Časopis Quark
https://www.quark.sk

Je to inak, ako to je

Keď sa dvaja pozerajú na to isté, nemusia vidieť to isté. Nedávne vedecké experimenty potvrdili túto dávnu hypotézu – dvaja pozorovatelia toho istého naozaj môžu vidieť úplne odlišné veci.

Americký fyzik Richard Phillips Feynman (1918 – 1988) povedal: Teória kvantovej mechaniky popisuje prírodu ako absurdnú z hľadiska zdravého rozumu. A plne súhlasí s experimentom. Preto dúfam, že dokážete prírodu prijať takú, akou je – absurdnú. Tieto slová plne potvrdil nedávny experiment fyzikov z Heriotovej-Wattovej univerzity v škótskom Edinburghu, ktorého výsledkom je, že môžu existovať dve skutočnosti naraz, teda, aspoň pokiaľ ide o kvantový svet. Alebo inak – neexistuje nijaká objektívna realita.

S vývojom zmätok

Na konci 19. storočia sa fyzika považovala za už uzavretú vedu, ktorá je schopná popísať a objasniť všetky prírodné fyzikálne deje. S prelomom storočí sa však vynorili problémy súvisiace s teoretickými interpretáciami nových objavov, ktoré ukázali, že to tak nie je. Objavy elektrónu, rádioaktivity, röntgenového žiarenia viedli v konečnom dôsledku nielen k presadeniu sa atómovej hypotézy, ale aj k množstvu otázok, na ktoré sa ťažko či márne hľadali odpovede, no najmä sa prejavili problémy súvisiace s kvantitatívnym výkladom mnohých javov. Už v čase svojho vzniku bola kvantová mechanika veľmi úspešnou fyzikálnou teóriou, s pomocou ktorej sa objasnilo mnoho vlastností mikrosveta. Veľa predpovedí kvantovej mechaniky sa úspešne testovalo a preukázala sa ich vynikajúca zhoda s pozorovaním, čo kvantovú teóriu radí medzi najúspešnejšie vedecké teórie. Treba však povedať, že teória kvantovej mechaniky narobila vo fyzike poriadny zmätok. Častice sa totiž raz správajú ako vlna, inokedy ako bežné telesá, nehovoriac o tom, že ako keby prechádzali viacerými miestami súčasne. Keď sa však vedci pokúsili problematiku experimentálne preskúmať, zvláštnosti odrazu zmizli.

Kodanská interpretácia

V roku 1927 publikovali Niels Bohr (1885 – 1962) a Werner Karl Heisenberg (1901 – 1976) klasickú, tzv. kodanskú interpretáciu kvantovej mechaniky, ktorú vytvorili na základe Heisenbergom odvodených relácií neurčitosti a Bohrovej myšlienky, že vlnová funkcia má pravdepodobnostný charakter. Východiskom kodanskej interpretácie kvantovej teórie je rozdelenie fyzikálneho sveta na pozorovaný objekt a pozorujúci systém. Pozorovaným objektom je zvyčajne atóm alebo nejaká častice. Pozorujúci systém je zložený z experimentálneho prístroja a z pozorovateľa. Vážnym problémom je, že sa na tieto dva systémy pozeráme z dvoch uhlov. Pri popise pozorovacieho systému používame termíny klasickej fyziky, ktoré však nemožno použiť pre pozorovaný objekt, lebo nemajú fyzikálny zmysel. Tomuto paradoxu sa, žiaľ, nedá vyhnúť. Hlavná myšlienka kodanskej interpretácie je vo využití pravdepodobnosti ako kľúčového pojmu celej jej formulácie, a nie iba ako metódy popisu štatistického správania výsledkov pozorovaných meraní. Interpretácia tvrdí, že kvantový systém je plne popísaný vlnovou funkciou, ktorej evolúcia prebieha úplne v súlade s časovou Schrödingerovou rovnicou až do okamihu, keď sa vykoná meranie. Nesmieme si však predstavovať prvky tohto systému – častice – v klasickom slova zmysle, t. j. ako objekty určené svojou hybnosťou a polohou. Častica v tomto systéme nemá ani hybnosť, ani polohu, ale je akýmsi spôsobom rozmazaná na mnohých miestach zároveň. Teda namiesto o konkrétnej častici je presnejšie hovoriť o zmesi stavov danej častice, ktorá je popísaná práve onou vlnovou funkciou. No v okamihu merania prebehne nelineárny proces, tzv. redukcia (niekedy sa hovorí aj o kolapse) vlnovej funkcie, počas ktorého dôjde k výberu práve jedného z mnohých rôznych stavov, v ktorom sa daná častica nachádza. V tomto momente sa systém dostáva do kontaktu s makroskopickým objektom, t. j. meracím prístrojom či pozorovateľom, ktorý však nie je zahrnutý vo vlnovej funkcii popisovaného systému.

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 05/2019.

Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.

BP
Foto Pixabay, wikipédia

Komentáre