क्वांटम भौतिकी में आइंस्टीन की अधूरी क्रांति पर भौतिकीविद ली स्मोलिन: लेखक क्यू एंड ए

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ली स्मोलिन द्वारा "आइंस्टीन की अधूरी क्रांति"

(छवि: © पेंगुइन प्रेस)

क्वांटम मैकेनिक्स विज्ञान बसा हुआ है। मामला बंद हो गया, और बहुत-बहुत धन्यवाद - या बहुत से बहस करेंगे।

1920 के दशक में अग्रणी काम करने के लिए धन्यवाद, बहुत से लोग मानते हैं कि हम अब सब कुछ जानते हैं जो हमें कभी भी परमाणु या उप-परमाणु पैमाने पर गति के बारे में जानने की आवश्यकता होगी। डेनिश भौतिक विज्ञानी नील्स बोह्र और उनके अनुयायियों के अनुसार, हम एक परमाणु कण या इसके प्रक्षेपवक्र की सटीक स्थिति का दावा कर सकते हैं, लेकिन हम एक ही समय में दोनों नहीं कर सकते। उस तरह की भविष्यवाणी केवल संभाव्य हो सकती है, कभी बिल्कुल सटीक नहीं।

कनाडा के वाटरलू में पेरिमीटर इंस्टीट्यूट फॉर द थियोरेटिकल फ़िज़िक्स के सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी ली स्मोलिन ने इस दृश्य को चुनौती देते हुए अपने पूरे करियर को बिताया है। स्मोलिन का मानना है कि बोह्र की विजय, अल्बर्ट आइंस्टीन और इरविन श्रोडिंगर जैसे प्रख्यात असंतुष्टों से भी करिश्माई करुणा का उदाहरण है।

आज, स्मोलिन, अल्बर्ट आइंस्टीन के नक्शेकदम पर चलते हुए और एक लंबी परंपरा को जारी रखते हुए जिसमें डेविड बोहम सहित अन्य भौतिक विज्ञानी शामिल हैं, सटीक विवरणों की अनुमति देकर क्वांटम भौतिकी को "पूर्ण" करने के लिए एक सिद्धांत की तलाश करते हैं और अस्पष्ट संभावनाओं को नहीं। स्मोलिन एक "यथार्थवादी" परिप्रेक्ष्य रखता है, जैसा कि बोहर और उनके अकोलाईट के "विरोधी यथार्थवादी" दृष्टिकोण के विपरीत है। स्मोलिन ने अपना दृष्टिकोण "आइंस्टीन की अधूरी क्रांति"(पेंग्विन प्रेस, अप्रैल 2019)। स्पेस डॉट कॉम ने स्मोलिन के साथ पुस्तक पर चर्चा करने के लिए पकड़ा कि कैसे नए विचार विज्ञान में प्रमुख हो गए हैं, और वह अब तक क्या है।

Space.com: क्या यथार्थवादी और विरोधी यथार्थवादी दृष्टिकोण के बीच अंतर है क्वांटम यांत्रिकी?

ली स्मोलिन: मेरे लिए, किसी ऐसे व्यक्ति के बीच का अंतर जो क्वांटम घटना के बारे में एक यथार्थवादी है। कोई ऐसा व्यक्ति जो वास्तविक नहीं है, एक यथार्थवादी के रूप में, आप मानते हैं कि एक पूरी कहानी है, और एक पूर्ण विवरण है, कि हम किसी भी परमाणु प्रक्रिया को प्राप्त कर सकते हैं, किसी भी परमाणु प्रक्रिया की, उप-परमाणु दुनिया में चल रही किसी भी चीज की। क्वांटम यांत्रिकी हर प्रक्रिया का व्यक्तिगत रूप से ऐसा पूरा विवरण नहीं देती है, और इसलिए यह पूरा नहीं हो सकता है। हमें इससे परे एक गहन सिद्धांत खोजना होगा। क्वांटम यांत्रिकी की समझ की दिशा में एक कदम है उप-भौतिकी भौतिकी, लेकिन यह अंतिम चरण नहीं है। इसलिए काम अधिक गहराई से जाना और एक बेहतर सिद्धांत की खोज या खोज करना है जो पूर्ण विवरण देता है।

यदि आप ऐसा कहते हैं जिसे हम एंटी-रियलिस्ट कहते हैं, तो आप सोचते हैं कि क्वांटम मैकेनिक्स जैसा कि 1920 के दशक में लिखा गया था, संभवतः अंतिम सिद्धांत है, और गहराई से देखने के लिए कोई प्रेरणा नहीं है।

Space.com: आप ऐसे लोगों को संदर्भित करते हैं जो क्वांटम सिद्धांत को "भोले-भाले यथार्थवादी" के रूप में पूरा करने के लिए खोज रहे हैं क्योंकि उनके विचारों को दृढ़ औचित्य की आवश्यकता नहीं है। क्या आप इस शब्द के बारे में विस्तार से बता सकते हैं?

Smolin: Naive वास्तव में परिष्कृत है। Naive का मतलब है कि आपने इस विचार पर सभी बुनियादी आपत्तियों को सुना है कि हम दुनिया का पूरा विवरण दे सकते हैं जैसा कि यह है और उन को अस्वीकार करें और प्रकृति को पूरी तरह से समझने के लिए अपने लक्ष्य के रूप में पकड़ें और जैसे कि हम यहां नहीं थे। विज्ञान प्रकृति का एक वर्णन है जो हमारे प्रयोगों या हमारे विचारों या हमारे विश्वासों द्वारा नहीं बल्कि उद्देश्यपूर्ण माना जाता है।

Space.com: क्या "भोली" का मतलब नए विचारों और विश्वासों के लिए पूरी तरह से खुला होना है?

Smolin: पूरी तरह से खुला? नहीं। लोग भूल जाते हैं कि भौतिकी किसी भी विज्ञान की तरह, एक इतिहास और एक परंपरा है। एक सरल विचार को गति की तरह लें, जिसे 16 वीं और 17 वीं शताब्दी के बाद से जड़ता के सिद्धांत, सापेक्षता के सिद्धांत और इसके आगे के बारे में सभी चर्चा के संदर्भ में समझा जाना चाहिए। आप अवधारणा की पूरी इतिहास में डूबे बिना गति जैसी अवधारणा की व्याख्या नहीं कर सकते।

Space.com: आपकी पुस्तक स्पष्ट और आकर्षक है, और यह विभिन्न प्रकार के पृष्ठभूमि ज्ञान वाले लोगों द्वारा समझा जा सकता है। आपकी लेखन प्रक्रिया क्या है?

Smolin: क्यों धन्यवाद! उसे एक प्रशंसा की तरह लूंगा। मेरे पास बहुत अनुभव है और गैर-भौतिक विज्ञानियों को आधुनिक भौतिकी पढ़ाने का बहुत अभ्यास है। विभिन्न विश्वविद्यालयों में, मैंने अक्सर "मानविकी के लिए भौतिकी" या "कवियों के लिए भौतिकी" पाठ्यक्रम पढ़ाया। इसलिए मुझे क्वांटम भौतिकी या लेपिसिटी के सापेक्षता के शिक्षण में उपयोग करने के लिए विभिन्न शैक्षणिक रणनीतियों का सम्मान करने का बहुत अनुभव है।

इस तरह की पुस्तक में एक साथ कई दर्शक होते हैं। मैं विशेषज्ञों और सहकर्मियों को संबोधित कर रहा हूं, लेकिन मुख्य रूप से मैं आम लोगों को संबोधित कर रहा हूं। और पहला लेपर्स जो मायने रखता है वह है संपादक। मैं हमेशा एक संपादक के साथ काम करने पर जोर देता हूं, जिसके पास साहित्य या मानविकी या इतिहास में डिग्री है - विज्ञान में डिग्री नहीं। मेरे कई परीक्षण पाठक भी हैं जिनकी विज्ञान में कोई शिक्षा नहीं है। उन्होंने सभी को पुस्तक को फिर से लिखने, स्पष्ट करने, स्पष्ट करने और जरूरत पड़ने पर मुझे धक्का दिया। यह विशेष पुस्तक तीन पूर्ण पुनर्लेखन के माध्यम से चली गई। कटिंग-रूम के फर्श पर कुछ भी नहीं बचा था, इसलिए बोलने के लिए। पूरे पहले मसौदे को पूरी तरह से छोड़ दिया गया था और पुनर्विचार किया गया था, और परिणाम मेरी राय में एक बेहतर पुस्तक थी।

Space.com: यह देखते हुए कि यह कई बार पूरी तरह से फिर से लिखा गया, पुस्तक को लिखने में कितना समय लगा?

Smolin: लेखन मेरा दिन का काम नहीं है; मेरा दिन का काम एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी किया जा रहा है। लेकिन मेरे खाली समय में, बोलने के लिए, लगभग तीन साल। जब मैं मुख्य रूप से पुस्तक पर काम कर रहा हूं, तो एक महीने या छह सप्ताह होंगे, और फिर छह महीने गुजर जाएंगे और मैं इसे प्रतिबिंबित करूंगा और इसके बारे में सोचूंगा और फिर तीन सप्ताह या एक महीने के लिए फिर से जुड़ूंगा। तो यह तीन साल की अवधि में ऐसा था।

Space.com: आपकी पुस्तक 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में क्वांटम भौतिकी के इतिहास का विवरण देती है। नील्स बोह्र द्वारा चलाई गई एंटी-रियलिस्ट क्वांटम क्रांति क्यों प्रमुख दृश्य बन गई - प्रतीत होता है कि पलक झपकते ही?

Smolin: एक साथ काम करने वाली दो चीजें थीं। उनमें से एक, और सबसे महत्वपूर्ण, आश्चर्यजनक प्रयोगात्मक सफलता थी। मानवता को इस विचार से सामंजस्य बिठाने में 30 साल से भी कम समय लगा कि परमाणु परमाणुओं से बना है, जो कि परमाणु भौतिकी के एक संपूर्ण सिद्धांत के लिए है। और इसने स्पेक्ट्रा [रंगों के इंद्रधनुष को उनके तरंग दैर्ध्य द्वारा प्रकाश के घटकों को अलग करके], बलों, रासायनिक यौगिकों - सब कुछ समझाने के लिए पर्याप्त रूप से काम किया! फिर बहुत जल्दी, परमाणु भौतिकी, कण भौतिकी, सितारे कैसे काम करते हैं - खगोल भौतिकी.

तो, प्रयोगात्मक सफलता आश्चर्यजनक थी, और यह जल्दी थी। उस के खिलाफ मापा, आइंस्टीन, श्रोडिंगर और डी ब्रोगली जैसे लोगों के असंतोष ने भी कहा, "एक मिनट रुको! नींव एक गड़बड़ है!" यह सब गलीचा के नीचे बह सकता था।

वह पहली बात थी। दूसरी बात नील्स बोह्र की प्रतिष्ठा और करिश्मा है, जिसके समर्थन से उन्होंने डेनमार्क की सरकार और कार्ल्सबर्ग बीयर कंपनी को एक केंद्र स्थापित किया था जिसमें सब कुछ उसके माध्यम से आया था। उनका बहुत ही सम्मोहक, करिश्माई व्यक्तित्व एक भयानक युद्ध [प्रथम विश्व युद्ध] से निकलने वाली पीढ़ी के विचारों को प्रभावित कर सकता है। तो यह एक समय में विभिन्न चीजों का एक गुच्छा है।

Space.com: और अन्य सिद्धांत हेडवे नहीं बना सके।

यह अचरज की बात है कि डी ब्रॉली के पायलट वेव सिद्धांत - भले ही यह आइंस्टीन द्वारा डी ब्रोगी द्वारा और शिरोडिंगर द्वारा एक तरह से चैंपियन हो सकता है - का कोई प्रभाव नहीं था, इस तथ्य के बावजूद कि ये रईस नहीं थे। ये नोबेल पुरस्कार वाले विश्व प्रसिद्ध लोग थे, जिन्होंने महान विज्ञान किया था, लेकिन फिर भी उनके असंतोष को कई पीढ़ियों तक अनदेखा किया जा सकता था।

[पायलट वेव थ्योरी, जिसे १ ९ २० के दशक में लुई डे ब्रोगली ने विकसित किया और डेविड बोहम ने १ ९ ५० में विस्तार किया, का दावा है कि इलेक्ट्रॉन कणों और तरंगों दोनों को समाहित करते हैं और वे कण उस दिशा में आगे बढ़ते हैं जो तरंगें उनका मार्गदर्शन करती हैं। यह नियतात्मक है, संभाव्य नहीं।]

मुझे लगता है कि अंततः वैज्ञानिक मनुष्य हैं, और हम सभी प्रकार की चीजों से प्रभावित होते हैं, बेहोश पूर्वाग्रह से लेकर सामाजिक ताकतों तक। क्वांटम यांत्रिकी का इतिहास चिंतन के लायक कहानी बन जाता है, लेकिन यह कोई असामान्य कहानी नहीं है।

Space.com: आपके साथियों ने आपकी पुस्तक पर क्या प्रतिक्रिया दी है?

Smolin: अब तक कुछ भी आश्चर्यजनक नहीं रहा है। मेरे विचार भौतिकविदों के समुदाय में प्रसिद्ध हैं। हालांकि उत्तेजक यह पुस्तक की संरचना के भीतर लग सकता है, कोई चर्चा नहीं है जो भौतिकविदों के बीच बहुत अच्छी तरह से बहस नहीं हुई है।

केवल एक चीज जो नई है वह आखिरी कुछ अध्याय हैं। मैंने मेज पर अपना वर्तमान काम करने के लिए एक बड़ा जोखिम उठाया।

Space.com: कृपया अपने वर्तमान कार्य का वर्णन करें।

Smolin: मैं अपने नए काम में जो सबसे महत्वपूर्ण काम कर रहा हूं, वह है गैरबराबरी की भूमिका को गंभीरता से लेना। [Nonlocality वस्तुओं की क्षमता को संदर्भित करता है जो अन्य वस्तुओं के कार्यों को प्रभावित करने के लिए है जो अंतरिक्ष और समय में बहुत दूर हैं।] यदि आप दो कणों या अधिक है जो बातचीत की है और क्या कर रहे हैं पर एक यथार्थवादी, पूरा विवरण देना चाहते हैं। जिसे हम "उलझा हुआ" कहते हैं, फिर आप किसी एक कण में हेरफेर करने का विकल्प कैसे चुनते हैं, दूसरों को प्रभावित कर सकता है, भले ही वे बहुत दूर हों। और इसका मतलब यह है कि आपको इस बात को गंभीरता से लेना होगा कि प्रभाव इस विचार से विवश नहीं होते हैं कि चीजें केवल उन चीजों को प्रभावित करती हैं जो उनके पास हैं।

इसलिए, मैं इसे गंभीरता से लेता हूं, और एक सिद्धांत बनाने की कोशिश करता हूं जिसमें ये क्वांटम उलझाव मौलिक होते हैं और अंतरिक्ष की धारणा उभरती है। अंतरिक्ष मौजूद नहीं है; हम उसी तरह से अंतरिक्ष का एक आकस्मिक, अनुमानित विवरण बना सकते हैं जिस तरह से हम गैस का वर्णन करने के लिए दबाव और तापमान का उपयोग करते हैं।

मैं किसी भी तरह से इस सिद्धांत को विकसित करने की कोशिश कर रहा एकमात्र व्यक्ति नहीं हूं। विचार यह है कि अंतरिक्ष उलझाव से उभर सकता है एक पुराना विचार है जो लोगों की तरह से नया कर्षण प्राप्त कर रहा है रोजर पेनरोज। मेरा सिद्धांत यह है कि अंतरिक्ष उद्भव हो सकता है, लेकिन वह समय मौलिक है और यह कारण मौलिक है। यह एक ऐसा दृष्टिकोण है जिससे बहुत से लोग सहमत होंगे, और बहुत से लोग इससे सहमत नहीं होंगे।

Space.com: इस तरह के सैद्धांतिक काम करने का अंतिम लक्ष्य क्या है?

Smolin: यह विचार एक सिद्धांत विकसित करने और आविष्कार करने के लिए है जिसमें से आप उन पूर्वानुमानों को कम कर सकते हैं जो परीक्षण करते हैं। अधिकांश गंभीर लोग सैद्धांतिक प्रस्ताव को गंभीरता से नहीं लेते हैं, जब तक कि इसे परीक्षण करने का तरीका नहीं आता है, कम से कम सिद्धांत में यदि अभी व्यवहार में नहीं है। प्रयोग के बिना, एक सिद्धांतकार के लिए सुंदर गणित पर बात करना इतना आसान है, जो गलत है और प्रकृति से कोई लेना-देना नहीं है। हमें विचारों को कम करने और संभावनाओं को कम करने के लिए प्रयोगवादियों की आवश्यकता है।

यह केवल अंतिम पीढ़ी या दो है जिसमें ऐसी स्थिति है कि सिद्धांतों का परीक्षण करना कठिन है। तो आपके पास पूरी पीढ़ी का काम हो सकता है, कहते हैं, कण-भौतिकी मॉडल जो मानक मॉडल से परे हैं और इनका परीक्षण प्रायोगिक रूप से नहीं किया जाता है। यह असामान्य है, और दुर्भाग्य से, हमारी अवधि की विशेषता है।

कई लोग जो मौलिक सैद्धांतिक भौतिकी के क्षेत्र में गंभीर हैं, उन प्रस्तावों को छेड़ने और आविष्कार करने के लिए बहुत मेहनत करते हैं जो अब परीक्षण योग्य हैं। गैर-सर्वहाराता का मेरा संस्करण भविष्यवाणी करता है कि क्वांटम प्रभाव आंशिक रूप से इस तथ्य के कारण है कि परमाणु ब्रह्मांड में बहुत बड़ी संख्या में परमाणुओं के समान हैं। यदि हम एक क्वांटम सिस्टम बना सकते हैं जो अद्वितीय था - जो कि अवलोकन योग्य ब्रह्मांड में कहीं भी पूर्ण प्रतियां नहीं था - यह क्वांटम यांत्रिकी का पालन नहीं करेगा, तो यह कुछ अलग समीकरणों का पालन करेगा जो मैं प्राप्त करता हूं। यही कारण है कि क्वांटम यांत्रिकी में प्रायोगिक प्रयोगशालाएं अब परीक्षण करने में सक्षम हैं।

इस लेख को संपादित किया गया है और स्पष्टता के लिए संघनित किया गया है। आप ऐसा कर सकते हैं Amazon.com पर "आइंस्टीन की अधूरी क्रांति" खरीदें.