6.5 Principiul incertitudinii al lui Heisenberg și aleatorietatea cuantică

Acasă ／ Capitolul 6: Domeniul cuantic

I. Fenomene și întrebări esențiale

• Precizii care se exclud reciproc: Când fixăm poziția cu mare acuratețe, impulsul devine „șovăielnic”; când îngustăm extrem distribuția impulsului, poziția se estompează. La perechea timp–energie se vede același lucru: cu cât pulsul este mai scurt, cu atât banda este mai largă; cu cât linia spectrală este mai „pură”, cu atât persistă mai mult.
• Un singur rezultat pare întâmplător, seriile dezvăluie regulă: O măsurare izolată arată aleator; totuși, cu aceeași pregătire și repetări, valorile variază într-o distribuție stabilă a cărei „lățime” nu poate coborî sub o limită comună.
• Cu cât privim mai fin, cu atât perturbăm mai mult: O probare mai detaliată „împinge” sistemul mai tare, iar mărimea complementară măsurată ulterior devine mai puțin stabilă.

II. Interpretare în Teoria Filamentelor de Energie (EFT): trei cauze de bază, o singură imagine unificată

În Teoria Filamentelor de Energie (EFT), incertitudinea și aleatorietatea apar din interacțiunea dintre structură, cuplarea de măsurare și zgomotul de fond. În continuare folosim doar denumirea Teoria Filamentelor de Energie.

1. Structură: eficiența „învelișului de coerență”
   • Orice se propagă prin „marea de energie” se sprijină pe un înveliș de coerență care transmite semnalul ca într-o ștafetă.
   • Pentru a localiza strâns poziția, învelișul trebuie strâns — ca și cum am ridica o creastă abruptă în peisajul tensorial al mării. Asta cere amestecarea multor componente oscilatorii pe scări diferite. Consecință: cu cât poziția e mai fixată, cu atât direcțiile impulsului sunt mai dispersate.
   • Pentru a clarifica impulsul, aliniem direcțiile oscilațiilor; atunci învelișul se alungește și se netezește, iar distribuția poziției se lărgește.
   • Concluzie: Același înveliș nu poate fi simultan foarte scurt și foarte pur. Mai scurt înseamnă mai larg; mai pur înseamnă mai lung. Este o limită de eficiență a propagării „în ștafetă”, nu un defect al instrumentului.
2. Cuplarea de măsurare: măsurare = cuplare + închidere + memorie
   • Pentru a „vedea mai fin”, sistemul trebuie cuplat la un aparat capabil să amplifice semnalul.
   • Cuplarea deformează local peisajul tensorial; închiderea blochează un eveniment la un „ieșire”; memoria amplifică alegerea într-o înregistrare lizibilă.
   • Când întărim cuplarea și închiderea pentru poziție, aparatul adună învelișul în spațiu, dar dereglează inevitabil ordinea direcțiilor impulsului; în sens invers se întâmplă la fel.
   • Concluzie: „Tragerea de funie” din incertitudine provine și din reacția inversă inevitabilă a măsurării.
3. Fond: zgomot de bază tensorial și amplificare macroscopică
   • Marea nu e perfect liniștită; există peste tot zgomot de bază tensorial.
   • O singură închidere cere amplificare macroscopică pentru a transforma diferențe minuscule în rezultate distincte — un pas extrem de sensibil la microperturbări.
   • Prin urmare, un rezultat individual este imprevizibil, în timp ce distribuția statistică rămâne stabilă dacă pregătirea și geometria aparatului sunt aceleași.
   • Concluzie: Aleatorietatea nu este „fără cauză”, ci structurală: efect comun al detaliilor necontrolabile și al amplificării necesare.

III. Scenarii tipice, aduse la concret

• Lumină monolinie versus pulsurile scurte
  Cu cât linia spectrală e mai pură, cu atât durează mai mult; cu cât pulsul e mai scurt, cu atât banda e mai largă. În Teoria Filamentelor de Energie: un înveliș mai scurt cere amestec multiscală, deci „frecvența” se împrăștie mai mult.
• Fascicul de electroni: colimare versus mărimea petei
  O colimare mai bună îngustează împrăștierea unghiulară de-a lungul traiectoriei, dar pata pe ecran crește; când vrem o pată mai mică, devine mai greu să menținem colimarea. În Teoria Filamentelor de Energie, alinierea direcțiilor alungește învelișul; strângerea petei cere mai mult amestec de direcții.
• Atomi reci în zbor liber
  Într-o capcană mică, poziția e strânsă; după eliberare, spectrul impulsului arată lățimea reală, iar norul se extinde rapid. În Teoria Filamentelor de Energie, învelișul comprimat conținea deja componente direcționale largi, care în propagare liberă se desfășoară natural.
• Separarea Stern–Gerlach (alegerea în două căi a spinnului)
  Gradientul câmpului magnetic face vizibile orientările permise ca două ramuri. Fiecare atom cade aparent aleator pe una dintre ele, dar raportul rămâne stabil. În Teoria Filamentelor de Energie, cuplarea locală scrie orientările discrete ca ieșiri de închidere în aparat; ce ieșire este aleasă într-un caz individual depinde de microperturbările de bază și de traseul de amplificare, în timp ce distribuția este dictată de starea pregătită și geometria cuplării.

IV. Răspunsuri scurte la neînțelegeri frecvente

• „Instrumente mai bune fac ambele mărimi perfect precise simultan.”
  Nu. Strângerea unei mărimi sculptează o creastă abruptă în peisajul tensorial și perturbă structura direcțiilor mărimii complementare. Este o limită de transmisie a propagării tip „ștafetă”, nu un viciu de fabricație.
• „Aleatorietatea înseamnă doar ignoranță.”
  Nu în întregime. Aleatorietatea evenimentului individual provine din microperturbările de bază și din sensibilitatea ridicată a amplificării macroscopice; stabilitatea distribuției provine din pregătire și geometrie. Ambele laturi sunt necesare pentru a explica datele.
• „Variabilele ascunse pot calcula totul.”
  Nu. Traseul de închidere care este scris în final depinde de contextul măsurării — alegerea cuplării, baza de măsurare și geometria. Evenimentele individuale sunt imprevizibile, dar distribuțiile sunt predictibile, în acord cu limitele experimentale cunoscute.
• „Există efecte mai rapide decât lumina?”
  Nu. Coordonarea reflectă constrângeri comune, nu transmitere de mesaje. Închiderea și scrierea în memorie au loc local.

V. Pe scurt

• Trei surse ale incertitudinii: eficiența învelișului de coerență (structură); reacția inversă a măsurării prin cuplare–închidere–memorie; și zgomotul de bază tensorial împreună cu amplificarea macroscopică (fond).
• Cu cât vrem să fixăm mai strâns poziția, cu atât trebuie amestecate mai multe componente direcționale; cu cât vrem să fixăm mai curat impulsul, cu atât învelișul devine mai lung, iar distribuția poziției mai largă.
• Măsurarea nu este privire pasivă: ea rescrie peisajul local și blochează o închidere; mai multă informație cere o rescriere mai puternică.
• Rezultatele individuale sunt aleatorii; seriile păstrează tiparul: distribuția este determinată de pregătire și geometrie, în timp ce rezultatul singular este determinat de zgomotul de bază și traseul de amplificare.
• Fraza unificatoare: undele modelează căile, pragurile decid alegerile, iar particulele țin socoteala; incertitudinea și aleatorietatea sunt efecte secundare inevitabile când aceste trei etape operează în condiții limită.