Zlaté jesenné lístie stromov jasne žiarilo. Lúče večerného slnka sa dotýkali preriedených vrchov. Svetlo prerazilo konáre a zinscenovalo predstavenie bizarných postáv mihajúcich sa na stene univerzitnej „kapterky“.
Zamyslený pohľad sira Hamiltona pomaly skĺzol a sledoval hru šerosvitu. V hlave írskeho matematika bol skutočný taviaci kotol myšlienok, nápadov a záverov. Dobre si uvedomoval, že vysvetľovanie mnohých javov pomocou newtonovskej mechaniky je ako hra tieňov na stene, klamlivo prepletajúcich figúry a ponechávajúcich mnoho otázok nezodpovedaných. „Možno je to vlna… alebo možno prúd častíc,“uvažoval vedec, „alebo svetlo je prejavom oboch javov. Ako postavy utkané z tieňa a svetla.“
Začiatok kvantovej fyziky
Je zaujímavé sledovať skvelých ľudí a snažiť sa pochopiť, ako sa rodia skvelé nápady, ktoré menia smer evolúcie celého ľudstva. Hamilton je jedným z tých, ktorí stáli pri počiatkoch kvantovej fyziky. O päťdesiat rokov neskôr, na začiatku dvadsiateho storočia, sa mnoho vedcov zaoberalo štúdiom elementárnych častíc. Získané poznatky boli nekonzistentné a nekompilované. Urobili sa však prvé vratké kroky.
Pochopenie mikrosveta na začiatku 20. storočia
V roku 1901 bol predstavený prvý model atómu a bolo ukázané jeho zlyhanie z hľadiska bežnej elektrodynamiky. Počas toho istého obdobia Max Planck a Niels Bohr publikovali veľa prác o povahe atómu. Napriek ich usilovnej práci nebolo možné úplne pochopiť štruktúru atómu.
O niekoľko rokov neskôr, v roku 1905, publikoval málo známy nemecký vedec Albert Einstein správu o možnosti existencie svetelného kvanta v dvoch stavoch – vlnovom a korpuskulárnom (častice). V jeho práci boli uvedené argumenty vysvetľujúce dôvod zlyhania modelu. Einsteinova vízia však bola obmedzená starým chápaním modelu atómu.
Po početných prácach Nielsa Bohra a jeho kolegov v roku 1925 sa zrodil nový smer – druh kvantovej mechaniky. Bežný výraz – „kvantová mechanika“sa objavil o tridsať rokov neskôr.
Čo vieme o kvantách a ich zvláštnostiach?
Kvantová fyzika dnes zašla dosť ďaleko. Bolo objavených veľa rôznych javov. Ale čo vlastne vieme? Odpoveď prináša jeden moderný vedec. „Človek môže buď veriť kvantovej fyzike, alebo jej nerozumieť,“znie definícia Richarda Feynmana. Zamyslite sa nad tým sami. Postačí spomenúť taký jav, akým je kvantové zapletenie častíc. Tento fenomén uvrhol vedecký svet do pozície úplného zmätku. Ešte väčší šokbolo, že výsledný paradox je nezlučiteľný s Newtonovými a Einsteinovými zákonmi.
Účinok kvantového zapletenia fotónov bol prvýkrát prediskutovaný v roku 1927 na piatom kongrese Solvay. Medzi Nielsom Bohrom a Einsteinom došlo k prudkému sporu. Paradox kvantového zapletenia úplne zmenil chápanie podstaty hmotného sveta.
Je známe, že všetky telesá pozostávajú z elementárnych častíc. V súlade s tým sa všetky javy kvantovej mechaniky odrážajú v bežnom svete. Niels Bohr povedal, že ak sa nepozeráme na mesiac, tak neexistuje. Einstein to považoval za nerozumné a veril, že objekt existuje nezávisle od pozorovateľa.
Pri štúdiu problémov kvantovej mechaniky by sme mali pochopiť, že jej mechanizmy a zákony sú vzájomne prepojené a nepodliehajú klasickej fyzike. Pokúsme sa pochopiť najkontroverznejšiu oblasť – kvantové zapletenie častíc.
Teória kvantového zapletenia
Na začiatok stojí za to pochopiť, že kvantová fyzika je ako bezodná studňa, v ktorej možno nájsť čokoľvek. Fenomén kvantového zapletenia na začiatku minulého storočia skúmali Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck a mnohí ďalší fyzici. Počas dvadsiateho storočia ho aktívne študovali a experimentovali tisíce vedcov z celého sveta.
Svet podlieha prísnym zákonom fyziky
Prečo je taký záujem o paradoxy kvantovej mechaniky? Všetko je veľmi jednoduché: žijeme a riadime sa určitými zákonmi fyzického sveta. Schopnosť „obísť“predurčenie otvára magické dvere ďalejkde je všetko možné. Napríklad koncept „Schrödingerovej mačky“vedie k ovládaniu hmoty. Bude tiež možné teleportovať informácie, čo spôsobuje kvantové zapletenie. Prenos informácií bude okamžitý, bez ohľadu na vzdialenosť. Tento problém sa stále skúma, ale má pozitívny trend.
Analógia a porozumenie
Aká je jedinečnosť kvantového zapletenia, ako mu rozumieť a čo sa s ním deje? Skúsme na to prísť. To si bude vyžadovať nejaký myšlienkový experiment. Predstavte si, že máte v rukách dve krabice. Každý z nich obsahuje jednu guľu s prúžkom. Teraz dáme jednu krabicu astronautovi a on odletí na Mars. Akonáhle otvoríte krabicu a uvidíte, že pruh na loptičke je vodorovný, v druhom boxe bude mať loptička automaticky zvislý pruh. Toto bude kvantové zapletenie vyjadrené jednoduchými slovami: jeden objekt predurčuje polohu druhého.
Treba si však uvedomiť, že ide len o povrchné vysvetlenie. Aby sme dosiahli kvantové zapletenie, je potrebné, aby častice mali rovnaký pôvod ako dvojčatá.
Je veľmi dôležité pochopiť, že experiment bude prerušený, ak niekto pred vami mal možnosť pozrieť sa aspoň na jeden z objektov.
Kde možno použiť kvantové zapletenie?
Princíp kvantového zapletenia možno použiť na prenos informácií na veľké vzdialenostiokamžite. Takýto záver je v rozpore s Einsteinovou teóriou relativity. Hovorí sa, že maximálna rýchlosť pohybu je vlastná iba svetlu - tristotisíc kilometrov za sekundu. Tento prenos informácií umožňuje existenciu fyzickej teleportácie.
Všetko na svete sú informácie, vrátane hmoty. K tomuto záveru prišli kvantoví fyzici. V roku 2008, na základe teoretickej databázy, bolo možné vidieť kvantové zapletenie voľným okom.
Toto opäť naznačuje, že sme na pokraji veľkých objavov – pohybu v priestore a čase. Čas vo vesmíre je diskrétny, takže okamžitý pohyb na obrovské vzdialenosti umožňuje dostať sa do rôznych časových hustôt (na základe hypotéz Einsteina, Bohra). Možno to v budúcnosti bude realitou, akou je dnešný mobilný telefón.
Etherdynamika a kvantové zapletenie
Podľa niektorých popredných vedcov sa kvantové zapletenie vysvetľuje tým, že priestor je vyplnený akýmsi éterom – čiernou hmotou. Akákoľvek elementárna častica, ako vieme, existuje vo forme vlny a telieska (častice). Niektorí vedci sa domnievajú, že všetky častice sú na „plátne“temnej energie. To nie je ľahké pochopiť. Skúsme na to prísť iným spôsobom – metódou asociácie.
Predstavte si seba na pláži. Mierny vánok a mierny vánok. Vidíš vlny? A kdesi v diaľke, v odrazoch slnečných lúčov, je viditeľná plachetnica.
Loď bude naša elementárna častica a more bude éter (tmavéenergie). More môže byť v pohybe vo forme viditeľných vĺn a kvapiek vody. Rovnako všetky elementárne častice môžu byť len more (jeho neoddeliteľná súčasť) alebo samostatná častica - kvapka.
Toto je zjednodušený príklad, všetko je trochu komplikovanejšie. Častice bez prítomnosti pozorovateľa sú vo forme vlny a nemajú pevnú polohu.
Biela plachetnica je výnimočný objekt, ktorý sa líši od povrchu a štruktúry morskej vody. Rovnakým spôsobom sú v oceáne energie „vrcholy“, ktoré môžeme vnímať ako prejavy nám známych síl, ktoré formovali materiálnu časť sveta.
Mikrosvet žije podľa vlastných zákonov
Princíp kvantového zapletenia možno pochopiť, ak vezmeme do úvahy skutočnosť, že elementárne častice sú vo forme vĺn. Bez špecifického umiestnenia a charakteristík sú obe častice v oceáne energie. Vo chvíli, keď sa objaví pozorovateľ, vlna sa „premení“na objekt prístupný na dotyk. Druhá častica, pozorujúc rovnovážny systém, nadobúda opačné vlastnosti.
Popísaný článok nie je zameraný na rozsiahle vedecké popisy kvantového sveta. Schopnosť bežného človeka porozumieť je založená na dostupnosti porozumenia prezentovanému materiálu.
Fyzika častíc študuje zapletenie kvantových stavov na základe rotácie (rotácie) elementárnej častice.
Vedecký jazyk (zjednodušený) – kvantové zapletenie je definované rôznymi rotáciami. ATV procese pozorovania objektov vedci videli, že môžu existovať iba dve rotácie - pozdĺž a naprieč. Napodiv, v iných polohách častice „nepózujú“pozorovateľovi.
Nová hypotéza – nový pohľad na svet
Štúdium mikrokozmu – priestoru elementárnych častíc – dalo vzniknúť mnohým hypotézam a domnienkam. Účinok kvantového zapletenia podnietil vedcov k zamysleniu sa nad existenciou akejsi kvantovej mikromriežky. Podľa ich názoru je v každom uzle - priesečníku - kvantum. Všetka energia je integrálnou mriežkou a prejav a pohyb častíc je možný len cez uzly mriežky.
Veľkosť „okna“takejto mriežky je pomerne malá a meranie moderných zariadení je nemožné. Aby však vedci potvrdili alebo vyvrátili túto hypotézu, rozhodli sa študovať pohyb fotónov v priestorovej kvantovej mriežke. Pointa je, že fotón sa môže pohybovať buď priamo, alebo kľukato - pozdĺž uhlopriečky mriežky. V druhom prípade, keď prekoná väčšiu vzdialenosť, minie viac energie. Preto sa bude líšiť od fotónu pohybujúceho sa v priamke.
Možno sa časom dozvieme, že žijeme v priestorovej kvantovej mriežke. Alebo môže byť tento predpoklad nesprávny. Je to však princíp kvantového previazania, ktorý naznačuje možnosť existencie mriežky.
Jednoducho povedané, v hypotetickej priestorovej „kocke“nesie definícia jednej tváre jasný opačný význam tej druhej. Toto je princíp zachovania štruktúry priestoru -čas.
Epilológ
Aby sme pochopili magický a tajomný svet kvantovej fyziky, stojí za to sa bližšie pozrieť na priebeh vedy za posledných päťsto rokov. Kedysi platilo, že Zem bola plochá, nie guľová. Dôvod je zrejmý: ak vezmete jeho tvar ako guľatý, voda a ľudia nebudú schopní odolať.
Ako vidíme, problém existoval pri absencii úplnej vízie všetkých pôsobiacich síl. Je možné, že modernej vede chýba vízia všetkých pôsobiacich síl na pochopenie kvantovej fyziky. Medzery vo videní spôsobujú vznik systému protirečení a paradoxov. Možno magický svet kvantovej mechaniky obsahuje odpovede na tieto otázky.
