ISSN 2545-3459

WOJCIECH WRZOSEK Wycinanki (222) Ilya Prigogine o zasadzie nieoznaczoności Heisenberga. Cz. I



W ostatnich felietonach w centrum mojego zainteresowania znalazły się nauki przyrodnicze. Za każdym razem, nawet wtedy, gdy problematyka felietonu wydaje się odległa od zainteresowań Clio, to i tak o historię chodzi. Chodzi o historyczne nauki o kulturze i kulturowe wymiary historii. Wycinanki pochodzą z twórczości uczonych, dzięki zawartym w ich dorobku motywom interdyscyplinarnym i teoriopoznawczym.

*

Wybieram jedno tylko zagadnienie poruszane przez wielkiego fizyka i współpracującą z nim filozofkę. Jest nią zasada nieoznaczoności Heisenberga. Uznaję, że nie miejsce na jej  akademicką prezentację. Nie jest zresztą pewne czy potrafiłbym zadanie to kompetentnie wykonać.  Jednak wydaje mi się, że rozumiem, gdy w sposób popularny wyłuszcza ją wybitny fizyk, noblista Ilya Prigogine.[1]
Przystępuję w rezultacie kolejny raz do rozważenia, czy moja idea nieoznaczoności kulturowej jest analogiczną do zasady nieoznaczoności Heisenberga.[2] Muszę wprzódy przybliżyć sens metodologiczny tej ostatniej. Pomaga nam w tym – powtórzmy – fizyk Ilya Prigogine i filozofka Isabelle Stengers:

„Z zależności między operatorami w mechanice kwantowej wynika pewna fundamentalna właściwość: operatory q(op) i p(op) nie komutują, to znaczy wyniki działania operatorów q(op)p(op) i p(op)q(op) na tę samą funkcję są różne. Ma to głębokie implikacje, ponieważ jedynie komutujące operatory dopuszczają wspólne funkcje własne. A zatem nie możemy określić funkcji, która byłaby funkcją własną jednocześnie położenia i pędu. Zdefiniowanie operatorów położenia i pędu w mechanice kwantowej każe wysnuć wniosek, że nie może istnieć stan, w którym dwie wielkości fizyczne, położenie q i pęd p, obie mają określoną wartość. Tę sytuację, nie znaną w mechanice klasycznej, wyraża słynna zasada nieoznaczoności Heisenberga. Możemy zmierzyć i położenie, i pęd, ale rozrzuty (dyspersje) Δq, Δp odpowiednich możliwych wyników są związane nierównością Heisenberga Δq Δp Możemy uczynić Δq tak małym, jak chcemy, ale wtedy Δp dąży do nieskończoności, i na odwrót.[3]

„To, że mechanika kwantowa zmusza nas, byśmy mówili o lokalizacji przedmiotu w mniej bezwzględny sposób, oznacza, jak często podkreślał Niels Bohr, że musimy odejść od realizmu fizyki klasycznej. Zdaniem Bohra, stała Plancka wyraża niepodzielność oddziaływania między układem kwantowym a urządzeniem pomiarowym. Jedynie całości zjawiska kwantowego, do której należą również oddziaływania z układem pomiarowym, przypisać możemy wartości liczbowe. Każdy zatem opis zakłada wybór układu pomiarowego, wybór pytania, które stawiamy. Z tego względu odpowiedź – wynik pomiaru – nie daje nam dostępu do rzeczywistej sytuacji. Musimy podjąć decyzję, jaki pomiar zamierzamy wykonać i o co zapytają układ nasze doświadczenia. Tak więc istnieje nieredukowalna wielość przedstawień danego układu, z których każde związane jest z określonym zbiorem operatorów.

W rezultacie, – podsumowują nasi autorzy – odchodzimy od klasycznego pojęcia obiektywności, albowiem w ujęciu klasycznym jedynym „obiektywnym” opisem jest opis zupełny  u k ł a d u,  j a k i m  o n  j e s t, opis niezależny od wyboru sposobu, w jaki go zamierzamy obserwować.”[4]

W ujęciu Prigogine`a i Stengers z jednej strony uznaje się wpływ swego rodzaju jedni /nieodróżnialności strony obserwującej od obserwowanej i jej wpływu na rezultat obserwacji, z drugiej przyznaje się decydujący wpływ strony badającej na to jakiego  pomiaru dokonujemy. Dodam więc:  o wyniku badania decyduje to,  jakie operatory wybieramy i czego dociekamy.  Po prostu, o co pytamy. Od tego zależy jaka jest nie dość, że rzeczywistość badana, ale i ta jaka wyłania się w wyniku badania, jest jego rezultatem. Wyczuwalna jest tu niezgodność będąca  kłopotliwą konsekwencja dualizującego sposobu myślenia i mówienia.[5] Mechanika kwantowa w wymiarze o jakim tu była mowa kłóci się z klasycznym sposobem myślenia i mówienia w sytuacji de facto jedni strony badającej i strony badanej. Kłopot wynikający z tęsknoty za „boskim punktem widzenia” jak nazywają go – przypominając słynne określenie – nasi autorzy.  


 

[1] Wyłuszcza wraz z filozofką Izabelle Stengers: Prigogine I., Stengers I., Z chaosu ku porządkowi. Nowy dialog człowieka z przyrodą, przeł. Katarzyna Lipszyc, przedmową opatrzył Bogdan Baranowski, PIW, Warszawa 1990.(Order out of chaos. Man`s new dialogue with nature, Ilya Prigogine and Isabelle Stengers, foreword by Alvin Toffler, Bantham Books, Toronto-New York-London-Sydney 1984); Nobel za wkład w rozwój termodynamiki nierównowagowej procesów nieodwracalnych, zwłaszcza za teorię struktur dyssypatywnych;  Prize motivation: “for his contributions to non-equilibrium thermodynamics, particularly the theory of dissipative structures” (1977); załączam URL Hommage Au Professeur Ilya Prigogine z okazji 20-Lecia Jego Nagrody Nobla z Chemii: https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/15535/3/Hommage-Prigogine.pdf, zob. tam lista 54 jego doktoratów honorowych i inne światowe splendory. O Stengers zasadniczo na kanwie jej nawiązań do twórczości Alfreda Northa Whiteheada (zwłaszcza nawiązań jej prac z Prigogine`em i jej monografii Penser avec Whitehead, Seul, Paris 2002) pisał ostatnio Lech Witkowski, Whitehead. Naddania i [w]zrosty dla humanistyki i edukacji, Wydawnictwo Adam Marszałek, Toruń 2024, s. 294-300.

[2] Wrzosek W., Historia – Kultura – metafora. O myśleniu historycznym, Wydawnictwo Uniwersytetu Wrocławskiego, Acta Universitatis Wratislaviensis No 4090, ser. Filozofia nauki, Wrocław 2022, s. 40-42.

[3] Prigogine I., Stengers I., Z chaosu ku…, s. 239-240 Wyróżnienia moje W.W. (Order out of chaos., s. 223; One fundamental property results from the relation between operators in quantum mechanics: the two operators q(op) and p(op) do not commute-that is, the results of qoppop and of popop applied to the same function are different. This has profound implications, since only commuting operators admit common eigenfunctions. Thus we cannot identify a function that would be an eigenfunction of both coordinate and momentum. As a consequence of the definition of the coordinate and momentum operators in quantum mechanics, there can be no state in which the physical quantities, coordinate q and momentum p, both have a well-defined value. This situation, unknown in classical mechanics, is expressed by Heisenberg’s famous uncertainty relations. We can measure a coordinate and a momentum, but the dispersions of the respective possible predictions as expressed by Order out of chaos Δq Δp are related by the Heisenberg inequality Δq Δp We can make Δq as small as we want, but the  Δp goes to infinity, and vice versa).

[4] Tamże, s. 241. Wyróżnienia moje W.W. (That quantum mechanics obliges us to speak less absolutely about the localization of an object implies, as Niels Bohr often emphasized, that we must give up the realism of classical physics. For Bohr, Planck’s constant defines the interaction between a quantum system and the measurement device as nondecomposable. It is only to the quantum phenomenon as a whole, including the measurement interaction, that we can ascribe numerical values. All description thus implies a choice of the measurement device, a choice of the question asked. In this sense, the answer, the result of the measurement, does not give us access to a given reality. We have to decide which measurement we are going to perform and which question our experiments will ask the system. Thus there is an irreducible multiplicity of representations for a system, each connected with a determined set of operators. This implies a departure from the classical notion of objectivity, since in the classical view the only „objective” description is the complete description of the system as it is, independent of the choice of how it is observed. Tamże, s. 224-225).

[5] Tak jak to formułuje się w pracy: Miterrer J., Tamta strona filozofii. Przeciwko dualistycznej zasadzie poznania, przeł. M. Łukasiewicz, Warszawa 1999.