Znanost koju ne poznajemo ne razlikujemo od magije. No što se događa kada je znanost koju poznajemo toliko neraspoznatljiva od magije da nemamo koncepte koji bi nam omogućili da je prihvatimo? Naime, Nobelova nagrada za fiziku 2022. dodijeljena je trima fizičarima čiji su eksperimenti s valnim funkcijama elektrona prevagnuli u korist "kopenhagenskog duha" kvantne mehanike koji ćemo objasniti kroz tekst. Tri fizičara su Austrijanac Anton Zeilinger, Francuz Alain Aspect i Amerikanac John Clauser. Zajedničko im je da sva trojica rade na ovom pitanju cijelu svoju karijeru i sva trojica su u poodmakloj životnoj dobi. Oni su dokazali da "ono što se događa s jednom česticom u uparenom paru određuje što će se dogoditi s drugom, čak i ako su prostorno previše udaljene da bi utjecale jedna na drugu".

No, prije svega, što je uopće kvantna mehanika? Grana fizike koja se bavi proučavanjem ponašanja čestica na mikroskopskoj razini, tj. subatomskih čestica poput elektrona, protona i neutrona. Iako je prvi eksperiment ovog tipa proveo engleski znanstvenik Thomas Young davne 1801. godine, kvantna mehanika najviše je razvijana tijekom prvih desetljeća 20. stoljeća kako bi opisala ponašanje čestica na vrlo malim razmjerima gdje se klasična "njutnovska" fizika pokazala neprikladnom. To znači da se subatomske čestice pod određenim uvjetima ponašaju potpuno drugačije od pravila fizike na koja smo navikli. Na primjer, elektroni i fotoni mogu istovremeno biti val i čestica. Kao val mogu biti na više mjesta u isto vrijeme, mogu putovati natrag kroz vrijeme i mogu od nekud krenuti kao val, putem se "predomisliti", vratiti se natrag i krenuti drugim putem kao čestica. Iako potpuno kontraintuitivna, ova dvojna funkcija elektrona postoji u kljunu ptice dok navigira kroz Zemljina magnetska polja, ali i u našem osjetu njuha, u svakom postupku fotosinteze te u svim našim tranzistorima, od ovoga na kojem pišem tekst, preko onoga putem kojeg slušam muziku, do onoga kojim javljam urednici da kasnim s tekstom. Osnovna premisa protivi se našem ukupnom iskustvu, zakonima fizike koje jako dobro poznajemo i podrazumijeva da nešto može biti na dva mjesta u isto vrijeme.

Ako Mjesec ne postoji ako ga nitko ne gleda, kako je nastala prva čestica? Ako je prije čestica postojalo samo polje valova na apsolutnoj nuli, kako je bez promatrača nastao svemir? Od promatrača do Boga u smislu izvora svega što postoji mali je korak u nepreciznom mišljenju

O ovoj temi i njezinim posljedicama po stvarnost strastveno su diskutirali najpoznatiji fizičari 20. stoljeća poput neizostavnog Alberta Einsteina, Wernera Heisenberga, Nielsa Bohra, Erwina Schrödingera i brojnih, brojnih drugih fizičara do danas. Štoviše, neki od najpopularnijih Einsteinovih citata vezani su uz različita tumačenja jednog te istog eksperimenta ponavljanog iz dekade u dekadu. Jedan od tih citata je "Bog se ne kocka" i njemu prateći notorni Bohrov odgovor "Einsteine, prestani govoriti Bogu što mu je činiti". Osnovna razmirica dvojice velikana bila je upravo u interpretaciji kvantne mehanike, odnosno uloge promatrača u eksperimentu s dvostrukim prorezom. Poznat kao Youngov eksperiment, izveden je navedene 1801. godine koristeći svjetlost u svrhu proučavanja prirode svjetlosnih valova. 

Thomas Young uperio je jednobojni svjetlosni snop kroz tanku pukotinu koja je djelovala kao primarni izvor valova nakon kojeg su valovi prolazili kroz dva uska proreza postavljena blizu jedan drugoga. Svjetlosni valovi koji su prolazili kroz dvostruki prorez širili su se iza njega i sudarali se na zaslonu koji je bio postavljen još dalje iza metalne ploče s prorezima. Sudarajući se na zaslonu stvarali su interferenciju – mjesta gdje su njihovi bregovi bili u fazi pojačavanja i mjesta gdje se dolovi vala poništavaju, poput uzorka širenja valova kada kamenjem igramo žabice na površini vode. Na zaslonu su nastajale svijetle i tamne pruge koje su bile rezultat interferencije: svijetle su označavale područja gdje su se valovi pojačavali, dok su tamne označavale područja gdje su se valovi poništavali. To se događalo kada Young nije promatrao eksperiment. No, kada je pokušao promotriti kroz koju rešetku valovi prolaze, uzorci na zaslonu iza ploče bili su onakvi kakvi bi bili da je ispucavao tenisku lopticu kroz dva proreza u neku meku površinu – ostavljali su uzorke čvrstih tijela, odnosno čestica. To je otvorilo pitanje tzv. dvojne funkcije elektrona i fotona, odnosno dilemu je li svjetlo val ili čestica.

Koliko god puta fizičari proteklih dvaju stoljeća ponavljali ovaj eksperiment, rezultati su uvijek bili isti: ako se foton ili elektron promatraju, ponašaju se kao čestica. Ako se ne promatraju, ponašaju se kao val. Eksperiment je doživio nepregledne modifikacije, sve s ciljem da se ograniči uloga promatrača na otkrivanje prave prirode dvostruke funkcije elektrona. No, čak i kada su izmišljene kamere, pa i kada su postale mikroskopske i kada bi se uvodile nakon što je val prošao rešetke, rezultati su pokazali da se elektron čak i pred kamerama ponaša kao čestica, dok se bez prisutnosti ikakvog znanja, svijesti ili bilo koje slične kategorije koja se može definirati kao promatranje ponaša kao val. Ukratko, elektroni i fotoni mogu se nalaziti u stanju superpozicije, gdje su istovremeno prisutni u više različitih stanja sve dok se ne izmjeri njihovo stvarno stanje.

Da stvar bude još nevjerojatnija, čestice mogu biti uparene. I to ne samo dvije, nego se upariti može bezbroj čestica (uz nepreglednu količinu energije). Ta kvantna uparenost podrazumijeva da mjerenje stanja jedne čestice odmah određuje stanje druge čestice, bez obzira na udaljenost među njima. To znači da kvantna mehanika ima aspekte nelokalnosti, gdje događaji na jednom mjestu mogu utjecati na događaje na udaljenom mjestu instantno, bez obzira na brzinu svjetlosti. Dakle, dok se ne mjere, međusobno uparene čestice mogu imati oba stanja, ali kada se izmjere, jedna će imati jedno, a druga drugo. Postoji mnogo analogija koje ovo pojednostavljuju, ali za sva objašnjenja nemamo dovoljno prostora.

Pokušajmo stoga zamisliti da ispucavamo sivu tenisku lopticu. U suvremenim iteracijama pokusa s dvostrukim prorezom znanstvenici su izmislili uređaje poput interferometra ili beam splitera koji propušta toliko malu količinu energije da ispucava jedan po jedan elektron ili foton. Čak i onda kada ispucava jednu po jednu česticu, kvantna funkcija i dalje postoji. Nobelovci čiji rad pokušavamo ovdje kontekstualizirati čak su koristili uređaj koji može bilježiti vrijeme milijardu puta kraće od sekunde.

To znači da analogija s lopticom može funkcionirati jer možemo pratiti put jednog elektrona. Za to je naime Zeiligneru, Aspectu i Clauseru dodijeljena Nobelova nagrada za fiziku 2022. godine. Dakle, prema raspravama u kvantnoj mehanici loptica može biti siva, zato što u sebi sadrži dva unaprijed zadana skrivena stanja, a to su crna boja i bijela boja. Kada ispucavamo sivu tenisku lopticu, ona se razdvoji na crnu i bijelu lopticu i u trenutku udaranja sive loptice o interferometar, jedna će loptica uvijek postati bijelom, a druga crnom zbog inherentnih svojstava koja je siva loptica uvijek posjedovala. To bi odgovaralo Einsteinovom tumačenju kvantne mehanike sažetom u drugoj njegovoj poznatoj frazi kojom je opisao kvantnu uparenost kao "sablasni čin na daljinu" (spooky action at a distance) te zaključio da je kvantna mehanika ili pogrešna ili nepotpuna. Nepotpunost se potom pokušavala popuniti tzv. "Bellovim nejednakostima", nazvanima po Johnu Stewartu Bellu. To su matematičke relacije kvantne isprepletenosti ili uparenosti koje moraju zadovoljiti bilo koje hipotetske lokalne skrivene varijable, tj. varijable koje zbog lokalnosti isključuju mogućnost trenutačnoga utjecaja nekog događaja na događaje u drugim prostornim točkama. Te su nejednakosti u suprotnosti s predviđanjima kvantne mehanike u stanju kvantne isprepletenosti, što znači da samo nelokalne skrivene varijable mogu biti u skladu s kvantnom mehanikom. John Francis Clauser, Alain Aspect i njihovi suradnici izveli su niz eksperimenata koji su dali rezultate u skladu s kvantnom mehanikom bez lokalnih skrivenih varijabli.

U kvantnoj fizici svijest koja urušava valnu funkciju ne treba shvaćati u njezinoj idealiziranoj formi, već primijetiti da je za svijest o okolini dovoljna i ona lista biljke i crva u zemlji i leptira u zraku jer sve ove vrste svijesti također urušavaju funkciju a da nisu ni približno svemoguće

Nobelova nagrada za fiziku 2022. godinu strukovna je i društvena nagrada eksperimentatorima koji potvrđuju ne Einsteinovu interpretaciju (Einstein-Podolsky-Rosen bridge ili EPR interpretaciju) i Bellove nejednakosti, već onu kojoj su naginjali Niels Bohr i Werner Heisenberg, poznatu kao "kopenhagenski duh" kvantne mehanike (misli se na tumačenje koje je dominiralo u raspravama švedskih fizičara u prvoj polovici 20. stoljeća). Ove dvije interpretacije tek su najdominantnije među više desetaka tumačenja koja nisu sva međusobno proturječna, ali uglavnom se razlike među njima svode na ulogu promatrača u urušavanju kvante funkcije elektrona ili fotona. Na primjer, tumačenje sukladno EPR interpretaciji je teorija mnogostrukih svjetova, prema kojoj promatrani elektron prilikom urušavanja kvantne funkcije realizira sve moguće pozicije, pri čemu se svaka realizira u paralelnom svijetu. No, ona počiva na inherentnim i sakrivenim svojstvima elektrona (Bellove nejednakosti), odnosno na tumačenju da naša metaforička siva teniska loptica u sebi uvijek sadrži svojstvo i crne i bijele boje. Prema teoriji mnogostrukih svjetova, svaki put kada u ovom svijetu vidimo tenisku lopticu kao bijelu, u drugom je svemiru ona crna. (Ovu teoriju ne treba poistovjetiti s teorijom paralelnih svemira u kojoj ne postojimo mi osobno, već se radi o potpuno različitim svemirima koji mogu imati potpuno različita fizikalna pravila od našega.)

S druge strane tih tumačenja stoje Bohr, Heisenberg itd. te naši nobelovci Anton Zeilinger, Alain Aspect i John Clauser koji su pridonijeli eksperimentalnom istraživanju u području kvantne mehanike, s posebnim fokusom na pokuse koji testiraju lokalne skrivene varijable (zadanost crne i bijele loptice u sivoj), to jest Bellove nejednakosti. Oni su pokazali matematički van ikakve statističke sumnje da su Heisenberg i Bohr bili puno bliže istinitoj interpretaciji kvantne mehanike nego Albert Einstein, Boris Podolsky i Nathan Rosen te John Bell. Kopenhagenski duh tumačenja kvantne fizike naglašava ulogu opažanja u kvantnom svijetu. Drugim riječima, Nobelova nagrada Zeilingeru, Aspectu i Clauseru dodijeljena je u velikoj mjeri zbog testiranja Bellovih nejednakosti. Mnogostrukim ponavljanjem eksperimenta i mijenjanjem varijabli, trojica Nobelovaca pokazala su da Bellove nejednakosti ne stoje, te da je "loptica" u kvantnom stanju stvarno uvijek siva, a hoće li se realizirati kao crna ili kao bijela, ovisi o slučajnosti, odnosno o vjerojatnosti. Drugim riječima, "priroda se stvarno ponaša onako kako je opisana u kvantnoj mehanici", stoji na službenim stranicama Nobelove nagrade za fiziku za 2022. godinu.

Prema Einsteinu, svi objekti u svemiru moraju postojati neovisno kako bi se smatrali realiziranima. Nije dovoljno samo vidjeti Mjesec ili jedan foton svjetlosti da bi se smatrali pravim. Mjesec mora zaista postojati i ako ga ne gledamo. Bohr, Schrödinger i drugi velikani kvantne fizike došli su pak do zaključka da se čini da je stvarnost inherentno dvosmislena. Shvatili su da su svojstva čestice prije mjerenja neodređena. No, ovi fizičari su otišli još dalje i tvrde da čestice uopće ne postoje ako ih nitko ne promatra. Zaključili su da čestice nastaju percepcijom, koju je netko nedavno pokrenuo. Njihovo tumačenje postavlja promatrača u samo središte kauzalnosti urušavanja kvantne funkcije elektrona. I tu dolazimo do kognitivnih, ali i društvenih  prekretnica kojima smo otvorili tekst.

Dakle, što čini kvantnu fiziku podložnom magijskom mišljenju? Za početak, činjenica da subatomske čestice mogu biti na dva mjesta u isto vrijeme, da se mogu vraćati kroz vrijeme i mijenjati "odluke", pa  onda i samo pitanje uloge promatrača. Ako dakle Mjesec ne postoji ako ga nitko ne gleda, kako je onda nastala prva čestica? Kako je nastao Veliki prasak? Ako je prije čestica postojalo samo polje valova na apsolutnoj nuli, kako je bez promatrača nastao svemir? Od promatrača do Boga u smislu jednog jedinstvenog omnipotentnog (i intervencionističkog?) izvora svega što postoji mali je korak u nepreciznom mišljenju. Zapravo, kad prvi put čitate sve ovo vrlo je lako skliznuti u metafizička i ontološka pitanja, ali i njihove pseudoinačice. U tom su kontekstu i o društvenim posljedicama ovih ideja razmišljali i fizičari, pa ne čudi Einsteinova i Bohrova kratka razmjena o funkciji koncepta Boga u kvantnoj mehanici.

No, raščlanimo ovo pažljivije. Ako je potrebna svijest za urušavanje kvantne funkcije, očito nije potrebna svemoguća i intervencionistička svijest koja zna sve, posjeduje sve, jeste sve, određuje sve, planira sve i tako dalje... Očito, jer ni Thomas Young, ni puste tisuće fizičara koji su do sad urušili kvantne funkcije, a ni mikroskopska kamera koja postiže isti učinak, svakako nisu svemogući i sveznajući. Stoga, u kvantnoj fizici svijest koja urušava valnu funkciju ne treba shvaćati u njezinoj najčišćoj idealiziranoj formi, već primijetiti da je za svijest o okolini dovoljna i ona lista biljke i crva u zemlji i leptira u zraku jer sve ove vrste svijesti o svojoj okolini također urušavaju valnu funkciju a nisu ni blizu svemogućeg i sveznajućeg idealiziranog koncepta ultimativne svijesti. Možda je analogija baš kao npr. u organizmu, gdje, kada se promijeni pH okolina stanice, dolazi do domino-efekta pokušaja balansiranja narušene ravnoteže i svaki pojedini element u našem tijelu "zna" treba li našim stanicama trenutno više kalija, kalcija ili natrija kako bi povratio homeostazu, odnosno biokemijsku ravnotežu organizma.

Ako se inteligencija usložnjava s kompleksnošću organizma i ako je ona inherentno stanje svim sustavima koji teže svojoj organizaciji, čak uzevši i entropiju u obzir, onda zaista nema potrebe krenuti od mišljenja da je prvo postojalo nešto svemoguće i sveznajuće, što je spoznalo sebe umjesto bilo koje bazične informacije iz okoline. Na primjer, možda je ta prva informacija prije Velikog praska bila sitna promjena temperature s apsolutne nule k malo toplijoj, i to je bilo dovoljno za kaskadnu reakciju koja je 14 milijardi godina kasnije dovela do nas koji promišljamo sve što svatko od nas pojedinačno promišlja. Štoviše, ako je inteligencija svojstvo usložnjavajućeg organizma, i ako je ona veća što je entropija veća, a ako je entropija bila najmanja u trenutku Velikog praska, onda bi logika nalagala da su svijest i inteligencija sada kompleksniji i veći u ovako razvijenom sustavu kakav je naš svemir nego što su ikako mogli biti u trenutku Velikog praska.