Przejdź do Taraki "dużej" - na szeroki ekran
zdjęcie Autora

2003-01-18

Wojciech Jóźwiak

Niebo fizyków
Metafizyczne wnioski z kwantów i grawitacji

Uwaga: Teksty te były publikowane w "Tarace" w 2002/3 r. jako fragmenty niby-blogu pt. "Składanki" (strony te dziś nie istnieją), następnie w książce "Wiedza nie całkiem tajemna". (Wyd. Studio Astropsychologii, Białystok 2004.) Kolejność i numeracja rozdziałów jest inna niż w książce i w dawnych "Składankach".


1. Koniec cybernetyki

Roger Penrose ("Cienie umysłu", s. 481) pisze: "Elektroniczne komputery niewątpliwie mają duże znaczenie w wyjaśnianiu wielu zagadnień związanych z procesami umysłowymi, w znacznej mierze dlatego, że uczą nas czym nie są rzeczywiste zjawiska umysłowe (...)".

To jest koniec cybernetyki! Która kiedyś, pół wieku temu, została ogłoszona właśnie pod hasłem jedności tego, co dzieje się w umysłach i w mechanizmach.
(16 listopada 2002)

2. Ukryty mózg - cerebrum occultum

Roger Penrose w książce "Cienie umysłu" rzuca koncepcję, że mózg, taki jaki znamy, jako sieć neuronów z ich wypustkami-dendrytami, z elektrochemicznym, powolnym przepływem impulsów i łączeniem się na synapsach przez przekazywanie pewnych cząsteczek chemicznych z komórki do komórki, nie jest źródłem i siedzibą świadomości, lecz zaledwie wzmacniaczem, który subtelniejszą grę procesów składających się na świadomość wzmacnia po to, aby poruszyć mięśnie! Świadomość nie siedzi w sieci neuronów, ale schowana w strukturach wewnątrzkomórkowych, we wnętrzu neuronów. Tymi świadomymi strukturami są mikrotubule tworzące tzw. cytoszkielet, konstrukcję usztywniającą plazmę komórkową i umożliwiającą wewnętrzną komunikację między różnymi miejscami w komórce. Mikrotubule są rurkami zbudowanymi z jednostek białkowych, wewnątrz zawierają czystą wodę, zapewne o cząsteczkach ułożonych regularnie tak jak w sieci krystalicznej. Owe mikrotubule Penrose podejrzewa, że są miejscem, gdzie zachodzą wielkoskalowe procesy kwantowe, które są właściwym nośnikiem, medium świadomości. Dlaczego Penrose upiera się, aby świadomość polegała na kwantowych zjawiskach, miała kwantowy charakter? - Bo świadomość realizuje procesy nieobliczalne, czyli wykraczające poza obliczenia, które może wykonać algorytm w skończonej liczbie kroków, czy mówiąc inaczej, maszyna licząca wyposażona w program. Świadomość ma to do siebie, że chwyta całość obrazu, zdolna jest do całościowego oglądu - który jest nieosiągalny dla algorytmów. Taką zdolność wprawdzie miałyby algorytmy, ale o ile by znały z góry wynik swoich obliczeń! Zatem świadomy umysł powinien pracować nie w zwykłym, liniowym czasie, takim, do którego przyzwyczaiły nas zegary, ale w czasie mogącym się (przynajmniej od czasu do czasu) zapętlać, jak w powieściach SF o wehikułach czasu. Coś takiego wydaje się możliwe, ale nie jest możliwe do ścisłego przedstawienia przez żadną z istniejących teorii fizycznych. Takie pętle czasu mogłyby był opisane dopiero w teorii, która byłaby połączeniem fizyki kwantowej z teorią grawitacji (z Einsteinowską ogólną teorią względności). Ale teorii tej jeszcze (wciąż) nie ma, i Penrose stara się niejako na wyrost odgadnąć niektóre jej właściwości. Świadomość w jego ujęciu jest szczególnym stanem materii, i to takim, który nie całkiem jest zanurzony w czasoprzestrzeni (takiej, do jakiej przyzwyczaiła nas fizyka), bowiem wykracza poza nią wchodząc w przestrzeń możliwości. Możliwy przyszły wynik wpływa w nim (w tym stanie materii) na teraźniejszość, nawet jeżeli się ostatecznie nie wydarzy w przyszłości. Świadomość polega więc na nieustannym jasnowidzeniu... Ale nie ciesz się zając! Bo być może z równań i obliczeń przyszłej kwantowograwitacyjnej fizyki umysłu wyniknie, że odległość tego śledzenia przyszłości wynosi, powiedzmy, 1/10 sekundy, i to nam wystarcza, a przewidywanie przyszłości na rok albo i sto lat do przodu to zupełnie inna jakość, podobnie jak podróż na odległość kilometra jest łatwa, a podróż na odległość 300 milionów kilometrów (na Marsa np.) - niewyobrażalnie trudna i energetycznie kosztowna. (300 mln razy dłuższy jest rok od dziesiątej części sekundy.) Ale pewien ślad jest...

A jeszcze co do liczb: mózg neuronowy zdolny jest wykonywać 10 do potęgi 14 operacji na sekundę (dużo, szczególnie w porównaniu z komputerami). Mózg mikrotubulowy działa(łby) w tempie 10 do potęgi 24 na sekundę... ("Kto ma rozum, niech zrachuje liczbę(...)" - Obj. Św. Jana 13.18)

(17 listopada 2002)

3. Tao fizyki?

Fritjof Capra napisał książkę "Tao fizyki" w 1975 roku, w Polsce wydano ją dopiero w 1994, okrągło licząc dwadzieścia lat później. Ja przeczytałem ją dopiero teraz - aż wstyd się przyznać - po dwudziestu ośmiu latach zwłoki, chociaż fragmentami i bez entuzjazmu podczytywałem ją wcześniej. "Tao fizyki" chciałem kiedyś wydawać, nawet miałem ją zarezerwowaną u agenta w Belgradzie, który miał patent na polskie wydanie tej książki. Odstąpiłem ją w końcu krakowskiemu religioznawczemu (tak!) wydawnictwu "Nomos".

Fritjof Capra
patrz www.fritjofcapra.net

Niestety, po dwudziestu ośmiu latach "Tao fizyki" czyta się jako tekst przestarzały, nie tyle jako dzieło poznawcze i inspirujące, co raczej jako dokument tamtej epoki (w Ameryce) i jej złudzeń i pobożnych życzeń. We wstępie dopisanym w 1982 r. Capra pisał: "(...) jesteśmy świadkami narodzin ogromnego ruchu ewolucyjnego, co oddaje dobrze stare chińskie powiedzenie, że "yang po osiągnięciu skrajnego wychylenia ustępuje yin". W latach 60 i 70 powstało wiele ruchów społecznych, które podążają w tym samym kierunku. Rosnące zainteresowanie ekologią, mistycyzmem, budząca się świadomość kobieca, powrót do holistycznego podejścia do zdrowia i leczenia - wszystko to są przejawy tego samego prądu przemian." Bo w tamtych czasach powstawał niuejdż i książka Capry była zarówno świadectwem jak i manifestem tamtej formacji. Capra swoją książką zawłaszczał fizykę (tę kwantową i relatywistyczną) do niuejdżu, przepisywał ją do tego stylu myślenia. Tymczasem do dziś niuejdż wypłowiał i fizyka się zmieniła, zaś "Tao fizyki" czyta się jak literaturę (trochę) naiwną.

Capra przy pomocy jednostronności, przeinaczeń i myślenia życzeniowego buduje obraz fizyki lucyferycznej - w przeciwieństwie do starej fizyki arymanicznej. Przez całą książkę zestawia obrazy odnoszące się do fizyki i opinie jej twórców z wyrwanymi z kontekstu fragmentami pism wschodniego mistycyzmu. Ten wschodni mistycyzm to - w "Tao fizyki" - mieszanka hinduizmu, buddyzmu i taoizmu. Pierwsze wrażenie czytelnika (czyli moje) jest takie: gdzie Rzym, gdzie Krym? Czy autor wie, co porównuje? - Bo przecież wschodni mistycy mówią o duchowym wyzwoleniu, o wzniosłych stanach umysłu, fizycy zaś o rzeczach z całkiem innej beczki, o cząstkach materii i modelach jej zjawisk. Jednak Capra wie, co robi, zestawiając mistyków z fizykami, bo oto stopniowo, zwłaszcza pod koniec książki, naprowadza czytelnika na wniosek, że "to wszystko umysł" i fizycy zagłębiając się w swoje teorie i doświadczenia w gruncie rzeczy i tak obserwują coś, co podsuwa im ich (lub nie-ich!) umysł. "Nie flaga się porusza, nie wiatr się porusza, to twój umysł się porusza" - chciałoby się tu podpowiedzieć zdanie z anegdoty o mistrzach zen. Rozumowanie Capry jest mniej więcej takie: właściwości cząstek elementarnych (czy raczej tego, co fizycy nieprecyzyjnie nimi nazywają) wynikają z symetrii przestrzeni i czasu, czas i przestrzeń jest to sposób postrzegania świata przez umysł, zatem właściwości cząstek elementarnych wynikają z właściwości umysłu! (Capra pisze to jako popularyzujący komentator koncepcji Geoffreya Chew'a, w której podstawowym narzędziem opisu świata jest macierz S - S od ang. scattering, rozpraszanie, a punktem wyjścia w owej teorii były symetrie, jakim podlega ta macierz. Macierz S to - w największym skrócie - najogólniejszy przepis na to, jak z pewnego stanu początkowego badany układ fizyczny przechodzi do stanu koncowego. Kiedyś metody macierzy S budziły w fizyce mikroświata wielkie nadzieje, teraz, jak się wydaje, zeszły w cień.)

To rozpuszczenie w umyśle jest charakterystyczne dla fizyki lucyferycznej. Materia zostaje w niej... zdematerializowana, i Capra korzysta z okazji, by materii dokuczyć, dowodząc jej, jak mało jest materialna.

Fizyka lucyferyczna, jako nauka rygorystyczna, nie została faktycznie stworzona. Fizycy-lucyferyści wyżywają się raczej jako komentatorzy i popularyzatorzy. Za to duch Arymana unosi się nad fizyką w sposób dużo bardziej poważny i to od samego początku istnienia tej nauki. Arymaniczna z ducha była mechanika klasyczna (mechanika Newtona), pierwsza wielka teoria fizyki. Na jej arymaniczny rygor składały się trzy twierdzenia: (1) że istnieją niepodzielne elementy lub absolutne tworzywo materii, (2) że równania ruchu sprawiają, iż materia porusza się jak zdeterminowany, zegarowy mechanizm, (3) i że wszystko w świecie bez wyjątku jest zbudowane w ten sposób. W tak rozumianym świecie nie pozostawało miejsca na ducha, duszę i wolną wolę, i to był kłopot, z którym próbowali sobie poradzić, a częściej nie radzili, filozofowie przez następne trzy stulecia. Najbardziej znane rozwiązanie owego zagadnienia psychofizycznego powstało - co ciekawe - wcześniej niż równania Newtona: była to kartezjańska koncepcja dwóch oddzielnych substancji w świecie, rzeczy rozciągłej (materii istniejącej w przestrzeni) i rzeczy myślącej (umysłu).

Niewątpliwie najbardziej niepokojącą cechą klasycznej fizyki był jej bezwzględnie sztywny determinizm. W każdej chwili ruch materii miał tylko jedno, dokładnie jedno przedłużenie w czasie. Przyszłość wynikała na jeden sposób ze stanu aktualnego. (A zaczęło się tak niewinnie, od jakże racjonalnego stwierdzenia, że dobrze określona przyczyna ma swój jednoznaczny skutek. Przyczynowość okazała się śmiertelną pułapką dla umysłu...). Zasadę determinizmu najlepiej oddał Pierre Simon Laplace w pewnym wykładzie na temat rachunku prawdopodobieństwa: "Inteligencja, która w danej chwili uzyskałaby wiedzę o wszystkich działających w przyrodzie siłach oraz o położeniu wszystkich rzeczy, z których zbudowany jest świat - o ile wspomniana inteligencja byłaby w stanie zanalizować te dane - mogłaby zawrzeć w jednym równaniu ruchy największych ciał w kosmosie i najmniejszych atomów. Nie istniałoby dla niej nic nieokreślonego i ujrzałaby przyszłość podobnie jak przeszłość." [Przepisuję od Capry, ibidem, ten od Capeka, patrz bibliografia w "Tao fizyki". Ze wzgledów stylistycznych użyte tam słowo "umysł" zastąpiłem przez "inteligencja. Przyp. WJ.] Owego superrachmistrza nazwano nawet specjalnie: "demon Laplace'a". Nawet gdyby żadnej takiej rachującej istoty nie było (bo faktycznie nie ma...), to demonem Laplace'a jest w istocie sam świat, który jednak nie musi niczego liczyć, tylko po prostu ruchami swoich planet i atomów, niby jakaś supermaszyna analogowa realizuje równania klasycznej mechaniki. Z deterministycznymi teoriami nie ma żartów - albo się je traktuje poważnie, jako naukową prawdę, i wtedy trzeba przyznać, że własna, tak miła człowiekowi wolna wola, jest złudzeniem-epifenomenem, a jego życie tańcem marionetki; albo trzeba tym deterministycznym teoriom zaprzeczyć i szukać w nich dziury, luki, niezupełności, przez którą mogłyby wejść w (ten totalnie bezmyślny i nieżywy) świat - świadomość, wolna wola, inteligencja, myślenie, rozumienie, uczucia i inne atrybuty umysłu.

Takich dziur dla wolności szukano. Upatrywano ich nawet w teorii względności Einsteina, co dla mnie jest wielkim nieporozumieniem, bo obie teorie (Szczególna i Ogólna) Einsteina są jeszcze bardziej deterministycznie sztywne od mechaniki Newtona. (Przyznaję, że kiedy staram się odczuwać ogólną teorię względności - teorię grawitacji i zakrzywienia przestrzeni - po szamańsku ciałem, to zbiera mi się na mdłości, jak na chwiejącym się pokładzie lub na szybkiej karuzeli. W Ogólnej Teorii Względności jest duch drugiej matrycy Grofa, tej od kurczącej się macicy.) Znaleziono je (dziury w determinizmie) w przynajmniej dwóch punktach teorii kwantów: w zasadzie nieoznaczoności, która mówi, że nie istnieją stany kwantowych obiektów, w których jednocześnie byłby określony pęd (prędkość) i położenie; a więc skoro nie można naraz określić pędu i położenia, to równania mechaniki klasycznej nie mają swoich danych początkowych, od których demon Laplace'a mógłby rozpocząć swoje obliczenia. A skoro początkowe dane są nieokreślone, to i dalsze wyniki obliczeń (czyli ruchu materii) muszą być także nieokreślone. (Jakoś mało kogo to bolało, że mimo tych nieoznaczoności materia w odpowiednio dużych porcjach jednak na ogół zachowuje się deterministycznie!) Drugą dziurę znaleziono w tym, że równania fizyki kwantowej (np. eleganckie równanie Schroedingera, przedstawiające kwantową cząstkę jako falę) wyznaczały prawdopodobieństwo zachodzenia zjawisk, a nie ścisłe ich parametry. W tym właśnie miejscu lucyferyści wśród fizyków (i Capra jako jeden z nich) przypuścili atak: skoro jest nieoznaczoność i prawdopodobieństwo, to najwyraźniej nie ma determinizmu, a skoro cząstki nazywane elementarnymi przekształcają się jedne w drugie, to nie ma także elementarnych składników materii, a więc nie ma - ostatecznie - materii i świat wypełniony jest jednym wielkim Umysłem. Do tego prowadzą wywody Capry. Wahadło rozumienia fizyki od ponurego Arymana poleciało w stronę beztroskiego Lucyfera...

Tymczasem Capra, podobnie jak chyba wszyscy fizycy przed Penrose'em (bo kiedy Capra propagował wsród byłych hippisów swoje taoistyczne rozważania, Roger Penrose jeszcze milczał...), nie zauważa faktu, który leży tak jawnie przed oczami, że aż go nie widać: tego mianowicie, że mechanika kwantowa swoje, a rzeczywistość swoje... Że chociaż równanie Schroedingera każe materii falować, a zasada Heisenberga każe jej parametrom być nieoznaczonymi, to jednak w świecie dostępnym nam zmysłowo raczej nic z tych rzeczy się nie dzieje. Widać więc gołym okiem, że mechanika kwantowa ma swoje ograniczenia. Gdzie są jej granice i od czego zależą? Aż do Penrose'a zadawanie sobie takiego pytania wcale nie było popularne, co powodowało, że kolejne pokolenia studentów opuszczały wydziały fizyki w stanie schizofrenii: bo uczono ich i nauczono czego innego niż widzą. W tak rozmiękczone umysły Capra wszedł ze swoim tao fizyki, skutecznie bełtając ich błękit.

Zagadka tego, że materia ma dwa poziomy organizacji - kwantowy i klasyczny, i że ani jeden, ani drugi nie jest złudzeniem ni błędem teorii, nie została dotąd rozwiązana. Nie wiem, czy mimo dwóch grubych książek Penrose'a jest nawet dostatecznie zauważana przez fizyków. Ja kończyłem studia z fizyki wtedy, kiedy Capra pisał swoją książkę, w połowie lat siedemdziesiątych i wtedy nikt z moich nauczycieli ani nie pisnął, że ma świadomość tego, że coś nie tak z tymi kwantami; ani też Capra w żadnym miejscu "Tao fizyki" nie pokazuje, że był świadom owego kwantowo-klasycznego dualizmu. Tzn. z pewnością był świadom, że raz, do pewnych zjawisk, fizycy stosują podejście klasyczne a kiedy indziej kwantowe, jednak uważał to zapewne za chwilową niedoskonałość fizyki, albo też sądził, co było wtedy rozpowszechnionym złudzeniem, że fizyka klasyczna wynika z kwantowej jako jej przypadek graniczny. Ale tak nie jest: nie wynika. Zamiast tego Capra nieustannie każe swym czytelnikom zachwycać się tym, że elementy mikroświata są "raz cząstkami, raz falami" i "jakie to, panie, niepojęte". Każdego, kto się uczył fizyki, powtarzanie tych banialuków musi złościć.

Capra w "Tao fizyki" hipnotyzuje czytelnika. Książka raczej nie jest adresowana do fizyków, bo dla nich jest zanadto popularna i zbyt naiwna. Adresowana jest do ludzi myślących mediumicznie, których utwierdza w przekonaniu, że "cała ta fizyka" to tylko niepotrzebny, bo zbyt długi, zbyt wyrafinowany i zbyt męczący wstęp do takiej lub innej transcendentalnej medytacji. (Ale tak działa Lucyfer: unieważnia każdy poważny wysiłek poznawczy.)

Przeoczyłem jeszcze jedną dziurę lucyferyczną - i chyba najważniejszą - jaką znaleziono w teorii kwantów (znalazł Bohr ze swoją interpretacją kopenhaską, a Capra powtórzył jego idee po 50 latach). Dziura ta bierze się stąd, że nieoznaczoność parametrów obiektu kwantowego, np. pędu i położenia, tłumaczona jest tym, że parametry te muszą zostać zmierzone, a pomiar nieuchronnie zaburza badany obiekt. Ponieważ w mikroświecie nie ma neutralnych przyrządów pomiarowych i każdy ciąg zdarzeń, który dostarcza informacji, jest takim lub innym kwantowym oddziaływaniem z badanym obiektem, to wyciągnięto stąd wniosek, że o obiektach kwantowych cokolwiek wiadomo (nawet to, czy w ogóle istnieją) tylko wtedy, kiedy są mierzone czyli obserwowane, a stąd już jeden mały krok do wniosku, że kwantowy obiekt, aby istnieć wymaga obecności obserwatora. Czyli, że kwantowe obiekty istnieją, o ile Ktoś je widzi. Dalej rozumowanie biegnie tak, że w takim razie ów Obserwator jest ważniejszy od kwantowych obiektów, gdyż jest konieczny, podczas gdy tamte - niekonieczne, czyli że najprościej nazwać tę sytuację tak, iż materia nie istnieje sama przez się, tylko istnieje w duchu. (Musiałbym Caprę przekartkować jeszcze raz, aby znaleźć, czy czegoś takiego nie napisał expressis verbis.) Oczywiście w takim razie zestawianie fizyki ze wschodnią mistyką jest jak najbardziej uzasadnione, a byli hippisi mogą spokojnie lekceważyć fizyków, imputując im, że chociaż ci nie wiedzą, co czynią, to przy swoich akceleratorach i komputerach w końcu i tak uprawiają coś, co daje te same wyniki, co ich medytacja, a medytacja przecież jest przyjemniejsza od ślęczenia w laboratoriach, kadzidła pachną, muzyka gra.

4. Capra, Penrose...

Prawdziwa fizyka nie jest ani arymaniczna, ani lucyferyczna. Polega na uporczywym zadawaniu pytań i nie zadowalaniu się częściowymi i zbyt łatwymi odpowiedziami. Tam gdzie Capra stanął w zachwycie z opadłą szczęką, Penrose zadał pytania. Nie dostał (jak dotąd) odpowiedzi; w fizyce, jak się wydaje, pozostaje wciąż na jej marginesach, jednak zadanie, jakie postawił, stworzenie nowej teorii, która łączyłaby kwanty z grawitacją (bo nie ma do tej pory kwantowej teorii grawitacji) i zarazem dawałaby podstawę do zrozumienia, czym jest umysł (ludzki i nie tylko) - jest warte zachodu.

5. Świat nierówno oświetlony

Mniej więcej w tamtych czasach, kiedy Capra pisał "Tao fizyki", ja jako młody fizyk zastanawiałem się nad pewnym nastawieniem, z którym - i w fizyce i w myśleniu potocznym - podchodzimy do świata. Nastawienie to polega na tym, że uważamy świat za istniejący. (Głupio to brzmi, ale powoli może uda mi się rzecz wyłożyć mniej niedoskonale.) Mamy skłonność uważać, że świat, jak również jego poszczególne fragmenty, wycinki, jak i jego elementy w rodzaju atomów czy elektronów, stale i - tak to powiem - nieustannie się swoją określonością cieszą. My zapewne nie mamy, nie znamy dobrego i wiernego obrazu świata, co nie przeczy temu, że ów obraz jednak jest. Wyobraź sobie kraj i różne mapy tego kraju. Mapy te mogą być lepszymi lub gorszymi przybliżeniami tego kraju, ale jednak prócz map kreślonych przez człowieka na pewno istnieje jedna mapa najdokładniejsza - jest nią sama rzeczywista powierzchnia tego kraju. Odpowiednikiem owych map w naszej analogii są różne przybliżone i być może niedoskonałe obrazy dostarczane przez teorie fizyczne, co nie zmienia jednak (jak się nam wydaje w myśl opisywanego nastawienia) tego podstawowego faktu, iż jakaś postać świata jest - i jest nią właśnie sam świat taki, jakim on jest. Można jeszcze bardziej metaforycznie powiedzieć, iż nawet jeśli żaden człowiek ani inna inteligentna istota na świat nie patrzy, to świat patrzy na siebie samego i wie jakim jest. (Bo jest sobą.) Można też powiedzieć, że na taki świat pada pewne subtelne światło, które sprawia, iż on jest i jakiś jest.

Wtedy próbowałem sobie wyobrazić świat, czy też jego wyobrażenie, całkiem inne i dużo mniej jasne. Byłby to świat, który nie zna siebie, który ani nie wie, jaki jest, ani czy jest. Tamten pierwszy, jasny świata mógłby mieć swojego boga, który by go oglądał i wszystko o nim wiedział. Ten drugi, ciemny świat, pozostałby nieznany dla nawet najbardziej wszechwiedzącego gatunku bogów. Otóż wydaje mi się, że nasz świat należy do tego drugiego rodzaju (inaczej niż świat fizyki klasycznej). Zdaje się też, że podobne problemy rozważał Wittgenstein, chociaż, oczywiście, nazywał je inaczej.

6. Czwórca U, R i C

O co naprawdę chodzi w tym okrzyczanym (także przez Caprę) dualizmie cząsteczkowo-falowym? Pozornie o to, że obiekt mikroświata, np. elektron, który najchętniej wyobrazilibyśmy sobie jako malutką kulkę, a więc cząstkę, naprawdę jest falą: daje się wiernie opisać jako fala, zachowuje się jak fala, interferuje, ugina się na przeszkodach, tworzy stabilne fale stojące - takimi falami stojącymi są powłoki elektronowe, które elektrony tworzą wokół jąder atomów i których liczbą, kształtem i rozkładem różnią się między sobą poszczególne pierwiastki chemiczne. Ale są też zjawiska, w których elektron zachowuje się jako cząstka, jako wyróżniona porcja. Obserwując pod mikroskopem elektrycznie naładowane kropelki mgły, można elektrony policzyć na sztuki, sam to robiłem na ćwiczeniach z fizyki: jeden elektron, dwa elektrony... Podobnie dzieje się z fotonami, z protonami itd. Nawet drgania w kryształach dają się elegancko uchwycić jako cząstki: fonony, dziury, ekscytony i inne. To, że cząstka jest falą nie jest wcale dziwne, jest to raczej kwestia języka i jego przyzwyczajeń; każdy student fizyki się w końcu do tego przyzwyczaja. Dziwne jest coś innego: że kiedy cząstka ujawnia się w pewnym zjawisku jako cząstka (nie fala), to już dłużej falą nie jest. Kiedy fala materii w mikroświecie ujawnia swoje właściwości cząsteczkowe, to falą właśnie przestaje być.

Kiedy fotony wchodzą w zjawisko fotoelektryczne (słynne, opisane przez Einsteina), w którym ujawniają się jako cząstki, to kończą swój żywot jako promień światła - bo efekt fotoelektryczny dla światła jest jego banalnym pochłanianiem, podobnie jak padnięcie na czarny papier. Kiedy fala elektronowa zostaje zarejestrowana w komorze pęcherzykowej, to nie falę tam widzimy, tylko ślad pojedynczego elektronu-cząstki, w kształcie świńskiego ogonka. Dla fali stanie się cząstką jest końcem drogi.

Procesy, w których fala materii traci część (bo zwykle tak właśnie jest) swoich falowych właściwości i w pewnym stopniu (bo zwykle też nie do końca) staje się cząstką, Roger Penrose nazywa "redukcją funkcji falowej" i uważa za jeden z trzech rodzajów przemian, które mają miejsce w najszerzej pojętym (fizycznym) świecie. W skrócie oznacza je jako procesy typu R; R - skrót od redukcja. 70-80 lat wcześniej, kiedy teoria kwantów dopiero powstawała, a fizycy usiłowali ją nie tylko opisać w równaniach, ale i jakoś zrozumieć, Niels Bohr w swojej szkole kopenhaskiej nazwał ten sam rodzaj procesów - pomiarem. I tak zostało. Sam uczyłem się fizyki z podręczników, w których redukcję stanu kwantowego (redukcję funkcji falowej) określano jako "wyidealizowany matematycznie proces pomiaru". Ten pomiar przylgnął do fizyki kwantów jak smoła. Gdzie pomiar, tam też - tak się większości myślicieli wydawało - musi być ktoś kto mierzy, a więc jeśli nie człowiek, to przynajmniej jakiś umysł. A ponieważ redukcji stanu nie dawało się w żaden sposób z fizyki kwantów wyegzorcyzmować, chociaż każdemu na pierwszy rzut oka wydawała się czymś niestosownym i nieeleganckim, i psującym czystość teorii - i chociaż wielu usiłowało to zrobić, więc niektórzy radykalni idealiści, których ja bym chętniej nazwał lucyferystami, dochodzili do wniosku, że materia kwantowymi prawami rządzona nie jest aż tak bardzo rzeczywista, bo przecież wymaga, aby ktoś ją obserwował i dokonywał na niej pomiarów. Głoszono nawet poglądy, że obiekty kwantowego (mikro)świata istnieją w sposób tylko połowiczny, potencjalny, a aktualizują się czyli materializują ostatecznie dopiero wtedy, kiedy ktoś na nie spojrzy (tzn. dokona pomiaru). Dla krytycznie myślących czytelników podręczników fizyki ten natrętny pomiar był niby kwiat u kożucha, raził jak dysonans, wprowadzał niepotrzebny do niczego rys subiektywizmu, jakiegoś solipsyzmu wręcz. Dopiero parę lat temu z ulgą przeczytałem u Penrose'a, że można sobie poradzić bez tego bękarciego pojęcia, i że redukcja stanu, czyli procesy typu R, są rzeczą dużo bardziej poważną, nie tylko subiektywnym kaprysem.

Penrose (np. w książce "Makroświat, mikroświat i ludzki umysł") dzieli wszystkie (znane) procesy przyrody na trzy kategorie, rządzące się z gruntu odmiennymi prawami:

Procesów U, R i C nie da się objaśnić jeden przez drugi - nie można jednych wyprowadzić z drugich przez zastosowanie odpowiednich modeli i przekształceń matematycznych. U i C podobne są nieco do siebie w tym, że są deterministyczne - że ze stanu aktualnego jednoznacznie wynika dowolny stan przyszły (i przeszły). (Do typu C należy klasyczna mechanika newtonowska, obie teorie względności Einsteina i elektrodynamika Maxwella, a także wiele teorii o charakterze mniej podstawowym, bardziej technicznym.) U i C różnią się tym, że użyta jest w nich odmienna matematyka: w C, w teoriach klasycznych wystarczy posługiwanie się liczbami rzeczywistymi, w U - w unitarnych teoriach kwantowych - konieczne są, dla oddania fal materii, liczby zespolone, czyli te, które mają część rzeczywistą i część urojoną.

Procesy R dzieją się w sposób nie-deterministyczny; ich zajście jest nieprzewidywalne. Znanym ich przypadkiem jest promieniotwórczy rozpad jąder (np. rozpad beta, w którym nadmiarowy neutron w jądrze rozpada się na proton i elektron, a w istocie jeden z kwarków przekształca się w inny, plus elektron) - i wiadomo, że można obliczyć średnie tempo ubywania jąder z promieniotwórczej próbki, ale to, kiedy któreś z jąder się rozpadnie, jest niemożliwe do przewidzenia. W procesach U określa się zespolone amplitudy prawdopodobieństwa. W procesach R owe falujące amplitudy stają się banalnymi prawdopodobieństwami zajścia zjawiska.

Proces R - i zarazem przejście fragmentu materii od życia unitarnego (U) do klasycznego (C) ma wszelkie cechy upadku, obrócenia się czegoś doskonałego i subtelnego w grubą materię, albo nawet wygnania z raju, o czym pisałem kiedyś w felietonie "Kwantowa Ewa".

Procesy R (do tego wrócę, by wyjaśnić dokładniej, bo nie wiem nawet, czy Penrose o tym pisał) są jedynymi, w których naprawdę płynie czas, w których czas jest nieodwracalny i to co było, się nie wróci. (Bo czas w U i C nie jest prawdziwym czasem, jest odwracalny: zjawiska dziejące się w "t" równie dobrze zachodzą w "-t", czyli w czasie z odwróconym kierunkiem upływu.)

(Widzimy, czym jest w istocie dualizm fizyki kwantowej: nie chodzi tu o to, że coś jest jednocześnie i falą i cząstką, bo nie jest, tylko że są dwa rodzaje procesów, którym podlegają obiekty rządzące się kwantowo: gładka unitarna ewolucja U, i zabójcza, niszcząca, nieodwracalna redukcja stanu R.)

7. Grawitacyjne uciążliwości

W świecie, w którym żyjemy i który znamy z oglądu i doświadczenia, mamy trzy (chyba trzy, choć może być ich więcej?) niedogodności. Z nimi się nieustannie borykamy, a także cieszymy się, kiedy któraś z nich na chwilę osłabnie i straci nad nami władzę. Te niedogodności, to ciężar (siła ciążenia), tarcie (opór przy ruchu) i zużywanie się. (Wyobraź sobie, jaką rozkoszą byłoby poruszać się bez oporu, unosić lekkim w przestrzeni i ani nie starzeć się ani nie mieć kłopotów ze zużywaniem się rzeczy. Jazda na nartach lub na łyżwach jest tak atrakcyjna, bo wtedy niemal do zera zanika tarcie; wszelkie sporty polegające na unoszeniu się w powietrzu są tak atrakcyjne, bo nie ma władzy siła ciężkości. Wartość okresowych świąt polega na tym, że zawieszone w nich zostaje przemijanie, a czas wydaje się - na krótko - cykliczny.) Jednak nasz świat taki jest, że grawitacja przygniata nas do ziemi, chodzenie i przesuwanie czegoś wymaga pokonania sił tarcia, barwy płowieją, metale korodują, stłuczona szklanka się nie zrasta, a nasze ciało śmiertelnie się starzeje. Tarcie i zużywanie, oba zjawiska będące procesami nieodwracalnymi, łączą się z nieustannym rośnięciem wysoce abstrakcyjnej wielkości fizycznej - entropii. Entropia, z drugiej strony, jest też miarą chaosu i chaotycznego mieszania się wszystkiego. Stan gazu doskonałego, w którym wszystko jest statystycznie równo wymieszane, jest stanem o najwyższej entropii (w danej temperaturze, czyli przy danej ilości rozproszonej energii).

Na poziomie mikro tarcie i zużywanie polegają na procesach typu R. Redukcja stanów kwantowych zachodzi właśnie wtedy, kiedy rozpadają się złożone związki chemiczne, lub gdy defekty sieci krystalicznej rozpraszają uporządkowaną energię ruchu, produkując tarcie. (Ani procesy U, ani C nie zmieniają entropii.) Wielkość, rewolucyjność hipotez Penrose'a polega na tym, że (w ich myśl) czynnikiem odpowiedzialnym za kwantowe redukcje jest pole grawitacyjne! Hipotezy Penrose'a unifikują wszystkie wymienione uciążliwości naszego świata, znajdując ich wspólną przyczynę: jest nią grawitacja. Na poziomie makro grawitacja przejawia się jako siła ciężkości, jako ciężar - a także jako zakrzywienie przestrzeni postulowane przez Ogólną Teorię Względności. Na poziomie mikro grawitacja jest tym czynnikiem, który nie pozwala w pewnych warunkach istnieć kwantowym stanom materii i powoduje ich rozpad; w wyniku tego rozpadu coś, co tworzyło całość, staje się zbiorem niepowiązanych części, a to, co stanowiło uporządkowaną strukturę, staje się statystycznym chaosem. (Tu warto, za Penrose'em, przypomnieć, że niemal cały znany nam porządek - stabilność atomów i cząsteczek chemicznych, i twardość kryształów ciała stałego - jest przejawem zjawisk kwantowych, i to właśnie procesów unitarnych, typu U.)

Grawitacja zmusza stany kwantowe materii do rozpadu wtedy, gdy dwa podstany kwantowo powiązane w jedną całość (w żargonie fizyki mówi się: "stany splątane" albo koherentne) są na tyle różne od siebie, że każdy z nich mógłby się mieścić tylko w inaczej (niż w przypadku tego drugiego) zakrzywionym fragmencie przestrzeni. Ale dwa stany w różnie zakrzywionych przestrzeniach nie sumują się dłużej. Nie tworzą liniowej superpozycji. Ich łączne istnienie nie jest możliwe - Penrose postuluje, że nie jest możliwe wtedy, jeśli pole grawitacyjne dla obydwu różni się o jeden grawiton, o kwant grawitacji. To jest moment katastrofy i rozpadu stanu; ewolucja unitarna U łamie się, następuje R - redukcja stanu.

Fizykom jest znana postać materii, w której pewna wielkość określona przez pole grawitacyjne nieustannie rośnie i może tylko rosnąć, na wzór entropii, a także w równaniach bilansuje się z entropią, więc może być uważana za szczególny przypadek entropii. Tą wielkością jest promień czarnych dziur. Czarne dziury są ekstremalną i egzotyczną postacią materii; być może w dalszym rozwoju fizyki okaże się, że cała entropia - także ta zwyczajna, produkowana w kwantowych procesach R - jest pochodzenia grawitacyjnego.

Byłby więc głęboki (choć gorzki) sens w tym, by ta sama siła, która gnie nas do ziemi i zakrzywia przestrzeń, hamowała nam ruch jako tarcie i gnała do grobu jako zużycie materiału czyli entropia. (Już tylko gwoli formalności, bo nie fizyka, lecz ezoteryka jest właściwym przedmiotem tych rozważań, skojarzę tę siłę z imieniem Arymana.)
(Milanówek, 14 stycznia 2003)

134. Penrose i cztery fazy Grofa

Roger Penrose (w swojej cienkiej książce "Makroświat, mikroświat i ludzki umysł") przedstawia następujący trójfazowy schemat procesów przyrody:

 

Fizyka podzielona na poziomy kwantowe
i klasyczny wg Penrose'a

Tymczasem jeśli wziąć pod uwagę entropię, robi się z tego raczej schemat czwórczłonowy:

 

Cztery obszary fizyki i opisywanego przez nią świata

Obszar klasyczny został tu podzielony na dwie części. Jedna z nich, ta biała, rządzona jest wielkimi prawami fizyki klasycznej - mechaniką Newtona, obu teoriami względności, elektrodynamiką Maxwella, przy czym te teorie są tu czyste - wyidealizowane przez odrzucenie tarcia, entropii, albo - bo to przecież określenia tego samego - degradacji energii. Praca poznawcza nowoczesnej fizyki zaczęła się właśnie od tej idealizacji, od tego, że Galileusz wyobraził sobie, jakby to było, gdyby trący opór powietrza nie hamował spadania ciał z wysokości - i wyszło mu w eksperymencie myślowym, że ciała o różnym ciężarze, na przekór potocznej intuicji, spadałyby z tą samą prędkością. Obszar biały (C, classic, świat fizyki klasycznej) jest przypadkiem granicznym świata zmysłowego i właściwie na rysunku powinien być przedstawiony jako linia, sam brzeg obszaru czerwonego. Świat C, klasyczny idealny, w porównaniu ze światem zmysłowym jest obszarem miary zero, jak ściśle wyrażają się matematycy, podobnie jak powierzchnia bryły przestrzennej ma miarę zero w porównaniu z całą bryłą, a zbiór par linii równoległych ma miarę zero w porównaniu z liniami przecinającymi się.

Co ciekawe, fizyka C zaczęła swój rozwój (najpierw w osobie swej pierwszej wielkiej teorii, czyli jako mechanika Newtona) od odrzucenia intuicyjnego rozumienia ruchu, siły i masy/ciężaru. Te wszystkie pojęcia zdefiniowano na nowo, zwykle wbrew intuicji, i do tej pory, po ponad trzystu latach szkolnej indoktrynacji, uczenie ich jest nadal gwałceniem młodych umysłów. Dlatego tak wielu ludzi zraża się do fizyki, a świat C pozostaje nie zagospodarowany przez kulturę, obcy dla wyobraźni i niezrozumiały dla humanistów.

Obszar czerwony (na rysunku wyszedł mi raczej brudnoróżowy) to ta część świata, gdzie rośnie entropia, czyli energia ulega degradacji w ciepło, zjawiska są (inaczej niż w C) nieodwracalne - odłamki szklanek się nie zrastają, a pochłonięte światło nie wypromieniowuje (bez strat) z powrotem. Czas tu płynie - inaczej niż w C - wyraźnie w jedną stronę, a niektóre złożone układy po pewnym czasie zużywają się i umierają. Na poziomie mikroświata, pompą, która wtłacza w ten świat (nasz świat, ten w którym żyjemy) entropię, są procesy redukcji funkcji falowej, czyli R w oznaczeniu Penrose'a. Ten obszar świata i opisującej go fizyki oznaczyłem literą "N" - od "normalny" i "nie-idealny". Obszary kwantowych zjawisk typu R i typu U są te same, co u Penrose'a.

Kolory dobrałem tak, aby ten wykres przypominał czwórkowe schematy, które omawiałem i rysowałem wcześniej. Ciąg podświatów U - R - N - C dziwnie podobny jest do czterech faz porodu wg Grofa, do grofowskich matryc czy też zgędosiów-coex'ów. Redukcja funkcji falowej (R), czyli upadek kwantowy, uderzająco przypomina drugą, opresyjną fazę Grofa, gdyż tak jak kurcząca się macica, z której odchodzą wody płodowe, przestaje być dla embriona przyjaznym środowiskiem do życia, tak tutaj nadmiernie grawitacyjnie zakrzywiona czasoprzestrzeń przestaje być środowiskiem, w którym mogą istnieć zbyt złożone stany kwantowe. Tak jak embrion musi - choć nie chce - opuścić skurczoną macicę, tak stan kwantowy, nie wytrzymując skrzywienia przestrzeni, musi się rozpaść. W obu przypadkach jest w tym coś z wygnania z raju - noworodek zostaje wygnany z bezpiecznego macierzyńskiego świata, fragment materii zostaje wygnany z kwantowo-falowej wieczności. Bo kwantowy unitarny podświat U ma mnóstwo cech mistycznych: przeciwieństwa istnieją tam razem w harmonijnym połączeniu (jako superpozycje stanów), nie ma nieprzenikliwych ścian (działa zjawisko, zwane efektem tunelowym), nic nie ginie, nic nie zostaje utracone, czas jest doskonale odwracalny, wszystko jest obecne naraz. Materia na poziomie U jest faktycznie sprężystym polem. Musi ją boleć ten proces R, czyli grawitacyjnie wymuszony upadek w realność. Tym bardziej, że ów upadek przychodzi bez ostrzeżenia, bo nie jest zjawiskiem przyczynowo uwarunkowanym. Nie jest żadnym dalszym ciągiem ewolucji unitarnej, typu U.

Podświat N - a po polsku i w paru innych językach N to także skrót od słowa "nasz" - tak samo, jak trzecia, bohaterska faza Grofa, jest światem niszczenia, nieustannego rozpadu i zagrożenia, ale i walki. Zwycięzcy, to zaledwie ci, którym udało się - do teraz - przetrwać. Tym zwycięzcą, którego znamy najlepiej (a może jedynym w ogóle zwycięzcą?) jest kod genetyczny, czyli ta siła, która, oprócz innych istot, również każdego z nas powołała do przejściowego życia.

8. Mędrcy z Esalen

Autorzy, których tu wymieniam, którymi się inspiruję i z którymi się spieram, są z jednego mniej więcej pokolenia i związani są z tym samym miejscem świata. Stanislav Grof (1931), Fritjof Capra (1939) i Rupert Sheldrake (1942) przewinęli się przez kalifornijską kuźnię kadr ruchu Nowej Ery, czyli Instytut Esalen. Stamtąd też jest Arnold Mindell (1940). Sheldrake wymienia Caprę i Grofa w podziękowaniach do swojej książki. Mindell powołuje się na Caprę i na jego ulubioną teorię bootstrap'u, samouzgodnienia. Mindell zresztą wielokrotnie podkreśla swoją dumę z tego, że jest nie tylko psychologiem, ale i fizykiem. Capra w książce "Punkt zwrotny" (tytuł wzięty z heksagramu nr 24 Księgi Przemian) omawia koncepcję Grofa. Gdzieś niedaleko i w tych samych latach chodził po pustyni Carlos Castaneda (1931-97) i rozmawiał (tylko w swojej rozpędzonej wyobraźni, jestem o tym przekonany...) z czarownikiem Juanem Matusem. Czy tamci tytani z Esalenu znali Castanedę osobiście? Nie wiem, ale wydaje mi się, że nic na to nie wskazuje; Castaneda jednak strasznie się maskował... Czy na jakiejś wspólnej konferencji spotkali się z Penrose'em (ur. 8 sierpnia 1931)? Też nic o tym nie wiem; Penrose chyba nie sympatyzował z New Age'em... (Sheldrake, Anglik jak i Penrose, kończył ten sam, co tamten, uniwersytet w Cambridge.)

9. Obraz świata przed Penrose'em...

Obraz świata przed Penrose'em, taki jakiego uczono - i to raczej niejawnie - na wydziałach fizyki, był dużo mniej dramatyczny. Strefa R (upadkowa redukcja stanu) nie była wyraźnie odróżniana od strefy U (falowej ewolucji unitarnej), obie razem, jako mechanika kwantowa były traktowane podobnie jak strefa C - jako idealizacja zjawisk fizyki dziejących się w zmysłowej strefie N. Wydawało się też, że prawa fizyki klasycznej (strefy N plus C) wynikają, jako skrajny przypadek, z praw kwantowych. Pomieszanie, jakie stąd się brało, wcale się nie skończyło... Zresztą poglądy Penrose'a nie są dotąd uznane; w artykułach o nim pojawia się określenie: "kontrowersyjny filozof".

10. Nie ma mózgów elektronowych

W fizyce przed Penrose'em nie było miejsca na umysł; fizyka umysłu należała do science fiction. Umysł, po kartezjańsku, lokowano gdzieś poza.

Penrose postawił tezę, że umysł jest związany z kwantowymi właściwościami materii, a więc że umysł - człowieka, zwierzęcia, także zaczątkowe psychizmy pojedynczych komórek - należy do strefy U.

Jest to radykalnie odmienny pogląd w porównaniu z cybernetyką i z hipotezą "AI", czyli (artificial inteligence) sztucznej inteligencji. Według zwolenników AI umysł, inteligencja, rozumne zachowanie zależy tylko od właściwej organizacji i odpowiednio wielkiej złożoności układu. Równie dobrze jak w mózgu, inteligencja może pojawić się w maszynie i ta maszynowa inteligencja nie będzie zasadniczo różnić się od żywej, mózgowej. Materiał, z którego zbudowana jest maszyna, jest nieistotny. (Abstrahowanie od materiału było podstawą, na której stanęła cybernetyka.) Skoro materiał jest nieważny, to ważny jest tylko algorytm, procedura działania rozumnej (ewentualnie) maszyny. Roger Penrose, powołując się na twierdzenie Gödla, dowodzi, że ludzki umysł potrafi działać w sposób, który wykracza poza to, co umiałby robić jakikolwiek, nawet największy i najlepiej zorganizowany algorytm. Według niego inteligencja, świadomość, nie może pojawić się nie wiadomo kiedy, w nieokreślonym momencie wzrostu komplikacji układu. Obowiązuje wg niego zasada albo-albo: albo coś działa jak algorytm i wtedy nie jest inteligentne ani świadome, albo jest inteligentne, ale wtedy nie jest (kierowane) algorytmem. Komputer i ludzki mózg z umysłem to rzeczy nieporównywalne. Mnożenie złożoności (mówi Penrose) nie spowoduje nigdy przekroczenia jakościowego progu; od samej komplikacji nie zaświta inteligencja.

Ale jego koncepcja - że umysł jest czymś kwantowym (i zależnym od materiału!) - jest wciąż zaledwie hipotezą, może nawet tylko przeczuciem; nie ma wartości ścisłej, pewnej wiedzy; jest negowana; wymaga (wciąż) wiary.

11. Wewnętrzne niebo

W cienkiej książce "Makroświat, mikroświat i ludzki umysł" (1997) Penrose pisze:

"Sądzę, że większość fizyków uważa, iż jeśli naprawdę zrozumiemy mechanikę kwantową, to uda się nam wyprowadzić z niej znane prawa fizyki klasycznej, Chciałbym tu jednak bronić przeciwnego poglądu. W praktyce uczeni wcale tak postępują. Posługują się albo prawami klasycznymi, albo kwantowymi. Budzi to niepokojące skojarzenia z wizją świata starożytnych Greków, których zdaniem zupełnie inne prawa miały rządzić na Ziemi, a inne w niebie. Wielką zaletą fizyki Galileusza i Newtona była możliwość połączenia tych dwóch zbiorów praw i wyjaśnienia ich dzięki jednym i tym samym zasadom fizycznym. Wydaje się, że obecnie znaleźliśmy się w sytuacji analogicznej do sytuacji Greków - jeden zbiór praw obowiązuje na poziomie kwantowym, drugi zaś na poziomie klasycznym."

Ciekawe podobieństwo: u Greków starożytnych (i u innych starożytnych ludów, Żydów też, i Hindusów) w niebie - w świecie doskonałym i rządzącym się innymi prawami niż upadła Ziemia - rezydowali bogowie, tam też miał po śmierci wracać umysł człowieka, jego dusza. Niebo też miało być źródłem wyższej inspiracji, choćby w postaci astrologicznych wpływów. Dziś raczej myśli się inaczej, ale podobieństwo współczesnego religijnego myślenia do dzisiejszego kwantowo-klasycznego dualizmu jest uderzające. Jedyne religijne poglądy, jakie dla ludzi obecnego czasu brzmią sensownie, to te, które boskość, boski głos, wyższą inspirację lokalizują wewnątrz, tzn. w umyśle człowieka, a zwykle w głębokich warstwach umysłu. Tam miałyby bytować archetypy Junga. Buddyzm jest tak bardzo atrakcyjny właśnie przez to, że jego odpowiednik Boga, czyli prawdziwa natura umysłu, leży właśnie wewnątrz i na jej poszukiwanie trzeba do swojego wnętrza się zwrócić. Jak się wydaje, nowoczesne orientacje w chrześcijaństwie też wolą mówić o głosie Boga w sercu, niż przywoływać obraz mocarnego dziadka siedzącego na chmurach. Czy nie jest tak, że każda religia, która boga lub bogów lokalizuje w niebie, brzmi dzisiaj naiwnie i może być słuchana jako bajka tylko, w najlepszym razie jako osobliwa metafora?

Więc dzisiaj mamy odpowiednik starożytnej Ziemi - czyli strefę fizyki N i C, świat klasyczny; ale tutaj bogów na pewno nie ma, nie ma też ich w niebie, chociaż ciała kosmiczne najdoskonalej i najdokładniej realizują niewzruszone prawa fizyki strefy C. Odpowiednik starożytnego nieba mamy za to gdzie indziej: jest nim kwantowa strefa U, bo tam, według hipotezy Penrose'a, zakorzeniony jest umysł i tylko tam, jeśli gdziekolwiek, może rezydować cokolwiek boskiego, choćby w postaci archetypów, zbiorowej nieświadomości, jako transpersonalne treści psychiki czy jako zgędosie Grofa. Jeśli gdzieś w fizycznym świecie przyłożona jest natura Buddy, to też tylko tam. Swoją drogą, ciekawe, jak dalej potoczą się losy (niepewnego wciąż przecież) penrozyzmu.

12. Rupert Sheldrake...

Rupert Sheldrake, brytyjski biochemik, jakieś ćwierć wieku temu doszedł do koncepcji, która dotyczy pogranicza fizyki, chemii i biologii, i trochę (ale tylko trochę) przypomina magiczną zasadę "podobne przyciąga podobne". Stwierdził on, że jeżeli jakiś obiekt, układ w przyrodzie stoi przed wyborem, czyli przed wejściem w jeden stan z większej liczby (czasem: ogromnej) stanów równie możliwych, bo nie różniących się swoją energią, to wybiera ten stan, który już wcześniej był wybrany (lub: wielokrotnie wybierany) przez podobne układy w podobnej sytuacji. Do tego wniosku skłoniły go jego własne obserwacje oraz anegdotyczna wiedza (podobna do sławnych praw Murphy'ego) krążąca w światku (bio)chemików, że mianowicie pierwsze próby krystalizacji lub innego wydzielenia w czystej postaci pewnej substancji są piekielne trudne, a potem następuje coś, co wygląda tak, jakby dany związek chemiczny przyzwyczajał się do tego, że ma krystalizować w takiej a nie innej postaci, i skutkiem tego kolejne próby stają się coraz łatwiejsze, aż w końcu rutynowe. Zaczął przekopywać archiwa innych działów nauki i znalazł (oprócz innych przykładów) relacje ze zdumiewających epidemii, które ogarniały szczury używane do laboratoryjnych badań odruchów w labiryntach. Kiedy jakaś próba labiryntowa udawała się w jednym końcu świata, wtedy również szczury na drugim kontynencie, niewątpliwie nic o sobie nie wiedząc, zaczynały z sukcesem pokonywać podobny labirynt. W książce "The Presence of the Past" Sheldrake przedstawia około 300 stron podobnych przykładów. Mnie jako (kiedyś, dawno temu...) biofizyka-biologa molekularnego uderzył zwłaszcza przykład z konformacjami białek: oto istnieją białka o odwracalnej denaturacji, tzn. takie które po przekroczeniu pewnej krytycznej temperatury tracą przestrzenny układ swojego polimerowego łańcucha. - A od tego przestrzennego układu czyli konformacji zależy wszystko: białko skonformowane działa np. jako precyzyjny enzym sterujący reakcjami w komórce, zaś po utracie konformacji staje się chaotyczną plątaniną, kłębkiem statystycznym, nadającym się tylko na paszę. Białka o których mowa po powrocie do niższej temperatury na nowo odzyskują swoją konfirmację i dzieje się to w czasie rzędu sekundy, tymczasem możliwych stanów, do których białko może wrócić ze stanu chaotycznego kłębka, jest liczba gigantyczna, i gdyby białkowy łańcuch miał wybierać kolejne swoje skręty i załamania na zasadzie prób i błędów, toby to trwało dłużej niż istnieje wszechświat. Tymczasem białko do normy wraca błyskawicznie, automatycznie, i wszystkie jego cząsteczki robią to jednakowo. Przeczytałem o tym u Sheldrake'a dwanaście lat temu i od razu było dla mnie jasne, że w ten sposób pokazana mi została luka w mojej wiedzy ze studiów i później. To była anomalia w sensie Kuhna: pytanie, jakiego wcześniej nikt nie stawiał, a na które normalna nauka ze swoim paradygmatem nie ma odpowiedzi. (Odpowiedź byłaby, gdyby bądź ten jeden jedyny prawidłowy przestrzenny układ białkowego polimeru był odpowiednio korzystniejszy energetycznie w porównaniu z innymi podobnymi, bądź gdyby temu białku pomagała się odpowiednio poskręcać inna cząsteczka; tylko że stan właściwy w żaden sposób nie jest energetycznie wyróżniony, a na pewno nie tworzy aż tak głębokiego dołka energetycznego, który by uzasadniał tempo wpadania doń molekuł, a także białku nic innego nie pomaga, bo to przecież one, białka enzymatyczne, służą do pomagania w reakcjach innym cząsteczkom.) Do tej pory, mimo upływu kilkunastu lat, nie zauważyłem, aby gdzieś ten problem - jak te białka to robią, że wracają do swojego sensownego stanu - został podniesiony przez kogokolwiek. Pewności nie mam, doniesień o odkryciach biologii molekularnej specjalnie nie śledzę, zresztą jest ich lawina. Ale o nowych koncepcjach chyba by było słychać - a o tej anomalii nie słyszałem.

Problem jak białka to robią nie jest przy tym jakąś marginalną ciekawostką - jest to fundament na którym opiera się całe zjawisko życia. My w każdej chwili i cała biosfera z nami istniejemy między innymi dlatego, że białka jakoś to robią.

Koncepcja Sheldrake'a polegała na tym, że ten kto pierwszy przejdzie pewnym szlakiem (może to być krystalizująca substancja, konformujący się polimer, szczury przebiegające labirynt, ludzie uczący się prowadzić samochody itd, itd) przeciera ten szlak dla innych, i po nim inni już mają łatwiej i wiedzą co mają robić.

Z punktu widzenia fizyki pomysł ten przypomina zachowanie się bozonów. Bozony mają tendencję do zajmowania wszystkie naraz tego samego stanu kwantowego, a więc sposoby ich zachowania w pewien sposób przyciągają się wzajemnie. Różnica jest taka (i czytając Sheldrake'a 12 lat temu nie zdawałem sobie z niej sprawy, a i sam Sheldrake zapewne również sobie nie zdawał), że to co robią bozony dzieje się w świecie kwantowym, natomiast torowanie szlaku jakie postuluje Sheldrake, odbywa się w świecie klasycznym (jak mawiają fizycy), tzn. takim, jaki istnieje po kwantowym upadku w dekoherencję. (Tu koniecznie przeczytaj mój tekst "Kwantowa Ewa" z 2000 roku.) Gdyby efekt Sheldrake'a rzeczywiście miał miejsce, byłby on przykładem działania resztkowych kwantowych zjawisk w świecie klasycznym, czyli niekwantowym i dysypatywnym (skażonym powiększającą się entropią). (Resztkowych w takim mniej więcej sensie, jak resztkowe są obserwowane na codzień zjawiska elektrostatyczne, w rodzaju przyciągania włosów przez plastikowy grzebień. Gdyby ujawniły się prawdziwe energie pól elektrycznych obecnych wewnątrz tych próbek materii - włosów, grzebienia - byłyby to porównywalne z wybuchem bomby atomowej!)

Żeby było ciekawiej, przypuszczam, że zjawiska astrologiczne: wpływ szczególnych położeń planet na pewne rzeczy na Ziemi, np. na rodzenie się ludzi określonego temperamentu, również należą do resztkowych efektów kwantowych, tym razem via kwanty pola grawitacyjnego.

Sheldrake ciągnął swoje rozważania dalej. Mówił o pamięci materii - stad tytuł jego drugiej książki, źle tłumaczący się na polski, znaczący bądź "teraźniejszość przeszłości" bądź "obecność przeszłości". Nazwał to coś, co zapamiętuje wybory molekuł, polimerów, szczurów itd. "polami morficznymi", a całą swoją koncepcję nazwał "hipotezą formującego przyczyniania" (hypothesis of formatic causation - jak to nazwać na polsku?). Posuwał się w swoich rozważaniach aż do sugestii, że fundamentalne prawa fizyki są wynikiem zapamiętania przez materię stanów i dróg rozwoju, które wydarzyły się po raz pierwszy kiedyś u początku naszego wszechświata. Sheldrake najwyraźniej za wiele chciał, jego teoria (czy, jak sam skromniej pisał: hipoteza) za wiele miała wyjaśniać. Świat nauki nie lubi ogólnych teorii wszystkiego. Pola morficzne czyniły wrażenie podejrzanie zbyt tautologiczne: polem morficznym np. zwierzęcia pewnego gatunku jest takie coś, co przejawia się jako to zwierzę lub te zwierzęta - chodzi o cały gatunek. Pola fizyki mają dziwny zwyczaj, że przejawiają się na parę sposobów: pole elektryczne nie tylko przyciąga kłaczki, ale i trzeszczy, strzela iskrami, pobudza żabie nogi do drgawek... w końcu okazuje się, że można przy jego pomocy robić tysiące różnych rzeczy. Formujące pola Sheldrake'a robiły tylko jedno... Sheldrake także, jako natura najwyraźniej jowiszowa (jego twarz na zdjęciach jest w jowiszowym typie niby u Robina Williamsa!), w staraniach o poparcie dla swojej koncepcji od razu zwrócił się do szerokiej publiczności. Był swoim własnym i to zdolnym literacko popularyzatorem. Jego książki są wzorowo napisanymi dobrymi książkami naukowymi adresowanymi nie tylko do kasty specjalistów. Być może to był błąd: robienie zbyt wiele szumu wokół swoich pomysłów nie jest dobrze widziane w światku nauki; z tego zresztą powodu inny zdolny autopopularyzator (także jowiszowiec), Albert Einstein, nie dostał nagrody Nobla za swoje odkrycia, o których od niemal stulecia wie chyba każde dziecko (dostał za co innego... miał dużo na zbyciu). Osierocone przez naukę koncepcje Sheldrake'a znalazły przytułek w niuejdżu, w parapsyce, chociaż tam raczej źle się sprzedawały jako jednak zbyt wyrafinowane intelektualnie. Niuejdż wziął od niego, prymitywizując jego ideę na potęgę, "pola kształtu", dorabiając do nich "promieniowanie kształtu", ulubione przez nawiedzonych piramidologów i producentów talizmanów. Sam Sheldrake odniósł sukces literacki, jego książki były przez moment bestselerami w swojej klasie, sława jego dotarła nawet do zamkniętej Polski stanu wojennego - ja sam o nim dowiedziałem się z pisma "Przegląd Techniczny", jedynego w roku 1982 sprzedawanego w kioskach w miarę niezależnego periodyku. Potem próbował kontynuować jako autor już stricte niuejdżowy, napisał książkę wspólnie z pewnym duchownym anglikańskim pt. "Fizyka aniołów" ("The Physics of Angels", Mathew Fox and Rupert Sheldrake, Harper San Francisco, 1996) - tanią, bo rozmawiali i spisywali z magnetofonu - która na mnie nie zrobiła dobrego wrażenia, nie tego się po nim spodziewałem. Ciekawsze jest to, co robi ostatnio w etologii zwierząt, badając takie ich zachowania, które ocierają się o parapsychologię.

(12 listopada 2002)

13. Kwantowy błąd Sheldrake'a

Pisze Rupert Sheldrake:

"Jeżeli zastosujemy perspektywę całościowo-organiczną [organismic] w miejsce atomistycznej, wtedy, jak się wydaje, nie będzie właściwie żadnego powodu, dlaczego organizmy na wszystkich poziomach złożoności nie miałyby posiadać swoich charakterystycznych pól. Faktycznie, oryginalna idea fal materii de Broglie'a implikuje taki właśnie pogląd: zarówno atomy i molekuły są w myśl tej koncepcji falopodobnymi kwantami, podobnie jak są nimi wszelkie formy materii.

Nie wydaje się czymś absurdalnym pomyśleć o - na przykład - cząsteczce insuliny jako o kwancie lub jednostce w pewnym "polu insulinowym"; a nawet o łabędziu jako o kwancie lub jednostce w polu łabędzim [a swan field]. Ale właśnie to może być innym sposobem myślenia o polach morficznych: każda poszczególna molekuła insuliny jest manifestacją morficznego pola insulinowego [the insulin morphic field]; każdy poszczególny łabędź jest manifestacją morficznego pola łabędziego [the swan morphic field].

Pola morficzne mogą faktycznie być porównane co do statusu z kwantowymi polami materii. (...)"  ("The Presence of the Past", 1988, s. 119)

Pytanie, jak na egzaminie, brzmi: gdzie Sheldrake popełnia błąd? Odpowiedź: w tym, że nie odróżnia strefy U od N (ani od C). Wydaje mu się, że przypisanie insulinie i łabędziowi pól, dla których owe przedmioty będą tych pól kwantami, jest wyłącznie operacją pojęciową, może sprawą odpowiedniego matematycznego opisu. Bo skoro elektron jest kwantem pola, to dlaczego nie insulina, w końcu chemiczna cząsteczka białka? A skoro cząsteczka białka, to czemu nie całe zwierzę? Sheldrake nie dostrzega (nie wie?), że miedzy elektronem (i jeszcze trochę większymi od niego obiektami mikroświata) a insuliną, nie mówiąc o łabędziu, jest jakościowa różnica: elektronom zasada redukcji funkcji falowej (R) jeszcze pozwala istnieć na sposób kwantowo-unitarny, ale insulinie i łabędziom już nie. Łabędź z łabędziem nie zinterferuje, jedna cząsteczka insuliny z drugą nie utworzy stanu koherentnego, nie będzie też tak, że w myśl praw unitarnych pewien łabędź (ani cząsteczka białka) będzie trochę w jednym miejscu, a trochę w innym, i te dwa stany różniące się położeniem w przestrzeni będą razem tworzyć superpozycję, każdy z inną zespoloną amplitudą prawdopodobieństwa.

Z drugiej strony, cytowany fragment wskazuje, że Sheldrake miał odwagę pomyśleć o czymś, co (na całym świecie chyba) na kursach fizyki kwantowej było pomijane milczeniem, i sztuka nie zadawania pytań o to była jedną z rzeczy, które studenci musieli wytrenować, aby potem w swoim zawodowym kręgu nie wychodzić na idiotów. To, na co natknął się Sheldrake, to następujący problem: skoro prawa kwantowe obowiązują (jak się głosi(ło)) powszechnie, to dlaczego zmysłowo dostępne przedmioty jednak nie zachowują się kwantowo? W myśl mechaniki kwantowej - dokładniej: w myśl równania Schrödingera - dowolne ciało poruszające się najprostszym ruchem ze stała prędkością, powinno tworzyć falę płaską, a w mechanice kwantów fala płaska przejawia się (tak, naprawdę, nie zmyślam!) jako jednakowe prawdopodobieństwo znajdowania się tego ciała w dowolnym punkcie przestrzeni. Więc dlaczego kropla deszczu albo lecący samolot nie pojawiają się z jednakowym prawdopodobieństwem wszędzie? Fizycy myśleli sobie: widać z jakiegoś powodu świat nie jest aż tak doskonały. Ale o tym głośno się nie mówiło, i Sheldrake, ostatecznie biochemik, nie fizyk, nie musiał w tego trupa w szafie czuć się wtajemniczonym.
(Milanówek, 15 stycznia 2003)


Wojciech Jóźwiak





Wojciech Jóźwiak

Komentarzy nie ma.