Diracova čarovná skrinka

Kvantovú fyziku vnímajú mnohí z nás ako niečo nestráviteľné, záhadné až hrozivé. Ako by aj nie, keď v kvantovom svete na nepozorného turistu číhajú polomŕtve Schrödingerove mačky, zavreté v skrinke s kyanidom. Svet atómu však môže vyzerať aj pozoruhodne

Na bruselskej konferencii v roku 1927 sa stretla vtedajšia fyzikálna elita. Einstein je v prvom rade uprostred. Dirac vľavo nad ním.(Zdroj: Archív)

priezračne, ak máte po ruke dobrého sprievodcu.

Sprievodca pre každého. Taký je ambiciózny podtitul nenápadnej knižočky Johna Polkinghorna, významného britského vedca (a anglikánskeho kňaza). Venoval ju svojmu učiteľovi Paulovi Diracovi, objaviteľovi antihmoty, autorovi knihy Princípy kvantovej mechaniky a vynikajúcemu učiteľovi.

Polkinghornov sprievodca

Sprievodcom Polkinghorna bol Paul Dirac, ktorý ovládal umenie vysvetľovať zložité pomocou jednoduchého. Autor sa od neho naučil viesť začiatočníkov po krivolakých uličkách Planckovej konštanty tak šikovne, že ak naozaj túžite nazrieť do mikrosveta, lepšieho sprievodcu na pultoch predajní momentálne nenájdete. Mohol by sa pokojne volať aj Diracova čarovná skrinka.

Úloha tohto málovravného muža pri formovaní kvantovej teórie bola zásadná. Polkinghorne navštevoval Diracov slávny kurz prednášok o kvantovej fyzike na univerzite v Cambridgei a nazval ho vedeckým svätcom, pretože nikdy nespomínal svoj vlastný prínos k vedeckému prelomu, ktorého bol spolutvorcom. Jeho prednášky uhranuli poslucháčom jasnosťou a vznešenou jednoduchosťou argumentov, ich stavba bola "podobne uspokojivá a zdanlivo nezameniteľná ako kompozícia Bachovej fúgy".

Za zmienku možno stojí, že Polkinghorne pochválil Diraca podobne ako Albert Einstein Nielsa Bohra. Prelomovú prácu z roku 1913, v ktorej dánsky fyzik využil Planckove kvantá (samostatne vyžarované "balíčky" energie) a stabilizoval tak Rutherfordov model atómu, označil Einstein za prejav najvyššej muzikálnosti v myslení. Okrem iného tak priblížil laikom keď už nie obsah, tak aspoň význam toho, čo Bohr urobil.

Krieda je tam a súčasne tu

Ako konštatuje Polkinghorne, sám Dirac sa vyhýbal rétorickým trikom akéhokoľvek druhu. Našťastie pre nás si však raz jedno gesto neodpustil. Vďaka tomu dnes máme azda najnázornejšiu demonštráciu kvantovej superpozície, čo je jeden z kľúčových pojmov kvantovej teórie. Autor spomína, ako jeho učiteľ zobral kriedu, rozlomil ju na dva kusy, jeden položil na pravý a druhý na ľavý koniec katedry. Povedal, že z klasického hľadiska existuje fyzikálny stav, kedy je krieda "tu", a stav, kedy je "tam". Iné klasické možnosti neexistujú. Keď však nahradíte kriedu elektrónom, zrazu pred vami vyskočí celý rad možností, ktoré sú zmesou klasických stavov: elektrón je trochu "tam" a súčasne trochu "tu".

"Kvantová teória dovoľuje vzájomné miesenie i takých stavov, ktoré sa z klasického hľadiska úplne vylučujú. A práve táto možnosť odlišuje kvantový svet od klasického sveta každodennej skúsenosti," píše autor.

Kto sedí uprostred

Každodenný svet vnímame v jeho newtonovskej jednoznačnosti, a predsa za ním musíme tušiť kvantový svet heisenbergovskej neurčitosti. Einstein, ktorý neurčitosť neznášal, kvantovú koncepciu vytrvalo spochybňoval. Polkinghorne vysvetľuje, prečo sa nemecký génius mýlil. Napokon jedinou fotografiou v jeho knižke je záber na celú fyzikálnu elitu, ktorá sa v roku 1927 zišla na konferencii v Bruseli a kde sa odohrávali vášnivé spory o kvantovú mechaniku. Akosi symbolicky Paul Dirac sedí uprostred, kúštik za Albertom Einsteinom, ktorý sedí tiež uprostred (vďaka Polkinghornovi a Diracovi už vieme, že v kvantovom svete je taká superpozícia stavov možná). Pozícia oboch géniov súčasne naznačuje, že v Bruseli už fyzikálny svet prechádzal do svojho kvantového štádia, lebo klasici na čele s Einsteinom svoje pozície nevedeli ubrániť. A tak sa nám dnes zdá, že Dirac sedí viac uprostred než Einstein.

Chcel povedať Feynman to, čo povedal?

Kniha sa začína známym citátom iného významného kvantového klasika Richarda Feynmana: "Myslím, že môžem bezpečne vyhlásiť, že kvantovej mechanike nerozumie nik." Na prvé zoznámenie s kvantovým pralesom vynikajúci nápad, no súčasne trochu mätúci. Napokon postupom času sa dozvieme, že Feynmanove slová by sme mohli vnímať skôr ako viac-menej bezmocné konštatovanie, že nik nerozumie, prečo príroda opísaná metódami kvantovej fyziky funguje tak čudne. Podstatné však je, že ako opis dejov sa ujala kvantová teória dokonale, a preto nie je dobrá iba na to, aby si na nej fyzici dokazovali svoju výlučnosť či výstrednosť. Myšlienky Bohra, de Broglieho, Schrödingera, Diraca, Borna či Heisenberga dnes podopierajú celý moderný elektronický priemysel vrátane ďalších aplikácií, ako sú napríklad lasery, nehovoriac už trebárs o kvantových počítačoch (ktoré Polkinghorne považuje skôr za peknú víziu než reálnu možnosť).

Feynman, ktorý patrí do druhej generácie kvantových klasikov, samozrejme, nebol prvý, kto sa pozastavoval nad absurdnosťou fungovania kvantového sveta z hľadiska prostého rozumu. Niels Bohr a jeho spolupracovníci či oponenti viedli v počiatkoch formovania novej teórie nekonečné diskusie. Zrodila sa tak kodanská interpretácia kvantovej teórie, ktorá považuje neurčitosť a "rozmazanosť" kvantovej reality za fakt a káže zbytočne sa nad tým nepozastavovať.

Skvelá nematematická revízia

"Fyzici k prírode zvyčajne pristupujú s istými vopred vytvorenými víziami, skutočné správanie fyzikálneho sveta ich však môže vyvrátiť. Tak sa smer bádania často obracia úplne nečakaným smerom. Skvelým príkladom takej revízie je práve objav kvantovej teórie," napísal Polkinghorne.

Napriek tomu, že slovami kvantovej fyziky je matematika, autor ju v knižke zo známych dôvodov prakticky nepoužíva (matematika je veľmi špeciálny nástroj, ktorý ovládajú nemnohí). Keď už musí zariskovať "letmý dotyk s matematikou", ospravedlní sa: "ľutujem, že táto kapitola môže byť pre nematematika trochu zložitejšia". Na záver však predsa len doplnil výklad rovnicami pre pokročilejších.

Ťažko niečo dodať. Azda len to, že Polkinghorne urobil, čo mohol. Teraz je možno rad na nás, čo si sotva vieme zrátať výplatu, aby sme trochu potrápili nematematické neuróny. Ak naozaj máme v hlave niečo na spôsob kvantového počítača, ktorý robí výpočty v paralelných vesmíroch, mohol by byť bližší pohľad do Diracovej čarovnej skrinky celkom zaujímavý.

Najčítanejšie na SME Tech


Hlavné správy zo Sme.sk

KOMENTÁRE

Môže sa ľahko stať, že českú vládu povedie Slovák

Dôvody, pre ktoré by väčšina Čechov mala závidieť Slovákom ich politiku. Preferencie potvrdzujú, že tretina ľudí si ešte nevybrala.

ŠPORT

Milióny na jeho plat? Výskumy ukázali, že Sagan sa oplatí

Tím Bora-Hansgrohe zhodnotila prvú sezónu v najvyššej lige, očakával viac.

SVET

Vojna sa dnes nedá vyhlásiť. A už vôbec nie cez Twitter

KĽDR považuje tweety prezidenta USA za vyhlásenie vojny. Washington namieta.

Neprehliadnite tiež

OBJEKTÍV

Ako vyzerá zrodenie hviezd? Pozrite si jasle v Mliečnej ceste

Herschelov teleskop pomohol astronónom pri skúmaní vzniku hviezd nevídaným spôsobom.

Vedci vystresovali ryby. Dokázali, že majú osobnosť

Niektoré gupky znehybnia, iné sú odvážnejšie.

Po EÚ začne tlačiť na technologické firmy aj USA

Vládam sa nepáči, že morálka na internete sa rozchádza s tou, ktorou sa riadime pri spoločenskom vystupovaní.

Veľkosťou srdca budete odomykať dvere, mobil aj auto

Skenovanie srdca je bezpečnou biometriou budúcnosti.

Inzercia - Tlačové správy


  1. Zľava 3000 € na 3-izbové byty v Jarabinkách
  2. Projekt Seberíniho: 60% vypredané ešte pred začiatkom kampane
  3. 6 dôvodov, prečo začať posielať peniaze cez VIAMO (a ako na to)
  4. Stačí len mechanické, alebo elektronické zabezpečenie vozidla?
  5. Hyundai Tucson Shadow určite nezostane v tieni.
  6. Aký vplyv by mal konflikt v Kórei na vaše investície?
  7. Atraktívnejšie učenie vďaka digitálnym technológiám
  8. JUDr. Barbora Sabó: Dobrý maklér šetrí čas, peniaze i nervy!
  9. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  10. Rastie nám pokrivená generácia?
  1. Otvorenie akademického roka 2017/2018 na EU v Bratislave
  2. Projekt Seberíniho: 60% vypredané ešte pred začiatkom kampane
  3. FSEV UK v Bratislave: Prax je súčasťou študijných programov
  4. 6 dôvodov, prečo začať posielať peniaze cez VIAMO (a ako na to)
  5. Hyundai Tucson Shadow určite nezostane v tieni.
  6. Stačí len mechanické, alebo elektronické zabezpečenie vozidla?
  7. Exkurzia odborárov a absolventov SvF STU v Bratislave 2017
  8. Zvolen: Zvolenčania myslia na zabezpečenie svojich domovov
  9. Detské zúbky sú veda
  10. Atraktívnejšie učenie vďaka digitálnym technológiám
  1. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku 6 735
  2. 6 dôvodov, prečo začať posielať peniaze cez VIAMO (a ako na to) 3 964
  3. Rastie nám pokrivená generácia? 3 107
  4. Intímna hygiena – celoročná záležitosť 2 616
  5. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj? 1 795
  6. JUDr. Barbora Sabó: Dobrý maklér šetrí čas, peniaze i nervy! 1 243
  7. Zľava 3000 € na 3-izbové byty v Jarabinkách 1 166
  8. Kedy sa refinancovanie oplatí? 1 084
  9. Plug-in, hybrid alebo elektromobil? Poradíme, ako správne vybrať 1 058
  10. Aký vplyv by mal konflikt v Kórei na vaše investície? 976