Hanna Bartnik – magister fizyki
* Praca pod kierunkiem prof. dr. hab. n. med. Ireneusza Kojdera
Są pytania, które czekają na odpowiedź od początku istnienia, może odpowiedni czas, aby je postawić, by prze-kroczyły barierę potencjału i wydostały się na zewnątrz w postaci… właśnie jakiej? Jaki to proces, ze zbioru myśli tworzenie jednej, zamiana w pytanie, zadanie go innym.
Czy myśli to fale? Gdzie i jak powstają, kiedy uwalniają się od nas, wydostają w postaci ważnych i nieważnych pytań?
Co dzieje się z tymi tylko pomyślanymi, rozpadają się jak obiekt nieobserwowalny i jest tak jakby ich nie było?
Jaka jest ich droga, jaki strumień, czy i jak przekazujemy te niewypowiedziane, jaki jest czas ich życia, gdzie się ukry-wają? A może są cząstką i falą? Uderzają, gdy są cząstką, bijemy się z nimi, a potem jak fala uginają się na zakrętach, interferują, wzmacniają, wygaszają? Niosąc energię, im większą, tym w krótszym czasie, docierając do innych.
Jak napisać to, czego się nie wie? Co innego biolog, pisze biologię, fizyk – fizykę, ale napisać nastrój? Skąd brać wiedzę na temat czucia? Do jakich obszarów mózgu dotrzeć, gdzie są schowane wrażenia, gdzie atmosfera? Wszystkich zmysłów użyć, aby znaleźć to miejsce to jeszcze zbyt mało, skąd opisać co w powietrzu po skończonym dniu, gdzie miejsce inności naszego mózgu?
Penrose twierdzi, że brakuje fizyki na te odpowiedzi.
Potrzebna jest Teoria Wszystkiego, teoria Unifikacji, a więc połączenia fizyki kwantowej z teorią grawitacji Einsteina, coś, co nazywamy grawitacją kwantową.
Jeśli jesteśmy częścią Wszechświata, a nasz świat wewnętrzny to mikrokosmos, to może połączenie dwóch teorii: mikro i kosmosu, aby wytłumaczyć Nas ma Jedyny Sens. Mózg i kosmos to byty tak samo nieskończone, jed-nego i drugiego nie jesteśmy w stanie ogarnąć.
Staramy się poznać umysł, wymyślamy teorie, które niekiedy są pseudo, nie rezygnujemy jednak. Intuicja pod-powiada, że mózg to kosmos i atom w jednym. Ale czy jesteśmy w stanie napisać równanie mózgu, tak, jak Ein-stein napisał równanie grawitacji i stworzył wszechświat
na papierze? Nawet jeśli spróbujemy stworzyć równanie, to skąd wiemy, że opisuje To co jest?
Dlatego Einsteinowi nie dawało spokoju pytanie o „zamysł Boga” w dziele stworzenia. Inny Wielki filo-zof postawił pytanie, które wydaje się wyznacza granice poznania, to pytanie Leibniza: „Dlaczego istnieje raczej coś niż nic?”, na które filozof daje odpowiedź: „bo nic nie jest prostsze niż nic”. To pytanie zawiera w sobie metafi-zyczną tajemnicę.
Mózg jak wszechświat jest wielką strukturą złożoną z wielu struktur delikatnie ze sobą zestrojonych, pięknie skomponowanych, przecież słowo „kosmos” tłumaczymy z greckiego: piękny, harmonijny, „(…)W twoim wnętrzu otwiera się sklepienie za sklepieniem bez końca. Nigdy nie będziesz gotowy i tak jest słusznie” (T. Transtromer).
W chwili początkowej, w erze Plancka, 10 do minus 44 sekundy po Wielkim Wybuchu, gdy załamuje się znajomość fizyki, są warunki do powstania gwiazd, galaktyk, a z cza-sem… na jednej z planet przyjazne środowisko nie zadu-siło życia w zarodku, narodził się człowiek. „Nasze ciało zbudowane jest z popiołów wygasłych gwiazd” (J. Jeans).
Mamy jednak coś więcej niż bezwładna materia. Mamy świadomość, która podpowiada nam, ze nasze materialne istnienie jest tylko przejściowym epizodem w strukturze Wszechświata, masa powstała z energii i w energię się zamieni E równa się mckwadrat.
Gdy rozpadł się atom pierwotny – twór kwantowy i nastąpił Wielki Wybuch, obie teorie były razem, kwanty połączone z grawitacją. Gdy się wszechświat zaczął rozsze-rzać – rozdzieliły się. Może więc i początek zjawisk umy-słowych jest kwantowograwitacyjny? A to, co dalej to już rola przypadku i praw fizyki? Jakby nie było, to i początek, i to co potem, są tak samo fascynujące. Parafrazując pewną myśl możemy stwierdzić, że cokolwiek byśmy o umyśle nie powiedzieli, to i tak jest inaczej, wszystko jest za mgłą, tylko my – po której stronie?
Człowiek i jego umysł na zawsze chyba pozostaną tajem-nicą dla… człowieka. Może należy wprowadzić zasadę lub teorię tajemnicy i nie starać się wszystkiego wyjaśniać, może kierować się zasadą refleksji i refleksyjnie stwierdzić, że jest Sens tej Tajemnicy, bo nic nie jest prostsze niż nic, a odpowiedź: „jeszcze nie wiem” przesuwa granice nie-wiedzy, otwiera drogi do poszukiwania.
Są tacy, którzy tłumaczą umysł zjawiskami kwanto-wymi. Należy do nich Henry Stapp.
Zejdźmy więc z naszym umysłem na poziom kwantowy, poczujemy się przez chwilę jak Alicja po drugiej stronie lustra, wykorzystując jednak umysł Zofii, aby podjąć próbę odpowiedzi na postawione pytania.
h równa się 6 przecinek 63 razy 10 do minus 34tej!
Czy potrafimy wyobrazić sobie ten wymiar? Wszystko, co poniżej, ma stempel kwantowy stałej Plancka h. Wkra-czamy w mikroświat za pomocą ludzkiego umysłu, umy-słu Maxa Plancka, Alberta Einsteina, Louisa de Broglie’a, Nielsa Bohra, Erwina Schrodingera, Wernera Heisenberga i innych Wielkich.
…a wszystko zaczęło się od ciała doskonale czarnego, które spowodowało śmierć demona Laplase’a (jeśli będę znał położenie gwiazd to potrafię przewidzieć ewolucję wszechświata), zburzyło determinizm. Wkracza kwantowy, niedeterministyczny opis świata: przeszłość nie określa przyszłości, przyszłość jest probabilistyczna. To nie obser-wator decyduje o obiekcie, natura sama wybiera własną drogę, wymykając się czujnemu „szkiełku i oku”, zabra-nia nad sobą kontroli, łamie klasyczny porządek, wprowa-dza nowy, kwantowy: choć biurko i szafa są zabałaganione, to pokój jest idealnie posprzątany! Czy nasza natura nie jest właśnie taka?
Przyjrzyjmy się jej bliżej, choć wymyka się pozna-niu, postarajmy się dotknąć obserwacją jej złożoności. My jesteśmy jej częścią, a więc, wydaje się nam całkowicie niepojęta, bo przecież w naszych przeżyciach gubimy się bardziej niż we wszechświecie.
Każdy obiekt fizyczny ma zdumiewające własności, nie jest ani cząstką ani falą. To czym właściwie jest?
Wszystkie obiekty, nawet makroskopowe, mają naturę podwójną: i falową, i korpuskularną. Jak to może być, aby były jednocześnie jednym i drugim? I to jest przykład źle postawionego pytania, kluczowe jest słowo „jednocześnie”, materia ujawnia nam oblicze falowe w innych doświad-czeniach niż te, w których ujawnia oblicze korpuskularne.
Kiedy pytamy się, wykonując doświadczenie, jak się poru-sza, dostajemy odpowiedź, że jest falą, ilekroć interesuje nas, jak oddziałuje, tylekroć ukazuje się nam jako cząstka.
A więc to, jak się nam przedstawi, zależy od postawionego przez obserwatora pytania.
Jeśli nawet przyjmiemy to i tak już skomplikowane wyjaśnienie, to nasuwa się nowe pytanie: jaka to jest fala?
Zgodnie z hipotezą de Broglie’a jest to fala materii, fala przy-pisana poruszającej się cząstce. Bo skoro światło, które jest falą elektromagnetyczną, można potraktować jako strumień cząstek -fotonów to może każdej cząstce można przypisać
falę? Ta śmiała i szalona hipoteza została potwierdzona eksperymentalnie i dziś nikt już nie wątpi w słuszność tej kluczowej do poznania natury idei. Max Born podał pro-babilistyczną interpretację fal materii, mianowicie: kwa-drat amplitudy fali materii charakteryzuje prawdopodo-bieństwo znalezienia w danym punkcie i w danej chwili tejże cząstki. Postarajmy się zrozumieć na przykładzie fali świetlnej tę hipotezę, innymi słowy: im większa amplituda, tym większą energię niesie fala, tym więcej fotonów znaj-duje się w danym obszarze, tym większe jest prawdopo-dobieństwo znalezienia w tymże obszarze i w tym czasie fotonu. Dopóki nie wykonamy doświadczenia polegają-cego na skłonieniu cząstki do oddziaływania, dopóty nie wiemy nic o jej położeniu. Pytanie o to, gdzie znajduje się cząstka, kiedy jej położenia nie mierzymy, pozbawione jest sensu jak pytanie o to, w którym miejscu znajduje się światło lub dźwięk. A więc natura jest dualna, obiekt nazywamy falocząstką, o tym jak się przedstawia obserwa-torowi, czy jako fala, czy cząstka, decyduje eksperyment.
Ma dwa oblicza, które się uzupełniają, których nie ukazuje nigdy jednocześnie.
Tę cechę Niels Bohr nazwał komplementarnością, oto jak ją sformułował: „Użycie pewnych pojęć fizyki klasycznej wyklucza jednocześnie użycie innych, które w innym kon-tekście są równie potrzebne do wyjaśnienia zjawisk”. Uważał również, że w psychologii można ją zastosować, mianowicie, aby dowiedzieć się czegoś o zjawiskach psychicznych albo obserwujemy zachowanie człowieka, zmiany jego wyglądu, albo też koncentrujemy się na własnym życiu psychicznym.
W doświadczeniach pierwszego rodzaju widzimy z zewnątrz organizm, drugiego: dostrzegamy własną psychikę. Obu nie możemy prowadzić równocześnie. Być może komple-mentarność wykracza swoim znaczeniem poza fizykę i jest powszechną cechą przyrody. Cierpienie dopełnia szczęście, smutek radość, świadome nieświadomego… a razem stano-wią o całości. Może kwiatów pęk, bukiet polnych wierszy, załata każdą dziurę?
Mikroświat stawia naszej wyobraźni wysokie wyma-gania, ale… czy tylko on? Wyobraźnia ograniczona jest naszymi zmysłami. Kształtowała się przecież w świecie klasycznym, dlatego gdy przechodzimy do zjawisk będących poza zasięgiem codziennym, sprawa się komplikuje. Czy właśnie wyobraźnia stanowi przeszkodę? Jednoznacznie trudno odpowiedzieć, ale na pewno starając się zrozumieć zachowanie elektronu w atomie wykorzystujemy wyobraźnię stąd. Pewnie byłoby łatwiej, gdyby kształtowała się w świe-cie falocząstek, ale byłby wtedy kłopot z wyobrażeniem sobie kolebiącej się truskawki w kieliszku z szampanem.
To jak to jest niczego nie możemy być pewni, niczego przewidzieć? Kwantowe podejście wzbudza pewne wątpli-wości. Żyjemy w świecie newtonowskim, deterministycz-nym, co dnia doświadczamy, że każda przyczyna ma swój skutek i jeśli jest skutek to musiała być przyczyna, zawarli-śmy nawet, nieświadomie znajomość z demonem Laplace’a, który mógłby te wszystkie przewidywania nieomylnie wykonywać, a może trudno nam się uwolnić od inteligencji
demona, może chcemy wszystko dokładnie przewidzieć, mieć pewność?: antycypować przyszłość a priori, tak jak szukamy przyczyn a posteriori.
Hipoteza de Broglie’a, według której długość fali materii jest odwrotnie proporcjonalna do pędu cząstki, prowadzi do zasady nieoznaczoności pomiędzy pędem cząstki i jej położeniem. Pokuszę się o skomentowanie tekstu Richarda Feynmana: „Najbardziej interesującą sprawą jest bez wątpie-nia koncepcja zasady nieoznaczoności: dokonanie obserwacji zmienia samo zjawisko. O tym, że dokonywanie obserwacji ma wpływ na zjawisko wiedziano zawsze. Istotne jest jednak, że efektu tego nie można zminimalizować lub zmniejszyć w określony sposób zmieniając odpowiednio urządzenia”, mianowicie: wykonajmy doświadczenie pomyślane posługu-jąc się wymyślonym mikroskopem Heisenberga. Na szkiełku tego mikroskopu umieszczamy elektron i chcemy go dostrzec. Nic nie widać? Nic dziwnego, nie oświetliliśmy jeszcze szkiełka, trzeba rzucić snop światła, aby cokolwiek zobaczyć. Jednakże wtedy światło ujawni swoje oblicze kor-puskularne, w elektron zaczną uderzać pojedyncze fotony przekazując elektronowi swój pęd. Im krótszej fali użyjemy do oświetlenia, tym fala ma większą energię, a więc tym dokładniej określimy położenie elektronu, ale tym większą niepewność wprowadzimy w znajomość jego pędu (elek-tron uzyska część pędu fotonu) i stąd iloczyn obu niepew-ności pomiarowych położenia oraz pędu jest rzędu stałej Plancka h. Mówiąc innymi słowy, nie możemy dowolnie dokładnie dokonać pomiaru obu wielkości jednocześnie, oddzielnie; czy to położenie czy to pęd, bardzo proszę!
Natura się przed nami ukrywa, chce zachować swoje tajemnice, to nie nasza nieudolność uniemożliwia nam dokładny pomiar, to konsekwencja dwoistej, -korpuskularnej natury, ujawnia nam jedno oblicze zacho-wując dla siebie drugie: po trosze i niekiedy cząstka jest falą, po trosze i niekiedy fala cząstką.
A co zaobserwujemy, jeśli pod mikroskopem elektro-nowym, właśnie takim, którego konstrukcja wykorzystuje fale materii przypisane poruszającym się elektronom, umie-ścimy neuron?
I tak oto nasza dumna klasyczna wyobraźnia nie wytrzymuje tego, zaczyna wierzgać, stawać dęba, napręża się gotowa do skoku… Buntuje się? Tak, zaczyna szukać klucza do drzwi rzeczywistości fizycznej, ale jak otworzy jedne to ukazują się następne i tak bez końca. Stoczy się czasem w desperacji w dół studni potencjalnej, ma zbyt mało energii aby się z niej wydostać, jest na dnie, i znowu natura przychodzi jej z pomocą, wydostaje się zupełnie tak jakby w studni wywiercony był tunel, tuneluje, wydostaje się na zewnątrz.
Świat kwantów jest dziwny, trudny, powabny, dołu-jący ale też szczytudołu-jący (jak kwarki), przyciąga nas swoją tajemnicą daje świadectwo że kieruje nami to, co jest niewi-dzialne i nawet nie starajmy się przewidzieć co będzie dalej bo naszym życiem rządzi indeterministyczny przypadek.
„Poszukując harmonii w życiu, nie należy nigdy zapominać, że w dramacie istnienia jesteśmy zarazem
aktorami i widzami” – sentencję tę przywodzi na myśl teoria kwantów.
Świat kwantów wyłania problemy z teorii poznania – przypominam; żeby przedmiot zobaczyć trzeba go oświe-tlić, gdy obiektem jest falocząstką sprawa się komplikuje.
Oświetlona, czyli obserwowana, zachowuje się inaczej niż wtedy, gdy na nią nikt nie patrzy. Zaciera się granica między przyrządem pomiarowym a obiektem obserwowa-nym. „Nie da się zaobserwować zjawiska, nie zaburzając go przy tym” – wyjaśnił Heisenberg – „wywołane naszą obserwacją efekty kwantowe wnoszą do zjawiska pewien stopień nieoznaczoności”. Cząstki, między którymi zaszło oddziaływanie, a następnie oddalają się od siebie są w stanie splątania. Po oddaleniu nie stanowią już dwóch układów pojedynczych cząstek, ale jeden układ dwóch cząstek, toteż niezależnie od dzielącej je odległości jakakolwiek zmiana jednej z nich powinna wywrzeć wpływ na drugą. „Jakiekol-wiek splątanie przewidywań wynika z faktu, że dwa ciała tworzyły we wcześniejszym czasie jeden układ, podczas oddziaływania, i po, zostawiły na sobie nawzajem ślady” – pisał Schrodinger.
A jak jest z nami? Czy nie jesteśmy układem kanonicz-nie sprzężonym? My i ten drugi obok nas, obiekt obserwo-wany i obserwator, bądź takim układem możemy być sami dla siebie, zagłębiając się swoją świadomością we własne Ja. Inaczej zachowujemy się w świetle ramp niż z głową wciśniętą między poduszki. Może istniejemy tylko wtedy, gdy jesteśmy postrzegani, miał rację filozof pisząc: „esse est percepi”? (G. Berkeley). Może czarny kot Schrodingera i cząstka, co są razem w jednym pudle, a on wykorzystując kwantową zasadę superpozycji stanów jest w zamkniętym pudle żywy i martwy jednocześnie, przeżyje, gdy otwo-rzymy pudło, jednocześnie oświetlając cząstkę? Dajmy szansę kotu, nie zaglądajmy.
Z kotem żywym czy martwym, z zasady nieoznaczo-ności Heisenberga wynika problem obiektywizmu badań.
Stwierdza to również N. Bohr wyrażając myśl: „musimy więc pamiętać, że tym co obserwujemy nie jest przyroda sama w sobie, lecz przyroda, jaka nam się jawi, gdy zada-jemy jej pytanie we właściwy nam sposób”. A wiec świat wokół nas jest taki, jakim go sami stworzymy, spostrze-gamy, nasz świat mamy we własnym umyśle, mikroświat, nasz wewnętrzny mikrokosmos, nigdy obiektywny, zawsze subiektywny. Trudność w poznaniu polega na umiejętno-ści stawiania pytań i nie dotyczy to tylko poznania świata mikro, trzeba ją mieć na uwadze poznając świat wokół, poznając siebie nawzajem i własne ja.
Niektóre rzeczy po prostu się dzieją i nigdy nie dowiemy się dlaczego. Tej pokory uczy nas fizyka kwantowa. Ona przytłacza nas swoją niewyobrażalnością, ale jednocześnie jest wyzwolicielką. Daje nam wiedzę o nas samych, pozwala wydostać się z uliczek, w które zaprowadza rozsądek, nasze postępowanie dzięki kwantom nie jest deterministyczne.
Dzięki niej mamy wolną wolę, możemy dokonywać wyborów, to ona rozwija naszą zdolność do rozumowania w nieocze-kiwany sposób, do kierowania się nie tylko racjonalizmem,
ale również irracjonalnie; bo pozorna irracjonalność ma sens. Nasze uczucia są ambiwalentne i warunkowane tym co myślą inni, rozpadamy się, gdy brakuje obserwatora, a tylko gdy zwiększymy rozdzielczość czasową obserwa-cji, tak, że kolejne okresy pomiaru są mniejsze i mniejsze, to zatrzymujemy nas, osiągając Teraz. Superpozycja stanów kwantowych odzwierciedla zjawisko mieszanych uczuć, ponieważ jest probabilistyczna wystarczy ktoś, kogo widzi-misię przeważy szalę, aby wydobyć określony stan. Myśląc życzeniowo, myślimy kwantowo; wyobrażamy sobie wybory innych kierując się własnym zamiarem. Ten kwantowy opty-mizm otwiera drogę do korzystnych dla obojga rozwiązań.
Racjonalne i irracjonalne skłonności interferują ze sobą tworząc stany splątane, prawdopodobieństwa różnych wybo-rów łączą się inaczej niż podpowiada intuicja, nasze zacho-wania są nieprzewidywalne.
Funkcjonowanie naszej psychiki ma u podłoża nie-liniowe procesy dynamiczne. Reakcja naszej psychiki na bodziec jest tak samo nieprzewidywalna jak zmiany pogody, wystarczy niekiedy ruch skrzydeł motyla by wywo-łać huragan. Umysł nasz jest daleki od stanu równowagi, gotowy do rozwoju. Warunkiem koniecznym jednak jest jego otwartość na otoczenie, musi mieć możliwość wymiany energii, odbierać bodźce zdolne zaburzyć jego stan. Nie mogą być jednak zbyt duże, aby go nie zniszczyły, niewiel-kie natomiast, delikatne fluktuacje odgrywają ważną rolę.
Najciekawsze efekty powstają w umysłach wrażliwych, gdy mały impuls powoduje dużą zmianę w rozwoju. Układ taki jest całkowicie nieprzewidywalny, jest to układ z cha-osem dynamicznym. Dla rozwoju umysłu ważny jest punkt wyjścia, warunki brzegowe, ważne jest, w którym momencie bodziec zadziała, czy trafi w punkt niestabilności, w nich to układ jest szczególnie wrażliwy na bodziec. Punkt bifur-kacji – niestabilności to jak skrzyżowanie dróg, jedną z nich wybierze umysł, ale po której pójdzie, o tym nie decyduje sam. Bodźce pochodzące z zewnątrz mogą być przypad-kowe, nieprzewidywalne, natomiast prawo rządzące proce-sem twórczym określone. To co powstaje jako wynik prawa i przypadku, na styku tych dwóch, to nowa jakość. Umysł jest twórczy poprzez swoją nieprzewidywalność, staje się otwarty na wszystkie możliwości. Potrafi skomponować Coś, czego w nim nigdy przedtem nie było.
Czy odpowiedź umysłu na odpowiedni bodziec we właściwym czasie, czy to plastyczność mózgu? Czy nasza wrażliwość daje szansę na nasz rozwój, zmienność, czy jesteśmy dalej sobą, czy tym innym, uczymy się siebie nowego, i tylko pytanie czy to wciąż Ja? Zaakceptować zmianę, nazwać ją swoim imieniem? „Czy człowiek, będąc dorosłym, może narodzić się na nowo?” (pytanie Niko-dema). Stać się innym?
Tworzenie to całe nasze życie. Twórczość, to każda czynność, w którą wkładamy siebie, i to nie musi być nic wielkiego, największym twórcą jest małe dziecko, to Ono wszystko wyraża całym sobą, a największym dziełem sztuki jest Jego uśmiech. Swoiste studium przypadku wzrastania, które jest procesem i wymaga od nas cierpliwości, dobroci
i zaufania każdego dnia bycia razem. Cieszyć się każdą wspólną chwilą, zapamiętać ją. Wydaje się, że małe dziecko nie rozumie, bo nie odpowiada, a ono chłonie całym sobą naszą obecność, głos, zapach, rytm naszych ruchów, zapa-miętuje dotyk, znaczenie przedmiotów. Za jakiś czas, i to jest największa nagroda, gdy już będzie umiało wyrazić, okaże się, że było Obecne, zna każdą lekcję, wydobywa z sie-bie obrazy przeszłości, wie, że kwiat pachnie i do czego służy nos, że na świeczkę się dmucha… Daje świadectwo wzajemnej obecności, znaczenia zmysłów w poznawaniu świata, komunikowaniu się, wyrażaniu siebie.
A my dorośli, wyrośliśmy z prawdy zachowań, zagubi-liśmy autentyczność, zbyt intelektualni, robimy co należy, mówimy co wypada, zbyt współcześni, brak nam przezro-czystości, lekkości, nie mamy czasu na czas przeszły, teraź-niejszego nie zauważamy, a przyszły wydaje się odległy, tacy jesteśmy w międzyczasie, jesteśmy od … do, zbiór skończonych istnień, a nasze zmysły nie służą nam. Nie
A my dorośli, wyrośliśmy z prawdy zachowań, zagubi-liśmy autentyczność, zbyt intelektualni, robimy co należy, mówimy co wypada, zbyt współcześni, brak nam przezro-czystości, lekkości, nie mamy czasu na czas przeszły, teraź-niejszego nie zauważamy, a przyszły wydaje się odległy, tacy jesteśmy w międzyczasie, jesteśmy od … do, zbiór skończonych istnień, a nasze zmysły nie służą nam. Nie