Hazelhard: Kwantowe pokrzepienie serc. Cz. I

shrodingers-cat2015-11-19.

[dropcap]W[/dropcap] mrocznych czasach dla Polski Sienkiewicz pisał swoje książki „ku pokrzepieniu serc”, naginając prawdę historyczną tak, żeby Polacy poczuli się lepiej. W listopadzie 2016 Polacy też potrzebują pociechy duchowej, i dlatego chciałbym opowiedzieć o prostym eksperymencie z zakresu fizyki kwantowej. O takich doświadczeniach powinny się uczyć dzieci w pierwszych klasach podstawówki, ale póki co, podejrzewam, że opisany poniżej eksperyment zdziwi nawet niektórych 80-latków.

Otóż:

  • Weźmy 1000 małych pudełeczek z dwojgiem drzwiczek, i do każdego pudełeczka wpuśćmy po jednym elektronie (Rys.1)
  • W każde pudełeczko wsadźmy przegrodę tak, że elektron znajdzie się albo po lewej, albo po prawej stronie. Nie mamy pojęcia, po której (Rys.2).
  • Zróbmy takie stanowisko pomiarowe, że mamy kliszę fotograficzną czułą na elektrony oraz miejsce na pudełeczka, które chcemy po kolei w to miejsce wsadzać. Pod pudełeczkiem jest pole elektryczne E (czyli naładowana ujemnie płytka), które ma za zadanie wypędzać elektrony z pudełeczek przez drzwiczki (Rys. 3).
  • Wsadzamy pierwsze pudełeczko na stanowisko pomiarowe i otwieramy prawe drzwiczki. Jeżeli elektron jest po prawej stronie pudełeczka, to wyskoczy napędzony polem elektrycznym, i zrobi ślad na kliszy. Jeżeli elektron jest po lewej stronie, to nie wyskoczy (Rys. 3).
  • Wsadzamy tak po kolei wszystkie 1000 pudełeczek, otwieramy im prawe drzwiczki, i liczymy, ile elektronów wyskoczyło. Liczymy punkty na prawej stronie kliszy, i, na przykład, wyszło nam, że 533 elektrony były po prawej stronie pudełeczek (Rys. 4).
  • Powtarzamy eksperyment, tylko teraz otwieramy lewe drzwiczki. Po lewej stronie kliszy liczymy punkciki, i okazuje się, że po lewej stronie pudełeczek było 467 elektronów (Rys. 5).
  • Robimy przerwę na kawę w naszym eksperymentowaniu w poczuciu, iż wszystko nam się zgadza z intuicją. 533+467=1000. Żadnego elektronu nie zgubiliśmy! Możemy, w poczuciu dobrze wykonanego doświadczenia, nawet pozwolić sobie na małą kostkę czekolady, albo kieliszek koniaku.
  • Wracamy do naszego układu eksperymentalnego i ładujemy znowu 1000 elektronów po jednym do 1000 pudełeczek.
  • Wsadzamy po kolei nasze pudełeczka w układ pomiarowy, ale tym razem otwieramy lewe i prawe drzwiczki jednocześnie (Rys. 6). Moglibyśmy oczekiwać, że na kliszy będziemy mieli taki sam układ punktów po elektronach: około 500 po lewej, około 500 po prawej. MAMY JEDNAK ZUPEŁNIE INNY WYNIK. Najwięcej punktów jest pośrodku, a oprócz tego mamy jeszcze dodatkowe maksima ilości punktów na kliszy po elektronach. I wynik taki otrzymujemy niezależnie, czy piliśmy koniak do kawy, czy nie!

kwantowe pudełka SO

Jeżeli ktokolwiek uznaje ten fakt za coś niedziwnego, to znaczy, że chyba przybył z innej galaktyki, gdzie fizyki kwantowej nauczają już w przedszkolu.  Dziwił się temu i Einstein, i Bohr. Dziwią się wszyscy fizycy świata, bo jak na razie jedynym wytłumaczeniem wyniku z Rysunku 6 jest to, że DOPÓKI NIE ZAJRZYMY DO ŚRODKA PUDEŁKA, TO ELEKTRON JEST JEDNOCZEŚNIE PO LEWEJ I PRAWEJ STRONIE! Jak otworzymy drzwiczki lewe i prawe jednocześnie, to wypływa z nich nie mały punkcik, tylko dwie fale. A jak dwie fale nakładają się na siebie (nazywa się to interferencją), to tworzą układ maksimów i minimów, tak jak na kliszy z Rysunku 6. Nikt tak naprawdę nie wie, co to za fale, ale przyjęło się w fizyce określać je jako fale prawdopodobieństwa znalezienia elektronu w danym miejscu przestrzeni.

Ważnym elementem tych rozważań jest to, że aby interferencja nastąpiła, nie możemy wcześniej wykonać żadnego pomiaru, który by określił, czy elektron jest z lewej, czy z prawej strony. Następna część tej kwantowej opowieści będzie właśnie temu zagadnieniu.

W jaki sposób fizyka kwantowa może nam pokrzepić serca? Otóż, po pierwsze, jak zaczniemy na ten temat myśleć, szukać ciekawych wykładów i artykułów, to przestaniemy myśleć o polskiej polityce. Po drugie, możemy zacząć sobie wyobrażać, że jesteśmy, jak ten elektron, jednocześnie w dwóch (albo więcej) miejscach czasoprzestrzeni, i dopóki ktoś nas nie zlokalizuje, możemy sobie wyobrażać, że jesteśmy w takiej rzeczywistości, która nam odpowiada. Co więcej, możemy planować taki eksperyment, który pozwoli nam rzeczywistość, która nam nie odpowiada, umieścić w świecie równoległym (i nie przenikającym się!) do naszego…

Hazelhard

Print Friendly, PDF & Email

8 komentarzy

  1. A. Goryński 2015-11-19
  2. j.Luk 2015-11-19
  3. slawek 2015-11-19
  4. Junona 2015-11-20
    • A. Goryński 2015-11-21
      • hazelhard 2015-11-21
  5. Mr E 2015-11-20
  6. qubit 2015-11-23
WP Twitter Auto Publish Powered By : XYZScripts.com