A kvantumfizika alátámaszthatja a parajelenségeket?

A parajelenségek tanulmányozása sokáig az áltudományok közé tartozott. Az utóbbi években azonban több nemzetközi hírű fizikus is foglalkozik ilyen kérdésekkel. Példaként említhetjük az 1973. évi fizikai Nobel-díjas Brian D. Josephson professzort, aki szerint a biológiai rendszerek működése hatékonyabb elvekre épül, mint amelyeket a tudományos eljárásokban figyelembe szokás venni, és valószínűnek látszik, hogy az élő szervezetek képesek lehetnek hasznosítani a telepátia és pszichokinézis képességeit is, mivel ezek a képességek nem ellenkeznek a kvantumfizika lehetőségeivel.

A kvantumfizikai jelenségek és az emberi tudat közötti kölcsönhatás lehetősége már az 1930-as években felmerült, amit mutat Carl Gustav Jung és Wolfgang Pauli ezzel kapcsolatos egykori levelezése és a közösen publikált könyvük, amelyben a Jung féle szinkronicitás elmélet és a kvantumelmélet közötti kapcsolatot elemzik.

Tudat és anyag közötti lehetséges kölcsönhatás szempontjából a kvantumfizika két legfontosabb jelensége az EPR paradoxon, valamint a hullámfüggvény összeomlása. Az EPR megjelölés Einstein, Podolsky és Rosen neveinek kezdőbetűiből áll. Az ezzel kapcsolatos cikket 1935-ben publikálta a három tudós annak illusztrálására, hogy a kvantumelmélet mennyire tökéletlen, hiszen az a józan ésszel ellentétes következtetésekhez vezet. Az EPR jelenségben ugyanis egy kvantum objektum részekre szakad, azután a részek műszeres méréssel külön-külön megfigyelhetők, és azt találjuk, hogy a viselkedésük összehangolt, bár közöttük nem létezik olyan fizikai kapcsolat, amely alkalmas információk átvitelére.

Einstein ezzel a példával akart rámutatni a kvantumfizika tökéletlenségére, hiszen ez a jelenség ellenkezik a relativitáselmélettel, amely szerint fénysebességnél gyorsabb hatás nem létezhet. Márpedig az EPR rendszer részei közötti azonnali kölcsönhatás nem tartja tiszteletben a fénysebességet mint határsebességet.

Kérdés, hogy ha az EPR jelenség valóban létezik, akkor miért nem tapasztaljuk lépten-nyomon a mindennapi életünkben is. A lehetséges válasz az, hogy ezek a jelenségek a statisztikai átlagképződés miatt makrofizikai szinten – vagyis a humán léptékű világban – általában kiegyenlítődnek. Ennek ellenére, David Bohm szerint, felléphetnek nem lokális kapcsolatok makro méretű objektumok között is. Az ilyen effektusok fokozottan érzékenyek külső zavarokra, és csak speciális körülmények esetén, pl. nagyon alacsony hőmérsékleteken tapasztalhatók. Josephson szerint azonban az élő szervezet is extrém környezet, amely képes lehet a nem lokális hatásokat felerősíteni.

Hogy az EPR jelenség a humán léptékű világban létezhet-e, vagy pedig – mint Einstein gondolta –lehetetlen, csak kísérleti úton dönthető el. Az EPR jelenség ellenőrzésére alkalmas kísérlet elméleti lehetőségét John Bell, a Genfi CERN laboratórium munkatársa publikálta 1964-ben, a technikai nehézségek miatt azonban ilyen kísérletekre csak az utóbbi években került sor. A kísérleteket az Innsbrucki Műszaki Egyetemen elektronokkal, a Genfi Egyetemen fotonokkal végezték. Az utóbbi kísérleteknél a Genfi tó alatt húzódó fénykábeleken 20–25 km távolságra küldtek el egymástól foton párokat, és azt tapasztalták, hogy ha az egyik foton polarizációs állapotát befolyásolják, hasonló változás a másik fotonnál is fellép. A mérések alapján az látszott beigazolódni, hogy a kölcsönhatás sebessége legalább a fénysebesség 10 millió-szorosa!

Felvethető, hogy ha felléphet „nem lokális kapcsolat” makroméretű tárgyak között, akkor esetleg létezhet kölcsönhatási hálózat az univerzum összes objektuma között, beleértve az emberi tudatot is, amely ugyancsak része az univerzumnak. Ezzel kapcsolatban érdekes kísérletsorozatot publikáltak Grinberg-Zylberbaum és szerzőtársai. Ennek során egy kísérleti személy EEG jelében külső fényingerrel kiváltott jelösszetevőket idéztek elő, és ugyanez a jelösszetevő egyidejűleg megjelent egy másik személy EEG jelében is, amikor a két személy meditációban kölcsönösen egymásra koncentrált.

Az emberi tudat és az anyag közötti kölcsönhatás másik megközelítése az anyagot alkotó részecskék kettős természetével kapcsolatos. Az atomok egyik építőeleme, az atommag körül keringő elektron pl. az atommag vonzásából kiszakadva pontszerű részecskeként jelenik meg, amikor a repülési pályájának végén valahová becsapódik, „utazás” közben azonban hullámként viselkedik. Emiatt a pontszerű elektronok képesek interferencia jelenségeket létrehozni.

Az interferencia jelenségre jó példa a vízhullámok viselkedése. Ha két vízhullám találkozik, a találkozás eredménye attól függ, hogy a két hullám fázishelyzete milyen viszonyban áll egymással. Ha hullámhegy hullámheggyel találkozik, az eredmény még nagyobb hullám lesz. Ha pedig hullámhegy hullámvölggyel találkozik, a hullámok kioltják egymást. Hasonló jelenség fény esetén is megfigyelhető. Fénysugarak interferenciája esetén a felfogó ernyőn interferencia-csíkokat tapasztalhatunk, mivel a fénysugarak helyenként kioltják egymást, s ezáltal a fény plusz fény egyenlő sötétség jelenség lép fel. Ez a jelenség már két évszázada ismert, meglepetést okozott azonban, hogy hasonló jelenség részecskékből álló sugárzásoknál is felléphet.

Részecskék interferenciája értelmezhető úgy is, hogy amíg a becsapódás, vagyis a részecske „észlelése” meg nem történik, addig a részecske helyett csupán egy „nem materializálódott” hullám, ún. anyaghullám vagy valószínűségi hullám létezik. A becsapódáskor viszont ez a hullám eltűnik, és helyette megjelenik egy valóságos részecske. Ezt az eseményt szokták a „hullámfüggvény összeomlásának” nevezni. Az interferencia jelenség oka pedig az, hogy sok részecskéből álló nyaláb esetén a részecskék becsapódásának statisztikai eloszlása követi a hullámfüggvény által előírt szabályszerűséget. A kvantumfizika Niels Bohr és Werner Heisenberg által kidolgozott koppenhágai értelmezése ezen túlmenően azt feltételezi, hogy a hullámfüggvény összeomlása a tudatos megfigyelés hatására következik be. Niels Bohr szerint ezért nem is lehetünk képesek a kvantumelméletet teljesen megérteni, ha nem vesszük figyelembe az emberi tudat működését.

A koppenhágai interpretációval kapcsolatos elméletek választ kívánnak adni az emberi intuíció és kreativitás értelmezéséhez is. Ez ugyanis a látványosnak tűnő „mesterséges intelligencia” kutatásainak során is mindeddig feltörhetetlen diónak bizonyult. A korábbi ismereteken túlmutató forradalmian új felismerések, intuitív, kreatív ötletek ugyanis kívül esnek a számítógép lehetőségein. A biológia, a pszichológia és a szoftvertechnológia sem tudott megnyugtató válaszokat adni az emberi kreativitással kapcsolatos kérdésekre. Úgy tűnik, most talán a kvantumfizikusokon a sor.

A részecskéhez tartozó hullám egyenletét 1925-ben írta fel Erwin Schrödinger (aki ezért később Nobel-díjat kapott), de azután az egyenlet értelmezéséről évtizedeken keresztül vitatkoztak élvonalbeli fizikusok. Schrödinger egyenletében szerepel a részecske (eredetileg elektron) energiája is. Ezt az egyenletet azonban csak akkor lehet megoldani, ha ez az energia meghatározott diszkrét értékekkel azonos, egyébként az egyenletnek nem létezik megoldása. Az egyenletből levonható egyik következtetés az volt, hogy az elektron csak olyan energia szinteken létezhet, amelyek esetén az egyenlet megoldható, s mivel a közbenső energia értékek tiltottak, egy elektron csak úgy képes az energiaszintjét megváltoztatni, ha átugrik egy másik megengedett energiaszintre és a két energiaszint közötti energiát egy fényrészecske (foton) kibocsátásával vagy elnyelésével leadja vagy felveszi.

Ez a megoldás megmagyarázta a hidrogén atommag körül keringő elektron viselkedését és ezzel a hidrogén emissziós és abszorpciós spektrumának finomszerkezetét, amelyre korábban nem találtak észszerű magyarázatot. A megengedett energia szintek kiszámítása során kiadódott az illető energiaszinthez tartozó hullámfüggvény is, és ez minden esetben komplex függvény, amely valós és képzetes összetevőkből áll. Lehet ugyanakkor képezni ebből egy valós hullámfüggvényt is. Minden komplex hullámfüggvényhez tartozik ugyanis egy „konjugált” függvény, és ha a hullámfüggvényt a konjugáltjával összeszorozzuk, kapunk egy pozitív valós függvényt. Mivel azonban sem ez, sem az eredeti a hullámfüggvény nem fejez ki semmiféle műszeresen mérhető fizikai mennyiséget, felmerül a kérdés, hogy mit jelent az így képezhető valós matematikai függvény.

Albert Einstein, Max Planck, Erwin Schrödinger, Louis de Broglie és több más Nobel díjas fizikus úgy vélte, hogy az így kapott függvény az elektron tömegének térbeli eloszlását fejezi ki. A fizikai Nobel-díjasok másik csoportja azonban, többek között Max Born, Niels Bohr és Werner Heisenberg azt állította, hogy egy pontszerű részecskének nem lehet térbeli eloszlása, és az így kapott függvény azt fejezi ki, hogy a tér adott helyén az elektron mekkora valószínűséggel hajlamos kölcsönhatásba lépni.

A „hullámfüggvény” egyéb különös tulajdonságai is számos vitára adtak lehetőséget. Az is furcsa volt, ahogyan a hullámegyenletből a komplex konjugált függvényt ki lehetett számítani. Ehhez ugyanis a hullámegyenletben az idő előjelét meg kellett fordítani. Más szóval: az eredeti hullámegyenletben az idő szabályos irányban, a múltból a jövő felé folyik, a konjugált megoldást szolgáltató egyenletben viszont az idő haladási iránya ezzel ellentétes, vagyis visszafelé, a jövőből a múlt felé mutat.

Mint említettük, a sokak által vitatott koppenhágai modell szerint egy részecske, amíg nem kerül kapcsolatba egy megfigyelővel, ún. szuperponált állapotban van, ami azt jelenti, hogy az állapotát a komplex hullámfüggvény, más szóval állapotfüggvény jellemzi, és ez utóbbi a részecske megnyilvánulási lehetőségeinek választékát fejezi ki. Amikor pedig a részecske megfigyelése megtörténik, a hullámfüggvény összeomlik, és helyette megjelenik egy reálisan tapasztalható részecske.

Roger Penrose a hullámfüggvény összeomlásával hozza kapcsolatba az emberi kreativitást is. Szerinte az emberi agysejtek kapcsolódási pontjai abba a mikrofizikai mérettartományba esnek, ahol a hullámfüggvény létrejöhet, így előfordulhat, hogy az agysejtek hullámfüggvényei szinkronozódnak, és a hullámfüggvények kollektív összeomlásakor kreatív ötletek merülhetnek fel a tudatban. Amit Goswami szerint nemcsak az agyban jöhet létre koherens szuperponált állapot, hanem bárhol és bármikor, és ez az állapot mindig valamilyen tudatos megfigyelés hatására omlik össze és ily módon hozza létre a tapasztalható valóságot.

Fred Alan Wolf amerikai fizikus szerint viszont a hullámfüggvény, és ezzel a koherens szuperponált állapot soha nem omlik össze, hanem valamennyi állapot párhuzamosan létezik, és mi a legvalószínűbb állapotok szuperpozícióját (összegeződését) tapasztaljuk valóságként. Wolf lehetségesnek tartja, hogy különösen érzékeny személyek a kevésbé valószínű állapotokat is képesek észlelni. Ilyen tapasztalás lehet pl. az auralátás. Wolf elmélete azt is jelenti, hogy végtelen sok párhuzamos valóság létezik egyszerre, és a tudatunk választja ki ezekből a számunkra legvalószínűbb lehetőségek szuperpozícióját, azt, amelyet valóságként elfogadunk. Ez lehet az oka annak is, hogy ugyanazt a szituációt az egyik ember boldogságnak, míg egy másik szenvedésnek érzi.

Fred Alan Wolf amerikai fizikus

Wolf szerint a világban mindig jelen van minden tapasztalható jelenséghez tartozó hullámfüggvény és ezek konjugáltja, és a megfigyelés során a megfigyelő tudata végzi el – általában öntudatlanul – ezek összeszorzását. Ha pedig a tudat (vagy a tudattalan) képes a hullámfüggvényeket és konjugáltjait összeszorozni, akkor képes lehet arra is, hogy a szorzatokat komplex tényezőkre szétbontsa, ezzel új hullámfüggvényeket képezzen, és ily módon beleavatkozzon a fizikai valóságba.

Wolf azt is felveti, hogy a konjugált eredményt szolgáltató hullámegyenletben az idő irányának megfordulása azt jelentheti, hogy mikrofizikai szinten – rendkívül rövid időtartományokon belül – állandó kommunikáció zajlik múlt és jövő között. Ezt alátámasztja, hogy a Heisenberg-féle „határozatlansági reláció” szerint az alacsony energiaszintű, igen gyors részecske-kölcsönhatásokban az időbizonytalanság olyan mértékű lehet, hogy az „előbb” és a „később” fogalmakat sem lehet egyértelműen megkülönböztetni. Ezért a részecskefizikai kísérletekben az is előfordul, hogy bizonyos többlépéses kölcsönhatási sorozatok eredménye csak úgy magyarázható, ha feltesszük, hogy egyes részecskék korábban léptek kölcsönhatásba, mint amikor keletkeztek. Ha ez lehetséges, az sem zárható ki, hogy az időbeli kommunikáció makrofizikai szinten is működhet, és emiatt tudattalan szinten üzeneteket kaphatunk a múltból és a jövőből, és mi is küldünk ezek felé öntudatlan üzeneteket.

További lehetőséget vet fel Robert Anton Wilson, aki szerint a mikrofizikai szinten kialakuló kvantumkáosz nem lokális kapcsolatba kerülhet az emberi tudattal vagy tudattalannal, és e kvantumkáoszból minden egyes másodpercben sok millió „pillangó effektus”, vagyis önmagát rohamosan felerősítő folyamat indul el és gyűrűzik felfelé a makrovilág felé. Bár ezek hatása általában statisztikusan kiegyenlítődik, azonban – olykor éppen a tudattal való kölcsönhatásnak köszönhetően – az egyensúly felborulhat, és a humán léptékű világban váratlan eseményeket idézhet elő.

(Héjjas István)

Kassai Csilla riportja Kovács Erzsébet atomfizikussal - videó