Záhady kvantové fyziky

3. srpna 2009 v 21:18 | Petr Hawliczek |  KVANTOVÁ FYZIKA A FILOSOFICKÉ OTÁZKY
V tomto článku vás seznámím s pár záhadami kvantové fyziky, které by se zdály s logickým přístupem k vesmíru absolutně nesmyslné. Účelem tohoto textu je uvědomit si alespoň z malé části jaké možnosti nám kvantová mechanika dává a že opravdu vše je možné.
Dlouho jsem uvažoval o psaní či nepsání tohoto článku, protože mým cílem bylo, zájmem o tyto záhady, se dostat blíže k odpovědím na největší filosofické záhady o našem bytí, smyslu života a determinismu. Vím, že jediné čeho docílím tímto textem asi bude, že budete jen více zmateni, kde to vlastně žijete, avšak na druhou stranu si myslím, že je důležité vědět pravdu, alespoň do té míry, do které jsme na ní, jako lidstvo, přišli. Pravda je velice jednoduchá a to ta, že nevíme vůbec nic a pokud něco víme, tak si tím nikdy nemůžeme být jisti. Teď se může zdát minulá věta jako obyčejná věta nějakého filosofa, avšak dále v tomto textu se budu snažit objasnit některé záhady, na které jsem za nějaké ty dva roky studia fyziky, kvantové fyziky a filozofie přišel a myslím si, že potom už vám minulá věta bude méně vzdálená.
Musím se bohužel omluvit, že neuvedu přesné odkazy na jednotlivé zdroje informací, protože většinu těchto informací jsem získal při studování knih teoretické a kvantové fyziky, a pouze občas jsem si vypsal nějakou myšlenku bez odkazu na knihu. Proto zde u jednotlivých části nemohu uvádět přesně, z které knihy jaká myšlenka je, v závěru jsou však uvedeny hlavní knihy ze kterých jsem čerpal.

V textu se budu zabývat hlavně třemi záhadami kvantové fyziky, a to:
1) Sčítání přes historie
2) EPR paradox
3) Tunelování

Na úvod bych zde uvedl citát největšího kvantového fyzika 20. století, Richarda Feynmana: "Myslím, že mohu s jistotou prohlásit, že kvantové mechanice nerozumí nikdo."

Jako první záhadu bych zde uvedl tzv. Feynmanovo sčítání přes historie. Což je definice jak se částice pohybuje z bodu A do bodu B. Podle klasické mechaniky (pokud na částici nepůsobí pole ani síla), tak by se měla pohybovat rovnoměrně přímočaře z bodu A do bodu B. Avšak když se tato částice pohybuje, projevují se na ní kvantové fluktuace a tak do bodu B někdy nedoletí tak jak bychom očekávali. Feynman vytvořil matematický model, jehož výsledky přesně odpovídaly těmto kvantovým fluktuacím, které jsou čistě náhodné. Zajímavé je to, co matematický model říká a jak tento výsledek určí. Tento model totiž bere v potaz nejen přímou dráhu z bodu A do bodu B, ale všechny možné dráhy (ty co vedou přes druhou stranu místnosti, přes druhou stranu naší země, dokonce i přes nejvzdálenější hvězdu), to však není všechno, model totiž bere i všechny možné dráhy vedoucí přes celou historii vesmíru až do jeho vzniku. Takže v podstatě když mávnete rukou, tak se ruka nepohybuje jen tam, kde ji vidíte, ale prostupuje celý vesmír až do samotného počátku. Většina z těchto drah se však vyruší a jen nepatrná část se projeví. A právě ty odchylky, které se projeví přesně odpovídají odchylkám, jež pozorujeme v praxi.
Tím jsem myslím pochopil velikou část filosofie víry, protože když si to uvědomíte, tak můžete zcela náhodně ovlivnit vašimi atomy v těle cokoli a dokonce i něco co se už odehrálo (pokud pomineme determinismus). Takže je klidně možné, pokud je mozek spojen s nějakou "vyšší části" která může reálně ovlivňovat tyto fluktuace, tak je v podstatě možné vysvětlit telekinezi a telepatii. Možná že ještě nejsme dostatečně vyvinuti na komunikaci s tímto systémem, možná ani nikdy nebudeme a možná ani nic takového neexistuje. Ale každopádně je jasné, že pouze svými pohyby ovlivňujeme mnohem více, než si myslíme, což je silná myšlenka. Avšak nezodpovíme tím otázku, zda je budoucnost determinována anebo jaký je smysl života.

Další ze záhad je EPR paradox, což je myšlenka nadsvětelného přenosu informace. Tento paradox pracuje na principu neurčitosti polarizace světla. Tedy pokud máme zdroj světla a paprsek vycházející z něj nepozorujeme, jeho polarizace je čistě náhodná. Následně paprsek rozdělíme polopropustným zrcadlem na 2 části a pošleme je zrcadly daleko od sebe. Polopropustné zrcadlo rozdělí každý foton na 2 části, u nichž ještě neznáme polarizaci. Pokud však začneme pozorovat jednu část paprsku a dozvíme se její polarizaci, tak můžeme s jistotou říci, že druhá část paprsku bude polarizována o 90°. Na tom by ještě nebylo nic tak zvláštního. Avšak pokud při pozorování zpolarizujeme první paprsek obráceně, třeba polarizačním filtrem, na druhé straně se objeví vždy paprsek otočený o 90° oproti již prvnímu obráceně polarizovanému paprsku. Tím vlastně polarizaci můžeme přenášet informace nekonečnou rychlostí, třeba z jednoho konce vesmíru na druhý. Problém je však v tom, že před otočením polarizace prvního paprsku nevíme, jak byl polarizován a také nevíme, jak ho otočíme, akorát víme, že druhá část bude vždy otočena o 90°. Takže zde je problém pravděpodobnosti náhody 50%. Šlo by však dodatečně posílat informace o polarizaci prvního paprsku klasicky radiovým signálem k druhému paprsku, avšak zde bychom spadli s přenosem informací na rychlost světla a tím by celý proces EPR přenosu informací byl bezcenný (nedostali bychom se s informací za hranici Einsteinova světelného kuželu).
Když jsem slyšel poprvé o této problematice, neváhal jsem a vzal jsem první polopropustné sklíčko, co jsem měl z CD-ROM mechanik, zrcátka, laser z laserového ukazovátka a polarizační filtry z LCD displejů a pustil jsem se do ověřování. Měnil jsem natočení polarizačních filtrů a sledoval změny v intenzitě paprsku na stínítku. Avšak nepočítal jsem s náhodnosti 50%, proto jsem nedospěl k žádným výsledkům. Paprsek nebyl pozorovatelně ovlivňován. Je to však velice zajímavá myšlenka, kde se dostáváme mnohem dál než u klasické fyziky, protože rychlost světla zde už nehraje roli. Tento princip dokonce platí i pro dvě identické částice, pokud nějak ovlivníme jednu, druhou tím ovlivníme také, ať jsou jakkoli daleko. U tohoto paradoxu jsem se také zamyslel nad tím, jak je možné, že nás Bůh všechny pozoruje (pokud připustíme jeho existenci) a to nadsvětelnou rychlostí, což díky EPR paradoxu je možné. Pokud bychom dokázali i my nějak obejít pravděpodobnost, mohli bychom komunikovat na jakoukoli vzdálenost a to doslova nekonečnou rychlostí.

Fotky pokusů s EPR paradoxem:
(paprsek prochází nejdříve polopropustným zrcádkem, následně klasickým zrcádkem, rozdělen na 2 části prochází dvěma polarizačnimi filtry a následně už dopadá na stínitko)
Jako třetí ze záhad kvantové mechaniky bych zde zmínil tunelování částic. Základem je myšlenka, že částice projde prostorem, tak jak bychom to podle klasické fyziky nikdy nepřipustili. Například může elektron projít barierou, kterou by neměl nikdy projít, pokud bych tento jev přirovnal k makrofyzice, můžeme si představit auto, které se najednou z ničehonic dostane z garáže přes zavřené dveře ven. Prostě najednou zmizí z garáže a objeví se venku. Dále bych to mohl přirovnat malé částici uvězněné v energetické bariéře silnější, než je její vlastní energie. Dalo by se to přirovnat kuličce, která se pohybuje v talířku, avšak nemá dostatečnou kinetickou energii, aby se dostala ven - v klasické makro fyzice se ta kulička z talířku nedostane "nikdy" ven. Avšak v kvantové fyzice, pokud je tato kulička velice malá a má dostatek času, tak existuje určitá pravděpodobnost, že se ven dostane. Možná si řeknete, že to je tak zanedbatelný jev, že se ani nestojí o něj zabývat. Avšak dokážu vám, že bez tohoto jevu bychom nedokázali ani žít. Na slunci by se totiž, ze zákonu klasické fyziky, nikdy nedostaly dva jádra vodíku tak blízko k sobě, aby se mohly spojit a vydat energii, která se vyzáří pomocí fotonů a my ji vnímáme jako sluneční svit. Tedy pokud by tento jev neexistoval, nesvítilo by ani naše slunce. A to už ani nezmiňuji důležitost tohoto jevu v polovodičové technice, kde bychom neměli téměř žádnou s technických vymožeností které nyní máme. Tímto jsem však jen chtěl ukázat na důležitost tunelového jevu, avšak to nejzajímavější však zmíním až teď.
Při tunelování částice překonávají rychlost světla. Kdysi jsem našel zajímavý článek na internetu a jednu jeho podobu si můžete přečíst zde: http://natura.baf.cz/natura/2001/5/20010506.html , jež mě velice zaujal. Ve zkratce se jedná o přenos signálu modulovaného na frekvenci 8,7GHz přes překážku širokou 11,4cm, kterou by signál projít neměl, avšak projde jí malá část díky tunelování fotonů mikrovln a ta malá část která projde překážkou, projde rychlostí 4,7x vyšší než je rychlost světla. Takže díky tunelování dokážeme přenést informaci rychlostí vyšší než je rychlost světla, což je určitě velice zajímavé. Přemýšlel jsem i o tom, jak by se tohoto jevu dalo využít k posílání zpráv do minulosti. Protože podle Einsteinovy teorie relativity by se měla v podstatě šipka času obrátit při překonání rychlosti světla. Avšak při tunelování proletí částice na druhou stranu vždy až po určitém čase, takže se zpět v čase nevrátí. Někde jsem četl i názory na tento experiment takové, že mikrovlny skládající se v podstatě z fotonu - každý z fotonu má určitý vlnový balíček, a tunelováním se přenesou jen začátky těchto vlnových balíčků, avšak to by neodpovídalo tomu, jak měnili tloušťku překážky v článku v odkazu a čas průletu se přitom neměnil. Každopádně přenos informace rychlostí vyšší než je rychlost světla je určitě velice zajímavá a měla by obrovské využití v moderních technologiích (kvantových počítačích) a komunikaci.

Důležité je ovšem uvědomit si, že pokud bychom věřili pouze Einsteinové teorii relativity, tak bychom nikdy nemohli připustit ani jeden z těchto zcela reálných skutečností kvantové mechaniky.

Závěrem bych zde uvedl několik citátu, jež mě zaujaly při studování této problematiky:

Jediným způsobem, jak rozumět vesmíru, alespoň pro teoretického fyzika, je určitý druh pozitivistického přístupu, v němž chápeme teorii jako model.
Stephen Hawking
(Tento citát jsem dlouho nemohl nebo nechtěl pochopit, protože jsem svět už neviděl jako svět, ale jako soustavu rovnic, avšak složitost a "nesmyslnost" kvantové mechaniky mě nakonec také dovedla k tomuto přístupu. Svět vidí každý tak, jak ho vidí a kdybychom neměli jedinou znalost, tak ho chápeme možná mnohem víc, než když o něm víme tolik informací, proto je třeba i s takovýmto množstvím informací na svět pohlížet tak jako bychom tyto informace neznali a řídili se pouze svým instinktivním intelektem.)

Je lepší usilovat o úplné pochopení světa, než propadat beznaději nad lidskou myslí.
Stephen Hawking
(Jak řekl Einstein, jen dvě věci jsou nekonečné - vesmír a lidská hloupost, avšak tím prvním si nejsem zcela jist. Proto si myslím, že i když je to těžké úsilí a možná i bez cíle, tak je pořád lepší se zapojit do hledání pravdy a pochopení světa, než se zapojit bezmyšlenkově do systému, který je pro vás připraven.)

Když pochopíte, jak vesmír funguje, získáte nad ním do určité míry kontrolu.
Stephen Hawking
(Zde je si třeba uvědomit pouze jednu věc a to je ta, že vesmír není jen to nad námi.)

Princip neurčitosti, je zřejmě základní vlastnosti vesmíru, v němž žijeme.
Stephen Hawking
(Narážka na nesmyslnost determinismu a vyzdvižení zákonů kvantové fyziky. Pokud opravdu není budoucnost daná, tak čím se tedy řídí? Zákonem chaosu a neurčitosti, nebo snad dokáže lidská mysl ovládat tento prostor do určité míry, tak jak to popisuji v článku Teorie vzniku světa s nekonečnými možnostmi kvantové mechaniky ?)

Fyzika odpoví na otázku "jak", ale neodpoví na otázku "proč".
???
(Nikdy nezodpovězená otázka "proč", ptám se: "Proč" na ni ještě nikdy nikdo opravdu nedokázal odpovědět? Ale aby mi někdo na tu otázku odpověděl, nesmělo by v ní být první slovo. Tento citát je velice důležitý, já si ho uvědomil až asi po dvou letech, kdy jsem se snažil nalézt ve fyzice odpovědi a vlastně se o to pořád pokouším.)

Nemá smysl počítat pravděpodobnost, že se něco stane až po tom co se to stalo.
Richard P. Feynman
(Moudrá a zcela pravdivá myšlenka, hlavně pro ty, kteří přemýšlejí hodně nad minulostí)

K pochopení pravdy nepotřebujete vůbec mysl, ba naopak.
Petr V.

A ještě pár mých citátu, které bych k tomuto tématu měl:

Teorie všeho možná přijde, možná ji teoretičtí fyzikové objeví, ale pokud ji objeví, nevyřeší to nejzákladnější otázky lidstva, tak jak je dosud nevyřešil nikdo. Teorie všeho bude obsahovat určitou neurčitost nebo závislost, která nám stejně zabrání zodpovědět otázku "proč".
Petr Hawliczek
(Zde narážím na Einsteinovy slova, kde říká že s teorií všeho bychom se mohli podívat do Božích myšlenek, myslím však že tyto myšlenky, pokud existují, jsou natolik "jiné" že bychom je stejně nepochopili a jestli je budeme moci popsat nějakými rovnicemi, tak výsledky buď nebudou přesné, anebo pak těm rovnicím ani výsledkům nebudeme vůbec rozumět)

Možnost pochybovat úplně o všem je ta největší moc, kterou máme. Můžeme nejen vše zpochybnit, ale můžeme i zpochybnit dvě věci najednou, které jsou logicky protichůdné! Můžeme pochybovat i o naší logice, kterou soudíme modely věcí vytvořené v naší hlavě.
Petr Hawliczek
(Tyto možnosti vždy vyvyšoval Richard P. Feynman, který věděl jakou moc nejistota má.)

Věci, jež zkoumáme a nemáme k nim zatím jako lidstvo žádné důkazy, takové věci záleží jen na naši víře. Víra nám přinese skutečnost - realitu pro naše myšlenky, nejméně do té doby dokud přijdeme na pravdu, pokud na ni někdy přijdeme.
Petr Hawliczek
(Toto je už spíše čistě filosofický citát a více by se hodil k článku Teorie vzniku světa s nekonečnými možnostmi kvantové mechaniky , avšak je důležité si uvědomit, jaké možnosti nám přináší kvantová mechanika.)

Odkazy na knížky, ze kterých jsem čerpal:
Paralelní světy - Michio Kaku (kniha má úžasné citáty)
Černé díry a budoucnost vesmíru - Stephen Hawking
Ilustrovaná teorie všeho - Stephen Hawking (vše velice jednoduše vysvětleno + ilustrace)
Stručná historie času - Stephen Hawking
Astronomie a fyzika na přelomu tisíciletí - Petr Kulhánek
O smyslu bytí - Richard P. Feynman
Feynmanovy přednášky z fyziky - Richard P. Feynman
Feynmanovy přednášky z fyziky doplněk - Richard P. Feynman
Cestování časem v Einsteinově vesmíru - J. Richard Gott III
Černé díry, červí díry a stroje času - Jim Al-Khalili
Úvod do fyzikální kosmologie - Jan Horský a kolektiv
Termodynamika kontinua - Maršík František

Autor: Petr Hawliczek
 

10 lidí ohodnotilo tento článek.

Anketa

Vzbuzují ve vás možnosti kvantové fyziky údiv?

Ano
Některé možnosti ano
Ani nevím
Spíše ne
Vůbec

Komentáře

Zobrazit vše (924)
Zobrazit starší komentáře

901 jjjamism jjjamism | E-mail | Web | 15. června 2018 v 1:38 | Reagovat

instant approval personal loans <a href="https://payday-loans.us.org">loans</a> auto payday loans <a href="https://payday-loans.us.org">cash advance</a>

902 nmnamism nmnamism | E-mail | Web | 17. června 2018 v 5:33 | Reagovat

what is tadalafil <a href="http://cialisserfher.com/ ">generic cialis</a> tadalafil cialis <a href="http://cialisserfher.com/">buy cialis online</a>

903 nnrSnops nnrSnops | E-mail | Web | 17. června 2018 v 21:16 | Reagovat

tadalafil online <a href="http://fundeconp.org/">cialis buy</a> cialis prescription <a href=http://fundeconp.org/>generic cialis</a>

904 mmzSnops mmzSnops | E-mail | Web | 21. června 2018 v 3:58 | Reagovat

how to get viagra <a href="http://canadiannowv.com/">viagra overnight</a> buy viagra online <a href=http://canadiannowv.com>how viagra works</a>

905 nnuamism nnuamism | E-mail | Web | 21. června 2018 v 4:53 | Reagovat

viagra alternatives <a href="http://www.bitcapblog.com/">generic for viagra</a> buy generic viagra online <a href="http://www.bitcapblog.com/">viagra online canadian pharmacy</a>

906 nnuamism nnuamism | E-mail | Web | 21. června 2018 v 22:08 | Reagovat

sublingual viagra <a href="http://www.bitcapblog.com/">order viagra online</a> viagra online <a href="http://www.bitcapblog.com/">generic viagra cost</a>

907 nffDouth nffDouth | E-mail | Web | 24. června 2018 v 14:42 | Reagovat

viagra stories <a href="http://loviagraosn.com/">buy generic viagra</a> buy viagra uk <a href="http://loviagraosn.com/">online viagra</a>

908 hdfDouth hdfDouth | E-mail | Web | 27. června 2018 v 15:12 | Reagovat

cialis tadalafil <a href="http://cialisovnnc.com/">what is tadalafil</a> tadalafil tablets <a href="http://cialisovnnc.com/">cialis online</a>

909 rbsSnops rbsSnops | E-mail | Web | 28. června 2018 v 15:25 | Reagovat

buy tadalafil 20mg price <a href="http://hopcialisraj.com/">cialis no prescription</a> cialis 20 mg <a href=http://hopcialisraj.com/>cialis online</a>

910 fbfplops fbfplops | E-mail | Web | 3. července 2018 v 19:15 | Reagovat

generic tadalafil <a href="http://cialisserfher.com/">cheap cialis online</a> no prescription cialis <a href="http://cialisserfher.com/">cialis online pills</a>

911 dhcSnops dhcSnops | E-mail | Web | 4. července 2018 v 19:08 | Reagovat

how long does viagra last <a href="http://viagapharmaked.com/">canadian pharmacy generic viagra</a> pfizer viagra <a href=http://viagapharmaked.com/>canadian pharmacy generic viagra</a>

912 fbfplops fbfplops | E-mail | Web | 4. července 2018 v 19:28 | Reagovat

cialis online no prescription <a href="http://cialisserfher.com/">cheap cialis online</a> generic cialis <a href="http://cialisserfher.com/">cialis online</a>

913 bsdSnops bsdSnops | E-mail | Web | 10. července 2018 v 3:02 | Reagovat

viagra overdose <a href="http://purseinstock.com/">generic viagra online</a> purchase viagra <a href=http://purseinstock.com/>generic viagra reviews</a>

914 nbsevage nbsevage | E-mail | Web | 14. července 2018 v 20:45 | Reagovat

viagra generic <a href="http://genericonlineviaqra.com/#viagra";> viagra generic</a> viagra online canadian pharmacy <a href=http://genericonlineviaqra.com/#viagra>online generic viagra</a>

915 mukevage mukevage | E-mail | Web | 18. července 2018 v 12:01 | Reagovat

viagra sales <a href="http://dejviagram.com/">buying viagra online</a> viagra for sale <a href=http://dejviagram.com/>order viagra online</a>

916 bgvMycle bgvMycle | E-mail | Web | 29. července 2018 v 21:54 | Reagovat

cialis without a prescription <a href="https://authenticknicksstore.com/#">order cialis online</a> generic cialis <a href="https://authenticknicksstore.com/#">generic cialis</a>

917 nfcBooxy nfcBooxy | E-mail | Web | 30. července 2018 v 4:48 | Reagovat

tadalafil 20 mg <a href="https://forumdemulheres.com/#">tadalafil generic</a> tadalafil tablets 20 mg <a href=https://forumdemulheres.com/#>discount cialis</a>

918 nsxevage nsxevage | E-mail | Web | 31. července 2018 v 3:21 | Reagovat

cialis daily <a href="https://www.fundeconp.org/#">cialis no prescription</a> cialis daily <a href=https://www.fundeconp.org/#>cialis without a prescription</a>

919 nfcBooxy nfcBooxy | E-mail | Web | 2. srpna 2018 v 9:04 | Reagovat

cialis online pharmacy <a href="https://forumdemulheres.com/#">cialis online no prescription</a> tadalafil online <a href=https://forumdemulheres.com/#>tadalafil tablets</a>

920 bfcExIpt bfcExIpt | E-mail | Web | 2. srpna 2018 v 15:44 | Reagovat

viagra order <a href="http://www.movietrailershd.org/">best price viagra</a> non prescription viagra <a href="http://www.movietrailershd.org/">viagra samples</a>

921 bfcExIpt bfcExIpt | E-mail | Web | 3. srpna 2018 v 9:42 | Reagovat

cheap viagra online <a href="http://www.movietrailershd.org/">buy cheap viagra</a> side effects of viagra <a href="http://www.movietrailershd.org/">sildenafil price</a>

922 byhMycle byhMycle | E-mail | Web | 3. srpna 2018 v 21:14 | Reagovat

free viagra without prescription <a href="http://www.bitcapblog.com/">viagra prices</a> viagra prices <a href="http://www.bitcapblog.com/">purchase viagra online</a>

923 sffBooxy sffBooxy | E-mail | Web | 5. srpna 2018 v 5:08 | Reagovat

buy viagra without prescription <a href="https://susamsokagim.com/">buy viagra on line</a> viagra generic online <a href=https://susamsokagim.com/>sildenafil 100 mg</a>

924 KennethSow KennethSow | E-mail | Web | Úterý v 3:51 | Reagovat

wh0cd2840525 <a href=http://tadalafilcheapdelivery.us.com/>Best Price Generic Tadalafil</a>

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.