Je realita iluzí? Pět experimentů k zamyšlení

Na světe neexistuje nikdo, kdo by dokázal pochopit, co je to kvantová mechanika. To je asi to nejdůležitější, co o ní potřebujete vědět. Ano, mnoho fyziků se naučilo její zákony; dokonce se naučili předvídat fenomény v závislosti na kvantových výpočtech. Stále ale není jasné, proč pozorovatel experimentu určuje chování systému a způsobí, že dojde k upřednostnění jednoho stavu před jiným. Vybrali jsme příklady experimentů s výsledky, které jsou nevyhnutelně ovlivněny pozorovatelem, a snažili se tak přijít na to, jak se kvantová mechanika vypořádá se zásahem vědomého myšlení do hmotné reality.

eshop energie života nabízí


KOTVIČNÍK 50% 20g

nakopne hormony

199 Kč

CAMU CAMU 100g

doplní vitamin C

349 Kč

KOTVIČNÍK 90% 20g

nakopne hormony

299 Kč

AŠVAGANDA 100 tob.

uklidní a povzbudí

399 Kč


Líbí se Vám téma článku? Podělte se o něj s přáteli nebo jim ho pošlete e-mailem

1. Schrödingerova kočka

V dnešní době existuje mnoho interpretací kvantové mechaniky, z nichž aktuálně nejznámější je pravděpodobně kodaňská interpretace.

Ve 20. letech 20. století zformulovali její obecné postuláty Niels Bohr a Werner Heisenberg. Ústředním termínem kodaňské interpretace se stala vlnová funkce, což je matematická funkce, která obsahuje informace o veškerých možných stavech kvantového systému, ve kterých současně existuje

Kodaňská interpretace říká, že stav systému a jeho pozice ve srovnání s ostatními stavy lze určit pouze pozorováním (vlnová funkce pouze pomáhá matematicky vypočítat pravděpodobnost, že se systém nachází v tom či onom stavu). Lze říci, že po zpozorování se kvantový systém změní na klasický a okamžitě přestane existovat v jiných stavech, než ve kterém byl zpozorován.

Tento přístup měl vždy své odpůrce (vzpomeňme například na Einsteinův výrok „Bůh nehraje v kostky“), ale přesnost výpočtů a předpovědí převažovala. Počet stoupenců kodaňské interpretace však klesá a hlavním důvodem tohoto poklesu je záhadný okamžitý kolaps vlnové funkce během experimentů. Známý myšlenkový experiment Erwina Schrödingera s nebohou kočkou měl za cíl demonstrovat absurditu tohoto fenoménu.

Shrňme si podstatu tohoto experimentu. Živá kočka je umístěna do neprůhledné krabice spolu s nádobou obsahující jed a mechanismem, který náhodně jed uvolní. Může jít například o radioaktivní atom, který při svém rozkladu rozbije nádobu. Přesný čas rozkladu atomu není znám. Je znám pouze poločas rozpadu neboli čas, během kterého dojde k rozpadu s 50% pravděpodobností.

Pro vnějšího pozorovatele se samozřejmě kočka nachází ve dvou stavech: je buď živá, pokud vše dobře dopadne, nebo mrtvá, pokud dojde k rozpadu a nádoba se rozbije. Oba stavy jsou popsány vlnovou funkcí kočky, která se v průběhu času mění. Čím víc času uběhne, tím větší je šance, že již došlo k radioaktivnímu rozpadu. Jakmile však krabici otevřeme, dojde ke kolapsu vlnové funkce a okamžitě vidíme výsledek tohoto nelidského experimentu.

Dokud tedy pozorovatel krabici neotevře, je kočka odsouzena k nekonečnému balancování na hraně mezi životem a smrtí a její osud rozhodne pouze čin pozorovatele. Toto je absurdita, na kterou Schrödinger poukazuje.

2. Difrakce elektronů

Podle hlasování nejlepších fyziků, které provedl The New York Times je experiment s difrakcí elektronů jedním z nejpodivnějších experimentů v historii vědy. V čem je jeho podstata?

Představte si zdroj, který vyzařuje proud elektronů na fotosenzitivní stínítko a překážku v cestě těchto elektronů ve formě měděné desky s dvěma štěrbinami. Co lze předpokládat, že se objeví na stínítku, pokud si představíte elektrony jako kuličky s nábojem? Dva osvětlené proužky naproti štěrbin.

Ve skutečnosti se ale zobrazí mnohem složitější vzor střídajících se černých a bílých pruhů. K tomu dochází tak, že po průchodu štěrbinou se elektrony začnou chovat jako vlny, ne částice (stejně jako fotony nebo světelné částice, které mohou být zároveň i vlnami). Tyto vlny na sebe v prostoru vzájemně působí (buď se potlačují, nebo zesilují), takže ve výsledku se na stínítku zobrazí složitý vzor střídajících se černých a bílých pruhů.

Výsledek experimentu se nemění, a pokud prochází štěrbinou jeden elektron za druhým, místo aby procházely všechny za sebou v jediném proudu, lze i jednu částici považovat za vlnu. Jediný elektron je dokonce schopen projít oběma štěrbinami zároveň (což je také jeden z hlavních postulátů kodaňské interpretace kvantové mechaniky, kdy částice mohou zároveň projevovat jak „běžné“ fyzikální vlastnosti, tak exotické vlastnosti jako vlny).

Ale co pozorovatel? Ten přináší do již tak komplikovaného experimentu ještě větší zmatek. Když se fyzikové u podobných experimentů snažili pomocí nástrojů určit, kterou štěrbinou elektron skutečně projde, obraz na stínítku se náhle změnil do „klasického“ tvaru se dvěma osvětlenými částmi naproti štěrbinám bez dalších střídajících se proužků.

Zdá se, že pod bedlivým dozorem pozorovatelů nechtěly elektrony ukázat svůj vlnový charakter. Ovlivnila pozorovatele instinktivní touha vidět jasný a jednoduchý obraz? Jde o jakousi záhadu? Existuje jednodušší vysvětlení: nelze provést pozorování systému bez toho, aby bylo fyzicky ovlivněno. Ale o tom si řekneme později.

3. Zahřátý fulleren

Experimenty s difrakcí částic byly prováděny i u daleko větších objektů, než jsou elektrony. Například za použití fullerenů, což jsou uzavřené molekuly skládající se z tuctů atomů uhlíku (fulleren s 60 atomy uhlíku například připomíná tvarem fotbalový míč – dutá koule složená z pěti- a šestiúhelníků).

Nedávno se do těchto experimentů pokusila skupina vědců z Vídeňské univerzity pod dohledem profesora Zeilingera přidat element pozorování. Proto ozářili pohybující se molekuly fullerenu laserovým paprskem. Molekuly ohřáté vnějším zdrojem poté začaly zářit a nakonec odhalily pozorovateli svou přítomnost v prostoru.

S touto změnou se však zároveň změnilo i chování molekul. Před tímto komplexním pozorováním se fullereny docela obstojně vyhýbaly překážkám (čímž vykazovaly vlastnosti podobné vlnám), podobně jako tomu bylo u elektronů procházejících neprůhlednou překážkou. V přítomnosti pozorovatele se ale fullereny začaly chovat jako zcela zákonů dbalé skutečné částice.

4. Ochlazující měření

Jedním ze známých zákonů světa kvantové fyziky je Heisenbergův princip neurčitosti, který tvrdí, že je nemožné určit zároveň rychlost a polohu elementární částice. Čím přesněji určíme rychlost částice, tím méně přesně můžeme určit její polohu. Platnost kvantových zákonů působících na miniaturní částice však zůstává ve světě makroskopických předmětů bez povšimnutí.

Nedávné pokusy provedené profesorem Schwabem ve Spojených státech jsou o to cennější, protože kvantové účinky nebyly prokázány na úrovni molekul elektronů nebo fullerenů (jejichž průměr je asi 1 nm), ale na trochu hmotnějším předmětu, jakým je hliníkový pásek.

Tento pásek byl na obou koncích upevněn, takže se jeho střed nacházel v závěsném stavu a mohl vibrovat působením vnějších vlivů. Vedle pásku bylo postaveno zařízení schopné přesně zaznamenávat polohu pásku.

Závěr přinesl dva zajímavé poznatky. Za prvé, každé měření polohy předmětu a jeho pozorování měly na pásek vliv; po každém měření se poloha pásku změnila. Obecně lze říci, že experimentátor s vysokou přesností určil souřadnice pásku a proto, podle Heisenbergova principu, změnil jeho rychlost a tím i následující polohu.

Druhý, poměrně neočekávaný, poznatek byl ten, že některá měření měla za následek ochlazení pásku. Pozorovatel tedy dokáže změnit fyzikální vlastnosti předmětu pouze svou přítomností.

harmonizace728x90 - Je realita iluzí? Pět experimentů k zamyšlení

5. Mrznoucí částice

Jak je známo, rozpad nestabilních radioaktivních částic neslouží pouze pro pokusy na kočkách, ale i pro vlastní experimentování. Každá částice má průměrnou životnost, která, jak se ukázalo, se může pod bdělým zrakem pozorovatele prodloužit.

Tento kvantový efekt byl poprvé předpověděn v 60. letech 20. století a v roce 2006 byl publikován brilantní důkaz v podobě experimentu skupinou, kterou vedl laureát Nobelovy ceny ve fyzice Wolfgang Ketterle z Massachusettského technologického institutu.

Referát pojednává o studii rozpadu nestabilních excitovaných atomů rubidia. Okamžitě po preparaci systému byla pozorována excitace atomů jejich vystavením paprsku laseru. Pozorování bylo provedeno ve dvou režimech: nepřetržitý (systém byl nepřetržitě vystavován slabým světelným pulzům) a v impulzech (systém byl v čas od času ozářen silnějšími pulzy).

Získané výsledky se zcela shodují s teoretickými předpověďmi. Vlivem externího světla dochází ke zpomalení rozpadu částic a jejich návratu do původního stavu. Rozsah tohoto účinku se shoduje s předpovědí. Maximální životnost nestabilních excitovaných atomů rubidia byla prodloužena až 30násobně.

Kvantová mechanika a vědomí

Elektrony a fullereny přestávají vykazovat vlnové vlastnosti, hliníkové pásky se ochlazují a nestabilní částice mrznou při rozpadu – svět se pod zrakem pozorovatele mění. Proč by nemohlo jít o důkaz, že naše mysl zasahuje do fungovaní světa? Možná měli Carl Jung a Wolfgang Pauli (rakouský fyzik a laureát Nobelovy ceny, průkopníci kvantové mechaniky) pravdu, když tvrdili, že fyzikální zákony a vědomí by měly být chápány jako navzájem se doplňující?

Jsme pouze krok od toho, abychom si přiznali, že svět kolem nás je pouze zdánlivý produkt naší mysli. Strašidelné, že ano? Pokusme se opět apelovat na fyziky. Zvlášť když se v posledních letech kodaňská interpretace kvantové mechaniky se záhadným kolapsem vlnové funkce těší stále menší přízni, což uvolňuje místo pro další velmi praktický a důvěryhodný termín dekoherence.

Věc se má tak: ve všech pozorovaných pokusech experimentátoři nevyhnutelně ovlivnili systém. Ozářili jej laserem, či nastavili měřicí zařízení. Jenže toto je velmi běžný a důležitý princip: bez interakce nelze pozorovat systém nebo měřit jeho vlastnosti. A kde je interakce, tam je změna vlastností. Zvláště když je miniaturní kvantový systém ovlivněn kolosálními kvantovými předměty. Neutrality pozorovatele ve stylu Buddhy tudíž nelze docílit.

To vysvětluje termín „dekoherence“, což je (z pohledu termodynamiky) nevratný proces změny kvantových vlastností systému při interakci s jiným, větším systémem. Během této interakce ztratí kvantový systém původní vlastnosti a stane se klasickým systémem, který „poslouchá“ velký systém. To vysvětluje paradox Schrödingerovy kočky: kočka je tak velký systém, že ji nelze jednoduše izolovat od zbytku světa. Už samotný návrh tohoto myšlenkového experimentu není tak docela správný. V každém případě v porovnání s realitou vědomí jako aktem stvoření představuje dekoherence mnohem pohodlnější přístup. Možná až příliš pohodlný. Podle tohoto přístupu představuje celý klasický svět vskutku jeden velký důsledek dekoherence. A jak uvádějí autoři jedné z nejvýznamnějších knih v této oblasti, vedl by takový přístup logicky k prohlášením jako „na světě neexistují žádné částice“ nebo „na základní úrovni neexistuje čas“.

Může za to tedy tvůrce-pozorovatel nebo mocná dekoherence? Jsme nuceni zvolit si jedno z těchto dvou zel. Pamatujte však, že vědci jsou stále více přesvědčeni, že tyto známé kvantové efekty tvoří základ našich duševních procesů. Je tedy na každém z nás určit, kde končí pozorování a začíná realita.

zdrojový článek: www.in5d.com

překlad: Siw


MLADÝ JEČMEN BIO 100g

detoxikuje tělo

139 Kč

ERYTHRITOL 1000 g

nahradí bílý cukr

249 Kč

MONOATOMICKÉ ZLATO

rozšíří vaše vědomí

1851 Kč

SLUNEČNICE 500 g

dodá zdravé tuky

41 Kč


Buďte první kdo přidá komentář

Napište komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.


*