Nový experiment: Vyvracia Bohmovu mechaniku?

Nedávno sa objavila štúdia, ktorá vzbudila značný rozruch v kvantovej fyzike. Zdá sa, že dokazuje, že Bohmianska mechanika (BM), alternatívna interpretácia kvantového sveta, je chybná. Ako vedkyňa Katarína Kvarková z altky.sk, som sa na túto tému pozrela bližšie a analyzovala video od Looking Glass Universe. A môžem vás uistiť, že situácia nie je tak jednoduchá, ako sa spočiatku zdá.

Čo je Bohmianska mechanika?

Predtým, než sa ponoríme do detailov experimentu, je dôležité pochopiť, čo vlastne Bohmianska mechanika je. V štandardnej kvantovej mechanike (QM) sa častice správajú ako vlny a existujú v superpozícii – to znamená, že môžu byť súčasťou viacerých stavov naraz. Bohmianska mechanika však tvrdí, že častice majú vždy presnú polohu a sú vedené „vlnou“ alebo kvantovou potenciálnou funkciou. Táto funkcia riadi pohyb častíc a vytvára zdanie náhodnosti, ktoré pozorujeme v kvantovom svete.

Hlavnou výhodou BM je jej determinizmus – ak poznáme počiatočné podmienky systému, teoreticky by sme mali byť schopní predpovedať jeho budúcnosť. To je však aj zdroj problémov, pretože sa ťažko aplikuje na relativistickú fyziku a vyžaduje si zavedenie zvláštneho referenčného rámca.

Experiment: Čo sa vlastne meralo?

Experiment, ktorý vzbudil toľký rozruch, sa zaoberá javom kvantového tunelovania. Predstavte si bariéru, ktorú bežná guľa nemôže prekonať. Kvantová častica však môže „prechádzať“ cez túto bariéru vďaka svojmu vlnovému charakteru.

V tomto experimente bola kvantová častica umiestnená na 1D dráhe s „schodíkom“, ktorý nemala dostatok energie prekonať klasicky. Vďaka tunelovaniu však prešla cez neho. Vedci merali údajne rýchlosť častice v smere x a tvrdili, že táto rýchlosť je nulová, čo by podľa nich bolo v rozpore s Bohmianskou mechanikou.

Prečo to nemusí byť vyvracanie BM?

Podľa Looking Glass Universe však interpretácia výsledkov experimentu nie je správna. V Bohmianskej mechanike častica nemá žiadnu rýchlosť v smere x, pretože sa pohybuje iba smerom nadol (v smere y). Merala sa teda skôr nejaká odvodená veličina, ktorá nemá priamy význam v rámci BM.

Navyše, Bohmianska mechanika vysvetľuje rozloženie častíc pomocou kvantovej potenciálnej funkcie. Táto funkcia ovplyvňuje rýchlosť pohybu častice smerom nadol a táto rýchlosť závisí od jej polohy v smere x. Čím ďalej je častica od východiskového bodu, tým vyššia je jej rýchlosť.

Kľúčové poznatky

• Kvantové tunelovanie: Častice môžu prechádzať cez bariéry, ktoré by klasicky nemali prekonať.
• Bohmianska mechanika: Alternatívna interpretácia kvantového sveta, ktorá predpokladá existenciu častíc s presnou polohou a ich vedenie vlnovou funkciou.
• Experimentálna analýza: Interpretácia výsledkov experimentu je diskutabilná a nemusí nevyhnutne vyvracať Bohmiansku mechaniku.

Záverečné úvahy

Tento experiment ukazuje, aké zložité a fascinujúce sú kvantové javy. Aj keď sa zdá, že sme na pokraji prelomového objavu, je dôležité pristupovať k výsledkom s kritickým myslením a dôkladne ich analyzovať. Bohmianska mechanika síce čelí výzvam, ale jej odmietnutie na základe jedného experimentu by bolo predčasné.

Kvantová fyzika je stále plná neznámych a otázok, ktoré čakajú na odpoveď. A práve táto neistota robí vedecký výskum tak vzrušujúcim!

Zdroje

• Originálne video
• Hlboké kariérne rady – 80 000 hodín
• Vzťah medzi energiou a rýchlosťou kvantových častíc spochybňuje Bohmovu mechaniku | Nature
• Túfanie fotónov nep predstavuje žiadnu výzvu pre Bohmianskú mechaniku.
• Zadanie: Prekonanie výzvy pre bômovú mechaniku

Približne 128 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 0.64 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.