Zlatno jesensko lišće drveća sjajno je sjalo. Zrake večernjeg sunca doticale su prorijeđene vrhove. Svjetlo se probijalo kroz grane i uprizorilo spektakl bizarnih figura koje su treperile na zidu sveučilišne "kapterke".
Zamišljeni pogled sir Hamiltona polako je klizio, promatrajući igru chiaroscura. U glavi irskog matematičara bio je pravi lonac za topljenje misli, ideja i zaključaka. Bio je itekako svjestan da je objašnjenje mnogih fenomena uz pomoć Newtonove mehanike poput igre sjena na zidu, varljivo ispreplićući likove i ostavljajući mnoga pitanja bez odgovora. "Možda je to val… ili je to mlaz čestica", razmišljao je znanstvenik, "ili je svjetlost manifestacija oba fenomena. Kao figure satkane od sjene i svjetlosti.”
Početak kvantne fizike
Zanimljivo je gledati velike ljude i pokušati shvatiti kako se rađaju velike ideje koje mijenjaju tijek evolucije cijelog čovječanstva. Hamilton je jedan od onih koji su stajali na početku kvantne fizike. Pedeset godina kasnije, početkom dvadesetog stoljeća, mnogi znanstvenici su se bavili proučavanjem elementarnih čestica. Stečeno znanje bilo je nedosljedno i nekompilirano. Međutim, prvi klimavi koraci su napravljeni.
Razumijevanje mikrosvijeta na početku 20. stoljeća
Godine 1901. predstavljen je prvi model atoma i prikazan je njegov kvar, sa stajališta obične elektrodinamike. Tijekom istog razdoblja, Max Planck i Niels Bohr objavili su mnoga djela o prirodi atoma. Unatoč njihovom mukotrpnom radu, nije bilo potpunog razumijevanja strukture atoma.
Nekoliko godina kasnije, 1905. godine, malo poznati njemački znanstvenik Albert Einstein objavio je izvješće o mogućnosti postojanja svjetlosnog kvanta u dva stanja - valnom i korpuskularnom (čestica). U njegovom radu dani su argumenti koji objašnjavaju razlog neuspjeha modela. Međutim, Einsteinova vizija bila je ograničena starim shvaćanjem modela atoma.
Nakon brojnih radova Nielsa Bohra i njegovih kolega 1925. godine, rođen je novi smjer - svojevrsna kvantna mehanika. Uobičajeni izraz - "kvantna mehanika" pojavio se trideset godina kasnije.
Što znamo o kvantama i njihovim neobičnostima?
Danas je kvantna fizika otišla dovoljno daleko. Otkriveno je mnogo različitih pojava. Ali što zapravo znamo? Odgovor iznosi jedan moderni znanstvenik. "Može se vjerovati u kvantnu fiziku ili je ne razumjeti", definicija je Richarda Feynmana. Razmislite o tome sami. Bit će dovoljno spomenuti takav fenomen kao što je kvantna isprepletenost čestica. Ovaj fenomen gurnuo je znanstveni svijet u poziciju potpune zbunjenosti. Još veći šokje da je rezultirajući paradoks nespojiv s Newtonovim i Einsteinovim zakonima.
Po prvi put se o učinku kvantne isprepletenosti fotona raspravljalo 1927. na petom Solvayev kongresu. Nastala je žestoka svađa između Nielsa Bohra i Einsteina. Paradoks kvantne isprepletenosti potpuno je promijenio razumijevanje suštine materijalnog svijeta.
Poznato je da se sva tijela sastoje od elementarnih čestica. Sukladno tome, svi fenomeni kvantne mehanike odražavaju se u običnom svijetu. Niels Bohr je rekao da ako ne gledamo u mjesec, onda on ne postoji. Einstein je to smatrao nerazumnim i vjerovao je da objekt postoji neovisno o promatraču.
Pri proučavanju problema kvantne mehanike treba razumjeti da su njezini mehanizmi i zakoni međusobno povezani i da se ne pokoravaju klasičnoj fizici. Pokušajmo razumjeti najkontroverznije područje - kvantnu isprepletenost čestica.
Teorija kvantne zapletenosti
Za početak, vrijedi shvatiti da je kvantna fizika poput bunara bez dna u kojem se sve može pronaći. Fenomen kvantne isprepletenosti početkom prošlog stoljeća proučavali su Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck i mnogi drugi fizičari. Tijekom dvadesetog stoljeća tisuće znanstvenika diljem svijeta aktivno su ga proučavali i eksperimentirali.
Svijet je podložan strogim zakonima fizike
Zašto postoji toliki interes za paradokse kvantne mehanike? Sve je vrlo jednostavno: živimo, poštujući određene zakone fizičkog svijeta. Sposobnost "zaobilaženja" predodređenja otvara magična vrata, izvan njegdje sve postaje moguće. Na primjer, koncept "Schrödingerove mačke" vodi do kontrole materije. Također će postati moguće teleportirati informacije, što uzrokuje kvantnu isprepletenost. Prijenos informacija postat će trenutan, bez obzira na udaljenost. Ovo se pitanje još uvijek proučava, ali ima pozitivan trend.
Analogija i razumijevanje
Koja je jedinstvenost kvantne isprepletenosti, kako je razumjeti i što se s njom događa? Pokušajmo to shvatiti. To će zahtijevati neki misaoni eksperiment. Zamislite da imate dvije kutije u rukama. Svaki od njih sadrži jednu kuglicu s prugom. Sada dajemo jednu kutiju astronautu, a on leti na Mars. Čim otvorite kutiju i vidite da je pruga na lopti vodoravna, tada će u drugoj kutiji lopta automatski imati okomitu prugu. To će biti kvantna zapetljanost izražena jednostavnim riječima: jedan objekt unaprijed određuje položaj drugog.
Međutim, treba shvatiti da je ovo samo površno objašnjenje. Da bi se dobila kvantna isprepletenost, potrebno je da čestice imaju isto porijeklo, kao blizanci.
Vrlo je važno razumjeti da će eksperiment biti prekinut ako je netko prije vas imao priliku pogledati barem jedan od objekata.
Gdje se može koristiti kvantna isprepletenost?
Načelo kvantne isprepletenosti može se koristiti za prijenos informacija na velike udaljenostiodmah. Takav zaključak proturječi Einsteinovoj teoriji relativnosti. Kaže da je maksimalna brzina kretanja svojstvena samo svjetlosti - tristo tisuća kilometara u sekundi. Ovaj prijenos informacija omogućuje postojanje fizičke teleportacije.
Sve na svijetu je informacija, uključujući materiju. Do ovog su zaključka došli kvantni fizičari. Godine 2008., na temelju teorijske baze podataka, bilo je moguće vidjeti kvantnu isprepletenost golim okom.
Ovo još jednom sugerira da smo na rubu velikih otkrića - kretanja u prostoru i vremenu. Vrijeme u svemiru je diskretno, pa trenutno kretanje na golemim udaljenostima omogućuje ulazak u različite vremenske gustoće (na temelju hipoteza Einsteina, Bohra). Možda će u budućnosti to biti stvarnost kao što je mobilni telefon danas.
Eterdinamika i kvantna zapetljanost
Prema nekim vodećim znanstvenicima, kvantna isprepletenost objašnjava se činjenicom da je prostor ispunjen nekom vrstom etera - crne tvari. Bilo koja elementarna čestica, kao što znamo, postoji u obliku vala i korpuskule (čestice). Neki znanstvenici vjeruju da su sve čestice na "platnu" tamne energije. Ovo nije lako razumjeti. Pokušajmo to shvatiti na drugi način - metodom asocijacije.
Zamislite sebe na plaži. Lagani povjetarac i lagani povjetarac. Vidite valove? A negdje u daljini, u odsjaju sunčevih zraka, vidi se jedrilica.
Brod će biti naša elementarna čestica, a more će biti eter (mračnoenergija). More se može kretati u obliku vidljivih valova i kapljica vode. Na isti način, sve elementarne čestice mogu biti samo more (njegov sastavni dio) ili zasebna čestica - kap.
Ovo je pojednostavljeni primjer, sve je malo kompliciranije. Čestice bez prisustva promatrača su u obliku vala i nemaju fiksnu lokaciju.
Bijela jedrilica je istaknuti objekt, razlikuje se od površine i strukture morske vode. Na isti način postoje "vrhovi" u oceanu energije koje možemo percipirati kao manifestacije nama poznatih sila koje su oblikovale materijalni dio svijeta.
Mikrosvijet živi po svojim zakonima
Princip kvantne isprepletenosti može se razumjeti ako uzmemo u obzir činjenicu da su elementarne čestice u obliku valova. Bez određene lokacije i karakteristika, obje su čestice u oceanu energije. U trenutku kada se promatrač pojavi, val se "pretvara" u objekt dostupan dodiru. Druga čestica, promatrajući ravnotežni sustav, poprima suprotna svojstva.
Opisani članak nije usmjeren na opsežne znanstvene opise kvantnog svijeta. Sposobnost obične osobe da razumije temelji se na dostupnosti razumijevanja prezentiranog materijala.
Fizika čestica proučava isprepletenost kvantnih stanja na temelju spina (rotacije) elementarne čestice.
Znanstveni jezik (pojednostavljeno) - kvantna zapetljanost definirana je različitim okretajima. NAU procesu promatranja objekata, znanstvenici su vidjeli da mogu postojati samo dva okreta - uzduž i poprijeko. Čudno je da u drugim položajima čestice ne “poziraju” promatraču.
Nova hipoteza - novi pogled na svijet
Proučavanje mikrokozmosa - prostora elementarnih čestica - dovelo je do mnogih hipoteza i pretpostavki. Učinak kvantne isprepletenosti potaknuo je znanstvenike na razmišljanje o postojanju neke vrste kvantne mikrorešetke. Po njihovom mišljenju, na svakom čvoru - točki presjeka - postoji kvant. Sva energija je integralna rešetka, a očitovanje i kretanje čestica moguće je samo kroz čvorove rešetke.
Veličina "prozora" takve rešetke je prilično mala, a mjerenje modernom opremom je nemoguće. Međutim, kako bi potvrdili ili opovrgli ovu hipotezu, znanstvenici su odlučili proučavati gibanje fotona u prostornoj kvantnoj rešetki. Zaključak je da se foton može kretati ravno ili cik-cak - duž dijagonale rešetke. U drugom slučaju, nakon što je prevladao veću udaljenost, potrošit će više energije. Sukladno tome, bit će drugačiji od fotona koji se kreće pravocrtno.
Možda ćemo s vremenom naučiti da živimo u prostornoj kvantnoj mreži. Ili je ova pretpostavka možda pogrešna. Međutim, princip kvantne isprepletenosti ukazuje na mogućnost postojanja rešetke.
Jednostavno rečeno, u hipotetičkoj prostornoj "kocki" definicija jednog lica nosi jasno suprotno značenje drugog. Ovo je princip očuvanja strukture prostora -vrijeme.
Epilog
Da bismo razumjeli čarobni i tajanstveni svijet kvantne fizike, vrijedno je pomno pogledati tijek znanosti u posljednjih pet stotina godina. Nekada je Zemlja bila ravna, a ne sferna. Razlog je očit: ako uzmete njegov oblik kao okrugli, tada voda i ljudi neće moći odoljeti.
Kao što vidimo, problem je postojao u nedostatku cjelovite vizije svih aktera. Moguće je da modernoj znanosti nedostaje vizija svih glumačkih sila za razumijevanje kvantne fizike. Praznine u viziji stvaraju sustav proturječnosti i paradoksa. Možda čarobni svijet kvantne mehanike krije odgovore na ova pitanja.
