Lugu Schrödingeri kassist

Schrödingeri vastulöök Kopenhaageni tõlgendusele sai kuju, mida ta ise nimetas "õige veidraks looks". Lühidalt kõlab see nii:

Kass on pandud suletud kasti. Viimane on varustatud põrgumasinaga, mille käivitab Geigeri loendur. Loenduri lähikonnas on mõned radioaktiivsed aatomid. Niipea, kui põrgumasin käivitub, paiskab ta kasti mürkgaasi, mis kassi tapab. Tõenäosus, et seade käivitub mistahes tunnil, on 50%. Teatava tunni lõpul avab füüsik kasti ja saab teada, kas kass on surnud või elus.

Kopenhaageni tõlgenduses pole kass midagi muud kui vaid mõõteseadme komponent, olgugi karvane. Ta on vaid lüli selles ahelas, mis viib radioaktiivse aatomi mikroskoopiliselt kvantmääramatuselt elusa või surnud kassi konkreetse makroskoopilise tajumuseni eksperimentaatori meeltes. Kuna süsteemi kirjeldavas "lainefunktsioonis" peab sisalduma terve mõõteseade, siis hetk enne kasti avamist peab ta olema segu "elusast kassist" ja "surnud kassist" võrdsetes hulkades. Kassi saatus otsustatakse tol hetkel, kui vaatleja silmab kassi. Tolsamal momendil kollapseerub kogufunktsioon üheks või teiseks seisundiks.

Schrödingeri arvates on eksperimentaatori meel lihtsalt üks osa füüsikalisest reaalsusest, ilma mingi eesõigustatud staatuseta. Miks siis kassi meel ei ohja lainefunktsiooni kollapsit? Või edasi, mis juhtub siis, kui asendame kassi inimesega või lihtsalt mehhanismiga, mis registreerib paberilindile aega? Miks laine siis ei ahene? Kopenhaageni tõlgenduse järgi peaks teadus eristama vaimu ja keha, justkui väites, et inimteadvusel on eriloomus, mis tõstab ta kõrgemale füüsisest, ajust, milles ta pesitseb. Schrödinger arvas, et mõelda võib ju ka nii, kuid sellisel vaatekohal pole füüsikas kohta.

Mis puutub Bohrisse, siis polnud tema jaoks siin midagi iseäralikku. Kuna teadus käib ainuüksi selle kohta, mida me teame, laskis ta rõõmuga kassil ja eksperimentaatoril teada erinevaid asju. Niihästi see "poolsurnud-poolelus" lainemuster kui ka tema kollaps üheks või teiseks võimaluseks pole muud kui matemaatilised trikid, mis kuuluvad arvutusskeemi, mille järgi arvutatakse kassi elu või surma tõenäosust. Ei tuleks arvata, et nad esitavad tõelist olukorda. Toda pidas ta olemuslikult äraarvamatuks meie meeltega, mis on timmitud makromaailma järgi.

Mõned Bohri innukamaist pooldajaist, nagu John von Neumann, Eugene Wigner ja John Wheeler, koguni tervitasid kassilugu. Nad pakkusid rõõmuga inimvaimule erikohta Universumis. Wheeler nimetas seda osalusrolliks. nende arvates inimteadvus tegelikkust vaadeldes tõepoolest loobki selle! Mõnes mõttes Suur Pauk lõi meie maailma selleks, et kümme miljardit aastat hiljem sünniks selles inimesed, kelle aru suudab lahti muukida kosmilise plahvatuse koodid. Kui pole teadvust, ei ole ka Universumit.

See seisukoht on Bohri omast äärmuslikum, teda tuleks eristada Kopenhaageni tõlgendusest. Miks mitte nimetada seda Princetoni tõlgenduseks, sest kolm tema väärikamat tugisammast veetsid suurema osa elust USAs, Princetonis.

Näib, et Schrödinger võinuks tervitada seda vaatekohta vaimustusega. Oma habilitatsiooniloengus Zürichis 1922. a. jõudis ta seisukohale, et oletus, nagu aatomid järgiks deterministlikke seadusi, on tarbetu ja võib-olla üldse ekslik. Lisaks pooldas ta vedade filosoofiat koos tolle maailmavaimuga, kosmilise aruga, mis peitub kõiges elavas ja elutus. Nii mõnegi Princetoni tõlgenduse pooldaja arvates tõukab kvantteooria füüsikat just säärase maailmavaate poole.

Enamik füüsikuid ei pea lugu spekulatiivsest filosoofiast. Nad peavad seda "lõdvaks" distsipliiniks, mille argumendid pole eales täpselt määratletud. Vaid üksikud, nagu Bohr, hindavad filosoofiat ja näevad füüsikas teed uutele filosoofilistele kaemustele. Schrödingeri arvates on füüsika teadmise madalam vorm, mis peaks klammerduma tavamaailma ja hoiduma pretensioonidest heita valgust sügavamatele küsimustele. Seepärast oligi ta tõrjuv kvantteooria tõlgenduste suhtes, mis küll näisid harmoneeruvat tema enda filosoofiliste vaadetega.

Kvantteooriale on antud veelgi veidramaid tõlgendusi. Üks, samuti Wheelerilt ja mõnedelt tema õpilastelt, on maailmade paljususe hüpotees. Nende meelest Schrödingeri kass on niihästi elus kui ka surnud. Kummatigi on meie aru teadlik ainuüksi ühest osast selles hiiglaslikus realiteedis, mis hõlmab kõiki asju, mis võinuks juhtuda Universumi kogu ajaloo kestusel. Tõeline tegelikkus koosneb müriaadidest paralleelsetest universumitest. Pooltes neist on kass elus, teistes surnud. Küsimus sellest, kas meie kõikide meel adub üht ja sama universumit, jääb lahtiseks.

Kõige enam erineb ortodokssest käsitusest "füüsika ja teadvuse" liikumine, mille eestvedajaks on Jack Sarfatti. Neilegi on meeltmööda maailmade paljususe hüpotees, milles nad näevad alust sellistele okultsetele nähtustele nagu meelteväline (ekstrasensoorne) taju. Kui eksperimentaator arendab oma psüühilisi võimeid, kinnitavad nad, siis ehk võib ta teadlikult oma tahte läbi juhtida kassi saatust. Enamiku selle vaatekoha toetajate kodupaiga auks võiks teda nimetada Kalifomia tõlgenduseks.

Teise äärmusena jäi Einstein oma surmatunnini veendumuse juurde, et kassi saatus otsustati tol hetkel, kui ta pisteti kasti. Kui kvantteooria ei suuda tema saatust ennustada, siis on ta ebatäielik teooria, mille asemele ühel heal päeval astub uus. Kuigi Einstein ja Bohr teineteist sügavalt austasid, lõid nad seda lahingut kakskümmend viis aastat, ilma et kumbki oleks teise vaateid suutnud karvavõrdki kõigutada.

Einstein osutas sellele, et kui kaks objekti on vastastikmõjus ja seejärel teineteisest eemalduvad, siis võimaldavad jäävusseadused meil näiteks määrata ühe objekti impulssi teisel objektil tehtud mõõtmistest ja seda isegi juhul, kui nad on mõõtmishetkel üksteisest liiga kaugel selleks, et vastastikku mõju avaldada. Sellest johtus Einsteini veendumus, et mõõtmistulemus peab olema kuidagi ette määratud juba siis, kui objektid on alles kontaktis, ega saa määratuks alles mõõtmishetkel, nagu väitis Kopenhaageni koolkond. Seda vaatekohta esitava artikli kirjutas Einstein ühiselt noorte kolleegide Boris Podolsky ja Nathan Roseniga, seepärast tuntakse seda Einsteini-Podolsky-Roseni paradoksina, lühidalt EPR-paradoksina. Paraku kõrvaldati seegi vastuväide hiljutistel aastatel.

Aastal 1964 tõestas John Bell, iiri teoreetik ühest Šveitsi rahvusvahelisest laboratooriumist, teoreemi, mis käib sääraste katsete kohta nagu Einsteini poolt osutatu. Tema käsitles üksteisest kaugele eemale viidud osakeste spinne. Ta näitas, et kui me lihtsalt eeldame, et ükski mõõtmine ei saa mõjutada teist, ilma et neid ei ühendaks ühine põhjus või põhjuslik seos, mis ei saa levida valgusest kiiremini, siis annavad arvutused spinnide seose kohta hoopis teisi tulemusi kui kvantteooria. Vastavad katsed sooritati 1980ndail aastail ja võitjaks jäid kvantennustused. Kui ka kvantteooria peaks kunagi asendatama uuega, on ikkagi äärmiselt ebatõenäone, et ka mingi uus paradigma taastaks lihtsa njutoniaanliku determinismi.

Belli teoreemist tulenevad sügavad filosoofilised järeldused. Ta näib välistavat vaatekoha, et kogutõelust saab lahutada ajas ja ruumis eraldatud üksikrealiteetide summaks. Ta näitab kogutõeluse ühtsust, mis võib laotuda üle Universumi hiigelalade. Kokkuvõtlikult: reaalsus on mittelokaalne. Väite tähendus saab selgemaks selle peatüki lõppnäites.

Kvantteooria järelduste kohta on veel palju teisigi seisukohti. Näiteks mõned filosoofid nõuavad, et loobuksime tavapärastest loogikaterminitest, mille järgi väited võivad olla kas õiged või valed. Nende arvates tuleks kasutusele võtta uus "kvantloogika", milles väited on tõenäosed või ebatõenäosed. Kuid lõpetame selle käsitelu, esitledes veel kaht vaatekohta, mida võib ilmselt pidada lihtsalt agnostilisteks.

Leslie Ballentine Kanadast usub, et kogu segadus tõuseb statistilise teooria ekslikust kasutamisest üksiksündmuste kirjeldamiseks. Tema meelest esitab poolelus-poolsurnud kass üksnes tõsiasja, et kui kordaksime katset 1000 korda, siis kõige tõenäosemalt leiaksime 500 elusat ning 500 surnud kassi.

Einstein kasutas sama argumentatsiooni, kuid tema järeldas siit, et kvantmehaanika on lihtsalt ebatäielik teooria. Ballentine aga tahab omaks võtta, et teaduse kõige põhilisemad seadused ei anna meile võimalust kirjeldada täielikult iga üksikjuhtumit, mis meie maailmas ette tuleb.

Anname selles vaidluses lõppsõna Richard Feynmanile, ameeriklasele, kelle isik ja mõtted kõrgusid kogu teoreetilise füüsika üle suurema osa kahekümnenda sajandi teisest poolest. Ta on peategelaseks ka selle raamatu viimases peatükis. Kuigi kummardatud kutsekaaslaste hulgas, teadis lai üldsus temast vähe seni, kui ta 1989, veidi enne oma surma, arvati kosmosesüstiku Challenger katastroofi uurijate meeskonda. Siis näitas ta televisiooni otsesaates, kasutades üksnes klaasi jääveega, kuidas kummitihend jäigastus ja põhjustas nii traagilised sündmused. Trikk oli iseloomulik Feynmanile, nii oma lihtsuse kui ka näitlikkuse poolest.

Feynman uskus nagu Bohrgi, et kvantteooria üle arutlejad on lugupidamatud looduse vastu. Kuid erinevalt Bohrist laiendas ta seda suhtumist tippteadlastegi filosoofilistele arutlustele. Feynmani arvates on uurijad lihtsalt kiibitsejad, kes jälgivad looduse mängu ja katsuvad mõistatada selle mängu reegleid. Kuid pole kerge mõistatada reegleid ilma mängumäärustiku abita. On lihtsalt ennatu väita, et mõistatatud reeglid kehtivad ka tegelikus mängus. Tema jaoks oli mõtlemine kvantteooria süvatähenduse üle otsekui pime allee, mille lõpust ei paista mitte valgus, vaid meeltesegadus.

Feynman oli seda meelt, et mõttekaim on püüda määratleda seda põhilist, mille poolest kvantseadused erinevad nendest, mis kehtivad Newtoni maailmas. Imetlegem siis nende seaduste esteetilist sarmi, kuid lõppude lõpuks võime üksnes alandlikult möönda, et nad on sellised, nagu nad on, jäädes alatiseks seletamatuks. Tema meelest ilmneb see põhiline kõige paremini sessamas katses, millega tehti kindlaks valguse laineloomus.