4. peatükk – Raamatukogu
Siin on veel kolm ust kino tagaosas, mida ma ei ole maininud. Ühel on silt “Meestele”, teisel “Naistele” ja kolmanda ukse kohal on silt “Raamatukogu” ning see uks ei ole kunagi suletud.
Rühmadesse kuulumise vahepeal või kui ma hakkasin aru saama, et konkreetne rühm, kuhu ma tol ajal kuulusin, ei anna seda, mida nad pakkusid, ja minu liikmelisus oli lõppemas, läksin sellesse raamatukokku ja lugesin, otsides uut inspiratsiooni ja lootust. Olen möödaminnes maininud mõningaid pealkirju ja autoreid, kellega ma aega veetsin, ning mul oli võimalus uurida paljude eri rühmade asutajate ja juhtide kirjutatud tekste, mis säästis mind nende rühmadega tegeliku liitumise vaevast, avastamaks nende vastuolusid ja ebakõlasid.
Enamik raamatukogu raamatuid ei ole vähemalt selles arutelus mainimist väärt. Kuid on üht-teist väga olulist, mida ma lugedes avastasin ja mida sa peaksid teadma, kui sa seda veel ei tea – teave, mis on absoluutselt kriitilise tähtsusega igaühe jaoks, kes soovib oma reaalsust muuta.
Nii et ma teen kohe suure hüppe filosoofiast ja religioonist teadusele, metafooridelt ja analoogiatelt külma, kõva teadusliku eksperimendi juurde. Teema on kvantfüüsika ja see, mis on saanud tuntuks (ja mida on laialdaselt vääriti mõistetud) kui “holograafiline universum” – viimastel aastakümnetel tehtud monumentaalsed avastused, mis sõna otseses mõttes muudavad kõike, mida me oleme seni uskunud meie füüsilise universumi kohta.
Ära muretse. Ma ei kavatse minna teaduslikult tehniliseks ega öelda midagi, millest ükski Inimtäiskasvanu ei saaks aru. Aga kui sa ei ole ikka veel rahul ühegi rühmaga, millega oled liitunud – kui sa vaatad ringi, püüdes välja selgitada, miks ükski rühmadest ei ole andnud midagi, mis oleks ligilähedane sellele, mida sa tahad kogeda ja mida sinu arvates on võimalik kogeda -, siis peaksid järgmised peatükid veetma koos minuga raamatukogus; ja võta kaasa oma arvuti.
Tahan kohe alguses öelda, et ma ei ole kvantfüüsika ekspert, seega olen kutsunud tõelised eksperdid – doktorikraadiga füüsikud, maailma suurte ülikoolide kvantfüüsika professorid, paljude raamatute autorid – rääkima sulle otse, kasutades palju nende kirjalikke tsitaate ja videointervjuusid. Põhimõtteliselt tahan sulle kinnitada, et see, mida sa loed, ei ole minu arvamus, vaid nende inimeste arvamus, kes tõesti teavad, millest nad räägivad.
Olen lisanud mitmeid linke videote vaatamiseks ja soovitan tungivalt, et külastaksid neid linke ja vaataksid neid videoid lugemise ajal.
Hästi. Siin me läheme…
***
Me oleme juba ammu teadnud – vähemalt mulle õpetati koolis rohkem kui viiskümmend aastat tagasi -, et füüsiline maailm meie ümber ei ole nii “tahke”, kui see välja näeb ja tundub. Tegelikult koosneb universum enamasti tühjast ruumist.
See saab väga selgeks, kui me sõidame raketiga kosmosesse ja näeme nii palju “mitte midagi” mõnede aineosakeste vahel, mida nimetatakse tähtedeks ja galaktikateks. Kuna tehnoloogia on paranenud ja me oleme läinud üha sügavamale ja sügavamale ka “sisekosmosesse”, leiame atomaarses ja subatomaarses maailmas sama asja – enamasti “mitte midagi”.
Parim ja kõige lõbusam viis seda ise kogeda on vaadata üheksaminutilist videot nimega Powers of Ten, mille Charles ja Ray Eames Office 1977. aastal IBMi jaoks valmistas. Seda saab vaadata siin.
On tehtud ka teisi samasisulisi videoid: Cosmic Voyage (1996, toodetud IMAXi jaoks ja jutustajaks Morgan Freeman) ja Cosmic Zoom (1968, toodetud Kanada Riikliku Filmiameti poolt).
Kõige tähtsam, mida nendes videotes näha, on see, et “väliskosmos” ja “sisekosmos” näevad väga sarnased välja; seal ei ole peaaegu midagi muud peale tühja ruumi.
Näiteks kui võtta vesiniku aatomi tuum ja paisutada see korvpalli suuruseks, oleks elektron, mis määratleb selle aatomi kõige välimist “serva”, kahekümne miili kaugusel tuumast. Ja vahepeal? Ei midagi. Tühjus. Mitte midagi. Lihtsalt tühi ruum.
“Kõikide aatomite ja molekulide sees – kogu ruum nende sees – osakeste maht on tühine osa aatomi ruumalast.”
Tiller, William, Ph.D., Professor Emeritus, Stanford University. What the Bleep!? – Down the Rabbit Hole
“Tegelikult on universum enamasti tühi.”
Hameroff, Stuart, M.D., Associate Director of the Center for Consciousness, University of Arizona. What the Bleep!? – Down the Rabbit Hole
Niisiis… esimene asi, mida me peame mõistma, on see, et aine ei ole “tahke”, kuigi see näeb välja ja tundub meile nii.
“Aine ei ole see, mida me oleme pikka aega arvanud, et see on.”
Satinover, Jeffrey, M.D., Ph.D., Teaching Fellow in Physics, Yale University. What the Bleep!? – Down the Rabbit Hole
Mateeria on tegelikult täis tühja ruumi.
***
Video Powers of Ten lõpeb meie tolleaegsete arusaamade piiril (1977), vaadeldes ühte prootonit süsiniku aatomi tuumas.
Kuid kui tehnoloogia aastatega arenes ja teadlased said üha sügavamale ja sügavamale “sisekosmosesse” sukelduda, avastasid nad, et leitud väga väikesed osakesed ei käitunud nii, nagu nad pidid, vähemalt mitte kõigi füüsikaseaduste kohaselt, mida me olime viimased sajad aastad uskunud.
Kõige kuulsam eksperiment, mis tekitas tõelist segadust, on nn kahe pilu katse. Tegelikult tegi seda katset valguse abil esimest korda 1801. aastal inglise teadlane Thomas Young. Young näitas, et valgus ei ole tegelikult osakesed, nagu oli alati arvatud, vaid käitub hoopis lainetena.
Seejärel tehti 1961. aastal sama eksperiment valguse asemel elektronidega 1 ja lõpuks 1974. aastal ainult ühe elektroniga korraga 2. Sellest ajast alates on seda korratud, täiustatud ja korratud ikka ja jälle, ikka ja jälle, ja iga kord on tulemus sama.
2002. aasta septembris hääletasid Physics World’i lugejad kahe pilu katse “kõige ilusamaks eksperimendiks” 3 , ja tuntud kvantfüüsik Richard Feynman on öelnud:
“Kogu kvantmehaanika on võimalik välja lugeda selle ühe eksperimendi mõju hoolikalt läbi mõeldes.”
Greene, Brian. The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory
Nii oluline on see eksperiment ja nii palju on see muutnud kõigi mõtlemist maailma toimimisest.
Vaatame siis, kuidas see eksperiment on tehtud ja miks selle tulemused on nii ehmatavad…..
Alustame sellega, et võtame väikesed ainetükid, nagu väikesed haavlid, ja tulistame neid vastu tõket, milles on üks pilu.
Barjääri taga on tundlik ekraan, nii et kui haavel tabab seda, teeb see jälje, nagu siin…..
Enamik haavleid tabavad barjääri, kuid need, mis lähevad läbi pilu, tabavad ekraani ja moodustavad pilu kujuga sarnase mustri.
See kõik on täiesti mõistlik. Nüüd lisame tõkke sisse teise pilu…
…ja tulistame uuesti haavlitega; ja me saame selle, mida me ootasime: kahest pilust koosnev muster ekraanil.
Okei, seni on kõik hästi. Mis juhtuks siis, kui me saadaksime ekraani suunas veelaineid, selle asemel, et tulistada seda haavlitega?
Kui barjääris on ainult üks pilu, läheb osa lainest läbi pilu ja moodustab ekraanil mustri, mis näeb välja nagu haavlite poolt tekitatud muster ainult ühe pilu korral. Kõige intensiivsem on ekraanil see osa, mida laine tipuosa tabab, mis on otse ühel joonel piluga.
Aga kui me paneme lainete ja ekraani vahele tõkke, milles on kaks pilu, siis juhtub hoopis midagi muud.
Kui vesi läheb läbi mõlema pilu, siis tabavad teekonnal ekraanile teispool tõket tekkinud uued lained üksteist.
Kui ühe laine ülemine osa kohtub teise laine alumise osaga, tühistavad nad teineteist. Seda nimetatakse “destruktiivseks sekkumiseks”. Seda on lihtne näha, kui visata kaks kivikest üksteisest veidi eemal tiiki, ja vaadata, mis juhtub, kui lained kohtuvad. Seega, kui me saadame lained läbi kahe piluga tõkke, saame ekraanil nn “interferentsmustri”, nagu see…..
Heledad jooned ekraanil on kohad, kus lainete tipud ühinesid (konstruktiivne interferents) ja jõudsid seejärel ekraanile. Vahepealsed tumedad kohad on kohad, kus ühe laine ülemine osa tabab teise laine alumist osa (destruktiivne interferents), mis tühistab mõlemad ja ei jõua kunagi ekraanile.
Seega, kui me saadame “aineosakesi”, nagu haavlid, läbi kahe pilu, saame ekraanil kaks kindlat mustrit, mis näevad välja nagu pilud, millest nad läbi tulid. Kui saadame “lained” läbi kahe pilu, saame ekraanil interferentsimustri.
Piisavalt lihtne. Proovime nüüd seda eksperimenti elektronidega, mitte haavlitega…..
Me oleme alati mõelnud elektronist kui väga-väga väikesest haavlist, mis keerleb ümber aatomituuma – väga väike “aineosakese” ja tahke, nagu haavel. Seega ootaksime, et ekraanil näeksime sama mustrit, mida me saime, kui lasime haavleid; ja seda me ka saame, kui barjääris on üks pilu…..
…ja kui me tulistame elektronide kiirt läbi kahe pilu barjääris, siis ootaksime, et ekraanil tekib kahe pilu muster nagu haavlite puhul.
AGA ME EI SAA!
Selle asemel saame sama interferentsimustri, mille saime, kui saatsime “laineid” läbi kahe pilu.
Algselt arvasid teadlased, et see võib olla tingitud sellest, et nad tulistasid korraga palju elektrone ekraani suunas ja võib-olla põrkasid mõned elektronid teineteisega kokku teisel pool barjääri, tühistades üksteist ja jäid ekraanini jõudmata. Aastaks 1974 suutsid nad lõpuks välja töötada viisi, kuidas tulistada ekraanile üks elektron korraga, nii et neil ei oleks võimalik üksteist segada. Aga nad said ikkagi interferentsmustri.
(Vaata lühikest ja hästi tehtud animeeritud videot kahe pilu katse kohta filmist What the Bleep!? – Down the Rabbit Hole – kliki siin.)
Kuidas on see võimalik? Kuidas on võimalik saata korraga üks pisike “aineosake” läbi kahe pilu ja lasta sellel moodustada laine interferentsmuster?
Oli ainult üks seletus, mis oli mõistlik: Elektron on pigem laine kui osake; see ei ole tahke aine, nagu me oleme alati arvanud!
Hilisemad katsed on avastanud, et sama kehtib ka aatomi tuuma, mitte ainult elektronide kohta.
“Mateeria ei ole see, mida me oleme pikka aega arvanud. Teadlased on alati mõelnud, et aine on justkui ülimalt staatiline ja ennustatav….. Meile meeldib mõelda, et kosmos on tühi ja aine on tahke. Kuid tegelikult ei ole sisuliselt midagi, mis oleks üldse oluline; see on täiesti sisutühi. Vaadake aatomit. Me peame seda mingiks kõvaks palliks. Siis me ütleme: “Oh, no ei, mitte päris… see on see väike väga tiheda aine punkt otse keskel….”. Aga siis selgub, et isegi see pole õige. Isegi tuum, mida me peame nii tihedaks, ilmub siin ja seal sama kergesti kui elektronid.”
Satinover, Jeffrey. What the Bleep!? – Down the Rabbit Hole
Nii et meie “füüsilise universumi” ehituskivid – aatomituum ja elektronid – ei ole lihtsalt aineosakesed, vaid eksisteerivad tegelikult lainetena. Kvantfüüsikas nimetatakse seda “laine-osakese duaalsuseks”.
See ajas kõik segadusse; kuid see ei ole veel loo lõpp…..
- Jönsson C., Electron diffraction at multiple slits, American Journal of Physics (1974) Volume 42, Issue 1, pp. 4-11 ↩︎
- The Merli-Missiroli-Pozzi Two-Slit Electron Interference Experiment (PDF, web.archive.org ) ↩︎
- The double-slit experiment Physics World ↩︎