Hipoteza ergodyczna
– to teoria fizyczna (niepotwierdzona), mówiąca o tym, że cechy przypisywane ciałom na poziomie makroskopowym, czyli takim które obserwujemy swoimi zmysłami, koresponduje z cechami tego ciała na poziomie mikroskopowym czyli na poziomie cząsteczek i atomów. Słowo „koresponduje” w przypadku hipotezy ergodycznej znaczy mniej więcej tyle, że gdyby np. znać informację o ruchu wszystkich cząstek ziemniaka, wszystkich ich prędkości i położeń w jakimś okresie czasu, np. 1 godziny, to można z nich, po odpowiednim uśrednieniu wszystkich tych danych, otrzymać informację o ruchu całego ciała, czyli w tym przypadku ziemniaka. Wydaje się to możliwe. Natomiast niemożliwe jest zebranie tych informacji przez człowieka, czyli „obserwatora”. Czyli co?
Hipoteza ergodyczna to piękna hipoteza, dlaczego więc tyle z nią problemów?
Intuicyjnie wyczuwamy, że ilość informacji potrzebnej do wykonania niezbędnych obliczeń nawet dla małego ziemniaka, przerasta nasze możliwości. Wiedza o tym jak zachowuje się każdy atom wymaga nie tylko hiper wydajnej aparatury pomiarowej, prześwietlającej ciało we wszystkich kierunkach, i to w sposób nie ingerujący w ruch tych atomów (niektóre metody pozyskiwania informacji mogą nasz ziemniaczek lekko przypiec i w efekcie zdobędziemy informację o frytce), ale jeszcze ten ogrom informacji trzeba gdzieś zapisać i posegregować. Co więcej, sama natura broni się przed poznaniem jej „do końca”. Bawi się z nami w kotka i myszkę i ilekroć ją podglądamy, tylekroć zachowuje się inaczej niż kiedy nie jest poddawana obserwacji. Sam proces obserwacji musi zaburzać jej swobodę zachowania, wprowadzać niepotrzebny stres. Jakaś część informacji będzie bowiem poruszać się dwukierunkowo, od obserwatora do obiektu, po czym wróci do obserwatora i zostanie zarejestrowana.
Dialog z obiektem, podczas jego obserwacji to tylko podszept naukowej intuicji. Trudno o jego potwierdzenie na gruncie matematyki, ponieważ brakuje nam, jak dotąd, odpowiednich narzędzi matematycznych do opisu tego typu zjawisk.
Podobnie ma się rzecz z bardziej podstawowym problemem matematycznym jakim jest powiązanie wielkości mikroskopowych z makroskopowymi. Czyli np. temperatury ciała z energią kinetyczną jego cząstek (im szybciej poruszają się cząstki tym ciało jest cieplejsze). W teorii jest to super proste i oczywiste, uczą się tego studenci pierwszych lat a nawet uczniowie szkół średnich. Jeśli jednak zdecydujemy się na wykorzystanie równań matematycznych do obliczania kolejnych, zależnych od nich wielkości fizycznych i zastosujemy je do prawdziwych „obserwabli” (wielkości mierzonych na poziomie kwantowym – mikroskopowym) okazuje się, że podczas obliczeń wg formuł, z lewa na prawo, a potem z prawa na lewo, nie otrzymujemy tych samych wartości. Innymi słowy, obliczając wielkość mikroskopową z użyciem zmierzonych wcześniej wielkości makroskopowych, a następnie powtarzając obliczenia w przeciwną stronę, czyli z obliczonych wielkości mikroskopowych licząc wielkości makroskopowe i porównując je ze zmierzonymi wartościami wpadamy w konsternację… ponieważ nie są sobie równe. Ba! Często w efekcie obliczeń otrzymujemy wiele różnych rozwiązań, które matematycznie są możliwe, ale fizycznie, zupełnie nie.
Reasumując, posiadanie równań matematycznych nie jest gwarantem, tego że uda nam się opisać za ich pomocą rzeczywistość. Okazują się bowiem „niestabilne”, ponieważ muszą łączyć w jednej linii wielkości różniące się ze sobą skalą! Metody matematyczne muszą więc rozwinąć się na tyle, aby uwzględniać różne skale badanej natury, być jednocześnie użyteczne mikro, jak i makroskopowo. Czy to w ogóle jest możliwe?
Hipoteza ergodyczna wkracza więc w obszar rozważań częściowo filozoficznych, które dotyczą tego, czy natura wszechrzeczy jest w ogóle możliwa do poznania. Czy sposób pozyskiwania przez nas informacji, poprzez pomiar (obserwację) to jedyna możliwość jej zdobycia? Czy nie widząc czegoś i nie mierząc jesteśmy w stanie to „zrozumieć”?