Tema Penrose[1]

 

MÅNGA VÄRLDAR

 

 

 

I den femte artikeln i den pågående artikelserien om den nya boken av Roger Penrose fastställdes betydelsen av matematiska symmetrigrupper för moderna fysiska teorier om verkligheten. Där ställdes också frågan om symmetriernas reella existens. Kvantfysiken ställer frågan på sin spets.

Speciellt viktiga symmetrier inom kvantmekaniken är linjära transformationer av vektorrum. Sådana kan beskrivas med hjälp av matriser. En sådan kan ha en egenvektor om det finns en skalär som multiplicerad med denna egenvektor återskapar matrisen med sin egenvektor. Detta kallas matrisens egenvärde. Inom kvantmekaniken har vektorrummen oändligt antal dimensioner och egenvektorerna motsvarar ett oändligt antal kvanttillstånd som det fysiska systemet kan anta, dess egenfunktioner. Egenvärdet är det faktiska värdet på en av systemets dynamiska variabler. Inom kvantmekaniken är det också skillnad på väntevärden och de faktiska värden som fås vid mätning av systemet. Allt sammanfattas i den berömda vågfunktionen.

Vad motsvarar då verkligheten i den kvantmekaniska modellen? De flesta fysiker menar att frågan är ovetenskaplig. Allt man kan göra är att beräkna väntevärden utifrån den matematiska formalismen och se om de stämmer med faktiska mätresultat. Samtidigt hävdar de flesta fysiker att formalismen ger svar på alla frågor man ställa om verkligheten. Verkligheten är på alla nivåer kvantmekanisk även om vi inte till vardags upplever den så.

Penrose menar att detta är att göra verkligheten overklig. Det vi upplever är på något sätt en illusion av den större kvantmekaniska verklighet som modelleras av sagda vågfunktion. Denna vågfunktion är oavbrutet deterministiskt fortskridande. Det den kan säga om våra mätningar av verkligheten är emellertid bara partikulärt och sannolikhetsmässigt. Slump och diskontinuitet ersätter plötsligt nödvändighet och kontinuitet. Fysiker säger att vågfunktionen reduceras varje gång vi väljer att titta på en del av verkligheten.

Vad Penrose och andra fysiker vetat i decennier, men som man oftast talat tyst om, är att om man verkligen menar allvar med att vågfunktionen gäller överallt, dvs även vid mätningar, så sker i verkligheten ingen reduktion. Alla väntevärden infrias, om än i skilda världar. Vi lever i en matris av oändligt många världar.

Detta är den så kallade "många världar"-tolkningen av kvantmekanikens formalism. Denna formalism har aldrig givit något resultat som inte bekräftats av faktiska mätningar. Penrose säger därför ärligt att det är den enda följdriktiga tolkningen om man tror att modellen gäller fullt ut, även om han själv hoppas att man kan finna en ny modell i framtiden som inte kräver denna tolkning.

Det är dock uppenbart att det är denna världsbild som idag bygger på vetenskap och beprövad erfarenhet och ingen annan. Det leder till insikter om vår roll i universum, om betydelsen av vår fria vilja, om intelligensen som naturlag och mycket annat som borde tas upp till allmän diskussion. Det är en lika stor omställning för tanken som upptäckten att jorden är rund, eller att jorden inte är universums centrum, och att att evolutionen onödiggör Gud.

Det är vad Populär Världsbildsvetenskap handlar om (och mina två böcker).