Niečo o kvantoch, teleportácii a… láske

Autor: Vasily Lipitskiy | 7.5.2021 o 19:32 | Karma článku: 2,32 | Prečítané:  881x

Kvantum alebo kvánt (od lat. quantum - „koľko“) je najmenšou nedeliteľnou súčasťou akéhokoľvek množstva vo fyzike a spoločný názov pre minimálne časti energie.

Tento termín zaviedol do vedeckého obehu Max Planck (1858.-1947.) v klasickom diele z roku 1900., ktoré položilo základ kvantovej teórie („Über irreversible Strahlungsvorgänge“.Annalen der Physik“ .Volume 306, Issue 1.).  

1.

Aká súčasť hmoty alebo energie je „najmenšou nedeliteľnou“ závisí od... stavu vedy. Kedysi Demokritos (Δημόκριτος, 460.-370. pred Kr.) geniálne rozvinul teóriu svojho učiteľa Leukipposa (Λεύκιππος, 5. st. pred Kr.), že vesmír je zložený z malých, nedeliteľných častíc a všetky objekty a javy okolo nás sú ich kombináciami. Nazval ich atómy (ἄτομος), čo vlastne znamená „nedeliteľný“.

Bola to brilantná predvídavosť, založená len na intuícii autorov. Iba na konci 19. st. sa umožnili experimentálne dôkazy tohto konceptu. Vtedajší vedci si boli istí, že sa im podarilo nájsť primárne tehly vesmíru, predpovedané v staroveku. No dosť rýchlo po tom sa zistilo, že čiastočky, ktoré uznali ako „atómy“, sú deliteľné a majú dosť komplikovanú štruktúru.

Ale názov sa už stal obvyklým a nikoho nenapadlo ho zmeniť. Podľa mňa je to divné. Keď niečo objavili ako „atóm“ („nedeliteľný“), a potom zistili že sa to delí, asi je jasné, že to nie je atóm. Ale bol vytvorený opačný záver: atóm sa delí! Niektoré učebnice dokonca tvrdia, že to Demokritos urobil chybu, keď označil atóm za atóm (?!). Takže exaktná veda Fyzika definuje ako „nedeliteľné“ častice, obsahujúce menšie súčastí.

Aby sa z tejto situácie dostali, pojem „atóm“ v pôvodnom zmysle bol posunutý do... Chémie! Tam sa tak volá najmenšia časť prvku, ktorá nesie jeho vlastnosti. Naozaj, jeden atóm vodíka je tiež vodík. No každý z jeho komponentov už nie je vodík – môžu byť aj v zložení niečoho iného. Nuž, za čias Demokrita fyzika a chémia neboli striktne oddelené, takže pre nedostatok lepšieho bude stačiť aj takéto riešenie.

2.

Čiastočky, tvoriace atómy, vedci nazvali „elementárne“, teda opäť nedeliteľné. Už čoskoro však zistili, že sa znova pomýlili – aspoň niektoré z nich sa dobre delia. Teraz ich definujú opatrnejšie: subatómové objekty, ktoré sa momentálne v praxi nedajú rozdeliť na menšie súčasti.      

Kedysi kvantami nazývali všetky elementárne častice. V tomto pojme videli všeobecný názov ďalej nedeliteľných stavebných prvkov hmoty a energie – t.j. Demokritovské atómy. Teraz sa adjektívum „kvantová“ používa v názvoch viacerých oblastí fyziky (kvantová mechanika, teória kvantového poľa, kvantová optika atď.). Tak sa zdôrazňuje, že to je len o procesoch a javoch, prebiehajúcich v mikrosvete na subatómovéj úrovni, kde (nikto ešte nevie prečo) platia iné fyzické zákony, ako v „obyčajnom“ živote.

Pojem „kvantum“ sám o sebe v modernej fyzike má dosť obmedzené použitie. Niektoré fyzikálne veličiny môžu nadobúdať iba určité hodnoty – teda hovoria, že  veličina je kvantovaná. Niekedy môže byť táto hodnota alebo krok jej zmeny iba celočíselným násobkom nejakej základnej hodnoty - a túto nazývame „kvantum“. Toto zavádza do tohto pojmu skôr matematický význam.  

Kvanty niektorých polí majú špeciálne názvy. Najznámejšie z nich sú: fotón - kvantum elektromagnetického poľa; gravitón - hypotetické kvantum gravitačného poľa; Higgsov bozón - kvantum Higgsovho poľa atď, takže sú viac známe pod vlastnými menami. Vidíme veľa kvantových javov, ale kvantá sami o sebe niekam záhadne zmizli z každodenného života. Fyzici opäť majú smolu na meno.

3.

Pravdepodobne by sa tento koncept predĺžil byť iba úzko špecializovaným, ale stalo sa niečo, čo mu vdýchlo nový život - a to aj nad rámec odbornej literatúry. Fyzici   dokázali, že tzv. kvantové „previazanie“ („entanglement“) je nielen pochybná teória, ale je to úplne reálna vec, otvárajúca závratné priehľady.

Tu ide o jav, pri ktorom sú stavy dvoch alebo viacerých kvantov vzájomne závislé - aj keď sú tieto objekty oddelené v priestore mimo akýchkoľvek známych interakcií. Inak povedané, keď máme dve previazané častice a zmeníme jednu z nich, druhá sa tiež zmení – a to okamžite a bez ohľadu na to, ako je ďaleko od prvej.    

Ten pojem ako prvý zaviedol do vedeckého obehu v roku 1935. Erwin Schrödinger (1887.-1961.), ktorému vďačíme aj za vzhľad mačiek v teoretickej fyzike (https://lipitskiy.blog.sme.sk/c/543516/nieco-o-poznani-alebo-svet-z-hladiska-schrodingerovej-macky.html). Používal ho však v zmysle, odlišnom od moderného – len pre prípady priamej a blízkej interakcie častíc („Proceedings of the Cambridge Philosophical Society“, № 31. 1935.).   

Ale teoretická diskusia o takej zásadnej možnosti v tej chvíli trvala už dosť dlho. Vlastne jej hlavným predmetom bol vplyv pozorovateľa na kvantové procesy, ktoré, ako objavili fyzici, postupujú odlišne v závislosti od faktu ich monitoringu (kvantové previazanie sem patrí). Nie všetci tomu hneď uverili.

Medzi pochybovačmi bol Albert Einstein (1879.-1955.), zatiaľ čo Niels Bohr (1885.-1962.) podporoval nový koncept. Je známy ich zábavný dialóg z roku 1927.: na repliku Einsteina “Boh nehrá kocky“, Bohr údajne odreagoval: “Albert, nehovor Bohovi, čo má robiť“ (https://www.nkj.ru/archive/articles/36668/).

Ako vidíme, diskutovali aj filozofické a svetonázorové problémy. Išlo o existenciu objektívnej reality (viac o tom tu: https://lipitskiy.blog.sme.sk/c/532400/nieco-o-vsetkom.html). Einstein si myslel, že vplyv pozorovateľa je chybou výskumu. Vravel: "Rád by som veril, že Mesiac je stále tam, aj keď sa na neho nepozeráme" («I like to believe that the moon is still there even if we don’t look at it»).

Je pozoruhodné, že v 21. storočí Stephen Hawking (1942.-2018.) uviedol: je možné, že keď opustí miestnosť, jeho stôl vyletí z okna, poletí okolo Mesiaca a potom sa vráti (https://leocontent.acu.edu.au/file/44acd9ef-4eb7-44cb-b081-98da4d4dc095/1/notes-transcripts/m1-transcript-Stephen-Hawking.html). „Vďaka“ rozvoju vedy, si nemôžeme byť istí ani správaním sa vlastného nábytku.

4.

Skepticizmus Einsteina zjavne pribrzdil rozvoj výskumu kvantového previazania.  V roku 1947. odmietal uznávať ten jav a posmešné ho nazval „strašidelná interakcia“ (nem. „spukhafte Fernwirkung“, angl. „spooky action, - Felder G. „Spooky Action at a Distance“ - https://www.engr.ncsu.edu/stem-resources/legacy-site/). Mal obrovskú autoritu a vplyv na celú generáciu fyzikov.

Túto interakciu ignorovali takmer 30 rokov, dokým írsky vedec John Bell neponúkol teoretický základ experimentov v tejto oblasti. No technická možnosť ich uskutočnenia vznikla len v 80. rokoch 20. st.. Potom sa dosť rýchlo ukázalo, že špeciálna interakcia medzi zapletenými (previazanými) časticami skutočne existuje a pôsobí veľmi neobvyklým spôsobom, ktorý nezapadol do rámca vtedajšej fyziky (ani Newtonovej, ani Einsteinovej).

V roku 1993. článok skupiny vedcov v rešpektovanom fyzickom časopise («Physical Review Letters», Vol. 70, Iss. 13.). zaujal nielen odbornícku verejnosť. Autori opísali jav, ktorý nazvali „kvantová teleportácia“ (teleporting). Ten pojem je dobre známy každému, kto čítal sci-fi knihy a pozeral Star Trek.

Experimentálna implementácia tohto objavu sa prvýkrát podarila v roku 1997. (https://www.nature.com/articles/37539). V roku 2017. čínski vedci uskutočnili kvantovú teleportáciu na diaľku viac ako 1200 km.  (https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-06/uosa-spe061217.php). Teoreticky ten dištanc môže byť akýkoľvek veľký  - interakcia sa deje okamžite bez ohľadu na vzdialenosť. Zdalo sa, že veda konečne uskutočnila sen ľudstva a otvorila nám cestu ku hviezdam.

Ale pozor: teleportácia, o ktorú išlo, je prenos kvantového stavu pomocou zapleteného páru čiastočiek. Presne stavu, nie samotných častíc! Fyzikom sa podarilo zmeniť jeden kvánt, pôsobiac na iný, ktorý ani nebol v blízkosti. Na prvý pohľad to nie je tak inšpirujúce, ako okamžitý presun fyzického telesa v priestore. Ale nebudeme sa ponáhľať, aby sme sa necítili byť sklamaní.    

5.

Z tohto konceptu a experimentov vyplýva, že existuje niečo, pôsobiace rýchlejšie ako svetlo. Pripomeňme, si že rýchlosť svetla vo vákuu sa doteraz považovala za hranicu možnej rýchlosti pohybu v priestore pre akékoľvek objekty. Na to sú seriózne dôkazy, ktoré nikto nevie vyvrátiť. No vyzerá to tak, že to urobila sama príroda.

Ale ak áno, aké praktické využitie pre to môžeme nájsť?

Prvé, čo nás môže napadnúť, je vesmírna komunikácia. Aj v rámci Slnečnej sústavy sa stretávame s obrovskými vzdialenosťami, ktoré ani rádiové signály nedokážu okamžite prekonať. Napríklad, zo Zeme na Mars taký signál ide až do 24 minút - a to už je citlivé oneskorenie. Pripomeňme si, že príprava expedície na Mars, vďaka úsiliam Elona Muska, je už teraz v praktickej fáze. „Pomalá“ komunikácia so Zemou by mohla marsonautom spôsobiť vážne ťažkosti.

Samozrejme, na ešte vzdialenejších expedíciách sa táto situácia bude len zhoršovať. Okamžitá komunikácia, ktorá je v zásade možná pomocou „strašidelnej“ (podľa Einsteina) interakcie, úplne rieši tento problém.

Vesmírne lety však zostávajú exotikou pre väčšinu ľudstva. Existujú aj pozemské spôsoby, ako využiť kvantové previazanie v praxi. Asi najpozoruhodnejší z nich je použitie toho fenoména pri vývoji kvantových počítačov.

Tieto sú nástrojmi, založenými presne na uvedených kvantových javoch: zapletenosti a neurčitosti (podľa Wernera Heisenberga (1901.-1976.) a vyššie upomenutého Schrödingera). Dnes existujú len ako experimentálne prototypy, ktoré napriek tomu vykazujú vynikajúce výsledky. Čínsky kvantový počítač Jiuzhang bol schopný za pár minút vykonať operáciu, ktorú by tradičný gadget vyriešil asi až za dve miliardy (!!) rokov (https://science.sciencemag.org/content/370/6523/1460).    

Takýto superschopnosti sľubujú významný pokrok vo vývoji umelej inteligencie. Sú tiež veľmi užitočné aj pre kryptografiu, pracujúcu s obrovským množstvom kombinácií dát.  

6.

Samozrejme, objavili sa aj koncepty, interpretujúce ľudské vedomiepsychiku ako kvantové procesy.

Na konci 20. st. vznikla tzv. kvantová psychológia. Jej zakladatelia, rešpektovaný anglicky fyzik Roger Penrose a známy americký neurobiológ a anestéziológ Stuart Hameroff, predpokladajú, že vedomie je produktom kvantovej aktivity v mozgu, podriadenej zákonom kvantovej fyziky (http://www.quantumconsciousness.org/).

Táto teória ani zďaleka nie je všeobecne akceptovaná. (Tegmark M. Consciousness as a State of Matter. Chaos, Solitons & Fractals“. — 2015., t. 76). Väčšina kritiky je spôsobená nedostatkom priamych experimentálnych dôkazov. Ako kedysi povedal slávny darvinista Thomas Huxley (1825.-1895.), sú krásne hypotézy, zničené škaredými faktami (beautiful hypothesis destroyed by ugly facts) – túto myšlienku často používajú odporcovia kvantovej povahy vedomia  (C.U.M. Smith. The ‘hard problem’ and the quantum physicists. Part 2: Modern times“  „Brain and Cognition“, 2009., Vol. 71.).

Ako si však pamätáme, kvantové previazanie čakalo na podobné potvrdenie až 30 rokov, a pred tým bolo len nepravdepodobnou hypotézou. Takže asi nebudeme robiť aj tu rýchle závery.

Naozaj, v roku 2015. americky fyzik Matthew Fisher zverejnil výsledky výskumu, ktoré ukazujú, že ľudsky mozog funguje podobné, ako kvantový počítač („Quantum cognition: The possibility of processing with nuclear spins in the brain.“ „Annals of Physics“, № 362). To môže byť prvým krokom k vytvoreniu základne dôkazov kvantovej prírody vedomia.

Váhajúc logicky, je dokonca ťažké pochopiť, akou táto ešte môže byť. Mozog (ako všetko existujúce) je zložený z elementárnych častíc, medzi ktorými, (ako všade inde), prebehajú energetické interakcie. Prečo by tam mali platiť iné fyzické zákony? Priepasť medzi mikro- a makro javmi je bežným problémom modernej fyziky, ale to nespochybňuje ich vzájomné prepojenie. Jedinou alternatívou by mohla byť nadprirodzená povaha vedomia, ale táto má ešte menej dôkazov, ako kvantová.       

7.

Z hypotézy, ktorú mnohí vedci považujú za podozrivú, poďme na úplne vratkú pôdu nie úplne vedeckých predpokladov. Keď teleportácia (hoci v dosť obmedzenej podobe) z rozprávky sa stala skutočnosťou, či nemôže niečo podobné byť aj s inými javmi, ktoré dnes považujeme za fantastické?       

Telepatia je fenomén, existencia ktorého nie je uznaná vedou. Pritom je veľa ľudí, ktorí v nej veria, najmä preto, že sami zažili stavy, v ktorých dostávali informácie priamo do vedomia. Nehovorím tu o cudzích hlasoch v hlave – to je schizofrénia. Ide viac o prípady, keď váš partner zrazu nahlas povie to, na čo ste mysleli len pred sekundou. Alebo dostanete neočakávaný nápad na niečo, pre vás úplne netypické. Taký vzájomný vplyv je do istej miery základom úspechu kolektívnej intelektuálnej práce, v ktorej vzniká tvorivý potenciál, väčší, ako suma individuálnych.      

Keď má vedomie naozaj kvantovú prírodu, ten jav sa dá vysvetliť ako „strašidelnú“ interakciu zapletených častíc, prítomných v mozgoch rôznych ľudí, alebo spontánny vznik ich previazanosti počas medziľudskej komunikácie. Hlavné tu je, že naozaj sú fyzické procesy, schopné úplne materialisticky zdôvodniť telepatiu.    

Odtiaľto už nie je tak ďaleko k tajomnému spojeniu, údajne existujúcemu medzi   dvojičkami. Asi skoro každý aspoň niečo počul o prípadoch, keď sa jeden z nich okamžite dozvedel, že s druhým sa niečo stalo – a to v akejkoľvek vzdialenosti.   

Je veľké množstvo výskumov, venovaných dvojičkám, ale ťažko je nájsť niečo, tykajúce sa tohto fenoménu (https://educ.wikireading.ru/22173). Vedci sa obávajú tém, ktoré sú spojené s javmi, neuznanými väčšinou od ich kolegov. Ale je asi jediný jav, všetkými uznaný (pretože je dosť rozšírený), no ešte poriadne nevysvetlený.      

Kriptofázia (la cryptophasie - od gréc.: kryptos - tajomstvo a phasis - porušenie reči) je jazyk, v ktorom dvojičky komunikujú iba medzi sobou. Pre iných nie je pochopiteľný. Obyčajne používajú svoj jazyk do 3. rokov, ale sú známe prípady, keď to trvá aj oveľa dlhšie. Aspoň jeden pár dvojičiek si taký jazyk uchoval po celý život - o tom aj nakrútili film  (https://www.youtube.com/watch?v=hjaAWCqYQA4).  

Názov tohto javu ponúkol René Zazzo (1910.-1995.) v knihe „Dvojičky: pár a osobnosť“ („Les jumeaux, le couple et la personne“, 1960.). Pre mňa hlavnou záhadou tu je: ako sa darí bábätkám vo veku 2-3 rokov, ešte ani nevediacim rozprávať v obyčajnom jazyku, aby sa dohodli medzi sebou o zmysle kombinácií zvukov, ktoré vydávajú?    

Tu prichádza pokušenie vysvetliť špeciálne spojenie medzi dvojičkami kvantovým zapletením. Keď sú v ľudských telách previazané častice, je pravdepodobné, že najčastejšie sa s nimi stretneme presne u dvojičiek. To by nám dovolilo vnímať podobné javy ako čisto prirodzené, bez žiadnej mystiky.   

8.

Tiež je možné to povedať ohľadom ľudských citov, z ktorých najzáhadnejšia, najoslavovanejšia a najospevovanejšia je určite láska.  

Platón (Πλάτων, medzi 429. a 427. - 347 pred Kr.) v dialógu „Symposion“ („Συμπόσιον“) uviedol do nášho života predstavy o „spriaznených dušiach“ a „druhej polovici“ (Plat. Sim. 192, 193.). Odtiaľ viacerí ľudia chápu pravú lásku ako spojenie so svojou polovicou, spolu s ktorou tvoria pár alebo rodinu.

Čo mohol Platón vedieť o previazaných kvantách? Nič. Ale ako geniálny dohad nám ukázal fyzický mechanizmus vzniku nežných pocitov. Je možné si predstaviť, že určitý kritický počet zapletených častíc môže pre dvoch ľudí navzájom spôsobiť príťažlivosť, sympatie a porozumenie. Samozrejme, k tomu dôjde komplexnými elektrochemickými reakciami, spojenými s uvoľnením zodpovedajúcich hormónov.

Takéto jemné javy, ktoré sme zvyknutí považovať za čisto duševné a nepodliehajúce racionálnej analýze, sa môžu ukázať ako špeciálne prípady kvantových interakcií. Už som písal, že duša sama o sebe tiež môže byť interpretovaná ako kvantovo-informačný fenomén, v určitom zmysle aj nesmrteľný (https://program2.blog.pravda.sk/2019/12/28/nesmrtelna-dusa-elementarne-watson/).

Aké máme dôkazy všetkého, čo je uvedené v odsekoch 6 – 8? Žiadne! Je ľahké to nazvať špekuláciou. Predpokladám však, že rozvoj vedy nás ešte nie raz nás silno prekvapí, ukazujúc neočakávanú podstatu obvyklých procesov a javov.

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

Fukuyama pre SME: Populista Orbán nevyhráva kvôli chudobe, ale identite

Hlavná myšlienka konca dejín platí dodnes, hovorí americký politológ.

KOMENTÁR MATÚŠA KRČMÁRIKA

Dejiny sa neskončili, v inej sa podobe sa znova rozbiehajú naplno (komentár)

Kazateľ konca dejín si za ideou stojí.

Dánsky futbalista skolaboval na ihrisku, museli ho oživovať

Zápas EURO 2020 po prerušení dohrali.


Už ste čítali?