De la nașterea mecanicii cuantice, o teorie de la începutul secolului al XX-lea care descrie comportamentul ciudat al particulelor la cele mai mici scale, conceptul de aleatorie a căpătat un statut aproape mitic în fizică. În microcosmosul electronilor care pâlpâie în jurul atomilor și undele de lumină care lovesc un detector de fotoni, rezultatele sunt aleatorii – conform legilor probabilității. Dar unii oameni de știință susțin că mecanica cuantică este incompletă, deoarece îi lipsește un adevăr mai profund: evenimentele nu sunt, până la urmă, atât de întâmplătoare. De-a lungul timpului, această idee s-a filtrat dincolo de fizică pentru a forma o viziune mai largă: structura fundamentală profundă determină rezultatul unor evenimente aparent aleatorii.
Dacă o astfel de incertitudine stă la baza realității, atunci rezultă că aceste reguli nu numai că influențează fenomenele fizice, ci pot influența și evenimente aleatorii din viața unei persoane – atât bune, cât și rele.
Problema de continuitate
Timothy Palmer, profesor de fizica climatice la Universitatea din Oxford, subliniază ceea ce el vede ca fiind problema fundamentală: nu realitatea în sine, ci matematica folosită pentru a o descrie. Într-o lucrare care este în prezent revizuită de colegi în jurnalul Proceedings of the Royal Society, el argumentează ceva simplu, dar radical: nu orice stare posibilă din punct de vedere matematic permisă de teoria cuantică există de fapt în lumea reală.
Teoria lumii subatomice se bazează pe ceea ce fizicienii numesc un continuum – o distribuție lină a numerelor fără goluri, extinzându-se la infinit între oricare două puncte. Această lume include numere precum π, raportul infinit care definește orice cerc, sau rădăcina pătrată a doi, lungimea diagonalei unui pătrat, care nu poate fi scrisă cu precizie.
Palmer se opune folosirii acestui continuum pentru a explica realitatea. În schimb, el propune să elimine continuum-ul din teorie și să limiteze ceea ce este considerat real din punct de vedere fizic. „Natura detestă continuul”, spune el. Cu alte cuvinte, Universul observabil nu necesită niciodată numere infinit de precise. Ele adaugă doar posibilități care nu există în natură.
Nu orice oportunitate este reală
Această noțiune nu este unică pentru Palmer. Unii fizicieni s-au întrebat de mult dacă matematica continuum folosită în mecanica cuantică tradițională reflectă natura lucrurilor în sine – sau doar limitele modului în care umanitatea le descrie. Laureatul Nobel Gerard ’t Hooft, cunoscut pentru munca sa asupra fundamentelor teoriei cuantice, a susținut că comportamentul cuantic poate apărea din reguli mai profunde, deterministe, chiar dacă pare dezordonat la suprafață. Carlo Rovelli, un cercetător de frunte în domeniul gravitației cuantice, a explorat ideea că structura existenței se poate descompune în unități finite la cel mai de jos nivel.
Ceea ce îl diferențiază pe Palmer este cât de departe împinge această idee. În articolul său, el nu numai că pune la îndoială continuum-ul, dar susține că unele dintre aceste scenarii ipotetice „ce ar fi dacă” nu există deloc. Luați-le și o mare parte din aparenta ciudățenie începe să dispară. Chiar și pisica lui Schrödinger – celebrul experiment de gândire în care o pisică există într-o suprapunere de viu și mort înainte de observare – nu se mai află în ambele stări simultan, susține el.
Dincolo de Probabilități
Aceeași logică se aplică aleatoriei. În modelul cuantic standard, o particulă nu are o traiectorie fixă. În schimb, teoria atribuie probabilități: poate optzeci la sută pentru un rezultat și douăzeci la sută pentru altul. Efectuați experimentul de mai multe ori și aceste numere vor coincide. Dar pentru orice singur eveniment – acest electron, acest moment – teoria nu oferă o explicație mai profundă. De ce acest rezultat și nu altul? Ea nu dă un răspuns.
„Poate exista un motiv”, spune Palmer, chiar și pentru un singur rezultat care pare pur întâmplător. Din punctul său de vedere, „lumea este într-adevăr deterministă… pare aleatorie, dar de fapt nu este întâmplătoare”. Ceea ce este interpretat ca aleatoriu poate reflecta în schimb o structură ascunsă pe care omenirea nu o vede încă.
Ideea că ceva poate urma reguli stricte și totuși pare să arunce o monedă poate suna contraintuitivă, dar fizica a mai văzut o iluzie ca aceasta înainte.
Iluzia aleatoriei
În teoria haosului, un domeniu în care Palmer a lucrat de zeci de ani, sistemele evoluează conform unor legi precise și totuși se comportă ca și cum ar fi capricioase. Vremea este un prim exemplu; este guvernată de ecuații, dar este încă imposibil de prezis dincolo de un anumit orizont. Incertitudinea rezultatului apare nu din întâmplare, ci din sensibilitatea extremă la condițiile atmosferice inițiale. Diferențele subtile de temperatură, presiune sau viteza vântului pot crește în timp până când schimbă întregul rezultat.
Poate că mecanica cuantică ascunde o astfel de dinamică la vedere. Ceea ce pare aleatoriu poate reprezenta, în schimb, limitele a ceea ce poate fi urmărit, mai degrabă decât o lipsă de ordine subiacentă. După cum spune Palmer, teoria cuantică „nu are niciun răspuns” la întrebarea de ce apare un anumit rezultat într-un anumit caz, deoarece oferă doar probabilități.
Testare pe calculatoare cuantice
Palmer crede că există o modalitate de a testa dacă mecanica cuantică este o teorie completă – folosind computere cuantice. Conceput să exploateze însăși incertitudinea pe care teoria lui o pune sub semnul întrebării, aceste mașini ar putea oferi dovezi. În principiu, aceste dispozitive ar trebui să depășească computerele clasice la sarcini precum factorizarea numerelor foarte mari (baza criptării moderne). Calculatoarele cuantice folosesc qubiți care pot exista în combinații de zero și unu în același timp, permițându-le să exploreze mai multe soluții potențiale simultan. Cu cât mai mulți qubiți, cu atât avantajul lor ar trebui să fie mai mare.
Palmer, totuși, se așteaptă ca acest avantaj să se erodeze în cele din urmă. Predicția lui: la o anumită scară, calculatoarele cuantice nu se vor mai comporta așa cum prezice teoria, deoarece un computer cuantic nu poate accesa întregul interval necesar decât dacă există fiecare stare cuantică (continuum) posibilă matematic. Dacă mașinile continuă să se îmbunătățească, așa cum se așteaptă știința curentă, ideea lui se va prăbuși. Dar dacă nu – dacă performanța stă acolo unde nu ar trebui în următorii ani – ar putea semnala că ceva mai profund decât structura cuantică este la lucru.
Sabine Hossenfelder, un fizician teoretician, ia în considerare și posibilitatea ca mecanica cuantică să nu ofere răspunsuri definitive în fizică. Deși nu este de acord cu Palmer cu privire la unele detalii, Hossenfelder este de acord cu un punct cheie: realitatea este cauzală, nu întâmplătoare. Dacă calculatoarele cuantice ating limita fundamentală propusă de Palmer, ar fi „cea mai mare descoperire în fizică din ultimele o sută de ani”, spune ea.
Lumea deterministă
Fizica ultra-mică a rezistat testelor experimentale de mai bine de un secol, câștigând reputația de una dintre cele mai de succes teorii din știință. Dar dacă revizuirea propusă de Palmer dezvăluie crăpături în acel succes, consecințele vor fi profunde.
Pentru că, dacă aleatorietatea nu este fundamentală, atunci poate ceea ce se numește noroc – noțiunea tentantă prinsă între ordine și surpriză – ar putea deveni cu totul altceva: un semnificant temporar al unei structuri care nu a fost încă dezvăluită. Poate că lumea nu joacă zaruri. Și dacă este așa, atunci chiar și cel mai imprevizibil accident din viață poate avea un motiv ascuns în reguli pe care omenirea abia începe să le suspecteze.
