Zlatno jesenje lišće drveća je blistalo. Zraci večernjeg sunca dodirnuli su istanjene vrhove. Svjetlo se probijalo kroz granje i priredilo spektakl bizarnih figura koje su treperile na zidu univerzitetske "kapterke".
Zamišljeni pogled ser Hamiltona polako je klizio, posmatrajući 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 Njutnove mehanike poput igre sjenki na zidu, varljivo preplićući figure i ostavljajući mnoga pitanja bez odgovora. „Možda je to talas… ili je to tok čestica“, razmišljao je naučnik, „ili je svetlost manifestacija oba fenomena. Kao figure satkane od senke i svetlosti.”
Početak kvantne fizike
Zanimljivo je gledati velike ljude i pokušati shvatiti kako se rađaju velike ideje koje mijenjaju tok evolucije čitavog čovječanstva. Hamilton je jedan od onih koji su stajali na početku kvantne fizike. Pedeset godina kasnije, početkom dvadesetog veka, mnogi naučnici 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 otkaz, sa stanovišta obične elektrodinamike. U istom periodu, Max Planck i Niels Bohr objavili su mnoge radove o prirodi atoma. Uprkos njihovom mukotrpnom radu, nije bilo potpunog razumijevanja strukture atoma.
Nekoliko godina kasnije, 1905. godine, malo poznati nemački naučnik Albert Ajnštajn objavio je izveštaj o mogućnosti postojanja svetlosnog kvanta u dva stanja - talasnom i korpuskularnom (čestice). U njegovom radu dani su argumenti koji objašnjavaju razlog neuspjeha modela. Međutim, Ajnštajnova vizija bila je ograničena starim shvatanjem modela atoma.
Nakon brojnih radova Nielsa Bora i njegovih kolega 1925. godine, rođen je novi pravac - svojevrsna kvantna mehanika. Uobičajeni izraz - "kvantna mehanika" pojavio se trideset godina kasnije.
Šta znamo o kvantama i njihovim neobičnostima?
Danas je kvantna fizika otišla dovoljno daleko. Otkriveno je mnogo različitih fenomena. Ali šta mi zapravo znamo? Odgovor daje jedan savremeni naučnik. "Može se ili vjerovati u kvantnu fiziku ili je ne razumjeti", definicija je Richarda Feynmana. Razmislite sami. Dovoljno je spomenuti takav fenomen kao što je kvantna zapetljanost čestica. Ovaj fenomen gurnuo je naučni svijet u poziciju potpune zbunjenosti. Još veći šokje da je rezultirajući paradoks nekompatibilan sa zakonima Newtona i Einsteina.
Po prvi put se o efektu kvantnog isprepletenosti fotona raspravljalo 1927. godine na petom Solvay-ovom kongresu. Nastala je žestoka rasprava 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. Shodno tome, svi fenomeni kvantne mehanike odražavaju se u običnom svijetu. Niels Bohr je rekao da ako ne gledamo u mjesec, onda on ne postoji. Ajnštajn je ovo smatrao nerazumnim i verovao je da objekat postoji nezavisno od posmatrača.
Kada se proučavaju problemi kvantne mehanike, treba shvatiti da su njeni mehanizmi i zakoni međusobno povezani i da se ne povinuju klasičnoj fizici. Pokušajmo razumjeti najkontroverzniju oblast - kvantnu isprepletenost čestica.
Teorija kvantne zapetljanosti
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 Ajnštajn, Bor, Maksvel, Bojl, Bel, Plank i mnogi drugi fizičari. Tokom dvadesetog veka, hiljade naučnika širom sveta aktivno su ga proučavali i eksperimentisali.
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 da se „zaobiđe“predodređenje otvara magična vrata, iza njihgde sve postaje moguće. Na primjer, koncept "Schrödingerove mačke" vodi ka kontroli materije. Također će postati moguće teleportirati informacije, što uzrokuje kvantnu isprepletenost. Prijenos informacija će postati trenutan, bez obzira na udaljenost. Ovo pitanje je još uvijek u fazi proučavanja, ali ima pozitivan trend.
Analogija i razumijevanje
Koja je jedinstvenost kvantne isprepletenosti, kako je razumjeti i šta se s njom događa? Pokušajmo to shvatiti. Ovo će zahtijevati neki misaoni eksperiment. Zamislite da imate dvije kutije u rukama. Svaki od njih sadrži jednu loptu sa prugom. Sada dajemo jednu kutiju astronautu, i on leti na Mars. Čim otvorite kutiju i vidite da je pruga na lopti horizontalna, tada će u drugoj kutiji lopta automatski imati vertikalnu prugu. Ovo 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 zapetljanost, potrebno je da čestice imaju isto porijeklo, kao blizanci.
Veoma je važno shvatiti da će eksperiment biti poremećen ako je neko prije vas imao priliku pogledati barem jedan od objekata.
Gdje se može koristiti kvantna zapetljanost?
Princip kvantne isprepletenosti može se koristiti za prijenos informacija na velike udaljenostiodmah. Takav zaključak je u suprotnosti sa Ajnštajnovom teorijom relativnosti. Kaže da je maksimalna brzina kretanja svojstvena samo svjetlosti - tri stotine hiljada kilometara u sekundi. Ovaj prijenos informacija omogućava postojanje fizičke teleportacije.
Sve na svijetu je informacija, uključujući materiju. Kvantni fizičari su došli do ovog zaključka. Godine 2008, na osnovu teorijske baze podataka, bilo je moguće vidjeti kvantnu isprepletenost golim okom.
Ovo još jednom sugerira da smo na ivici velikih otkrića - kretanja u prostoru i vremenu. Vrijeme u Univerzumu je diskretno, tako da trenutno kretanje na ogromnim udaljenostima omogućava ulazak u različite vremenske gustine (na osnovu hipoteza Einsteina, Bohra). Možda će u budućnosti to biti stvarnost kao što je mobilni telefon danas.
Eterdinamika i kvantna zapetljanost
Prema nekim vodećim naučnicima, kvantna isprepletenost se objašnjava činjenicom da je prostor ispunjen nekom vrstom etra - crne materije. Bilo koja elementarna čestica, kao što znamo, postoji u obliku talasa i korpuskule (čestice). Neki naučnici smatraju 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 talase? A negde u daljini, u odsjaju sunčevih zraka, vidi se jedrilica.
Brod će biti naša elementarna čestica, a more će biti etar (mračnoenergije). 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 posebna čestica - kap.
Ovo je pojednostavljen primjer, sve je malo komplikovanije. Čestice bez prisustva posmatrača su u obliku talasa i nemaju fiksnu lokaciju.
Bijela jedrilica je istaknuti objekt, razlikuje se od površine i strukture morske vode. Na isti način, postoje "vrhovi" u okeanu energije koje možemo shvatiti kao manifestacije nama poznatih sila koje su oblikovale materijalni dio svijeta.
Mikrosvijet živi po svojim zakonima
Princip kvantne isprepletenosti se može razumjeti ako uzmemo u obzir činjenicu da su elementarne čestice u obliku valova. Bez određene lokacije i karakteristika, obe čestice su u okeanu energije. U trenutku kada se posmatrač pojavi, talas se „pretvara“u objekat dostupan dodiru. Druga čestica, posmatrajući ravnotežni sistem, dobija suprotna svojstva.
Opisani članak nije usmjeren na opsežne naučne opise kvantnog svijeta. Sposobnost običnog čoveka da razume se zasniva na dostupnosti razumevanja predstavljenog materijala.
Fizika čestica proučava isprepletenost kvantnih stanja na osnovu spina (rotacije) elementarne čestice.
Naučni jezik (pojednostavljeno) - kvantna zapetljanost je definisana različitim spinovima. ATU procesu posmatranja objekata, naučnici su vidjeli da mogu postojati samo dva okreta - uzduž i poprijeko. Čudno je da u drugim pozicijama čestice ne "poziraju" posmatraču.
Nova hipoteza - novi pogled na svijet
Proučavanje mikrokosmosa - prostora elementarnih čestica - dovelo je do mnogih hipoteza i pretpostavki. Efekat kvantne isprepletenosti podstakao je naučnike da razmišljaju o postojanju neke vrste kvantne mikrorešetke. Po njihovom mišljenju, na svakom čvoru - tački presjeka - postoji kvant. Sva energija je integralna rešetka, a ispoljavanje 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, naučnici su odlučili da proučavaju kretanje fotona u prostornoj kvantnoj rešetki. Suština je da se foton može kretati ravno ili cik-cak - duž dijagonale rešetke. U drugom slučaju, savladavši veću udaljenost, potrošit će više energije. U skladu s tim, to će se razlikovati od fotona koji se kreće pravolinijski.
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 razumeli magični i misteriozni svet kvantne fizike, vredi pažljivo pogledati tok nauke u poslednjih pet stotina godina. Nekada je Zemlja bila ravna, a ne sferna. Razlog je očigledan: ako uzmete njegov oblik kao okruglo, onda voda i ljudi neće moći odoljeti.
Kao što vidimo, problem je postojao u nedostatku potpune vizije svih aktera. Moguće je da modernoj nauci nedostaje vizija svih aktivnih sila da bi razumela kvantnu fiziku. Praznine u viziji stvaraju sistem kontradikcija i paradoksa. Možda čarobni svijet kvantne mehanike krije odgovore na ova pitanja.
