Prečo kvantová fyzika vyzerá normálne? Nový experiment prináša náznaky odpovede
Prečo kvantový svet vyzerá "normálne"? Nový experiment potvrdzuje teóriu kvantového darwinizmu, ktorá vysvetľuje prechod od kvantových javov k bežnej realite prostredníctvom šírenia informácií do okolia. Výskum simuloval rozptyl svetla pomocou kubitov.
Kvantový svet je zvláštny. Častice môžu byť súčasne na dvoch miestach, mačky môžu byť zároveň živé aj mŕtve (slávny Schrödingerov mačací paradox). No prečo to nevidíme v našom každodennom živote? Prečo sa kvantové javy neprejavujú pri bežných objektoch, ako sú stoly alebo my? Fyzici už dlho hľadajú odpoveď a nedávno publikovaný experiment prináša zaujímavé náznaky, ktoré by mohli vysvetliť, prečo svet okolo nás vyzerá tak „normálne“. Sabine Hossenfelder vo svojom videu predstavuje nový výskum, ktorý testuje teóriu známu ako kvantový darwinizmus.
Kľúčové poznatky
- Kvantový darwinizmus: Teória vysvetľujúca prechod od kvantového sveta ku „klasickému“ prostredníctvom šírenia informácií o systéme do jeho okolia.
- Experiment: Vedci študovali dva nadvedúce kubity (superconducting qubits) a ich interakciu s desiatimi ďalšími kubitami, čím simulovali rozptyl svetla.
- Výsledky: Experiment potvrdil predpovede kvantového darwinizmu – informácie o systéme sa šíria do okolia a časom stratia svoj kvantový charakter.
- Decoherence: Proces, keď interakcia s prostredím spôsobí, že kvantové stavy nemôžu prejavovať typické kvantové správanie.
Čo je to vlastne kvantový darwinizmus?
Predstavte si, že máte kvantovú informáciu – napríklad spin elektrónu. V kvantovom svete môže byť táto informácia v superpozícii, čo znamená, že elektrón sa nachádza súčasne vo viacerých stavoch. Kvantový darwinizmus hovorí, že tento systém prestáva byť kvantový, pretože jeho informácie sa šíria do okolia a replikujú sa. Len niektoré z týchto replík prežijú – tie, ktoré zodpovedajú „klasickým“ vlastnostiam, teda tým, aké pozorujeme v našom každodennom živote. Je to trochu ako prírodný výber: len najvhodnejšie informácie prežijú a šíria sa ďalej.
Sabine Hossenfelder prirovnáva tento proces k tomu, ako si spomenieme na Darwinovu teóriu evolúcie. Kvantový darwinizmus hovorí, že kvantové javy „zmiznú“, pretože informácie o nich sa rozptýlia do prostredia a stanú sa bežnými, nekvantovými vlastnosťami.
Experimentálne overenie: Kubity a ich okolie
Ako vôbec testovať takúto abstraktnú teóriu? Vedci použili dva nadvedúce kubity (superconducting qubits) ako kvantový systém a desať ďalších kubitov ako prostredie. Tieto kubity sú mikroskopické elektronické obvody, ktoré môžu prejavovať kvantové vlastnosti. Vedci nechali tieto kubity interagovať kontrolovaným spôsobom, čím simulovali rozptyl svetla. Potom merali, koľko informácií sa z týchto dvoch kubitov dostalo do okolia desiatich ďalších.
Výsledky boli presne v súlade s predpoveďami kvantového darwinizmu! Zistili, že informácie o systéme sa rýchlo šíria do prostredia a časom dosiahnu plató. To znamená, že základné myšlienky teórie sú správne.
Prečo to všetko tak komplikuje?
Hoci je experiment úspešný, Sabine Hossenfelder upozorňuje na isté problémy. Skutočné meranie nebolo vykonané desiatimi kubitmi v prostredí, ale až pri odčítaní stavu všetkých kubitov. Podľa nej kvantový darwinizmus len komplikovane preformuluje štandardnú kvantovú mechaniku a nepomáha vysvetliť samotný problém merania (tzv. "problém kolapsu vlnovej funkcie").
Decoherence, proces, keď interakcia s prostredím spôsobí stratu kvantových vlastností, je dôležiný krok, ale nestačí na úplné vysvetlenie toho, prečo vidíme len jeden stav častíc (napríklad 100% „tu“ a nie 50/50). Podľa Sabine Hossenfelder je potrebné hľadať fyziku za kvantovou mechanikou.
Záverečné úvahy a budúcnosť výskumu
Tento experiment potvrdzuje, že kvantový darwinizmus je na správnej ceste a že šírenie informácií do prostredia hrá kľúčovú úlohu pri prechode od kvantového sveta k našej „klasickej“ realite. Hoci to ešte úplne nevyrieši problém merania, predstavuje dôležitý krok vpred.
Sabine Hossenfelder zdôrazňuje potrebu ďalšieho výskumu a hľadania fyziky, ktorá by mohla vysvetliť, prečo svet vyzerá tak, ako vyzerá. Aj keď sa to môže zdať komplikované, je to fascinujúca cesta do srdca kvantovej mechaniky a jej vzťahu k našej každodennej realite.
Zdroje:
Hodnotenie článku:
Prečo kvantová fyzika vyzerá normálne? Nový experiment prináša náznaky odpovede
Osoby v článku
Približne 145 gCO₂ bolo uvoľnených do atmosféry a na chladenie sa spotrebovalo 0.73 l vody za účelom vygenerovania tohoto článku.
Komentáre ()