Zenónův kvantový efekt

Achilles a želva či letící stojící šíp to jsou dva nejznámější Zenónovy paradoxy. Existují ale i další, které provokují filosofy i matematiky. Snaží se dokázat, že bytí je nedělitelné a pohyb nemožný.

Po filozofovi Zenónovi z Eleje dostal název i jeden zajímavý fyzikální jev – tzv. Zenónův kvantový efekt. Budeme-li nějaký kvantový systém dostatečně často pozorovat, nebude scho­pen se změnit, nebude se schopen vyvíjet v čase a zamrzne ve svém stávajícím kvantovém stavu. Prostě nemůže se změnit, když se na něj koukáte.

Kdybychom se dokázali na sebe dostatečně pozorně koukat (třeba přes zrcadlo), dokázali bychom zabránit svému stárnutí, ale bohužel za cenu, že bychom se nemohli ani pohnout. Čas by se pro nás zastavil – zamrzli bychom v čase. Museli bychom ovšem být schopni neustále pozorovat každou molekulu, každý atom v našem těle.

Zenónův kvantový efekt je příklad fyziky, která zasahuje až do oblasti teologie. Vlastně nám říká, že nemůže existovat vševědoucí a vševidoucí Bůh, protože, kdyby se stále díval a všechno viděl, pak by se nic nemohlo měnit. Takže pokud existuje Bůh, zas tak pozorně se na tento svět nekouká a díky tomu se tento svět může vyvíjet a měnit.

Věci se tedy mohou měnit a vyvíjet jen díky tomu, že je nejsme schopni my, Bůh ani nic jiného neustále pozorovat. Aby byl svět ještě podivnější, jakmile věci nepozorujeme, mohou existovat ne v jednom, ale v mnoha stavech současně. Nemají pak jednu historii svého vývoje ale celou řadu možných historií. Teprve, až se na věci podíváme, všechny stavy, v nichž se mohou právě vyskytovat, se zredukují na jeden stav a skutečnou se stane jedna z možných historií. Realita se tedy rodí až po pozorování – viz experiment Schrödingerova kočka.

Kritici myšlenkového experimentu Schrödingerova kočka říkají, že kočku nelze oddělit od prostředí, v němž se nachází – od molekul vzduchu, stěn krabice i všeho ostatního, co se právě v krabici nachází. Tyto interakce jsou sice velmi slabé, přesto ale dokáží narušit vlno­vou funkci kočky. Vlnová funkce živé a mrtvé kočky se oddělí. Kočka už není mrtvá a živá současně ale existuje v jednom nebo druhém stavu, jak odpovídá naší logice. Tomuto jevu se říká dekoherence.

Podle této ideje prostředí provádí cosi jako pozorování. Prakticky je pro fyziky velmi obtížné udržet v laboratorních podmínkách ve stavu koherence (provázání) i jen několik atomů současně. Částice spolu interagují, a tak naru­šují svůj kvantový stav. Dekoherenci může způsobit také dostatečně silné elektrické či gravitační pole.

Řešení Schrödingerovy kočky pomocí principu dekoherence je pro fyziky přitažlivé, pro­tože její vlnová funkce nekolabuje skrze vědomí pozorovatele, ale v důsledku řady inte­rakcí s okolním světem. Neřeší ale otázku, jak se „příroda“ rozhoduje, zda kočka ještě zůstane na chvíli živá či už právě přišla její chvíle odebrat se do věčných lovišť.

Teorie mnoha světů nabízí v tomto případě řešení ve smyslu, že když v jednom vesmíru kočka zemřela, existuje další vesmír, kde kočka je stále ještě naživu. Postupně tak přibývá vesmírů s mrtvými kočkami, ale stále někde existuje mini­málně jeden vesmír, kde tisíciletá kočka odmítá zemřít. Podle této teorie tedy existuje vesmír, kde ruskou ruletu můžete hrát, jak dlouho chcete, a přitom nikdy nezemřete.

Pokud je teorie mnoha vesmíru správná, když se v jednom vesmíru rozhodneme špatně, určitě se hned objeví vesmír, kde jsme se rozhodli správně. Měli bychom tedy pozorovat, že naše rozhodnutí jsou v polovině případů dobrá a v polovině špatná. To ale nepozorujeme. Kupodivu většina z nás se většinou rozhoduje správně – jinak bychom dlouho nepřežili.

Princip dekoherence není lékem na Schrödingerovu kočku, i když by tomu mnozí fyzi­kové rádi věřili. V tomto myšlenkovém experimentu totiž nejenže nepozorujeme stav kočky uvnitř krabice, ale my dokonce nepozorujeme ani stav prostředí, v němž se kočka nachází. Prostředí tak může být po celou dobu experimentu ve stavu koherence s kočkou. K žádné dekoherenci tam samovolně nemůže dojít. Důležitost role vědomého pozorovatele tak není narušena.

Musím se přiznat, že jsem byl velkým příznivcem myšlenky, že jedna částice je schopna „pozorovat“ druhou částici, ještě dlouho předtím, než jsem se dočetl, že se tomuto principu říká dekoherence. Připadalo mi to jako jakási základní forma pasivního vědomí existující již v neživém světě, z níž se vyvinulo naše vědomí.

Před nějakou, ne zas tak dlouhou, dobou jsem tuto ideu začal opouštět – přestala mi dávat smysl. Domnívám se, že k tomu, abychom mohli mluvit o pozorování a zároveň o vědomí, nestačí, že se objeví obraz objektu v (zorném) poli jiného objektu, ale že obraz objektu musí v mysli subjektu vyvolat sekundární obraz. Ty se složí dohromady v jeden obraz reality vní­maný subjektem – pozorovatelem.

První obraz je cosi jako vlnové klubko pohybující se prostorem – mnoho možností sbale­ných dohromady. Druhý obraz je jako vlna, která z vlnového klubka prvního obrazu vybere sobě nejpodobnější možnost a vytvoří spolu s ní realitu tak, jako když ze dvou vln vznikne interferencí – složením stojatá vlna. Realita to tedy nejsou pohybující se vlny. Realita, kterou jsme schopni pozorovat – jsme si ji vědomi, to jsou jakoby na chvíli zamrzlé stojaté vlny.

Musím tedy s panem Zenónem konstatovat, že bytí, jak ho známe, je nedělitelná realita bez pohybu. Je to vrcholek ledovce plovoucího v moři mnohoznačné kvantové reality, kapka právě dopadlá na povrch vodní hladiny.

Viz také: Schrödinge­rova kočka, Antropický princip, Má existence vesmíru význam?

S použitím:

Szeruda, R.: Nový pohled na lidskou duši a vědomí. Praha 2017.

Kaku, M.: Paralelní světy. Argo, Praha 2007.

Bohm, D., Hiley, B. J.: THE UNDIVIDED UNIVERSE. London 1993.

Zenón z Eleje