nauki ścisłe
Autor: Tim Folger | dodano: 2018-07-30
Przekraczanie kwantowej granicy

 Ilustracja Maria Corte

Świat mechaniki kwantowej jest dziwny i probabilistyczny, podczas gdy w naszej rzeczywistości zdarzenia są dobrze określone. Nowe eksperymenty mają pomóc odkryć, gdzie i dlaczego pojawia się granica dzieląca obydwa te światy

Większość przyrządów, które powstają w laboratorium simona gröblachera w Technische Univesiteit Delft w Holandii, jest zbyt mała, aby podziwiać je gołym okiem. Jeden z nich ma długość zaledwie kilku milionowych metra, niewiele więcej niż bakteria, i grubość 250 nm, czyli jest tysiąc razy cieńszy niż kartka papieru. Bez wątpienia Gröblacher mógłby wykonywać jeszcze mniejsze instrumenty, ale nie to jest jego celem: wolałby raczej, aby były one jak największe. „W rzeczywistości nasze struktury są naprawdę bardzo, bardzo duże” – przekonuje, ilustrując swoje słowa obrazami na monitorze komputerowym. Trzeba jednak pamiętać, że dla Gröblachera, fizyka doświadczalnego, coś „bardzo, bardzo dużego” to obiekt ledwo dostrzegalny bez mikroskopu, mniej więcej o „o rozmiarach milimetr na milimetr”.

Dzięki eksperymentom w tej skali, Gröblacher chciałby uzyskać odpowiedź na niezwykłe pytanie: Czy obiekt makroskopowy może znajdować się równocześnie w dwóch różnych miejscach? Czy cokolwiek o rozmiarach główki od szpilki może być w tym samym czasie tu i gdzie indziej? To, co nam wydaje się niemożliwe, jest stanem normalnym w świecie atomów, fotonów i innych cząstek. Zgodnie z surrealistycznymi prawami mechaniki kwantowej zjawiska w najmniejszej skali są sprzeczne z naszymi zdroworozsądkowymi oczekiwaniami: cząstki nie mają określonego położenia, energii ani innych właściwości, przynajmniej tak długo, dopóki nikt na nie nie patrzy. Istnieją równocześnie w wielu różnych stanach.

Jednak z przyczyn, których fizycy nie rozumieją, rzeczywistość, którą widzimy, jest inna. Nasz świat, nawet te jego obszary, których nie możemy obserwować, są zdecydowanie niekwantowe. Naprawdę duże obiekty, o rozmiarach porównywalnych z wirusami lub od nich większe, zawsze widzimy w jednym i tylko w jednym położeniu – jest tylko jeden Gröblacher, który rozmawia z niewyspanym dziennikarzem, zmęczonym wielogodzinną podróżą do laboratorium w Delft. W tym tkwi tajemnica. Dlaczego my nie doświadczamy kwantowej natury świata, skoro nasze otoczenie tworzą cząstki kwantowe? Gdzie leży granica rozdzielająca świat kwantowy i tzw. klasyczną fizykę newtonowską? Czy jest to dobrze zdefiniowana granica, poza którą wszystkie zjawiska kwantowe po prostu znikają? Czy może mechanika kwantowa obowiązuje wszędzie, a tylko my jesteśmy na nią ślepi?

„Wiemy, że mikroświat jest kwantowy, a my z tego czy innego powodu jesteśmy klasyczni, cokolwiek przez to rozumieć – wyjaśnia Angelo Bassi, fizyk teoretyk z Università degli Studi di Trieste w Włoszech. – Jesteśmy ignorantami, jeżeli chodzi o prawdziwą naturę materii pomiędzy mikro- i makroświatem.” Ta ziemia niczyja wprawia w zakłopotanie fizyków od samych początków fizyki kwantowej, czyli mniej więcej od 100 lat. Jednak w ostatnim czasie Gröblacher i inni fizycy zaczęli prowadzić niezmiernie czułe eksperymenty, które pewnego dnia być może wyjaśnią, jak obiekty zmieniają swoje właściwości z kwantowych na te dla nas zwyczajne. Na razie nikt nie potrafi przewidzieć, czy te prace pozwolą rozwikłać tajemnice teorii kwantowej, czy wręcz przeciwnie, tylko je pogłębią. Jednak w poznawaniu granic teorii kwantowej badacze upatrują szansę odkrycia zupełnie nowych obszarów fizyki.

 

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 08/2018 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
08/2018
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Sierpień
16
W 1728 r. Vitus Bering odkrył Wyspy Diomedesa w Cieśninie Beringa.
Warto przeczytać
Chwila bez biologii… nie istnieje. W nas i wokół nas kipi życie. Dlaczego by wobec tego nie poznać go bliżej, najlepiej we własnym laboratorium? By nie sięgać daleko, można zacząć od siebie.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Tim Folger | dodano: 2018-07-30
Przekraczanie kwantowej granicy

 Ilustracja Maria Corte

Świat mechaniki kwantowej jest dziwny i probabilistyczny, podczas gdy w naszej rzeczywistości zdarzenia są dobrze określone. Nowe eksperymenty mają pomóc odkryć, gdzie i dlaczego pojawia się granica dzieląca obydwa te światy

Większość przyrządów, które powstają w laboratorium simona gröblachera w Technische Univesiteit Delft w Holandii, jest zbyt mała, aby podziwiać je gołym okiem. Jeden z nich ma długość zaledwie kilku milionowych metra, niewiele więcej niż bakteria, i grubość 250 nm, czyli jest tysiąc razy cieńszy niż kartka papieru. Bez wątpienia Gröblacher mógłby wykonywać jeszcze mniejsze instrumenty, ale nie to jest jego celem: wolałby raczej, aby były one jak największe. „W rzeczywistości nasze struktury są naprawdę bardzo, bardzo duże” – przekonuje, ilustrując swoje słowa obrazami na monitorze komputerowym. Trzeba jednak pamiętać, że dla Gröblachera, fizyka doświadczalnego, coś „bardzo, bardzo dużego” to obiekt ledwo dostrzegalny bez mikroskopu, mniej więcej o „o rozmiarach milimetr na milimetr”.

Dzięki eksperymentom w tej skali, Gröblacher chciałby uzyskać odpowiedź na niezwykłe pytanie: Czy obiekt makroskopowy może znajdować się równocześnie w dwóch różnych miejscach? Czy cokolwiek o rozmiarach główki od szpilki może być w tym samym czasie tu i gdzie indziej? To, co nam wydaje się niemożliwe, jest stanem normalnym w świecie atomów, fotonów i innych cząstek. Zgodnie z surrealistycznymi prawami mechaniki kwantowej zjawiska w najmniejszej skali są sprzeczne z naszymi zdroworozsądkowymi oczekiwaniami: cząstki nie mają określonego położenia, energii ani innych właściwości, przynajmniej tak długo, dopóki nikt na nie nie patrzy. Istnieją równocześnie w wielu różnych stanach.

Jednak z przyczyn, których fizycy nie rozumieją, rzeczywistość, którą widzimy, jest inna. Nasz świat, nawet te jego obszary, których nie możemy obserwować, są zdecydowanie niekwantowe. Naprawdę duże obiekty, o rozmiarach porównywalnych z wirusami lub od nich większe, zawsze widzimy w jednym i tylko w jednym położeniu – jest tylko jeden Gröblacher, który rozmawia z niewyspanym dziennikarzem, zmęczonym wielogodzinną podróżą do laboratorium w Delft. W tym tkwi tajemnica. Dlaczego my nie doświadczamy kwantowej natury świata, skoro nasze otoczenie tworzą cząstki kwantowe? Gdzie leży granica rozdzielająca świat kwantowy i tzw. klasyczną fizykę newtonowską? Czy jest to dobrze zdefiniowana granica, poza którą wszystkie zjawiska kwantowe po prostu znikają? Czy może mechanika kwantowa obowiązuje wszędzie, a tylko my jesteśmy na nią ślepi?

„Wiemy, że mikroświat jest kwantowy, a my z tego czy innego powodu jesteśmy klasyczni, cokolwiek przez to rozumieć – wyjaśnia Angelo Bassi, fizyk teoretyk z Università degli Studi di Trieste w Włoszech. – Jesteśmy ignorantami, jeżeli chodzi o prawdziwą naturę materii pomiędzy mikro- i makroświatem.” Ta ziemia niczyja wprawia w zakłopotanie fizyków od samych początków fizyki kwantowej, czyli mniej więcej od 100 lat. Jednak w ostatnim czasie Gröblacher i inni fizycy zaczęli prowadzić niezmiernie czułe eksperymenty, które pewnego dnia być może wyjaśnią, jak obiekty zmieniają swoje właściwości z kwantowych na te dla nas zwyczajne. Na razie nikt nie potrafi przewidzieć, czy te prace pozwolą rozwikłać tajemnice teorii kwantowej, czy wręcz przeciwnie, tylko je pogłębią. Jednak w poznawaniu granic teorii kwantowej badacze upatrują szansę odkrycia zupełnie nowych obszarów fizyki.