Zlato jesensko listje dreves je močno sijalo. Žarki večernega sonca so se dotaknili stanjšanih vršičkov. Svetloba se je prebila skozi veje in uprizorila spektakel bizarnih figur, ki so utripale na steni univerzitetne "kapterke".
Premišljen pogled sira Hamiltona je počasi zdrsnil in opazoval igro chiaroscura. V glavi irskega matematika je bil pravi talilni lonec misli, idej in sklepov. Dobro se je zavedal, da je razlaga številnih pojavov s pomočjo Newtonove mehanike kot igra senc na steni, ki varljivo prepletajo figure in puščajo številna vprašanja brez odgovora. »Morda je to val … ali pa je tok delcev,« je razmišljal znanstvenik, »ali pa je svetloba manifestacija obeh pojavov. Kot figure, stkane iz sence in svetlobe."
Začetek kvantne fizike
Zanimivo je gledati velike ljudi in poskušati razumeti, kako se rojevajo velike ideje, ki spreminjajo potek evolucije celotnega človeštva. Hamilton je eden tistih, ki je stal ob izvorih kvantne fizike. Petdeset let pozneje, na začetku dvajsetega stoletja, so se številni znanstveniki ukvarjali s preučevanjem elementarnih delcev. Pridobljeno znanje je bilo nedosledno in neprebrano. Vendar so bili narejeni prvi trmasti koraki.
Razumevanje mikrosveta na začetku 20. stoletja
Leta 1901 je bil predstavljen prvi model atoma in prikazana njegova neuspeh s stališča navadne elektrodinamike. V istem obdobju sta Max Planck in Niels Bohr objavila številna dela o naravi atoma. Kljub njihovemu mukotrpnemu delu ni bilo popolnega razumevanja strukture atoma.
Nekaj let pozneje, leta 1905, je malo znani nemški znanstvenik Albert Einstein objavil poročilo o možnosti obstoja svetlobnega kvanta v dveh stanjih - valovnem in korpuskularnem (delci). V njegovem delu so bili podani argumenti, ki pojasnjujejo razlog za neuspeh modela. Vendar je bila Einsteinova vizija omejena s starim razumevanjem modela atoma.
Po številnih delih Nielsa Bohra in njegovih kolegov leta 1925 se je rodila nova smer – nekakšna kvantna mehanika. Običajni izraz - "kvantna mehanika" se je pojavil trideset let pozneje.
Kaj vemo o kvantah in njihovih posebnostih?
Danes je kvantna fizika šla dovolj daleč. Odkritih je bilo veliko različnih pojavov. Toda kaj v resnici vemo? Odgovor je predstavil en sodobni znanstvenik. "V kvantno fiziko lahko verjamemo ali je ne razumemo," je definicija Richarda Feynmana. Razmislite o tem sami. Dovolj bo omeniti takšen pojav, kot je kvantna prepletenost delcev. Ta pojav je znanstveni svet pahnil v položaj popolne zmede. Še večji šokje bilo, da je nastali paradoks nezdružljiv z zakoni Newtona in Einsteina.
O učinku kvantne prepletenosti fotonov so prvič razpravljali leta 1927 na petem Solvayevem kongresu. Med Nielsom Bohrom in Einsteinom je prišlo do ostrega spora. Paradoks kvantne zapletenosti je popolnoma spremenil razumevanje bistva materialnega sveta.
Vemo, da so vsa telesa sestavljena iz elementarnih delcev. V skladu s tem se vsi pojavi kvantne mehanike odražajo v običajnem svetu. Niels Bohr je rekel, da če ne gledamo na luno, potem ne obstaja. Einstein je menil, da je to nerazumno in je verjel, da predmet obstaja neodvisno od opazovalca.
Pri preučevanju problemov kvantne mehanike je treba razumeti, da so njeni mehanizmi in zakoni med seboj povezani in niso podrejeni klasični fiziki. Poskusimo razumeti najbolj kontroverzno področje - kvantno prepletenost delcev.
Teorija kvantne zapletenosti
Za začetek je vredno razumeti, da je kvantna fizika kot vodnjak brez dna, v katerem je mogoče najti karkoli. Fenomen kvantne prepletenosti so na začetku prejšnjega stoletja preučevali Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck in številni drugi fiziki. Skozi dvajseto stoletje ga je na tisoče znanstvenikov po vsem svetu aktivno preučevalo in eksperimentiralo.
Svet je podvržen strogim zakonom fizike
Zakaj je tako zanimanje za paradokse kvantne mehanike? Vse je zelo preprosto: živimo po določenih zakonih fizičnega sveta. Sposobnost "obhoda" predestinacije odpira čarobna vrata, onstrankjer postane vse mogoče. Na primer, koncept "Schrödingerjeve mačke" vodi do nadzora materije. Prav tako bo mogoče teleportirati informacije, kar povzroča kvantno prepletenost. Prenos informacij bo postal takojšen, ne glede na razdaljo. To vprašanje se še preučuje, vendar ima pozitiven trend.
Analogija in razumevanje
V čem je edinstvenost kvantne zapletenosti, kako jo razumeti in kaj se z njo zgodi? Poskusimo ugotoviti. To bo zahtevalo nekaj miselnega eksperimenta. Predstavljajte si, da imate v rokah dve škatli. Vsak od njih vsebuje eno kroglo s črto. Zdaj damo eno škatlo astronavtu in on odleti na Mars. Takoj, ko odprete škatlo in vidite, da je črta na žogi vodoravna, bo v drugem polju krogla samodejno imela navpično črto. To bo kvantna zapletenost, izražena s preprostimi besedami: en predmet vnaprej določa položaj drugega.
Vendar je treba razumeti, da je to le površna razlaga. Da bi dobili kvantno zapletenost, je potrebno, da imajo delci enak izvor, kot so dvojčki.
Zelo pomembno je razumeti, da bo poskus moten, če bi nekdo pred vami imel priložnost pogledati vsaj enega od predmetov.
Kje je mogoče uporabiti kvantno zapletenost?
Načelo kvantne zapletenosti se lahko uporablja za prenos informacij na dolge razdaljetakoj. Takšen zaključek je v nasprotju z Einsteinovo teorijo relativnosti. Pravi, da je največja hitrost gibanja lastna samo svetlobi - tristo tisoč kilometrov na sekundo. Ta prenos informacij omogoča obstoj fizične teleportacije.
Vse na svetu je informacija, vključno z materijo. Do tega sklepa so prišli kvantni fiziki. Leta 2008 je bilo na podlagi teoretične baze podatkov mogoče videti kvantno zapletenost s prostim očesom.
To še enkrat nakazuje, da smo na robu velikih odkritij – premikanje v prostoru in času. Čas v vesolju je diskreten, tako da takojšnje premikanje na velikih razdaljah omogoča vstop v različne časovne gostote (na podlagi hipotez Einsteina, Bohra). Morda bo v prihodnosti to resničnost, tako kot je mobilni telefon danes.
Eterdinamika in kvantna zapletenost
Po mnenju nekaterih vodilnih znanstvenikov je kvantno zapletenost razložena z dejstvom, da je prostor napolnjen z nekakšnim etrom – črno snovjo. Vsak elementarni delec, kot vemo, obstaja v obliki vala in korpuskula (delca). Nekateri znanstveniki verjamejo, da so vsi delci na "platnu" temne energije. Tega ni lahko razumeti. Poskusimo ugotoviti na drug način - asociacijsko metodo.
Predstavljajte si se na plaži. Rahel vetrič in rahel vetrič. Vidiš valove? In nekje v daljavi se v odsevih sončnih žarkov vidi jadrnica.
Ladja bo naš osnovni delec, morje pa eter (temnoenergije). Morje je lahko v gibanju v obliki vidnih valov in vodnih kapljic. Na enak način so lahko vsi elementarni delci le morje (njegov sestavni del) ali ločen delec - kapljica.
To je poenostavljen primer, vse je nekoliko bolj zapleteno. Delci brez prisotnosti opazovalca so v obliki vala in nimajo fiksne lokacije.
Bela jadrnica je ugleden objekt, razlikuje se od površine in strukture morske vode. Na enak način obstajajo "vrhovi" v oceanu energije, ki jih lahko zaznamo kot manifestacije nam znanih sil, ki so oblikovale materialni del sveta.
Mikrosvet živi po svojih zakonih
Načelo kvantne prepletenosti je mogoče razumeti, če upoštevamo dejstvo, da so osnovni delci v obliki valov. Brez določene lokacije in značilnosti sta oba delca v oceanu energije. V trenutku, ko se pojavi opazovalec, se val "spremeni" v predmet, dostopen na dotik. Drugi delec ob opazovanju ravnotežnega sistema pridobi nasprotne lastnosti.
Opisani članek ni namenjen obsežnim znanstvenim opisom kvantnega sveta. Sposobnost navadnega človeka za razumevanje temelji na razpoložljivosti razumevanja predstavljenega gradiva.
Fizika delcev preučuje prepletenost kvantnih stanj na podlagi vrtenja (rotacije) osnovnega delca.
Znanstveni jezik (poenostavljeno) - kvantna zapletenost je opredeljena z različnimi vrtljaji. ATMed opazovanjem predmetov so znanstveniki ugotovili, da sta lahko le dva vrtenja - vzdolž in čez. Nenavadno je, da v drugih položajih delci ne »pozirajo« opazovalcu.
Nova hipoteza - nov pogled na svet
Študija mikrokozmosa - prostora elementarnih delcev - je povzročila številne hipoteze in domneve. Učinek kvantne prepletenosti je znanstvenike spodbudil k razmišljanju o obstoju neke vrste kvantne mikrorešetke. Po njihovem mnenju je na vsakem vozlišču - točki presečišča - kvant. Vsa energija je integralna mreža, manifestacija in gibanje delcev pa je možno le skozi vozlišča mreže.
Velikost "okna" takšne rešetke je precej majhna, meritev sodobne opreme pa je nemogoča. Da pa bi potrdili ali ovrgli to hipotezo, so se znanstveniki odločili preučiti gibanje fotonov v prostorski kvantni mreži. Bistvo je, da se foton lahko premika naravnost ali cikcak - vzdolž diagonale rešetke. V drugem primeru, ko bo premagal večjo razdaljo, bo porabil več energije. V skladu s tem se bo razlikoval od fotona, ki se giblje v ravni črti.
Morda se bomo sčasoma naučili, da živimo v prostorskem kvantnem omrežju. Ali pa je ta domneva morda napačna. Vendar pa je načelo kvantne zapletenosti tisto, ki kaže na možnost obstoja mreže.
Preprosto povedano, v hipotetični prostorski "kocki" definicija enega obraza nosi jasen nasproten pomen drugega. To je načelo ohranjanja strukture prostora -čas.
Epilog
Da bi razumeli čarobni in skrivnostni svet kvantne fizike, je vredno natančno pogledati potek znanosti v zadnjih petsto letih. Včasih je bila Zemlja ravna, ne sferična. Razlog je očiten: če vzamete njegovo obliko kot krog, se voda in ljudje ne bodo mogli upreti.
Kot vidimo, je problem obstajal v odsotnosti popolne vizije vseh delujočih sil. Možno je, da sodobni znanosti nimajo vizije vseh delujočih sil za razumevanje kvantne fizike. Vrzeli v vidu povzročajo sistem protislovij in paradoksov. Morda ima čarobni svet kvantne mehanike odgovore na ta vprašanja.
