ROBIRI P. CRIAST ALIRTD SCIIAIII GOIII{ABIR

il|0lilil\| ilLI[|AilTII

CUM NE.AU INUATAT PLANCK, BIIHR,

EINSTEIN $I HEISENBERG

S[ ruBM NCERTITUDINEA

Cupnms

lntroducere .......... 9

Capitolul l. Momentul newtonian ........17

Capitolul 2. O lume in pixeli ................. 40

Interludiu. Max P1anck ne prezinta cuanta .............. 53

Capito1ul3. Salturi cuantice ................... .................. 61

Interludiu. Niels Bohr se folosegte de saituricuantice pentru a justifica functionarea atomilor ..................... 73

Capitolul4. intAmplarea ............. ...........76

Interludiu.Albert Einstein arati cum joacA

Dumnezeu barbut ..,............ 89

Capitolul 5. Problema identitifii: un pantof cuanticcare nu a ciztlt ....................92

lnterludiu. Wolfgang Pauli gi principiul excluziunii,Satyendra Bose gi bosonii .................... 105

Capitolul 6. Rechini Ei tigri: schizofrenie ................ ................. L1,4

lnterludiu. Harta lui Erwin Schrodinger /Harta lui Werner Heisenberg ............. 134

Capitolul 7. Incertitudinea ........ ..........14L

Interludiu. Principiul incertitudinii ............... ......... 165

Capitolul B. Realitatea fracturati:cubism s,i complementaritate .............. 168

Interludiu. Complementaritate, obiectivitategi experimentul cu fanti dubli .......... i-84

Capitolul 9. Nu joaci barbut! .............. 189

Capitolul 10. Pisica lui Schr<idinger ............ ...........2LLInterludiu. Rizboiul de grani;e ..........:........ ........... 227

Capitolul 11. Vizuina iepurelui:

Capitolul 12. Salvarea fizicli ............... 253

Concluzie. Momentulacum ......... ........ 2Zt

Mukumiri ..............:.... :........................ 2Zg

Credite ........... 282

Note .......... ........................ 285

lndice ..............3i_B

'l . MoUTNTUL NEWToNIAN

-imi cam plac Maybe Dead Cats (Pisici posibil moarte),

am spus eu.

-Da, nu sunt rele. Pufin pseudointelectuale, dar nusuntem toli aga?

- Cred ci denumirea formafiei este o referire la tipultrla, f.izician, am zis. De fapt, sunt sigur ci este. Am ciu-tat formafia pe WikiPedia.

-Mda, a spus ea. Schrcidinger. Doar ci numele for-mafiei este complet gregit, fiindci Schr6dinger este cele-

bru pentru a fi subliniat paradoxul dinfizica cuanticd,in care, in anumite imprejuriri, o pisici pe care nu ovedem poate fi gi vie, ;i moarti. Nu posibil moartd.

Will Grayson, Will Grayson

Fizicianul austriac Erwin Schrddinger a enunlat celebra meta-:ori a pisicii pe jumitate in glumi, in 1935, comentAnd asupra

:eputinfei colegilor lui de a gAndi in termenii mecanicii cuan-tice. Cu greu si-ar fi imaginat ci pisica lui va ajunge puternicinridicinati in cultura populari, apirind in romane gi desene

animate si imprimati pe cini de cafea gi pe tricouri. Un exemplurecent il constitui e Will Grayson, Will Grayson, un roman despre

rineri, de John Green gi David Levithan (2010). in roman, Will: intreabi pe Jane - o fati pentru care are sentimente ameste-:ate si neexprimate - despre pisica lui Schrodinger. Jane descrie

:elebrul experiment de gAndire aLfizicianului austriac, iar apoiiCaugi ci Schrodinger ,,nu suslinea omorArea pisicilor sau

:eva... spunea doar cd pare pulin probabil ca o pisicd si fies:=ultan gi vie gi moarti".

lt'Iill se gAndegte o clipi la acest lucru. GAndindu-se la propri-:-,= emolii amestecate - este cu adevirat atras de Jane, dar a

-::zat prima ei propunere de a se siruta -, lui nu i se pare deloc

17

ROBERT P. CRtrASE, ALFRED SCHARFF GOLDHABER

improbabili ideea ca un lucru si fie real gi ireal in acelagi timp.,,Toate lucruriie pe care le linem in cutii inchise sunt gi vii, gimoarte, pAni cAnd deschidem cutia", igi spune el. ,,Nevizutuleste gi nu este acolo."1

Imaginea pisicii lui Schrodinger este invocati diferit inBlueprints of the Afterlife (Proiecte ale vielii de apoi), un roman SFapocaliptic, de Ryan Boudinot (2072). in acest roman, protago-nista Abby Fogg apare intruna, si moarti, si vie, dupi ce - farigtiinla ei - fusese programati si se infiltreze intr-o altd realitate.Odati, intr-o morgi, ea priveste infiorati doui versiuni identiceale ei, goale gi moarte. ,,Sinele tiu, Abby, a intrat in superpozitie",ii spune legistul-sef. ,,Este ca si cum ai fi gi vie, qi moarti simul-tan, iar aceasti simultaneitate este un sistem automultiplicativin care existi diferite <instantanee, ale sinelui tdu mort. Ceea ceface ca autopsia sd fie ingrozitor de grea, daci pot si spun asa."2

Pisica lui Schrddinger constituie una dintre numeroaseleimagini si concepte ale mecanicii cuantice din cultura populari.Uneori, acestea sunt folosite in glumi sau ironic, in timp ce alte-ori, au un sens serios si oferi noi perspective asupra modului incare se privesc fiintele umane unele pe altele si lumea.

Pentru a inlelege cum de au ajuns imagini si termeni dintr-undomeniu de nigd aLfizicii, care descriu modul in care este emisiEi absorbiti lumina, si aibd un impact cultural atit de mare,trebuie, mai intAi, si inlelegem cadrul gtiinlific in care a apirutteoria cuantic5, creat de lucririle 1ui Isaac Newton, in urmi. cupeste trei secole, si de impactul cultural al acestora.

Isaac Newton

in2OO4, Biblioteca Publici din New York a organizato expozitieremarcabili prin scopul gi continutul ei - dar qi prin locul ales.,,Momentul newtonian: Isaac Newton si crearea culturii moderne.,a fost gizduiti in aripa principali a bibliotecii, in epicentrulManhattanului, pe Fifth Avenue gi strada 2.vizitatorii intrau inclSdirea artelor frumoase trecand printre doui statui celebre aleunor lei - Patience (Rebdare) in stAnga gi Fortitude (Dirzenie) in

18

MOMENTUL CUANTIC

dreapta -, urcdnd o scari de marmuri, iar apoi traversAnd o

colonadi impresionanti, pAni in hol. Indicatoarele ii conduceau,

ulterior, spre magnifica sali principali de expozilii, unde, inlocul desenelor gi al documentelor anoste care alcituiesc deseori

expoziliile din biblioteci, se gisea o diversitate uimitoare de

materiale ce demonstrau vastul impact cultural al operei lui sirIsaac Newt on (7642-77 26).

Exponatele includeau globuri, planetarii (modele ale sistemu-lui solar) gi telescoape; sculpturi gi busturi ale lui Newton si ale

discipolilor lui; picturi reprezenti.nd episoade gi experimentedin viala lui Newton gi portrete rcalizate de Hogarth, WilliamBlake gi de alfii, evocindu-lpe Newton Ei opera sa. O explicaqie

cita celebrul distih al poetului Alexander Pope:

,,Natura Ei legile naturii ziceau ascunse in noapte;

Dumnezeu a spus: oSi fie Newton!> 9i totul s-a luminat!"

Alte exponate reflectau o judecati mai pulin elogioasi, maiambivalenti, a lui Newton gi a operei sale. Schila gi portretul luiNewton, realizate de William Blake, il arati pe savant intr-opozitie deloc migulitoare, chiar contorsionat, absorbit de

instrumentele qi figurile pe care le deseneazi pe un sul de hAr-

tie, intorcind spatele frumoasei miri a Naturii in care este

scufundat. Blake a respectat realizirile lui Newton, dar a con-

damnat atAt viziunea sa mecanicisti asupra lumii, cAt 9idominalia maginilor care a izvorit din aceasta. Profunzimearepulsiei lui Blake este evidenti in mottoul siu: ,,Arta este

Pomul Viefii, $tiinfa este Pomul Morlii".Expozilia a inclus un exemplar din prima edigie a capodope-

rei lui Newton, Principia, expus in Statele Unite in premieriabsoluti, cu corecturi de mAni ficute de citre Newton pentruurmitoarea edilie. Au fost exPuse, de asemenea, traduceri inlimbi striine aLe Principfa, o versiune rezumatd gi explicati, des-

tinati publicului feminin, si ,,Tom Telescope", o serie de cirlipentru copii de fizicl.newtoniani. Alituri, picturi inspirate de

lumini, gravitalie, orbite, spectrul luminos, regula misurii 9i a

ordinii si alte teme newtoniene.

t9

ROBERT P. CREASE, ALFRED SCHARFF GOLDHABER

Expozifia a ilustrat revolulia in viziunea globala provocatd deactivitatea lui Newton. ,,Epoca Luminilor gi a Revolutiei", scriaistoricul Mordechai Feingold, de la Institutul pentru Tehnologiedin California, in catalogul expozitiei, ,,poate fi consideratimomentul newtonian, inleles ca denotind epoca gi modul in caregindirea lui Newton au ajuns si impregneze cultura europeaniin toate formele sale."3 in limbaj obignuit, ,,moment" inseamni operioadi de timp. Fizicienii i-au dat un inteles tehnic, asociat curotafia; o forli de rdsucire sau de torsiune ori rezistenfa unuicorp la o astfel de torsiune. Istoricii ca Feingold folosesc cuvantul,,moment" cu sens dublu: pentru a desemna perioada de timp incare s-a conturat o noui descoperire radicali, cit gi perioada maiindelungati in care s-au exercitat efectele acestei descoperiri.

Realizirile gtiin(ifice ale lui Newton au influenfat arta, lite-ratura, filosofia, politica gi religia la fel de profund ca opereleoricirui artist, scriitor, filosof, politician sau teolog al timpuluisau. Motivul a fost acela c5. descoperirile lui Newton au adusclaritate gi inteligibilitate intr-o epoca a confuziei si a anxietitii.

Europa anilor 1600 era o lume a terorii gi a tulburirilor. Auizbucnit tot soiul de rdzboaie aproape in fiecare an al acelui secol;Anglia a avut trei rd,zboaie civile, intre 7G42 gi 1651. Oameniicredeau ci lumea functiona in moduri misterioase, condusi deputeri oculte si de evenimente enigmatice. Textele Scripturii spu-neau ci timpul a avut un inceput si va avea un sfArsit, dar nuajutau prea mult la explicarea prezentului. Cei mai mul1i oameniintelegeau doar pufin din lume, care pirea un organism suprana-tural alcituit din mai multe pdrfi. Distinclia cea mai clari eracea dintre Cer 9i PdmAnt. Fiecare se comporta diferit; in timp celucrurile ceregti erau eterne si neschimbitoare, obiectele pimin-tegti se schimbau, prin aceea ci se nigteau sau mureau, cresteausau se micsorau, se transformau in altceva sau se miscau dintr-unloc in altul. De ce se schimba? Din cauza unor forte oculte, a unuipotential interior care este activat sau din cauza planului cuiva.Regii gi clericii pretindeau ci gtiu care e voinla lui Dumnezeu,dar pentru togi ceilalqi lumea era de neimblAnzit, impredictibilisi uimitoare. Regalitatea exercita puterea absoluti asupra

20

MOMENTULCUANTIC

chestiunilor politice, seniorii feudali 9i clericii - asupra majori-

tilii aspectelor vielii de zi cu zi.Niscut in1642, anul primului Rizboi Civil Englez, Newton a

fost persoana care a ficut cel mai mult pentru a transformalumea. A fost un dar pentru omenire: mama lui l-a niscut in ziua

de Criciun; tatdl lui, un fermier, murise cu citeva luni in urmi'in tinereqe, Newton dispreluia sporturile 9i distracliile practi-

cate de cei de virsta lui gi igi petrecea timpul construind instalaliimecanice, precum mori de vint, ceasuri de api gi zmeie, si citindin biblioteca spigeriei locale. in perioada in care s-a aflat laTrinity College de la Universitatea Cambridge (1661-1665), a

invilat singur noua filosofie, fizica gi matematica pe care le cer-

cetau invelali din intreaga Europi.in 1665, Londra a fost loviti de Marea Ciumi, care a devastat

orasul, omorAnd unul din cinci locuitori, iar Newton s-a retras

l,a ferma mamei Iui, din Lincolnshire. Vacanla forlati i-a permis

si studieze firi intrerupere gi astfel au apirut germenii multor

Newton, de Witliam Btake, 1795-1805

2l

ROBERT P. CREAStr, ALFRED SCHARFF GOLDHABER

descoperiri fundamentale in fizicd,, astronomie, optici si mate-maticS; a explorat gi multe subiecte pe care savanfii de astizi reprivesc cu dispre!, cum ar fi alchimia, piatra fiiosofali, ,,Apoca_lipsa"_gi alte cirli biblice. una dintre cele mai mari descopeririale sale a fost calculul infinitezimal - descrierea precisi

" ,it,r"-

giilor in care adiugarea sau sciderea a ceva dinti-o cantitate x,indiferent cat de mare sau de mic, are ca rezultat adiugarea sausciderea a ceva dintr-o altd cantitate. Newton a folosii calcululinfinitezimal pentru d elabora ceie trei legi ale migcirii, piatraunghiulari a imaginii sale despre lume ca lume unificate,deschisi gi inteligibili, guvernati de forle total previzibile. Ela contribuit la nagterea viziunii asupra lumii ca o masinirieuriasi, care nu avea nevoie de Dumnezeu ca sd meargi inaintegi a cirei funclionare putea fi inleleasi nu doar de citie regi saude citre clerici, ci de cdtre oricine.

Newton a ficut o dati remarca neobignuit de modesti ci stipe umerii unor giganfi. Acegti umeri imensi, insi, erau parlialumani, parlial industriali. Calea lui a fost pavati de proireseletehnologice ale timpului siu: de o cunoastere crescanda imeca-nicii, de o crestere a aprecierii pentru aplicagiile matematicii, deamplificarea producerii si folosirii maginilor in minerit si inindustrie gi - datoriti lui Gaiilei si altora - de indicii unei ordinimai degrabi mecanice, decAt supranaturale, in cer, cum ar fi incazul comportamentului cometelor.

In 1931, un fizician sovietic, pe nume Boris Hessen, a folosito abordare marxistd pentru a ajunge la concluzia extremi ci atitpozitialui Newton, cat gi ambigiile lui gtiinfifice au fost motivateistoric. Hessen a fost un exemplu de abordare ,,externalisti,. aistoriei stiintei. Externalistii consideri gtiinfa, ca orice altesubiecte pe care le studiazi istoricii, drept un produs social,rezultatul unui anumit context istoric qi iultural. Ei se opuninternaligtilor, pentru care fortele importante care aclion."ra i,istoria gtiintei sunt reprezentate de ce anume fac oamenii degtiinld in laboratoare. Pentru internalisti, proiectul fundamentalal naturii este deja prefigurat, ca in picturire in care se coloreazidupi numere: ce fac savanfii este sjcolo reze, casi spunem asa.Chiar daci factorii sociali, poritici gi economici pot influenqa

22

MOMENTULCUANTIC

alegerea culorilor care si fie aplicate mai intAi gi rapiditatea cu

care este terminati pictura, ei nu afecteazi structura picturii insine. Hessen nu era de acord cu nimic din toate acestea. El 9i-ainceput celebrul articol, ,,Ridicinile sociale gi economice ale

Principia lui Newton", citAnd distihul lui Pope ca pe un exemplutipic al tendinlei de a trata progresele istorice - chiar gi gtiin-

lifice - ca pe produse ale providenfei divine sau ale geniuluipersonal. Este gregit, a afirmat Hessen; Marx gi Engels au

demonstrat ci istoria inainteazi prin dezvoltarea relaliilor gi a

forfelor de producfie in slujba claselor dominante. Agenda luiNewton a fost stabiliti nu de Dumnezeu, ci de forleIe sociale

care urmireau si ob;ini transporturi, minerit 9i armate maibune. Ceea ce se numegte acum ,,Teza lui Hessen" afirmi cd

Newton a fost agentul societilii burgheze industrializate, care

iqi extindea qi perfecfiona eforturile de a controla natura gi de a

exploata clasa muncitoare.aHessen insugi a fost prins in forlele sociale ale timpului qi

locului siu, cu un rezultat mai sumbru. La cinci ani dupi apari-

lia articolului siu, a fost arestat de polilia secreti sovietici,acuzat de terorism, judecat, condamnat gi impugcat cu cinci zileinainte de Criciun, in 1936.

Oricare i-ar fi fost originile gi obiectivele, opera magna a luiNewton, Principiile rnatematice ale filosofiei naturale (1687),

cunoscuti ca Principia, a schimbat lumea. Lucrarea cu cea maimare infiuenle scrisa vreodatS, aceasta enunli pentru primadati legile migcirii gi legea atracfiei gravitalionale universale.Lur.nea pe care a descris-o Newton a devenit a doua naturi pen-

tru noi, dar nu a fost aga gi pentru mul1i dintre contemporaniilui. Unii au gisit-o greu de inleles, chiar un nonsens. PimAntulsi Cerul sunt, evident, locuri diferite! Cum putea Soarele si migte

planete aflate la milioane de kilometri depirtare - ce le impingeasi le trigea? De ce nu cerceta Newton catzele interne gi resortu-rile mecanice care guverneazi Universul? Newton a spus ci nuva inventa ipoteze despre astfel de lucruri, ci va cerceta doar

matematic - dar asta este negtiinfific! Dupi cum nota Feingoldin catalogul expoziliei, a fost nevoie de ,,un foarte iung proces de

asimilare" inainte ,,de a fi posibili convertirea la newtonianism"s.

23