W tym wpisie na blogu rozważamy możliwość zastosowania teorii świata mikroskopowego, takich jak mechanika kwantowa, do świata makroskopowego i to, w jaki sposób można by je wykorzystać do przewidywania lub zmiany przyszłego społeczeństwa.
Świat, w którym żyjemy, jest światem makroskopowym, który można odróżnić wizualnie. Innymi słowy, żyjemy w świecie, w którym możemy odróżnić obiekty, odbierając emitowane przez nie fotony i rozpoznając je naszymi oczami. Jednak ze względu na ograniczenia naszych oczu i fakt, że świat mikroskopowy, taki jak atomy, jest tak mały jak fotony, nic o nim nie wiemy. Szybki rozwój fizyki w XX wieku doprowadził do eksploracji świata mikroskopowego i narodzin licznych teorii mikroskopowych, których nie można zastosować do świata makroskopowego. Jednak ponieważ te teorie mikroskopowe zostały ostatecznie stworzone przez ludzi w świecie makroskopowym, mogą być teoriami, które można zastosować do świata makroskopowego z innej perspektywy.
Takie naukowe badania wywodzą się z ludzkiej ciekawości i wyobraźni. Starożytni filozofowie badali podstawowe zasady wszechświata i natury, wyobrażając sobie świat niewidzialny dla oka. Współczesna fizyka kontynuuje tę tradycję i bada świat mikroskopowy za pomocą naukowej metodologii i zaawansowanej technologii. Dyscypliny takie jak mechanika kwantowa odgrywają zasadniczą rolę w zrozumieniu podstawowych właściwości materii, co miało głęboki wpływ na rozwój nowoczesnej technologii.
Ludzie tworzą uniwersalne teorie, konstruując teorie oparte wyłącznie na rozumowaniu o mikroskopijnym świecie, który jest niewidoczny dla naszych oczu, a następnie udowadniając te teorie za pomocą eksperymentów. Do tej pory liczne teorie wyjaśniające mikroskopijny świat zostały zaproponowane za pomocą takiego rozumowania i eksperymentów, tworząc jedną dyscyplinę akademicką zwaną mechaniką kwantową. W mechanice kwantowej wszystkie cząstki nie istnieją w ustalonej pozycji, jak w świecie makroskopowym, ale istnieją probabilistycznie. Dzieje się tak, ponieważ jeśli zmierzymy cząstkę α w pewnym momencie eksperymentu, zostanie ona zmierzona w innym miejscu w innym momencie, a zmierzona wartość będzie się nadal zmieniać z chwili na chwilę. Z tego powodu wszystkie obliczenia w mechanice kwantowej są obliczane jako funkcje falowe prawdopodobieństwa (prawdopodobieństwo, że kwant znajduje się w pewnym stanie), a wyniki obliczeń są również prawdopodobieństwami.
Jak więc wnioskować o świecie mikroskopijnym? Ponieważ nie możemy zobaczyć ani dotknąć świata mikroskopijnego, zakładamy, że jest to system podobny do świata makroskopowego i mierzymy energię i pęd, odczytując wartości występujące, gdy stosujemy do tego systemu operatory, takie jak energia i pęd. Na przykład, podstawowa zasada równania Schrödingera, która wyjaśnia całą mechanikę kwantową, polega na tym, że gdy operator energii jest stosowany do systemu w świecie mikroskopijnym, można zmierzyć wartość energii wytwarzanej przez ten system. Ponadto, aby zmierzyć pęd cząstki w świecie mikroskopijnym, zakładamy system cząstek i mierzymy pęd, stosując zmiany za pomocą operatorów pędu. W ten sposób ludzie w świecie makroskopowym badają świat mikroskopijny, ustanawiając teorie oparte na założeniu systemu probabilistycznego i mierzeniu wartości uzyskanych przez stosowanie zmian do tego systemu za pomocą operatorów.
Jednakże to podejście naukowe nie ogranicza się do zjawisk fizycznych. Teorie świata mikroskopowego wpływają również na inne dziedziny akademickie, takie jak filozofia, biologia i chemia. Na przykład biologia kwantowa jest próbą wyjaśnienia zjawisk życiowych poprzez zastosowanie zasad mechaniki kwantowej do systemów biologicznych. Takie konwergentne podejście służy do tworzenia nowych dziedzin badań i rozszerzania istniejących systemów wiedzy.
Czy zatem te teorie świata mikroskopowego odnoszą się tylko do świata mikroskopowego? W rzeczywistości świat makroskopowy, w którym żyjemy, jest tak samo nieprzewidywalny jak świat mikroskopowy. Nie możemy dokładnie przewidzieć przyszłości ani wiedzieć, gdzie i kiedy coś się wydarzy. Można to zrozumieć w kategoriach prawdopodobieństwa, a ludzie w świecie makroskopowym myślą o tym w kategoriach możliwości. Jest to podobne do założenia w mechanice kwantowej, że stan cząstki jest reprezentowany przez funkcję falową prawdopodobieństwa. Czy zatem możemy zmierzyć coś w świecie makroskopowym, zakładając system probabilistyczny, taki jak świat mikroskopowy, i stosując zmiany w tym systemie? Na przykład, jeśli założymy prawdopodobieństwo wystąpienia przestępstwa w mieście jako funkcję falową prawdopodobieństwa, jak w teorii świata mikroskopowego, i zastosujemy operator, który powoduje przestępstwo, możemy przewidzieć z góry czas i miejsce, w którym przestępstwo jest najbardziej prawdopodobne.
Ważne jest tutaj, jak określić „operatora, który powoduje przestępstwo” używanego w tej metodzie. Jest to bardzo trudne zadanie i musi zostać wykonane z uwzględnieniem danych statystycznych zbieranych przez wiele lat i cech miasta. Jeśli uda nam się opracować operatorów, którzy mogą zmienić świat makro w ten sposób, będziemy w stanie przewidzieć przyszłość probabilistycznie. Zastosowanie teorii ze świata mikro do świata makro byłoby dla nas bardzo korzystne, ale największym wyzwaniem jest stworzenie operatorów, którzy mogą zmienić system w taki sam sposób, jak w świecie mikro.
W czasach współczesnych ludzie w świecie makro wielokrotnie badali i badali mikroświat i przedstawiali liczne teorie, aby wyjaśnić zjawiska, które trudno wyjaśnić w świecie makro. Jednak czy te teorie będą koniecznie dotyczyć tylko mikroświata? Być może teorie, które zostały opracowane przez dziesięciolecia badań nad mikroświatem, zmienią makroświat, a nie mikroświat. W rzeczywistości makroświat i mikroświat można postrzegać jako względne koncepcje. Jeśli istnieją kosmici, którzy nie widzą 1 metra jako jednostki miary, tak jak my, ale raczej tysiące lub setki kilometrów jako 1 metr, to być może świat, który uważamy za makroświat, jest mikroświatem z perspektywy tych kosmitów. Jeśli zbadamy mikroświat z perspektywy kosmitów, być może ostatecznie zbadamy Ziemię, na której żyjemy.
Co więcej, zastosowanie teorii mikrokosmosu do makrokosmosu nie jest jedynie teoretyczną spekulacją, ale ma potencjał, aby doprowadzić do praktycznych zastosowań. Na przykład komputery kwantowe są nowym typem komputera, który przetwarza informacje, wykorzystując zasady mechaniki kwantowej. Jeśli ta technologia stanie się rzeczywistością, będziemy mogli doświadczyć niesamowitych możliwości mechaniki kwantowej również w makrokosmosie.
Co o tym myślisz? Ostatecznie, mimo że eksplorujemy mikroświat, czy nie jest to w rzeczywistości eksploracja makroświata, w którym żyjemy? Jeśli zastosujemy teorie mikroświata, które zostały opracowane na przestrzeni ponad 100 lat, do makroświata, w którym żyjemy, czy nie moglibyśmy osiągnąć jeszcze bardziej niesamowitych rezultatów, niż kiedykolwiek sobie wyobrażaliśmy? Rozszerzając granice badań naukowych, będziemy w stanie osiągnąć głębsze zrozumienie i innowację.
