A kvantumfizika - a mitikus gondolkodás uj szerelme

Klasszikus Determinizmus

A klasszikus newtoni fizika világképe determinisztikus volt. Elméletileg ha ismernénk minden test állapotát pontosan, meghatározhatnánk a teljes jövőt, ha az állapotváltozást leíró egyenleteket meg tudnánk oldani. Ebben a világképben Maxwell egyenletei sem jelentettek törést, az elektromos jelenségek is determinisztikusak voltak. Einstein relativitáselmélete sem vesz el a determinizmusból, bár gyökeresen megváltoztatja az egyidejűség, a tér és az idő köznapi tapasztalatokból származó fogalmát. 
A gyakorlatban persze nem tudjuk elérni hogy minden állapotot ismerjünk, és nem minden változás egyenlete megoldható analitikusan, mint például a három test esete a gravitációs egyenleteknél  - bár számítógépes szimuláció több esetben készíthető.
A kockadobást, a rulettet véletlennek tekintjük, pedig megfelelő mérésekkel megjósolható az eredmény.

Kvantumfizika

A kvantumfizika megjelenésével a bizonytalanság nem csak gyakorlati szinten tért vissza a fizikába, hanem elméleti szinten. Lássuk az alapvető kisérleteket amelyek a kvantumfizika elméleti alapját adják.

Az interferencia: Ha a fényt átereszük egy résen a mögötte levő ernyőn egy folt fog látszani. Ha ellenben két egymáshoz közeli résen akkor egy interferencia játszódik le, tehát a fény hullámként viselkedik.

Interferencia előidézhető egy másik ekvivalens elrendezéssel is, itt a két fénynyaláb egész távoli utat kell megtegyen. 

A részecske hullámtermészete - a fenti interferencia jelenség megismerhető bármilyen részecskével, elektronnal, fotonnal, sőt még ionokkal is. Ekkor nyilván az interferencia képpből kiolvasható a részecske hullámhossza , és ekkor kapjuk a de Broglie képletet mely szerint a hullámhossz és az impulzus összefügg..

Kvantálás A fény kvantált, amit legegyszerübben a fényforrástól való távolodással mutathatunk ki. Ha elég érzékeny a detektorunk, ekkor a fény-erösség nem folytonosan fog esni, hanem pislákolni kezd.

Egy részecske önmagával is interferál - nyilván ehhez kell egy olyan forrás, amiből egy részecske (foton, elekton ) jön ki, és elvégezzük a kísérletet - ekkor az a részecske megérkezik valahova a képernyőn. Ha ellenben ezt sokszor megismételjük, a részecskesűrűség a fenti interferenciaeloszlásnak felel meg.

Az interferencia megszűnése
Ha pedig bármelyik rést (a második kísérletben útvonalat) eltömjük akkor az interferencia megszűnik. Sőt a második kísérletben ha csak érzékeljük a részecske áthaladását bármelyik úton, az interferencia megszünik.
Mivel a fotonnak van polarizációja is (ez a mágneses vagy elektromos tér iránya ) és ez viszonylag könnyen megváltoztatható, illetve a vannak olyan anyagok amelyek bizonyos polarizációjú  fény engednek át, ezzel is lehet detektálni a fény jelenlétét, anélkül hogy a fénysugár útját elzárnánk.

Valószínűségek Tehát a részecskének a kvantumfizika szerint valószínűsége lesz a tér adott pontjában, ehhez kapcsolódik az eloszlás, jelölik pszi vel, és mint látható a modell a komplex számokat használja.

Határozatlansági reláció  Lássunk akkor egy másik jelenséget. Vegyünk egy egyszerű rést, és menjen át rajta egy részecske-sugár. Ha szűkítjük a rést, akkor nyilván kisebb lesz a rés képe a mögötte levő ernyőn, egészen egy határig, amikor hirtelen nagyobb lesz. Megismételjük egyetlen részecskével, és ekkor is az eloszlás ugyanolyan marad, a rés csökkentésével még nő is. Mi történt itt ?
Az történik hogy a sebesség és a pozíció egyidejű pontos meghatározása nem lehetséges. Ha ismerjük a pozíciót, ami a rés szűkítésével egyre pontosabban ismert, a sebesség ( terjedésre merőleges irányú a fenti kísérletben )  egyre kevésbé lesz ismert.




Összekapcsolódás - entanglement 
Mindaddig amíg nem mérjük meg hol van, nem hatunk rá, nem tudjuk hol van. 
Soha nem tudjuk pontosan hol van és hova tart egyszerre .
De mi az ami a mérésben "összeomlasztja" az eloszlásfüggvényt ? Valószínűleg nem mi, hiszen mi is ugyanilyen eloszlásfüggvényekből álló részecskékből állunk.
Itt jön be az összekapcsolódás fogalma, amely azt mondja el, hogy ha két részecske hat egymásra, akkor  állapotfüggvényük összekapcsolódik, egymástól függ. Ha pedig egy ilyen összekapcsolódás megfordíthatatlan, akkor ez az ami úgymond "összeomlaszt", föleg akkor ha több ilyen összekapcsolódás történik meg.
Mindeddig amit irtunk időtől független volt, időben megfordítható - de az összekapcsolódások sora egyre valószínűtlenebbe teszi az időben való visszafordítást.

Másfelől pedig két szemléletmódunk van, a klasszikus fizikai - ami szerint a részecske adott helyen van - és a kvantumfizikai amely szerint a részecskének eloszlása van : ezek ütköznek össze és az összeomlás a két szemléletmód közti váltás.

Schödringer macskája híres gondolatkísérlet ennek érzékeltetésére. Felállítunk egy radioaktívan bomló atomot, amelynek a valószínűsége a kvantumfizikai törvények szerint 50%, és egy radioaktivitás érzékelőt, majd erre rákötünk egy méreg-forrást, betesszük egy jól zárt dobozba egy macskával.
Mivel a kvantumfizika szerint az atom állapota meghatározhatatlan, egyszerre van bomolva és nem bomolva (szuperpozíció, komplex szám ), a macska is egyszerre halott és élő, ami ugye paradoxon


A kvantumfizika értelmezése - több iskola van, ezek közül az érdekesebbek a

multiverzum elmélet - mely-szerint minden olyan esetben amikor több kimenetel lehetséges, akkor mindegyik létrejön, ezáltal minden egyes eset valósággá válik, de mivel mi csak egyik ilyen univerzumban vagyunk épp, csak azt figyeljük . Persze van egy alteregónk, egy másik párhuzamos világban aki mást figyelt meg. Sok sci-fiben hoznak létre átjárást az univerzumok közt ...

Penrose szerint a megfigyelési folyamatok is kvantum-alapúak, és ezért az "összeomlás" ezel való "összekapcsolódás" következménye.

Lehetséges az is, hogy a kvantum-fizikai modellünk rejtett változókat tartalmaz, nem ismerünk mindent.

Ime pár kisérlet, a  Quatum Information Theory iskolához tartozó magyarázattal

És végül egy érdekes könyv a témáról
Vassy Zoltán - Schödringer macskája és más történetek
Hogyan ismered fel a kvantum-félrebeszélést ?

• Tudatunk nem  képes hatni a kvantumállapotokra - bár lehet hogy van az agyunkban kvantum-számítógép-szerű mechanizmus
• A valóság, az összeomlás - nem tudatunkban jön létre. Elég neki egy érzékelő, ami adott esetben pl. elektron esetében elég egy nagyon érzékeny tekercs.
• A kvantumállapotok kisméretű dolgokra érvényesek, a biokémiai folyamatok a testünkben nem tartoznak ezek közé. 

Megjegyzés : Nem vagyok kvantumfizikus, meg próbáltam megérteni és elmagyarázni az alapvető kísérletekre alapozva, azt hogy miről szól a fizikának ez a része. Ha tévedtem, javítom. 
Véleményem szerint nincs elég ismeretünk még a témában (ezt jelzi a különböző iskolák léte) és nagyon hiányzik egy közérthető kísérletekre alapuló tudományos módszer és ismeret-terjesztés a témában