[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Można to przypisać po części dwóm ciekawym własnościom, zwanym liniowością i lokalnością .Układ liniowy spełnia dość szczególne matematyczne warunki rozdzielnościmnożenia względem dodawania, związane z wykresami w postaci linii prostych - stąd nazwa liniowy , których nie będę tu bliżej omawiał (przedstawiłem je bardziej szczegółowo w mojejksiążce The Matter Myth [Mit materii]).Na przykład prawa elektromagnetyzmu, opisujące pola magnetyczne i elektryczne, są w bardzo dużym stopniu dokładności liniowe.Układy liniowe niemają charakteru chaotycznego i nie są zbyt czułe na drobne zaburzenia zewnętrzne.%7ładen układ nie jest jednak dokładnie liniowy, zatem problem separowalności sprowadzasię do kwestii, dlaczego efekty nieliniowe są na ogół w praktyce tak małe.Zazwyczaj bierze sięto stąd, że wchodzące w grę odziaływania nieliniowe są same w sobie niezwykle słabe bądz mająbardzo krótki zasięg, albo i to, i to.Nie wiemy na razie, dlaczego siła i zasięg poszczególnychoddziaływań w przyrodzie są takie, jakie są: być może kiedyś uda się je wyliczyć z jakiejśogólnej teorii.Inną możliwością jest, że są to stałe przyrody , których nie sposób wyprowadzićz samych praw.Istnieje jeszcze trzecia możliwość, że te stałe nie są wcale stałymi, którychwartości są raz na zawsze ustalone, dane od Boga , lecz uwarunkowane są przez faktyczny stanWszechświata; innymi słowy, wyznaczone są przez kosmiczne warunki początkowe.Własność lokalności odnosi się do faktu, że, jak to ma miejsce w większości przypadków,zachowanie się układu fizycznego wyznaczone jest całkowicie przez siły i oddziaływaniawystępujące w jego bezpośrednim otoczeniu.Tak więc przyśpieszenie spadającego swobodniejabłka w danym punkcie przestrzeni zależy od natężenia pola grawitacyjnego tylko w tympunkcie.Ta sama reguła stosuje się do wielu innych oddziaływań i okoliczności.Istnieją wszakżesytuacje, w których mamy do czynienia ze zjawiskami nielokalnymi.Wezmy na przykład dwiecząstki elementarne, które oddziaływają ze sobą lokalnie, a następnie oddalają się od siebie.Zzasad mechaniki kwantowej wynika, że nawet gdy cząstki te znajdą się na przeciwległychkrańcach Wszechświata, nadal muszą być uważane za niepodzielną całość; to znaczy, wynikpomiaru przeprowadzonego na jednej z cząstek będzie częściowo zależał od stanu drugiejcząstki.Einstein określał tę nielokalność jako widmowe oddziaływanie na odległość , niewierząc zupełnie w jej realny charakter.Tymczasem przeprowadzone ostatnio eksperymentypotwierdziły ponad wszelką wątpliwość, że takie efekty nielokalne faktycznie występują.Uogólniając, należy stwierdzić, że na poziomie subatomowym, opisywanym przez mechanikękwantową, zespół wielu cząstek musi być traktowany holistycznie, gdyż zachowanie jednejcząstki jest nieodłącznie związane z zachowaniem pozostałych, niezależnie od tego, jak wielkiebędą ich wzajemne odległości.Fakt ten ma istotne znaczenie dla Wszechświata jako całości.Gdybyśmy chcieliarbitralnie określić stan kwantowy całego kosmosu, odpowiadałby on prawdopodobniegigantycznemu zespołowi wzajemnie oddziałujących wszystkich cząstek we Wszechświecie.W rozdziale 2 wspominałem o najnowszych ideach Hartle'a i Hawkinga dotyczących kwantowegoopisu Wszechświata jako całości, czyli kosmologii kwantowej.Jednym z wielkich wyzwaństojących przed kosmologami kwantowymi jest wyjaśnienie, w jaki sposób świat, który znamy znaszego doświadczenia, wyłonił się z mglistego stanu początkowego.Przypomnijmy, żemechanika kwantowa zawiera zasadę nieoznaczoności Heisenberga, która przewiduje rozmyciewartości wszystkich wielkości obserwowalnych w nieprzewidywalny sposób.Zgodnie z tym niemożna przyjmować, że elektron wewnątrz atomu posiada w każdej chwili określoną pozycję wprzestrzeni.Nie powinno się wręcz wyobrażać sobie, że krąży on wokół jądra atomu pokonkretnej orbicie, lecz że jest on w bliżej nie określony sposób rozmyty wokół jądra.Chociaż tak to wygląda w przypadku elektronów w atomie, dla obiektówmakroskopowych takiego rozmycia nie obserwujemy.Zatem planeta Mars ma w każdej chwilidokładną pozyq'ę w przestrzeni i porusza się po dobrze określonej orbicie wokół Słońca.Pomimoto Mars także podlega prawom mechaniki kwantowej.Można więc zapytać, jak to uczynił kiedyśEnrico Fermi, dlaczego Mars nie jest rozmyty wokół Słońca, tak jak elektron wokół jądra atomu.Innymi słowy, założywszy, że narodziny Wszechświata były procesem kwantowym, jak to sięstało, że powstał świat zasadniczo niekwantowy? Początkowo, gdy rozmiary Wszechświata byłyjeszcze bardzo małe, dominowała w nim nieokreśloność kwantowa, lecz obecnie dla ciałmakroskopowych nie obserwujemy żadnych jej przejawów.Większość naukowców czyni milczące założenie, że w przybliżeniu niekwantowy (czyli klasyczny , by użyć przyjmowanego określenia) świat jest koniecznym rezultatem WielkiegoWybuchu, nawet zdominowanego początkowo przez efekty kwantowe.Niedawno jednak Hartle iGell-Mann zakwestionowali ten pogląd, dowodząc, że istnienie świata w przybliżeniuklasycznego, w którym dobrze określone obiekty materialne znajdują się w określonychmiejscach przestrzeni i w którym obowiązuje dobrze określone pojęcie czasu, jest możliwe tylkodla pewnych szczególnych warunków początkowych.Z ich obliczeń wynika, że dla większościmożliwych warunków początkowych taki klasyczny świat by nie powstał i podział świata naodrębne obiekty, zajmujące konkretne położenie w dobrze określonej czasoprzestrzeni, nie byłbymożliwy.Zasada lokalności nie obowiązywałaby
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
