Rummets
og tidens natur
To
relativister fremlægger deres markante synspunkter om universet, dets
udvikling og kvanteteoriens betydning.
Stephen W. Hawking og Roger
Penrose
Indhold:
Indledning
Stephen Hawking om kvante sorte huller
Roger Penrose om kvanteteori og rumtid
Hawking om kvantekosmologi
Penrose om kvantekosmologi
Hawking om fysik og virkelighed
Penrose om fysik og virkelighed
Indledning
I 1994 gav Stephen W. Hawking og Roger Penrose er række offentlige
forelæsninger om almen relativitet på Isaac Newton Institute for
Mathematical Sciences på University of Cambridge. Fra disse
forelæsninger, som blev udgivet i år af Princeton University
Press som "The Nature of Space and Time", har Scientific American
valgt uddrag, som tjener til at sammenligne og tydeliggøre de to
videnskabsfolks synspunkter. Skønt de deler en fælles oprindelse
i fysik - Penrose var med i Hawking's Ph.D tesis komite på Cambridge -
adskiller forelæsningerne sig fra hinanden i deres syn på
kvantemekanikken og dens betydning for universets udvikling. Især er
Hawking og Penrose uenige om, hvad der sker med den information, der er
lagret i et sort hul og om, hvorfor universets begyndelse er forskellig fra
dets afslutning.
En af Hawkings vigtigste opdagelser, som blev gjort i
1973, var, at kvantevirkninger vil få sorte huller til at udsende
partikler. I løbet af denne proces vil det sorte hul fordampe,
således at der til slut måske slet ikke vil være noget af
den oprindelige masse tilbage. Men under deres dannelse sluger sorte huller
en masse data - typerne, egenskaberne og opbygningen af de partikler der
falder ind. Selvom kvanteteorien kræver, at sådan information
skal bevares, er det stadig et emne for diskussion, hvad der sker med den.
Hawking og Penrose mener begge, at når et sort hul stråler,
mister det den information, det indeholdt. Men Hawking insisterer på at
tabet er uigenkaldeligt, hvorimod Penrose argumenterer for, at tabet opvejes
af spontane målinger af kvantetilstande, som genindfører
information i systemet.
Begge forskere er enige om, at en fremtidig
kvanteteori for tyngdekraften er nødvendig for at beskrive naturen.
Men de ser forskelligt på nogle sider af denne teori. Penrose mener, at
selv om de fundamentale kræfter i partikelfysik er symmetriske i tid -
uændrede hvis tiden vendes - vil kvante tyngdekraft overtræde
tidssymmetrien. Tidsasymmetrien vil så forklare, hvorfor universet var
så ensartet i begyndelsen, som det ses af
mikrobølgestrålingen, der er tilbage fra Big Bang, hvorimod
universets slutning må blive rodet.
Penrose forsøger at indkapsle denne
tidsasymmetri i sin Weyl krumnings-hypotese. Rumtiden som Albert Einstein
opdagede, krummes ved tilstedeværelsen af stof. Men rumtiden kan
også have en slags indbygget bøjning, en mængde der
angives af Weyl krumningen. Tyngdebølger og sorte huller, for
eksempel, lader rumtiden kurve selv i tomme områder. I det tidlige
univers var Weyl krumningen sandsynligvis nul, men Penrose argumenterer for,
at i et døende univers vil det store antal sorte huller
forårsage en stor Weyl krumning. Denne egenskab vil kendetegne
universets slutning til forskel fra begyndelsen.
Hawking er enig i, at Big Bang og det afsluttende
"Big Crunch" vil være forskellige, men han går ikke ind
for tidsasymmetri i naturens love. Han mener at den underliggende grund til
forskellen, er måden universets udvikling er programmeret på. Han
postulerer en slags demokrati som siger, at intet sted i universet kan
være specielt; derfor kan universet ikke have en rand. Dette ingen-rand
forslag, hævder Hawking, forklarer ensartetheden i mikrobølgebaggrundsstrålingen.
Endelig adskiller fysikerne sig i deres tolkning af
kvantemekanikken. Hawking mener, at det eneste en teori skal kunne er, at
fremkomme med forudsigelser som stemmer med data. Penrose mener, at bare at
sammenligne forudsigelser med eksperimenter ikke er nok til at forklare
virkeligheden. Han peger på, at kvanteteorien kræver at
bølgefunktioner skal være "overlejrede", et begreb,
som kan føre til absurditeter. På denne måde samler
videnskabsfolkene tråden op fra de berømte debatter mellem
Einstein og Niels Bohr om kvanteteoriens bizarre konsekvenser.
- Redaktørerne anerkender assistancen af Gary T. Horowitz fra
University of California at Santa Barbara.
Stephen Hawking om sorte huller:
Kvanteteorien om sorte huller ... synes at føre til
et nyt niveau af uforudsigelighed i fysik, udover og hævet over den
sædvanlige ubestemthed, der forbindes med kvantemekanik. Det er fordi
sorte huller synes at have indbygget entropi og at miste information fra vor
region af universet. Jeg ville sige, at disse påstande er
kontroversielle: mange folk, der arbejder med kvantetyngde, inklusive
næsten alle dem, som kom fra partikelfysik, ville instinktivt afvise
den ide, at information om et kvantesystems tilstand kunne gå tabt. De
har imidlertid haft meget lidt succes med at vise, hvordan information kan
komme ud af et sort hul. Jeg tror at de engang vil blive nødt til at
acceptere mit forslag om, at den mistes, på samme måde som de var
nødt til at give mig ret i at sorte huller stråler, hvilket gik
imod alle deres forudsigelser...
Den kendsgerning at tyngdekraften er
tiltrækkende betyder, at den vil søge at trække stoffet i
universet sammen for at danne genstande som stjerner og galakser. Disse kan
understøtte sig selv mod yderligere sammentrækning for en tid
gennem varmetryk, i stjernernes tilfælde, rotation og interne
bevægelser i galaksernes tilfælde. Med tiden vil varmen eller
drejningsmomentet imidlertid blive ført væk og objektet vil
begynde at skrumpe. Hvis massen er mindre end en og en halv gange Solens, vil
sammentrækningen kunne standses af degenereringstrykket[1] fra
elektroner eller neutroner. Objektet vil falde til ro som en hvid dværg
eller en neutronstjerne, henholdsvis. Hvis massen imidlertid er større
end denne grænse, er der intet som kan forhindre og stoppe
sammentrækningen. Når det en gang er skrumpet til en vis kritisk
størrelse vil tyngdefeltet ved dets overflade være så
stærk, at lyskeglerne[2] vil bøje indad... Man kan se, at
selv de udadgående lysstråler bøjes mod hinanden og
på den måde er konvergerende i stedet for divergerende. Dette
betyder, at der er en lukket, indesluttet overflade...
Derfor må der være et område af
rumtiden fra hvilket, det ikke er muligt at undslippe til uendeligheden.
Dette område omtales som et sort hul. Dets rand kaldes
begivenhedshorisonten og er en nuloverflade[3] dannet af
lysstrålerne som lige undgik at slippe bort til uendeligheden...
En stor mængde information mistes, når et
legeme kollapser for at danne et sort hul. Det kollapsende legeme beskrives
af et meget stort antal parametre. Der er typerne af stof og mangepol
momenterne[4] i massedistributionen. Alligevel er det sorte hul, som
dannes fuldstændig uafhængigt af stoftypen og mister hurtigt alle
mangepol momenterne undtagen de første to: monopol momentet, som er
massen og dipol momentet, som er drejemomentet.
Dette tab af information havde faktisk ingen
betydning i den klassisk teori. Man kunne sige, at al informationen om det
kollapsende legeme stadig var inden i det sorte hul. Det ville være
meget vanskeligt for en observatør uden for det sorte hul at bestemme
det sorte huls beskaffenhed. I den klassiske teori var det i princippet
stadig muligt. Observatøren ville i virkeligheden aldrig miste det
kollapsende legeme af syne. I stedet ville det forekomme at sætte
farten ned og blive meget svagt lysende, når det nærmede sig
begivenhedshorisonten. Men observatøren kunne stadig se, hvad det var
lavet af og hvordan massen var fordelt.
Imidlertid ændrede kvanteteorien alt dette.
Først ville det kollapsende legeme kun udsende et begrænset
antal fotoner før det krydsede begivenhedshorisonten. De ville
være helt utilstrækkelige til at bære al informationen om
det kollapsende legeme. Dette betyder, at i kvanteteorien er der ingen
måde, hvorpå en ydre observatør kan måle det
kollapsende legemes tilstand. Man skulle ikke tro det betød ret meget,
fordi informationen stadig ville være inden i det sorte hul, selv om
man ikke kunne måle den udefra. Men det er her kvanteteoriens anden
virkning på sorte huller spiller ind....
Kvanteteorien vil forårsage at sorte huller
stråler og taber masse. Det forekommer, at de til sidst forsvinder
fuldstændig og tager informationen, der er inden i dem med. Jeg vil
give argumenter for at denne information virkelig går tabt og ikke
vender tilbage i en eller anden form. Som jeg vil vise, vil dette tab af
information indføre et nyt niveau for ubestemthed i fysik, som er
udover og hævet over den sædvanlige ubestemthed som er forbundet
med kvanteteori. I tilfældet med de sorte huller, vil dette ekstra
niveau, ulig Heisenbergs ubestemthedsprincip, være meget vanskeligt at
bekræfte eksperimentelt.
[1] DEGENERERINGS TRYK. Ingen to elektroner eller neutroner kan indtage
den samme kvantetilstand. Når en hvilken som helst ansamling af disse
partikler derfor presses ind i et lille rumfang, bliver de der er i de
højeste kvantetilstande meget energirige. Så modstår
systemet yderligere kompression og udøver et udadrettet skub, som
kaldes degenererings trykket.
[2] LYSKEGLER. For at afbilde rumtiden plotter fysikere rutinemæssigt
tiden på en lodret akse og rum på en vandret. I dette skema
udbreder lysstråler fra ethvert punkt i rummet sig på en
overflade som en lodret kegle. Fordi intet fysisk signal kan tilbagelægge
større afstand på en given tid end lys kan, vil ethvert signal
der stammer fra dette punkt være begrænset indenfor lyskeglens
rumfang.
[3] NUL OVERFLADE. En overflade i rummet, langs hvilken lyset bevæger
sig, kaldes en nul overflade. Nul overfladen der omgiver et sort hul, som
kaldes en begivenhedshorisont, har form af en kugleformet skal. Intet som
falder indenfor begivenhedshorisonten kan komme ud igen.
[4] MULTIPOL MOMENTER. En genstands dynamik kan opsummeres ved at bestemme
dens multipol momenter. Hvert moment beregnes ved at opdele en genstand i
små elementer, gange hvert elements masse med dets afstand fra centrum
nul, en eller flere gange og så addere disse led for alle elementer. En
kugle, for eksempel, har et monopol moment, hvorimod en vægtløfters
stang har et dipol moment, som muliggør at den nemt opnår
drejningsmoment.
Roger Penrose om kvanteteori og rumtid:
Det 20'ende århundredes store fysiske teorier har
været kvanteteori, speciel relativitet, almen relativitet og
kvantefeltteori. Disse teorier er ikke uafhængige af hinanden: almen
relativitet blev bygget på speciel relativitet og kvante felt teori har
speciel relativitet og kvanteteori som inputs.
Det er blevet sagt, at kvantefeltteori er den mest
nøjagtige fysiske teori nogensinde, da den er nøjagtig til en
del ud af 1011. Jeg vil imidlertid gerne pege på at almen
relativitet, i en vis klar forstand, nu er blevet afprøvet og fundet
korrekt til en del ud af 1014 (og denne nøjagtighed er
tilsyneladende kun blevet begrænset af nøjagtigheden af ure
på Jorden). Jeg taler om Hulse-Taylor's binære pulsar[5]
PSR 1913 + 16, et par neutronstjerner der kredser om hinanden, af hvilke den
ene er en pulsar. Almen relativitet forudsiger at denne bane langsomt vil
dø hen (og perioden forkortes) fordi der mistes energi gennem
udsendelsen af tyngdebølger. Dette er faktisk blevet observeret og
hele beskrivelsen af bevægelsen... stemmer med almen relativitet (som
jeg betragter som inkluderende newtonsk teori) til den
bemærkelsesværdige nøjagtighed som blev nævnt
ovenfor, over en samlet periode på 20 år. Opdagerne af dette
system er nu med rette blevet tildelt Nobelpriser for deres arbejde.
Kvanteteoretikerne har altid hævdet, at på grund af deres teoris
nøjagtighed burde det være almen relativitet, som skulle
ændres for at passe til deres form, men nu synes jeg kvantefeltteorien
har noget at indhente.
Skønt disse fire teorier har været
bemærkelsesværdigt succesfulde, er de ikke uden problemer...
Almen relativitet forudsiger eksistensen af rumtids singulariteter[6].
I kvanteteorien er der "måleproblemet" - jeg skal beskrive
det senere. Man kan antage at løsningen på disse teoriers
forskellige problemer ligger i det faktum, at de i sig selv er ukomplette.
For eksempel forventes det af mange, at kvantefeltteorien vil
"udtvære" den almene relativitets singulariteter på en
eller anden måde...
Jeg vil nu gerne tale om informationstab i sorte
huller, som jeg hævder er relevant for det sidstnævnte. Jeg er
enig i næsten alt det Stephen havde at sige om dette. Men mens Stephen
betragter informationstabet på grund af sorte huller som en ekstra
usikkerhed i fysik, udover og hævet over ubestemtheden fra
kvanteteorien, betragter jeg det som en "komplementær"
ubestemthed... Det er muligt, at en lille smule information undslipper i det
øjeblik det sorte hul fordamper... men denne lille
informationstilvækst vil være meget mindre end informationstabet
ved kollapsen (i hvad jeg betragter som ethvert fornuftigt billede af hullets
endelige forsvinden).
Hvis vi, som et tankeeksperiment, indeslutter
systemet i en enorm kasse, kan vi overveje faserum udviklingen af stoffet
inde i kassen. I det område af fase rummet[7] der svarer til
situationer, hvori et sort hul er til stede, vil den fysiske udviklings baner
konvergere og rumfang der følger disse baner vil skrumpe ind. Dette
skyldes den information der er mistet til singulariteten i det sorte hul.
Denne indskrumpning er i direkte modstrid til teoremet i klassisk fysik som
kaldes Liouville's Teorem, som siger at rumfang i fase rummet forbliver konstante...
Et sort huls rumtid overtræder denne bevarelse. I mit billede
balanceres dette tab af rumtids rumfang imidlertid af en proces med
"spontan" kvantemåling, hvori der vindes information og fase
rum rumfang forøges. Det er derfor jeg betragter ubestemtheden
på grund af informationstab i sorte huller som værende
"komplementær" til ubestemtheden i kvanteteorien: den ene er
den anden side af mønten til den anden....
Lad os betragte Schrödingers kat[8]
tankeeksperimentet. Det beskriver skæbnen for en kat i en kasse, hvor
(lad os antage) en foton udsendes, der møder et halvt
sølvbelagt spejl og den transmitterede del af fotonens
bølgefunktion møder en detektor som, hvis den detekterer
fotonen, automatisk affyrer en revolver, som dræber katten. Hvis den ikke
detekterer fotonen, så er katten i live og har det godt. (Jeg ved at
Stephen ikke godkender mishandling af katte, selv i et tankeeksperiment!)
Systemets bølgefunktion er i en superposition af disse to
muligheder... Men hvorfor tillader vor perception os ikke at percipere
makroskopiske superpositioner af tilstande som disse og ikke kun de
makroskopiske alternativer "kat er død" og "kat er i
live"?....
Jeg foreslår, at noget går galt med de
alternative rumtids geometrier, der ville finde sted, når almen
relativitet begynder at spille ind. Måske er en superposition af
forskellige geometrier ustabil og henfalder til et af de to alternativer.
Geometrierne kan for eksempel være en levende kats rumtid, eller en
død kats. Jeg kalder dette henfald til det ene eller det andet
alternativ for objektiv reduktion, et navn jeg godt kan lide, fordi det har
en pæn forkortelse (OR) (eller). Hvordan hænger Planck
længden på 10-33 sammen med dette? Naturens kriterium
for at afgøre hvornår to geometrier er signifikant forskellige
vil afhænge af Planck skalaen[9] og denne fastsætter den
tidsskala, i hvilken reduktionen til forskellige alternativer finder sted.
[5] PULSARER. Nogle døende sole kollapser til neutronstjerner,
massive objekter fuldstændig lavet af tæt pakkede neutroner.
Hurtigt roterende neutronstjerner bliver til pulsarer, de kaldes sådan
fordi de udsender impulser af elektromagnetisk stråling med forbavsende
regelmæssige mellemrum på millisekunder. En pulsar kredser
sommetider omkring en anden neutronstjerne og de danner derved et
binært par.
[6] SINGULARITETER. Ifølge den almene relativitet kan nogle
områder af rumtiden under visse ekstreme forhold udvikle uendelig store
krumninger og bliver derved til singulariteter hvor fysikkens normale love
bryder sammen. For eksempel skulle sorte huller indeholde singulariteter
skjult indenfor begivenhedshorisonten.
[7] FASE RUM. Et faserum diagram er et matematisk rum med mange dimensioner,
som dannes når hver partikels afstands og momentværdier tildeles
koordinatakser. En gruppe partiklers bevægelse kan så
repræsenteres af et bevægeligt rumfang i fase rummet.
[8] SCHRÖDINGERS KAT. Penrose fremdrager et tankeeksperiment, som
oprindeligt blev opfundet af Einstein og brugt af Erwin Schrödinger til
at studere de begrebsmæssige knuder bølgefunktionerne bandt.
Før en måling antager man, at et system er i en
"superposition" af kvantetilstande eller bølger,
således at værdien af f. eks. bevægelsesmængden er
ubestemt. Efter en måling bliver værdien af en mængde kendt
og systemet indtager pludselig den tilstand, som svarer til resultatet.
Betydningen af den oprindelige superposition og den proces gennem hvilken
systemet "kollapser" til en enkelt tilstand, belyses af
Schrödingers katte paradoks.
[9]PLANCK SKALA. Planck skalaen er en uopnåelig lille afstand - som,
gennem kvantemekanikken, er relateret til et umuligt lille tidsrum og
høj energi - som fremkommer når de fundamentale konstanter for
tyngdemæssig tiltrækning, lysets hastighed og kvantemekanik kombineres
på en passende måde. Skalaen repræsenterer afstanden eller
den energi ved hvilken nuværende opfattelser af rum, tid og stof bryder
sammen og en fremtidig teori, kvantetyngdekraften, tager over.
Hawking om kvantekosmologi:
Jeg vil slutte denne forelæsning med et emne, som
Roger og jeg har meget forskellige synspunkter om - tidens pil. Der er en
meget tydelig forskel på tidens forlæns og baglæns
retninger i vort område af universet. Man behøver bare se en
film, der bliver kørt baglæns for at se forskellen. I stedet for
kopper, der falder ned af et bord og går i stykker, ville de reparere
sig selv og hoppe tilbage på bordet. Bare det virkelige liv var
sådan.
De lokale love, som fysiske felter adlyder, er
tidssymmetriske, eller mere præcist, CPT (charge-parity-time)
uafhængige[10]. Derfor må den observerede forskel mellem
fortiden og fremtiden komme fra universets randbetingelser. Lad os antage at
universet er rumligt lukket og at det udvider sig til en maksimal
størrelse og kollapser igen. Som Roger har understreget, vil universet
være meget forskelligt i denne histories to ender. Ved det vi kalder
universets begyndelse, ser det ud til at have været meget jævnt
og almindeligt. Når det imidlertid kollapser igen forventer vi, at det
er meget uordentligt og ualmindeligt. Fordi der er så mange flere
uordentlige forhold end der er ordentlige, betyder det, at
begyndelsesforholdene var nødt til at være blevet valgt utroligt
præcist.
Derfor forekommer det, at der må have
været forskellige randbetingelser ved tidens to ender. Roger's forslag
er, at Weyl tensoren[11] skulle forsvinde i den ene ende af tiden, men
ikke ved den anden. Weyl tensoren er den del af rumtidens krumning, der ikke
er lokalt bestemt af stoffet gennem Einstein ligningerne. Den ville have
været lille i de jævne og ordentlige tidlige etaper, men stor i
det kollapsende univers. På den måde ville dette forslag skelne
mellem tidens to ender og på den måde forklare tidens pil.
Jeg tror, at Rogers forslag er Weyl i mere end en
forstand af ordet (veil=slør. o.a.). For det første er det ikke
uafhængigt af CPT. Roger ser dette som en fordel, men jeg mener man
skal holde fast ved symmetrierne medmindre der findes overbevisende grunde
til at opgive dem. For det andet, hvis Weyl tensoren havde været nøjagtig
nul i det tidlige univers, ville det have været fuldstændig
ensartet og isotropisk og ville for altid være forblevet sådan.
Roger's Weyl hypotese kunne ikke forklare fluktuationerne i baggrunden eller
de krumninger, der gav anledning til galakser og legemer som os selv.
Til trods for alt dette, tror jeg, at Roger har peget
på en vigtig forskel mellem tidens to ender. Men det faktum, at Weyl
tensoren var lille i den ene ende bør ikke indføres som en ad
hoc randbetingelse, men bør udledes fra et mere grundlæggende
princip, ingen-rand forslaget[12]...
Hvordan kan tidens to ender være forskellige?
Hvorfor skulle krumninger være små i den ene ende og ikke den
anden? Grunden er, at der er to mulige komplekse løsninger til
feltligningerne... Det er indlysende, at den ene løsning svarer til
den ene ende af tiden og den anden til den anden... I den ene ende var
universet meget jævnt og Weyl tensoren var meget lille. Den kunne
imidlertid ikke være præcis nul, for det ville være en
overtrædelse af ubestemthedsprincippet. I stedet ville der have
været små fluktuationer, som senere voksede til galakser og
legemer som os. Modsat ville universet have været meget ujævnt og
kaotisk i tidens anden ende med en Weyl tensor, der typisk var stor. Dette
ville forklare den observerede tidspil og hvorfor kopper falder ned af borde
og går i stykker i stedet for at reparere sig selv og hoppe op igen.
[10] CPT (CHARGE-PARITY-TIME) (LADNING-PARITET-TID) UAFHÆNGIGHED.
Dette kraftige princip kræver at teorier, der beskriver partikler, skal
forblive sande selv når ladning, paritet (eller håndethed) og tid
samtidig vendes. Med andre ord, opførslen af en negativt ladet
elektron, som spinner med uret og bevæger sig fremad i tiden, skal
være identisk med en positivt ladet positron med spin modsat uret, der
bevæger sig baglæns i tiden.
[11] WEYL TENSOR. Rumtidens krumning har to komponenter. Den ene stammer fra
stoffets tilstedeværelse i rumtiden; den anden, som blev opdaget af den
tyske matematiker Hermann Weyl, findes selv i
fravær af stof. Den matematiske mængde, som beskriver denne
krumning kaldes Weyl tensoren.
[12] INGEN-RAND FORSLAG. Hawking foreslår, at universets udvikling
forklares af ingen-rand forslaget, der blev fremsat i 1983 af ham og James B.
Hartle fra University of California at Santa Barbara. Ideen er, at universet
ikke har nogen stedlige rand-begrænsninger for, hvordan kosmologiens
ligninger løses. Hawking mener at disse betingelser vil føre
til, at universets ender vil være forskellige og dermed bestemme retningen
af tidens pil.
Penrose om Kvantekosmologi:
Ud fra det jeg forstår af Stephen's indstilling,
tror jeg ikke at vores uoverensstemmelse på dette punkt er særlig
stor (Weyl krumnings hypotesen[13]). For en initial singularitet er
Weyl krumningen omtrent nul... Stephen argumenterede for, at der skal
være små kvantefluktuationer i begyndelsestilstanden og pegede
på, at den hypotese at initial Weyl krumningen er nul i
begyndelses-singulariteten er klassisk og at der afgjort er nogen fleksibilitet
med hensyn til den præcise formulering af hypotesen. Ud fra mit
synspunkt er små bøjninger acceptable, i hvert fald i
kvanteområdet. Vi har blot brug for noget til at begrænse den
nær nul...
Måske er (James B.) Hartle og Hawking's
ingen-rand forslag en god kandidat til begyndelsestilstandens struktur. Det
forekommer mig imidlertid, at vi har brug for noget helt andet for at
beskæftige os med den afsluttende tilstand. Især en teori, der
forklarer singulariteters struktur, ville være nødt til at
overtræde (CPT og andre symmetrier) for at noget som Weyl krumningen
kan fremkomme. Denne mangel ved tidssymmetrien kunne være temmelig
tilsløret; den skulle være indbygget i reglerne for den teori,
der går videre fra kvantemekanikken.
[13]WEYL KRUMNINGS HYPOTESEN. Universet har lige efter Big Bang en lille
Weyl krumning, hvorimod det nær tidens afslutning har en stor Weyl
krumning. Derfor foreslår Penrose, at denne krumning redegør for
den retning tidens pil peger i.
Hawking om fysik og virkelighed:
Disse forelæsninger har vist forskellen mellem Roger og mig meget
tydeligt. Han er Platonist og jeg er positivist. Han bekymrer sig om, at
Schrödingers kat er i en kvantetilstand, hvor den er halvt i live og
halvt død. Han mener, at dette ikke kan svare til virkeligheden. Men
det bekymrer ikke mig. Jeg forlanger ikke, at en teori skal svare til
virkeligheden, fordi jeg ved ikke hvad den er. Virkeligheden er ikke en
kvalitet, som man kan teste med lakmuspapir. Alt hvad jeg beskæftiger
mig med er, at teorien burde forudsige resultaterne af målinger. Det
gør kvanteteorien temmelig succesfuldt....
Roger mener at... bølgefunktionens kollaps
introducerer CPT overtrædelser i fysik. Han ser sådanne
overtrædelser finde sted i mindst to situationer: kosmologi og sorte
huller. Jeg er enig i, at vi kan indføre tidsasymmetri i den
måde vi stiller spørgsmål om observationer på. Men
jeg forkaster fuldstændig den ide, at der findes en fysisk proces, som
svarer til reduktionen af bølgefunktionen eller at dette har noget at
gøre med kvantegravitation eller bevidsthed. For mig lyder det som
magi, ikke videnskab.
Penrose om fysik og virkelighed:
Kvantemekanik har kun været her i 75 år. Det
er ikke ret længe, hvis man for eksempel sammenligner med Newtons teori
om tyngdekraften. Derfor ville det ikke overraske mig, hvis vi bliver
nødt til at modificere kvantemekanikken for meget makroskopiske
genstande.
I begyndelsen af denne debat sagde Stephen, at han
tror han er positivist, hvorimod jeg er Platonist. Jeg er godt tilfreds med
at han er positivist, men jeg tror at det afgørende punkt her snarere
er, at jeg realist. Endvidere tror jeg, at hvis man sammenligner denne debat
med Bohr og Einsteins berømte debat for omkring 70 år siden,
så spiller Stephen Bohrs rolle, mens jeg spiller Einsteins rolle! For
Einstein argumenterede for, at der skulle findes noget som en virkelig
verden, ikke nødvendigvis repræsenteret af en
bølgefunktion, hvorimod Bohr understregede, at bølgefunktionen
ikke beskriver en "virkelig" mikroverden men kun "viden",
som er nyttig til at lave forudsigelser.
Det blev opfattet, som om Bohr vandt diskussionen.
Ifølge den nylige biografi om Einstein af Abraham
Pais, kunne Einstein lige så godt være taget ud at fiske fra 1925
og videre. Det er faktisk sandt, at han ikke gjorde mange store fremskridt,
selv om hans gennemborende kritik var meget nyttig. Jeg tror at grunden til,
at Einstein ikke fortsatte med at gøre store fremskridt i kvanteteori
var, at en afgørende ingrediens manglede i kvanteteorien. Denne
manglende ingrediens var Stephen's opdagelse, 50 år senere, af sorte
hullers fordampning. Det er dette informationstab, i forbindelse med sorte
hullers stråling, som giver kvanteteorien en ny drejning.
Stephen Hawking: http://www.hawking.org.uk/
Oversat fra The Nature of Space and Time, Scientific American, pp.44-49, Juli 1996.
"Ikke alene spiller Gud med terninger,
sommetider kaster Han dem også hvor de ikke kan ses."
-Stephen W. Hawking.
27. juli, 2006.
Indhold
Kosmologisk antigravitation :Én
sti: Ækvivalente sæt historier og
mangfoldige kvasiklassiske riger
Sorte hullers kvantemekanik
Er alting fastlagt?
Liv i universet
Index
|