвід, більш складний, ніж попередній (і який повинен був зазнати невдачі того самого вечора. Після кількох днів цієї веселощів ", його друг Пол Еренфест сказав йому:" Ейнштейну, мені соромно за тебе, тому що ти зараз суперечиш проти нової квантової теорії точно так само, як і твої опоненти проти теорія відносності. "Навіть це дружнє застереження не повинно змінити його ставлення. (.) "Бог не грає в кістки", - він часто говорить у цих дискусіях. "
Фортуна цієї останньої цитати призвела до певної надмірної інтерпретації. Ейнштейна бентежить не лише введення статистики. Зрештою, він сам використовував імовірність у своїй роботі. Серцем суперечки з Бором є доступ, який наука може відкрити до реальності. Для Ейнштейна теорія, гідна цієї назви, не повинна приносити лише результати. Вона повинна навчити нас чомусь про наш світ.
Як і в часи Ньютона, батько відносності хотів, щоб рівняння транскрибували істину явищ, як це могло б статися, якби ми не були там, щоб спостерігати за ними. Для нього, позбавленого образів, відрізаного від необроблених фактів, квантова фізика може бути лише теорією, безумовно ефективною, але попередньою і перш за все неповною. Не вистачає чогось, що відновить зв'язок між світом та його науковим описом.
Для Бора, найсуворішого з усіх, головне, що вимагається від обгрунтованої теорії, - це правильність її розрахунків. Наш погляд на світ атомів назавжди буде спотворений вторгненням наших інструментів. Повна квантова фізика не повинна задавати собі запитання про природу світу, який підпав би під найдимливішу метафізику. Як підсумовує фізик Роланд Омнес, умови суперечки базуються на цьому протиріччі: «Ніколи раніше людство не досягло такого успіху у завоюванні принципів, які сягають серця та мозку речей, але які не є речами. "
Парадоксально, але Ейнштейн, наполегливо критикуючи основи квантової механіки Бора, сам допоміг відкрити нові виміри. Так, у 1935 р. Чітка примітка, чотири сторінки без рівнянь, передана нащадкам під назвою «парадокс ЕПР» (з посиланням на ініціали її авторів, Ейнштейна та двох його співробітників, Бориса Подольського та Натана Розена), підкреслює вада у фізиці Бора. Вона передбачає, що дві частинки-близнюки, які взаємодіяли в минулому, не можуть поводитися абсолютно однаково, коли вони розділені, хоча квантовий формалізм передбачає цю аномалію. Бор відхилив аргумент тильною стороною долоні, оскільки він включав заборонені міркування про реальність речей.
Інші сприймали його серйозно. У 1982 році французька команда продемонструвала, що Ейнштейн знову помилявся, відкривши найзахоплююче властивість у квантовому світі. Так, завдяки цьому, здавалося б, магічному «заплутанню», дві окремі частинки можуть діяти як одна, навіть на відстанях, що кидають виклик уяві. Як вони обмінюються цією інформацією? Ніхто не впіймав. Але ця здатність відкриває шлях для додатків, близьких як криптографія, або більш віддалених, як комп’ютер, або навіть квантова телепортація. До кінця, надихнувшись на це, Ейнштейн, таким чином, буде запліднювати своєю критикою цю фізику, яка так бентежила його.
Джером Феноліо
Бібліографія
ЯКЩО ЕЙНШТЕЙН СКАЗАЛ МЕНЕ,
Тібо Дамур. Шукаю Міді, 236 с., 17 ?.
МАЛИЙ ПОДОРОЖ В СВІТ КВАНТИ,
Етьєн Кляйн. Фламмаріон, “Полі”, 205 с., 8.20 ?.
СЕМ РАЗИ РЕВОЛЮЦІЯ: АЛЬБЕРТ ЕЙНШТАЙН І ІНШІ .
Етьєн Кляйн. Фламмаріон, “Ессей”, 238 с., 129 ?.
СТРУКТУРА НАУКОВИХ РЕВОЛЮЦІЙ,
Томас Кун. Фламмаріон, “Єлисейські”, 284 с., 7.20 ?.
ЧАСТИНА І ЦІЛИЙ,
Вернером Гейзенбергом. Фламмаріон, “Єлисейські”, 338 с., 7.20 ?.
СУЧАСНА НАУКОВА ФІЛОСОФІЯ,
Роланд Омнес. Галлімард, “Фоліо”, 426 с., 9.50 ?.
ФІЗИКА ХХ ст,
Мішель Паті, EDP Sciences, “Sciences & Histoires”, 318 с., 34 ?.
ЗАВТРА, ФІЗИКА,
колективна робота під редакцією Едуара Брезіна, Оділ Якоб, 377 с., 24 ?.
ЕЙНШТАЙН, ОТЦЬ СУЧАСНИХ ЧАСІВ,
Сільвіо Берджія, Белін, “Наливай науку”, 160 с., 15 ?.
Стаття опублікована у виданні 24.08.05
СВІТ | 23.08.05 | 13:39. Оновлено 23.08.05 | 13:39
Ваші коментарі
Щоб взяти участь у цьому форумі, спочатку потрібно зареєструватися. Будь ласка, вкажіть нижче наданий вам персональний ідентифікатор. Якщо ви не зареєстровані, ви повинні зареєструватися.