Wstęp do fizyki kwantowej - na przykładach

Fizyka kwantowa to bardzo ciekawa gałąź nauki. Mimo, iż prawa nią rządzące istnieją od początków Wszechświata, to dopiero niedawno udało nam się je po części odkryć i opisać, co nie znaczy jednak, że i zrozumieć, bo do tego daleka droga. Okazuje się bowiem, że na poziomie kwantowym, w świecie malutkich cząstek, takich jak składowe atomu - obowiązują zupełnie inne prawa fizyczne, niż w świecie, do którego na codzień jesteśmy przyzwyczajeni. Ba, co więcej - na poziomie kwantowym dzieje się prawdziwa magia, nie do końca jeszcze zrozumiana przez najtęższe głowy.

Wyobrażacie sobie sytuację, że moglibyście być zarówno tu, jak i tam, jednoczesnie? Że możecie być jednocześnie w swoim domu i jednocześnie na drugim końcu świata? Albo, że moglibyście przesłać jakąkolwiek informację na drugi koniec Wszechświata w czasie równym zero? Oczywiście, ze nie. A jednak - na poziomie kwantowym takie zjawiska to codzienność i zostały one już dokładnie przebadane przez naukowców. To co dzieje się na poziomie malutkich cząstek naprawdę zahacza wręcz o magię i science-fiction, gdyż jest to niewyobrażalne dla naszych umysłów. A mimo to, przecież wszyscy składamy się dokładnie z takich właśnie cząstek.

Superpozycja cząstek.

 

Fizyka kwantowa stwierdza wręcz, że wszystko to co nas otacza - to co jesteśmy w stanie zaobserwować, to jedynie iluzja. Na poziomie kwantowym wszystkie cząsteczki znajdują sie w tzw. "superpozycji". Co to jest superpozycja? Wyobraźcie sobie, ze jesteście zarówno w Warszawie, jak i w Nowym Jorku - jednocześnie, taka bilokacja. Na logikę - nie możecie być jednocześnie i tu i tu, musicie być albo w Warszawie, albo w NY, innej opcji nie ma. Załóżmy jednak, że jest to możliwe i jesteście jednocześnie w obu tych miejscach i wykonujecie telefon do kogoś z rodziny, żeby poinformować o miejscu swojego pobytu. Dzwonicie więc i mówicie tej osobie jedynie o jednym z obu miejsc, w których jesteście - niech będzie to Nowy Jork. Osoba z rodziny dostaje więc informację, ze jesteście obecnie w Nowym Jorku. Dla tej osoby w tym czasie znajdujecie się więc za Oceanem, gdyż właśnie taką informację przekazaliście jej przez telefon. Nie zmienia to jednak faktu, że tak naprawdę jesteście zarówno za Oceanem, jak i jednocześnie tutaj, w naszej Stolicy. Dla tej osoby, do której dzwoniliście ten fakt jednak nie ma miejsca, gdyż wg przekazanej jej informacji znajdujecie się tylko w jednym miejscu - w tym, z którego dzwoniliście. Więc w mniemaniu tej osoby - znajdujecie się teraz w Nowym Jorku.  

Sytuację, w jakiej się obecnie znajdujecie - a więc jednoczesne "bycie" zarówno w Nowym Jorku, jak i w Warszawie nazwijmy teraz "Superpozycją". No bo to chyba prawda, że jest to super pozycja - dwa miejsca na raz, czyż nie? Tylko Superman tak potrafi :) Osobę, do której dzwoniliście nazwijmy teraz "Obserwatorem", bo jedynie ta osoba, poprzez fakt zadzwonienia do niej - wie (zaobserwowała na swój sposób) jedno z miejsc, w którym jesteście. Dla tej osoby nie możecie być w obu miejscach, byłoby to nieralne, więc dla "Obserwatora" jesteście tylko w jednym miejscu, dokładnie w tym, o którym tej osobie powiedzieliście. W "rzeczywistości Obserwatora" znajdujecie się więc gdzieś w USA, w Polsce Was nie ma prawa być, skoro jesteście tam, za Oceanem, oddaleni o tysiące kilometrów.

 

Logika wysiada.

 

Tyle tylko, że równie dobrze mogliście powiedzieć swojemu rozmówcy, że zamiast w Nowym Jorku - jesteście w Warszawie. Nie skłamalibyście, bo przecież jesteście jednocześnie i tu i tam. Jednak taka informacja zmieniłaby rzeczywistość Obserwatora, gdyż w tym przypadku, wg niego, nie znajdowalibyście się już w NY, tylko bliżej - w Polsce. Zarówno w jednym, jak i drugim przypadku powiedzielibyście prawdę, jednak dla Obserwatora tylko jedna z tych prawd byłaby do przyjęcia, gdyż na "chłopski rozum", nasz rozmówca raczej nie uwierzyłby nam, gdybyśmy powiedzieli mu, że znajdujemy się w dwóch miejscach jednocześnie.

A teraz wyobraźcie sobie, że wszystkie cząstki na poziomie kwantowym znajdują się przez cały czas w stanie "superpozycji". Są i ich nie ma jednocześnie. Sa tu i tam jednocześnie. My jesteśmy jedynie Obserwatorami i jedynie fakt ich obserwacji sprawia, że dana cząstka znajduje się dla nas w tym, a nie innym miejscu. Przyjmujemy jedynie jedną pozycję w jakiej w danym czasie może znajdować się dana cząstka, bo przecież niemożliwym jest, aby coś znajdowało się w dwóch miejscach jednocześnie.

Niemożliwe?

 

A jednak...jest to zjawisko zbadane i doskonale opisane, choć nie do końca jeszcze rozumiemy jego naturę, gdyż przeczy ono całemu naszemu zdrowemu rozsądkowi. Mimo to, zjawisko istnieje, jest normalne na poziomie kwantowym i jest potwierdzone przez fizyków. Co jest jednak w tym wszystkim najciekawsze - to sam fakt "obserwacji" - gdyż to dopiero ten fakt sprawia, że dana cząstka pojawia się tylko w jednym miejscu. Dopóki nie zostanie ona zaobserwowana, to znajduje się ona i wszędzie i nigdzie. I jedynie sam fakt "obserwacji" sprawia, że dana cząstka "zastyga" w jednym tylko miejscu. Co jeszcze ciekawsze, jak wielokrotnie dowodzą eksperymenty przeprowadzane na całym świecie - cząstki wydają się być inteligentne i wiedzą, kiedy są obserwowane, nawet jeśli obserwacja odbywa się przez "oko kamery", a nie przez nasze "ludzkie oczy".

Metodę na oserwację, która "oszukuje" cząstki, tak żeby nie wiedziały, że są obserwowane, opracowano dopiero stosunkowo niedawno, a samo dojście do tej technologii zajęło naukowcom długie lata. Nie jest to jeszcze idealne oszustwo, lecz póki co, metoda ta, oparta na nanomateriałach, lustrach i falach mikrofalowych pozwala na zbadanie stanu w jakim dana cząstka się znajduje tuż przed obserwacją.

Splątanie kwantowe.

Inną ciekawą własciwoscią jest zjawisko nazwane przez naukowców "splątaniem kwantowym". Na czym ono polega? Wyobraźcie sobie, że macie brata bliźniaka, który jest obecnie na końcu świata i wiedzie sobie jakieś tam życie. Wyobraźcie sobie, że robicie coś, lub myslicie o czymś, a Wasz brat bliźniak, oddalony od Was o tysiące kilometrów robi nagle to samo. Taki rodzaj telepatii. Golicie brodę? Brat bliźniak robi to samo. Czytacie książke? Wasz brat czyta to samo, w tym samym czasie. Robicie to samo, mimo iż nie dotykacie się fizycznie, nie widzicie siebie, nie macie ze sobą kontaktu. Nierealne, prawda?

Niemożliwe?

A jednak, kolejne zaskoczenie - w fizyce kwantowej to normalka. Przeprowadzono całą masę eksperymentów, głównie na fotonach światła i za każdym razem okazywalo się, że dwie "splątane" ze sobą cząsteczki są w stanie komunikować się ze sobą w czasie równym zero, a więc natychmiastowo. Jak to jest możliwe? Niewiadomo. A jednak możliwe jest i obszernie naukowo opisane. Fizyka kwantowa to naprawdą coś niesamowitego, coś stosunkowo nowego, choć znanego już od kilkudziesięciu lat. Teraz jedynie aparatura pozwala nam na dokładniejsze badania. Fizycy wcale nie zaprzeczają, ze właśnie w tej gałęzi nauki tkwi kolejny krok do poznania naszej rzeczywistości.

Rzeczywistości, która jak widać coraz bardziej zaskakuje i z każdym kolejnym odkryciem okazuje się coraz bardziej zagadkowa i tajemnicza.