Zlaté podzimní listí stromů jasně zářilo. Paprsky večerního slunce se dotýkaly prořídlých vršků. Světlo prorazilo větve a zinscenovalo podívanou na bizarní postavy blikající na stěně univerzitní "kapterky".
Zamyšlený pohled sira Hamiltona pomalu sklouzl a sledoval hru šerosvitu. V hlavě irského matematika byl skutečný tavící kotlík myšlenek, nápadů a závěrů. Dobře si uvědomoval, že vysvětlení mnoha jevů pomocí newtonovské mechaniky je jako hra stínů na zdi, klamavě se proplétající postavy a ponechávající mnoho otázek nezodpovězených. „Možná je to vlna… nebo možná proud částic,“přemítal vědec, „nebo světlo je projevem obou jevů. Jako postavy utkané ze stínu a světla.“
Počátek kvantové fyziky
Je zajímavé sledovat skvělé lidi a snažit se pochopit, jak se rodí skvělé nápady, které mění směr evoluce celého lidstva. Hamilton je jedním z těch, kteří stáli u zrodu kvantové fyziky. O padesát let později, na začátku dvacátého století, se mnoho vědců zabývalo studiem elementárních částic. Získané poznatky byly nekonzistentní a nekompilované. Byly však učiněny první nejisté kroky.
Porozumění mikrosvětu na počátku 20. století
V roce 1901 byl představen první model atomu a ukázáno jeho selhání z hlediska běžné elektrodynamiky. Během stejného období publikovali Max Planck a Niels Bohr mnoho prací o povaze atomu. Navzdory jejich usilovné práci nedošlo k úplnému pochopení struktury atomu.
O několik let později, v roce 1905, publikoval málo známý německý vědec Albert Einstein zprávu o možnosti existence světelného kvanta ve dvou stavech – vlnovém a korpuskulárním (částice). V jeho práci byly uvedeny argumenty vysvětlující důvod selhání modelu. Einsteinova vize však byla omezena starým chápáním modelu atomu.
Po četných dílech Nielse Bohra a jeho kolegů v roce 1925 se zrodil nový směr – druh kvantové mechaniky. Běžný výraz – „kvantová mechanika“se objevil o třicet let později.
Co víme o kvantech a jejich zvláštnostech?
Kvantová fyzika dnes zašla dost daleko. Bylo objeveno mnoho různých jevů. Ale co vlastně víme? Odpověď představuje jeden moderní vědec. „Člověk může kvantové fyzice buď věřit, nebo jí nerozumí,“zní definice Richarda Feynmana. Přemýšlejte o tom sami. Bude stačit zmínit takový jev, jako je kvantové provázání částic. Tento fenomén uvrhl vědecký svět do pozice naprostého zmatku. Ještě větší šokbylo, že výsledný paradox je neslučitelný s Newtonovými a Einsteinovými zákony.
Účinek kvantového provázání fotonů byl poprvé diskutován v roce 1927 na pátém kongresu Solvay. Mezi Nielsem Bohrem a Einsteinem došlo k prudké hádce. Paradox kvantového zapletení zcela změnil chápání podstaty hmotného světa.
Je známo, že všechna tělesa se skládají z elementárních částic. V souladu s tím se všechny jevy kvantové mechaniky odrážejí v běžném světě. Niels Bohr řekl, že pokud se nebudeme dívat na Měsíc, pak neexistuje. Einstein to považoval za nerozumné a věřil, že objekt existuje nezávisle na pozorovateli.
Při studiu problémů kvantové mechaniky je třeba pochopit, že její mechanismy a zákony jsou propojeny a nepodřizují se klasické fyzice. Pokusme se pochopit nejkontroverznější oblast – kvantové propletení částic.
Teorie kvantového zapletení
Pro začátek stojí za to pochopit, že kvantová fyzika je jako bezedná studna, ve které lze najít cokoli. Fenoménem kvantového provázání se na začátku minulého století zabývali Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck a mnoho dalších fyziků. V průběhu dvacátého století ji tisíce vědců z celého světa aktivně studovaly a experimentovaly.
Svět podléhá přísným fyzikálním zákonům
Proč je takový zájem o paradoxy kvantové mechaniky? Všechno je velmi jednoduché: žijeme a dodržujeme určité zákony fyzického světa. Schopnost „obejít“předurčení otevírá magické dveře, za nimikde je vše možné. Například koncept „Schrödingerovy kočky“vede k ovládání hmoty. Bude také možné teleportovat informace, které způsobí kvantové zapletení. Přenos informací bude okamžitý, bez ohledu na vzdálenost. Tento problém je stále ve studiu, ale má pozitivní trend.
Analogie a porozumění
Jaká je jedinečnost kvantového provázání, jak mu porozumět a co se s ním děje? Zkusme na to přijít. To bude vyžadovat nějaký myšlenkový experiment. Představte si, že máte v rukou dvě krabice. Každý z nich obsahuje jednu kuličku s proužkem. Nyní dáme jednu krabici astronautovi a on letí na Mars. Jakmile otevřete krabici a uvidíte, že pruh na míči je vodorovný, pak v druhém boxu bude mít míč automaticky svislý pruh. Toto bude kvantové zapletení vyjádřené jednoduchými slovy: jeden objekt předurčuje polohu druhého.
Mělo by však být jasné, že se jedná pouze o povrchní vysvětlení. Abychom dosáhli kvantového zapletení, je nutné, aby částice měly stejný původ, jako dvojčata.
Je velmi důležité pochopit, že experiment bude přerušen, pokud měl někdo před vámi příležitost podívat se alespoň na jeden z objektů.
Kde lze kvantové provázání použít?
Princip kvantového provázání lze použít k přenosu informací na velké vzdálenostiokamžitě. Takový závěr odporuje Einsteinově teorii relativity. Říká, že maximální rychlost pohybu je vlastní pouze světlu - tři sta tisíc kilometrů za sekundu. Tento přenos informací umožňuje existenci fyzické teleportace.
Vše na světě je informace, včetně hmoty. K tomuto závěru došli kvantoví fyzici. V roce 2008 bylo na základě teoretické databáze možné spatřit kvantové zapletení pouhým okem.
To opět naznačuje, že jsme na pokraji velkých objevů – pohybu v prostoru a čase. Čas ve Vesmíru je diskrétní, takže okamžitý pohyb na obrovské vzdálenosti umožňuje dostat se do různých časových hustot (na základě hypotéz Einsteina, Bohra). Možná to v budoucnu bude realitou stejně jako mobilní telefon dnes.
Etherdynamika a kvantové zapletení
Podle některých předních vědců se kvantové zapletení vysvětluje tím, že prostor je vyplněn jakýmsi éterem – černou hmotou. Jakákoli elementární částice, jak víme, existuje ve formě vlny a tělíska (částice). Někteří vědci se domnívají, že všechny částice jsou na „plátně“temné energie. To není snadné pochopit. Zkusme na to přijít jiným způsobem – metodou asociace.
Představte si sami sebe na pláži. Mírný vánek a mírný vánek. Vidíš ty vlny? A někde v dálce, v odrazech slunečních paprsků, je vidět plachetnice.
Loď bude naše elementární částice a moře bude éter (temnýenergie). Moře může být v pohybu ve formě viditelných vln a kapiček vody. Stejně tak všechny elementární částice mohou být jen mořem (jeho nedílnou součástí) nebo samostatnou částicí - kapkou.
Toto je zjednodušený příklad, vše je trochu složitější. Částice bez přítomnosti pozorovatele jsou ve formě vlny a nemají pevnou polohu.
Bílá plachetnice je význačný předmět, liší se od povrchu a struktury mořské vody. Stejně tak jsou v oceánu energie „vrcholy“, které můžeme vnímat jako projevy nám známých sil, které formovaly hmotnou část světa.
Mikrosvět žije podle svých vlastních zákonů
Princip kvantového provázání lze pochopit, pokud vezmeme v úvahu skutečnost, že elementární částice jsou ve formě vln. Bez konkrétního umístění a vlastností jsou obě částice v oceánu energie. V okamžiku, kdy se objeví pozorovatel, vlna se „promění“v objekt přístupný doteku. Druhá částice, pozorující rovnovážný systém, získává opačné vlastnosti.
Popsaný článek není zaměřen na rozsáhlé vědecké popisy kvantového světa. Schopnost běžného člověka porozumět je založena na dostupnosti porozumění prezentovanému materiálu.
Fyzika částic studuje zapletení kvantových stavů na základě rotace (rotace) elementární částice.
Vědecký jazyk (zjednodušeně) - kvantová provázanost je definována různými rotacemi. VV procesu pozorování objektů vědci viděli, že mohou existovat pouze dvě rotace - podél a napříč. Kupodivu v jiných polohách částice „nepózují“pozorovateli.
Nová hypotéza – nový pohled na svět
Studium mikrokosmu – prostoru elementárních částic – dalo vzniknout mnoha hypotézám a předpokladům. Efekt kvantového zapletení přiměl vědce k zamyšlení nad existencí jakési kvantové mikromřížky. Podle jejich názoru je v každém uzlu - v průsečíku - kvantum. Veškerá energie je integrální mřížkou a projev a pohyb částic je možný pouze prostřednictvím uzlů mřížky.
Velikost "okna" takového roštu je poměrně malá a měření moderních zařízení je nemožné. Aby však vědci tuto hypotézu potvrdili nebo vyvrátili, rozhodli se studovat pohyb fotonů v prostorové kvantové mřížce. Pointa je, že foton se může pohybovat buď přímo, nebo klikatě - po úhlopříčce mřížky. Ve druhém případě, po překonání větší vzdálenosti, utratí více energie. V souladu s tím se bude lišit od fotonu pohybujícího se po přímce.
Snad časem zjistíme, že žijeme v prostorové kvantové mřížce. Nebo může být tento předpoklad mylný. Je to však princip kvantového provázání, který naznačuje možnost existence mřížky.
Zjednodušeně řečeno, v hypotetické prostorové „kostce“má definice jedné tváře jasný opačný význam té druhé. To je princip zachování struktury prostoru -čas.
Epilolog
Abyste porozuměli magickému a tajemnému světu kvantové fyziky, stojí za to se zblízka podívat na průběh vědy za posledních pět set let. Dříve platilo, že Země byla plochá, ne kulovitá. Důvod je zřejmý: pokud vezmete jeho tvar jako kulatý, pak voda a lidé nebudou schopni odolat.
Jak vidíme, problém existoval v nepřítomnosti úplné vize všech působících sil. Je možné, že moderní vědě chybí vize všech působících sil k pochopení kvantové fyziky. Mezery ve vidění dávají vzniknout systému rozporů a paradoxů. Možná, že magický svět kvantové mechaniky ukrývá odpovědi na tyto otázky.
