2 000 Schrödingerových koček prolomilo rekord v kvantové superpozici  
Fyzici dostali do kvantové superpozice speciálně vytvořené molekuly, které se skládaly ze 2 tisícovek atomů. Udrželi je tam po dobu 7 milisekund. Hranice říše kvantové mechaniky se zase posunuly o něco blíže našemu světu.
Kvantová superpozice 2 000 atomů. Kredit: Yaakov Fein / Universität Wien.
Kvantová superpozice 2 000 atomů. Kredit: Yaakov Fein / Universität Wien.

Kolem nás je makroskopický svět, s nímž máme poměrně důvěrnou zkušenost. Vládne tu obecná relativita, i když je to lépe patrné ve velkém kosmickém měřítku. Zato v mikrosvětě panuje kvantová mechanika a naše každodenní zkušenosti jsou tam k ničemu. Částice tam mohou být na mnoha místech zároveň, mohou se kvantově provazovat a vůbec dělat všechny ty podivné kvantové věci.

 

Markus Arndt. Kredit: Universität Wien.
Markus Arndt. Kredit: Universität Wien.

Zatím ale není jasné, kde přesně leží hranice mezi těmito dvěma světy. A jak už to bývá, fyzici neustále po této hranici pátrají a atakují ji experimenty. Markus Arndt z Universität Wien a jeho spolupracovníci uskutečnili kvantovou superpozici, tedy současný výskyt na více místech, s masivními molekulami, které obsahovaly až 2 000 atomů. Dosavadní rekord přitom byl něco přes 800 atomů ve kvantové superpozici.

 

Jejich experiment byl něco jako pokročilá verze slavného dvojštěrbinového experimentu, kterým v roce 1801 Thomas Young prokázal, že světlo je vlnění. V tomto typu experimentu vychází najevo kvantová superpozice, protože jednotlivé fotony procházejí štěrbinami více různými způsoby najednou, takže jsou vlastně z našeho pohledu na více místech současně. Kvantovou superpozici ovšem nejvíce proslavila Schrödingerova kočka, která je ve svém myšlenkového experimentu zároveň živá a mrtvá, dokud se někdo nepodívá do boxu s kočkou a kvantová superpozice nezkolabuje do jednoho z těchto dvou stavů.

 

Simulovaný dvojštěrbinový experimentu. Kredit: Fffred / Wikimedia Commons.
Simulovaný dvojštěrbinový experimentu. Kredit: Fffred / Wikimedia Commons.

Jak se zdá, kvantová superpozice funguje jenom ve kvantovém světě. Čím větší jsou objekty, tím hůře se dostávají do stavu superpozice. I v případě Schrödingerovy kočky se superpozice vlastně netýká samotné kočky, ale radioaktivního izotopu, na jehož rozpadu závisí kočičí život. Takže je na místě otázka, kde je vlastně hranice mezi kvantovou říší a říší běžné zkušenosti?


Arndtův tým se teď k hranici mezi fyzikálními říšemi zase o něco přiblížil. Ve svém vytuněném dvojštěrbinovém experimentu uvedli do stavu kvantové superpozice zatím největší molekuly v historii. Nebyly to ovšem jen tak nějaké molekuly, nýbrž molekuly speciálně navržené tak, aby byly veliké a přitom stále dostatečně stabilní na to, aby je bylo možné prohnat dvojštěrbinou v ultravysokém vakuu. Badatelé rovněž museli vyvinout nový interferometr, aby vůbec mohli odečíst výsledky experimentu.


Za své úsilí nakonec sklidili úspěch. Zmíněné molekuly se 2 tisícovkami atomů uvedli do stavu kvantové superpozice, přičemž docházelo k interferenci mezi stavy v superpozici, tak jak by mělo. Superpozici rekordního počtu atomů udrželi po dobu 7 milisekund. Experiment Arndtova týmu s velkou tlupou Schrödingerových koček posouvá hranici kvantové říše ještě blíže k našemu světu, jistě k veliké radosti fyziků. Autoři studie jsou přesvědčeni, že ještě neřekli poslední slovo. Jejich výsledky ukazují, že kvantové podivnosti fungují i ve velkých systémech atomů a badatelé hodlají pokračovat a přiblížit hranici kvantové říše makrosvětu ještě víc.

Video: Are There Many Worlds? David Deutsch in conversation with Markus Arndt


Literatura
Universität Wien 23. 9. 2019, Nature Physics online 23. 9. 2019.

Datum: 05.10.2019
Tisk článku

Sto důležitých věcí o sportu, které nevíte - Barrow John D.
 
 
cena původní: 350 Kč
cena: 308 Kč
Sto důležitých věcí o sportu, které nevíte
Barrow John D.
Související články:

Rekord kvantového světa přesvědčivě pokořen     Autor: Stanislav Mihulka (16.11.2013)
Kvantová superpozice vstupuje do makrosvěta     Autor: Stanislav Mihulka (29.12.2015)
Neutrina jsou ve kvantové superpozici na vzdálenosti stovek kilometrů     Autor: Stanislav Mihulka (19.07.2016)



Diskuze:

František Ala,2019-10-07 01:11:39

dávám odkaz na článek o Aragoskopu - odkaz jsem neuvedl, už se v té diskuzi trochu ztrácím a možná zapomenu odpovědět, holt neměl jsem psát tolik otázek :D
https://www.nasa.gov/content/the-aragoscope-ultra-high-resolution-optics-at-low-cost/

Končí víkend tak Vás všechny nechám trochu vydechnout přes týden, možná.. jo byl to docela příjemně strávený čas čtením článků a komentářů :)

Klobouk dolu pane Naxera i ostatní že máte se mnou tu trpělivost s vysvětlováním i velmi triviálních příkladů. A zásobili jste mě odkazy na články, knihy a teorie které mi vystaší snad na rok jestli je vůbec pochopím :D
Nadruhou stranu si říkám že moje neznalost i má jednu výhodu a to sice že s těmi seriózními exaktními teoriemi nemám "spoutanou" fantazii a mohu tak mít třebas intuitivní a nesprávný, ale odlišný pohled na věc o které by seriózní př. fyzik vůbec neuvažoval protože už žije v modelu který se naučil. Že ono ty krásné a složité rovnice třeba nepopisují skutečnost ale jen model který prozatím vypadá že funguje..no to je zas kacířství..

Rád bych si s Vámi pane Naxera zahrál hru na "Bylo by možné - možná pokud" :)
abych to vysvětlil, máte očividně široké znalosti a už přituhuje a nejsem sto se účastnit pořádně debaty bez znalostí i když to popisujete pěkně a zjednodušeně. Nicméně určitá zvědavost a intuice jak by to mohlo být mi přijde zajímavá pokud se nad tím zamyslíte jako třeba ten torusový vesmír, že tedy jestli je to skutečně "tvrdě vyloučené" nebo by to za nějakých podmínek třeba i proti stávajícím teoriím mohlo fungovat.

V příkladu o dvou potenciálových jámach oddělených, to tunelování.. napadl mě příklad, pokud by byli např. elektorny skákající náhodně u dobře velkého počtu částic a velké ploše, možná nějaký svitkový kondenzátor? .. no myšlenka je že tím existuje kvantový či tepelný šum a sic se to ustálí na 50:50, ale občas to na chvilku bude 51:49.. a pak třebas přes svítivou ledku el. vyzářit jako světlo.. slušná účinnost, a zároveň ochlazení systému?

kaskáda černých děr, no neutrina napsal jsem to asi zmatečně, ale měl jsem namysli právě Hawkingovu či jiný nepotvrzený typ odpařování.. že to vychytá neutrina a další a pak to všesměrově vyzáří. Kaskádu, představil bych si pokud je možná nadpoloviční většinu vyzářeně energie např. čočkou zaostřit, uděla z děr kružnici či kouly s čočkama mezi tak aby zhruba polovina záření se koncentrovala do další díry či lineárně do menší díry a tu obklopit jako dysonovu sféru
Nebo rovnou obklopit celou díru sférou složenou z čoček, které příchozí zaření propustí a odchozí koncentrují do sběrných bodů

příklad s ne-kvantováním, rozumím že zatím to tak vypadá, víte proč pořád hledám možnost že to může být jinak, kvůle mé víře a pak domněnce že je hmota živá, tedy že by byl foton složený z "atomů" energie, ono mě k tomu vede zvláštní chování např. přeměna na hmotu při dostatečně silném počtu fotonů blízko sebe, či rozpady a vznik částic jen pokud mají dost energie.. lze si jednoduše představit že se "základní atomy" jen přeskupí do jinak stabilních shluků a některé se vyzáří a rozlétnou

pak jsem se znovu zamýšlel nad fungováním red a blue shiftu. I pro podsvětelné rychlost, domnívám se že je možné aby se prostě vlivem pohybu měnila zdánlivá fáze světla, resp. superpozicovaná vlny odraženého světla od pohybující se hmoty vzhledem k pozorovateli směrem pryč např. Red shift by byl způsobený postupný rozfázobáním zaření, tím by se měnila i amplituda zdánlivá a pro nějakou rychlost by byla fáze opačná a pozorovatel by třeba až hmotu neviděl, hádám snad při c/2 a fáze by pak byla ca f = 2piv/c. No a nadsvětelná rychlost hmoty.. to pro Vás bude asi tabu že? :D

Odpovědět


Re:

Jiri Naxera,2019-10-07 09:48:29

ad sum - ne, viz Feynmanova fyzika 2 rohatka a zapadka, nelze to nijak vyuzit jako zdroj volne energie.

zbytek vecer, mam toho v praci moc.

Odpovědět


Re: Re:

Frantisek Ála,2019-10-07 12:15:38

Opravdu díky za Váš čas, je mi jasné že máte spoustu jiných věcí na práci..

Měl bych ještě jednu prozbu, pokud to tedy není nějaký technický problém což si nemyslím, dostal jsem dnes opět bez vysvětlení druhý banán. Jestli se znáte v redakci, nemohl byste se prosím zeptat alespoň proč? Zdá se že nevadí se znovu vždy registrovat s mírně odlišným jménem ale je to trochu trapné. Možná to motivuje správce vylepšit banánový systém i na IP, ale i to není problém :D

Odpovědět

Měření a Sch.kočky

František Ala,2019-10-06 12:49:46

Velmi zajímavé. Mám k tomu dvě otázky nebo úvahy.
Měření hmoty, představuji si správně že je to jakákoliv interakce s jinou hmotou? Protože světo se světlem nereaguje, gravitačně nejspíš nepůsobí. Vakuum je potřeba aby příliš mnoho molekul se nechovalo jako "detektory" ale světelné záření nevadí pokud pozorujeme vlnovou funkci světla.

Ale pokud pozorujeme vlnovou funkci a superpozici hmoty, předpokládám že kromě vakua je potřeba také izolovat záření a to oběma směry a není úplně možné leda snad hodně hodně až k absolutní nule zmražené . protože hmota vyzařující tepelnou energii pak ovlivní hmotu kolem a opačně, tedy myslím si že stabilní superpozice potřebuje toto.

Z toho samého důvodu si myslím že doslovná šrédingerova kočka je nesmysl protože kočka by nemohla tak dlouho vydržet v superpozici, mrtvá ležící kočka versus stojící jinak svým vyzářeným teplem ovlivňuje stěnu krabice a to nemluvě o zvuku žijící kočky. Nebo se příšerně pletu někde?

Odpovědět


Re: Měření a Sch.kočky

Jiri Naxera,2019-10-06 13:20:00

Nepletete - u realistické kočky v realistickém Vesmíru dojde k dekoherenci hodně rychle, jak říkáte protože to prostě neodizolujute.
Nicméně jde o teoretický koncept, v ideálním případě, a tam je zajímavé sledovat skutečné limity. Třeba Roger Penrose tvrdí, že nepřekonatelný limit může způsobit i kvantová gravitace. Což by kromě pár koček mohlo zachránit i klasickou kryptografii, a nám zabránit stavět kvantové počítače

Odpovědět


Re: Re: Měření a Sch.kočky

František Ala,2019-10-06 14:00:51

Nevím co je kvantová gravitace, vlastně si nejsem ani jistý jestli světlo působí gravitačně, asi by němělo?
Nicméně ke zhroucení vlnové funkce myslím musí zákonitě časem dojít kvůli jevu jako "tunelování" kdy s určitou pravděpodobností se jednou hmota protuneluje až blízko jiné hmotě že spolu budou reagovat? nebo je to při velké vzdálenosti a nízké teplotě již tak zanedbatelné?

Odpovědět


Re: Re: Měření a Sch.kočky

František Ala,2019-10-06 14:13:13

Vlastně ještě jedna, neznamená jev tunelování a ta neurčitost že dříve či později se jakákoliv i "stabilní" částice z více částí rozpadne? A z makro předmětů bude fungovat "tunelovací sublimace" tedy že se občas utrhne třeba atom z krystalu prostě se protuneluje příliš daleko od krystalové mřížky? poroste tak nebo se zakulatí. Jak ta ztráta ovlivní teplotu-energii původního krystalu? Nijak nebo vypařený př. atom odnese víc energie, získá hybnost a krystal bude chladnout ještě víc než jen prostým zářením fotonů?

Odpovědět


Re: Re: Re: Měření a Sch.kočky

Jiri Naxera,2019-10-06 18:25:38

ad rozpad - tohle tu nedávno vysvětloval pan Wágner, ve zkratce: Rozpadne se, pokud tomu zákony zachování a energetcká bilance nebrání a pokud není daný proces nějak potlačen.
Proto je volný proton stabilní, zatímco volný neutron se rozpadá na proton, elektron a elektronové antineutino s poločasem čtvrt hodiny (prostě neutron má dost energie na vytvoření těch částic, a antineutrino tam musí být kvůli zachování elektronové vůně). Ve stabilním jádře jsou stabilní oba.

ad tuneling - když vezmete Schrodingerovu rovnici a začnete jí řešit v nekonečné jámě, tak dostanete z počátečních podmínek starý známý žebříček energetických hladin a odpovídajících vlnových funkcí, které jsou mimo jámu nulové.
Když si dáte tu bariéru konečnou, tak ta funkce sice se vzdáleností od jámy klesá exponenciálně, ale pořád je nenulová v celém Vesmíru. U takové konfigurace (třeba s1 v atomu vodíku) je opět stabilní, protože ten elektron sice má nenulovou amplitudu kilometr od atomu, ale ta amplituda je nepatrná a hlavně neroste s časem.

Trochu jiný stav je, když máte ty jámy dvě, a mezi tím potenciálovou bariéru. Tam energeticky nic nebrání aby se ten elektron vyskytoval v druhé jámě, a jak jsme si řekli, vlnová funkce je spojitá a nenulová v celém Vesmíru. amplituda na druhou je pravděpodobnost, neboli máte malou ale nenulovou pravděpodobnost, že se ta částice dostane do druhé jámy. Díky tomu že je malá, tak pravděpodobnost že se zase vrátí zpátky je mizivá, neboli pravděpodobnost, že přeskočí z jedné jámy do druhé s časem roste. Když jsou ty jámy stejné, tak postupně se to ustálí zjevně díky symetrii na 50% a 50%, pokud je jedna jáma, kolem potenciálová bariéra a dál na nízké energii celý Vesmír, pak je cílový stav v budoucnosti částice co utekla.
Tomu se říká tunelový jev.
Všimněte si, jediný požadavek je aby ta bariéra byla konečná, u nekonečné exp(-inf * size) = přesně nula a tunelování se nekoná. A aby nás v Karlíně nezabili, dopište tam limitu ;-) ...

A nepotřebujete na to hroucení vlnové funkce, úplně v klidu můžete ty vlnové funkce (zjednodušuju nehezky) nazvat |uvnitr> a |venku> a celkový stav je jejich superpozice a*|uvnitr> + b*|venku>, a0 = 1, b0 = 0 (pocatecni podminky), a^2 + b^2 = 1 (prostě ta částice je buď tam nebo venku, nikam nemizí), a zjevně to bude exponenciála takže a(t) = a(0) * exp(-něco * t).

Ke zhroucení vlnové funkce dojde teprve když to změříte (podíváte se na tu kočku), do té doby podle onoho paradoxu tohle a a b jsou amplitudy kvantových stavů makroskopických stavů |ziva kocka> a |mrtva kocka>

Odpovědět

1=2

Stanislav Poutník,2019-10-06 11:49:09

Stále nechápu jak jedna částice můžou být dvě. I když jen s 50% pravděpodobností pořád je to pravděpodobnost. A proč se pozorování-měřením mění výsledek. Co je iluze, pravděpodobnost nebo měření, co je víc 2 na 7 milisekund nebo 1 na 7 sekund.
Můžete mě někdo nakopnout, děkuji. :D

Odpovědět


Re: 1=2

Jiri Naxera,2019-10-06 12:27:57

Measuring problem je docela otevřená kapitola, Copenhagenská interpretace ho zametá pod koberec, Many worlds taky. O co jde?

Ta částice je jedna, jen není tady, ale máte nějakou komplexní funkci (vlnová funkce, řešení schrodingerovy rovnice), která jí popisuje. Konkrétně druhá mocnina absolutní hodnoty uvádí hustotu pravděpodobnosti, že jí najdete v daném místě. Až sem OK.
Schrodingerovka je lineární, proto všechna její řešení (možné vlnové funkce) tvoří lineární vektorový prostor.

Problém je, že nepozorujeme částici tady a tamhle, my jí pozorujeme buď tady, nebo tam. V rámci kvantovky se to děje extra postulátem o měření, že možné výsledky měření jsou vlastní hodnoty daného operátoru, a co lze měřit (pozorovatelné, observables) jsou hermitovské operátory, bla bla, viz scripta :)

Ten problém je, že akt měření zhroutí okamžitě v celém prostoru vlnovou funkci, amplitudy říkají pravděpodobnost, ale částice si ve chvíli měření "vybere" konkrétní hodnotu. A tady už je problém.

Lze popsat makroskopické měření jazykem kvantovky, tj vlnových funkci? To ale znamená popsat kvantově celý experiment, včetně měřáku případně pozorovatele kvantově, ale výsledkem musí být klasický (voltmetr ukazuje jednu hodnotu, ne několik současně).

Bylo kolem toho v 90 letech spousta filozofického balastu inspirovaného LSD ;-), jako například jestli ke zhroucení vlnové funkce je potřeba vědomí etc, to naštěstí už pominulo, ale pořád to zůstává problémem dané interpretace.

Jinak tady to máte od skutečné odbornice dost podrobně vysvětlené, koukám že i s videem. http://backreaction.blogspot.com/2019/09/the-trouble-with-many-worlds.html

*) Pozor, akt měření v kvantovce není že to pošlu do měřáku. Akt měření je když třeba pošlete foton přes polarizační filtr, což tu funkci sice zhroutí (foton si musí vybrat jestli je horizontální nebo vertikální), ale neovlivní hybnost etc.. Když proletí elektron skutečným detektorem, ten ho změří, ale taky ovlivní.

A aby to nebylo tak snadné, tak sice průchod polarizačním filtrem vlnovou funkci zhroutí, ale když to světlo rozdělíte podle polarizace a pak to zase spojíte, tak dostanete původní vlnovou funkci. Teda pokud jste nic s těmi rozdělenými svazky nedělal (neměřil), pokud ano, tak to dopadne jako dvouštěrbinový experiment s detektory ve štěrbinách, které samy funkce zhroutí a žádná interference se nekoná.

Jak sám cítíte, jsou tu nějaké nejasné věci (změříte, polarizační filtr jednu polarizaci pohltí) mezi klasickým a kvantovým světem které by si žádaly vyjasnit - prostě measurment problem.

Odpovědět


Re: Re: 1=2

František Ala,2019-10-06 12:59:53

Na video se teprv podívám, jen ještě doplním názor či pohled, pokud vlnová funkce se zhroutí ovlivněním hmoty, jde podle mě oto že superpozice jsou pouze ty cesty, které ovlivňují danou hmotu totožně, tedy jak jste psal o hybnosti a polarizaci světla, pokud samotný akt změny polarizace neovlivňí hmotu, pak zase polarizaci vrátíme a hybnost je stejná, je to defakto stejné jakoby tam ty filtry nebyli, protože pravděpodobnosti a možné cesty jsou z pohledu reakce-ovlivnění dané částice stejné. Tedy z mého pohledu částice-světlo si může vybrat kudy a pokud dvě cesty mají stejný výsledek, je jedno kudy přesně šli když po cestě žádnou hmotu neovlivnily a jsou i ve stejné fázi.

Ještě bych měl otázku, co se stane pokud na naše oči či hmotu dopadnou dva fotony o stejné vlnové délce s opačnou fází, bude to z pohledu molekul hmoty v tom místě jakoby se vyrušili a uvidím "tmu", tedy jako difrakční vzory - je tedy možné že vidíme odraz pravděpodobností všech možných cest světla jen některé vytváří právě superpozicí opačné fáze a vyruší se, zdánlivě tmavé ?

Odpovědět


Re: Re: Re: 1=2

Jiri Naxera,2019-10-06 13:26:23

ad 1. Pozor, nebavíme se o shodnosti cest a změně polarizace, ale o její změření. A aby to bylo jasné, když foton zničíte (pohltí ho polarizační filtr protože má špatnou polarizaci), počítá se to taky jako akt měření. Naopak když to jen rozdělíte, tak můžete v jednotlivých cestách dělat skoro cokoli, třeba jedna bude delší, a pořád to bude interferovat.
Jinak opravdu kupte si https://www.nva.cz/detail/fyzika/feynmanovy-prednasky-z-fyziky-3-dil.html tady to máte hezky vysvětlené

2 odstavec - přesně tak to je, nejen u světla ale u veškeré hmoty.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: 1=2

Pavel Hudecek,2019-10-06 14:54:37

Přidám ještě Feynman: Neobyčejná teorie světla a látky

Tam je tohle dost podrobně a "pro lid". Mají na uloz.to

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: 1=2

František Ala,2019-10-06 15:47:27

Díky za tipy.. uloz.to, co to je? :D není to ten zlý web zlých pirátů který nejspíš do 2 let zanikne kvůli tomu schválenému EU článku tuším 13 a 17?
Od p.Feynmana jsem kdysi četl, podotýkám vypůjčenou ale řádně zakoupenou, knihu, asi "To snad nemyslíte vážně p.F." jo bylo to dost pěkné čtení. Třeba o kódech k atomovkám 0000..

Odpovědět


Re: Re: 1=2

František Ala,2019-10-06 13:09:43

ještě doplnění, k otázce možnosti světla s opačnou fází uvědomuji si až teď, difrakční vzory pro částice či elektrony jsou stejné jako pro světlo, mohlo by to znamenat že i homtné částice mají snad virtuální fázi a defakto fázi pravděpodobnosti? Tady už dost tápu. Ale u světla mi připadá, že ony vzory odpovídající pravděpodobností jsou stejné jako když vidíme hmotu, i ta má jen pravděpodobnosti výskytu a mi pak "vidíme" jen rozmazaný obraz odražených-vyzářených fotonů, v době kdy "čas" vynutí volbu-měření kde jsou přesně

Odpovědět


Re: Re: Re: 1=2

Jiri Naxera,2019-10-06 13:33:55

Ano, je to to samé. Akorát v případě kvantovky se bavíme o amplitudě jako komplexní veličině, v elektromagnetismu jsou to sinusovky které jdou i k nule, tedy reálná čísla.

Jinak takový hint, až na nějaké konstanty, rychlost změny fáze v daném směru je úměrná hybnosti v tom směru, a jedním ze směrů je i čas (a "hybnost" v časové ose odpovídá hmotnosti = energii, díky speciální teorii relativity se to docela zjednodušuje)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: 1=2

František Ala,2019-10-06 13:58:19

Díky za odpověď, s jídlem roste chuť :D tak mám ještě otázku za milion :D je možné že energie fotonu je kvantová? tedy diskrétní, není dělitelná plynule do nekonečna.. nemůžu si pomoct, pak by to vedlo k myšlence že rozně energetické fotony jsou shlukem "koherentních" či jak je to slovo ještě menších částic ale "fotonové atomy"

Jak je to prosím s tím dopadem světla opačné fáze na oči, pokud tedy to není jeden foton s různou pravděpodobností ale dva různé fotony s opačnou fází, ovlivní hmotu nebo zdánlivě v místě detektoru-očí nikoliv.. jasně prakticky by pronikly do hmoty, ale ve speciálním případě kdy jsou "koherentní až na to že mají opačnou fázi, jsou tedy jakoby spárované a ve výsledku s nulovým působením?

Třetí otázka, nedávno jsem četl o plánu na vesmírný teleskop místo čočky jen velký rovný černý kruh, obraz se kvůli vlnové podstatě defaktor v poissonově bodě tuším jen slabší, detektor si pak představuji jako dlouhý válec zamířený na ten bod, ideálně chlazený ještě pod teplotu vesmíru k abs. nule, je to možné? Není to vlastně podobný jev nevím difrakce kolem molekul vzduchu v laseru a jejich zvětšení, je to princip elektronového mikroskopu? existuje nějaký gamma mikroskop? četl jsem že Fukušimě použili k "prosvícení" reaktorové komory kosmické záření miony či co ale to už s tím možná nesouvisí.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: 1=2

Pavel Hudecek,2019-10-06 14:51:07

1. Energie fotonu může být jakákoli, ale je kvantová, tedy nedělitelná. To už se ví s jistotou tak 100 let. A dnes se to dá demonstrovat s pár LEDkama.

2. Když se v oku sejde opačná fáze, je v tom místě tma.

3. Máte nějaký odkaz?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: 1=2

František Ala,2019-10-06 15:24:50

Díky,
áha tak to jsem asi zaspal trošku o 100 let dobu, no vím že existují spektrální čáry jako třeba u vodíku ale v rudém či modrém posuvu.. ale to už je asi něco jiného, přesto, může být i ten posun kvantovaný? no pokud to kvantované je, možná ta myšlenka že se foton skládá z kvant-atomů energie které jsou u sebe a "provázané"?.. jinak mám za to že právě u LEDek je vlnová délka spíše křivka byť s vysokým maximem, jako př. IR ledky které jsou trošku vidět nebo UV.. tedy ale též není spojitá ale.. hrbolatá v měřitku nejmenšího možného kvanta?

s vyrušením fotonu, souvisí toto s pronikáním př. gamma do hmoty? pokud by byl jediný gamma foton, pronikne zřejmě hluboko protože má malou vlnovou délky a interakci s atomovými jádry, pokud budou dva a mít "působení opačné, znamená ta společná "tma" že budou pronikat mnohem hlouběji ba dokonce proletí hóódně dlouho do záchytu jako př. neutrina ?

ad 3 ano, pokud je plán na ten vesmírný teleskop a postavý ho, pak jestli návrh toho detektory je pravděpodobný nebo na to půjdou jinak - tedy defakto pro potlačení šumu co nejvíc mražená vakuová trubice + supravodivý detektor? / jestli se používá nebo je to alespoň možné vytvořit mikroskop s gamma radiací s ještě větším zvětšením, případně kde je limit? je možné pozorovat přímo jádro atomu?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: 1=2

Jiri Naxera,2019-10-06 18:44:44

1.Kvantuje (nabývá diskrétní hodnoty) jen ta veličina, která nemá jinou možnost.
Máte vlnovou funkci elektronu kolem atomu. (prosím znalé nezabijte mě že teď zapomenu na spinor a budu brát elektron za vektor). Nebo máte foton mezi dvěma zrcadly. Je jasné, že když se jeho vlna dvakrát odrazí, tak musí být odrazy ve fázi, jinak se to vyruší, od toho kvantování energetických hladin, nebo rezonance dutiny apod.
Ale nic nebrání volnému fotonu, aby měl hybnost jakoukoli.

TEDA POKUD JE VESMÍR OTEVŘENÝ. Pokud by měl topologii toru, tak najednou budou kvantované i energie všech částic. Prostě když ta vlnová funkce obletí celý Vesmír, musí být stejná.

Stejně tak Kaluza-Kleinovy teorie - ty postulovaly další malý stočený rozměr, díky kterému měly stupeň volnosti kam se kromě gravitace vešel i elektromagnetismus (předchůdce stringových teorií). Přímým důsledkem je kvantování hybnosti ve směru téhle stočené dimenze, z našeho pohledu by se to projevovalo tak, že ke každé elementární částici by přibyly nekonečné hierarchie jejích těžších kopií, které by měly kvantované hybnosti ve směru té stočené dimenze.

Otevřená otázka je kvantování elementárního el. náboje. Pokud existuje alepoň jeden magnetický monopól, tak to lze vysvětlit.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: 1=2

František Ala,2019-10-06 15:29:34

k tomu ještě drobnost, bylo by pak možná přesným nastavení pár gamma fotonů tak, že jeden má opačno fázi ale nepatrně větší/menší energii tak, že se energie propálí skrz zemi ale např. na měsící nebo ještě dál se již fotony tak rozfázují že budou snadno zachytitelné? nepoužívá se to už 20 let :D ?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: 1=2

František Ala,2019-10-06 15:56:09

omluvte jestli už to s těmi dotazy-názory přeháním, ale to kvantování energie fotonu, brání něco tomu aby např. prostor byl spojitý ale energie fotonu diskrétní byť v měřítku 10^-100xyz, právě kvůli složení z "fotonových atomů", pokud to není úplný nesmysl, je možná že pak vlivem blue-red šiftu by byla energie fotonu zdánlivě spojitá protože by se "zploštely" sinusovky ? pak mě napadá že kvantová neurčitost by měla vliv i na samotnou vlnovou délku a směr, v průmeru téměř konstantí ale drobné odchylky vlnové délky které by působily tu zdánlivou spojitost.. zaspal jsem opět dobu a je prokázáno že to tak být nemůže? ovšem nejsem si ani jistý jestli sám prostor je spojitý a není to právě ta kvantová pěna :)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: 1=2

Jiri Naxera,2019-10-06 22:06:42

Nemíchejme několik konceptů.
1.foton - může mít energii libovolnou (spojitou, pokud tomu něco nebrání, viz výše), ale neni nic míň než jeden foton (s danou energií) - ten buď interaguje jako celá částice s plnou energií, nebo neinteraguje vůbec.

2.(časo)prostor může být buď spojitý, nebo diskrétní, v tom problém není. U diskrétního máte nějaké problémy které musíte pořešit, jako velmi přesnou Lorentzovskou invarianci (v řádu jedna sekunda versus 10 miliard let), u naivně spojitého zase chybí mechanismus jak se zbavit kvantové pěny (opět, po zprůměrování musíte dostat stejnou přesnost, abyste nebyl ve sporu s experimenty)

2.1 teorie kvantové gravitace mimo jiné popisují co to je časoprostor. A nejen spojitý versus diskrétní, jsou tam šílenosti jako kausální triangulace https://en.wikipedia.org/wiki/Causal_dynamical_triangulation LQG https://en.wikipedia.org/wiki/Loop_quantum_gravity Twistory https://en.wikipedia.org/wiki/Twistor_theory nebo dokonce že časoprostor je jen emergentní jev vzniklý z kvantové provázanosti https://en.wikipedia.org/wiki/Entropic_gravity nebo nekomutativni geometri https://en.wikipedia.org/wiki/Noncommutative_quantum_field_theory a mnoho dalších


3.kvantová pěna je hypotéza na základě nějakých vlastností kvantového vakua. Fyzik by řekl že operátor energie nekomutuje s operátorem počtu částic, lidově to můžeme interpretovat tak, že stavy vakua bez částic a stav vakua s minimální energií jsou rozdílné, a pak zase: máte nejnižší energetický stav, ve kterém ale není ostrá hodnota počtu částic, neboli je to superpozice stavů s žádnou, jednou, dvěma ... částicemi.
Ty částice samozřejmě fluktuují, vyskakují z vakua a zase zanikají, a občas se to sejde a v nějaké oblasti je na pidizlomek sekundy celkem velká koncentrace energie.
Navíc nic neomezuje energii těchto částic, (resp. asi omezuje něco poblíž Planckovy škály, ale o tom by vyprávěla teorie kvantové gravitace, kterou nemáme).
Takže zatím máme polévku která se nám vaří. Ještě nějaká ingredience chybí.

Tou ingrediencí je obecná teorie relativity, která říká, že energie kolem sebe zakřivuje časoprostor.
Když se podíváte z dálky, jsou fluktuace malé, zprůměrovávají se, prostor je velký a zakřivení z nich je nepatrné. Ale čím víc to zvětšujete a klesají měřítka, sice na kratší dobu, ale tím větší energetické výkyvy ty fluktuace dělají (vzpomeňte, říkali jsme že energii fluktuací není omezená). A jak se blížíme k Planckově škále, jsou ty fluktuace čím dál silnější, na velmi krátký čas ten pidiprostor zakřivují hodně moc, a pokud jim v tom něco nezabrání, mohly by ho zakřivovat tak až by vznikaly Planckovské černé mikrodíry. Takže nejen vařící se polévka, ale už nám to i pořádně bublá.
Tomu se říká kvantová pěna.

Předně, není jisté že existuje. Teorie, která popisuje jak funguje gravitace u kvantových objektů je kvantová gravitace (QG) a tu zatím pořád nemáme a asi dlouho mít nebudeme, vše ostatní jsou jen odhady na základě našich znalostí a extrapolací do neznámého. Takže je docela dobře možné, že se žádná kvantová pěna nekoná. Možná na to bude mít dopad i řešení problému měření, pokud by gravitaci generovala i hustota pravděpodobnosti, pak by se při každém zhroucení vlnové funkce Vesmírem šířily sice velice slabé, ale Diracovy gravitační impulsy což by nebylo dobré ;-)

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: 1=2

Karel Ralský,2019-10-07 13:18:22

Děkuji za odpovědi Pane Naxera a obětování trochy času i pro nás "částečně poučené laiky".

Odpovědět


Re: Re: 1=2

John Mccain,2019-10-08 12:19:38

Problém je spíše v tom, že si představujete částice jako nějakou formu. Hmota je jen energie, zapomeňte na nějaké představy. Je směšné když si vědci pokoušejí představit dokonce i Vesmír jako nějakou formu která má hranice :)) Hmota je pouze dynamická energie interpretovaná (zhroucená) vědomím do toho čemu říkáme časoprostor. Ovšem jde zcela o iluzi. Mimochodem, k zhroucení vlnové funkce vědomí nutné je. Nebo vy snad dokážete něco měřit či pozorovat bez přítomnosti vědomí? ;))

Odpovědět


Re: Re: Re: 1=2

John Mccain,2019-10-08 14:08:15

http://utf.mff.cuni.cz/~podolsky/Kvant/Dvojster.htm

,,...V tomto smyslu opravdu platí v kvantovém světě slavná věta filosofa Berkeleyho, že "býti znamená býti vnímán''. Wheeler dokonce spekuluje že fyzikální jevy jsou přímo určovány otázkami, které přírodě kolem sebe klademe, a že tudíž nejsme pouhými pasivními pozorovateli vesmíru, ale jeho aktivními účastníky, ba spolutvůrci."

Odpovědět


Re: Re: Re: 1=2

Jiri Naxera,2019-10-08 19:02:44

Zkuste definovat vědomí, než začnete tvrdit že na nějaký fyzikální jev je zapotřebí.
Nebo aspoň jako poznáte, že něco vědomí má? Bude mít vědomí třeba Váš mozeček (cerebellum) pokud přijdete o kůru a nějak se Vás podaří udržet naživu? A má nebo nemá ho právě teď, když je součástí Vašeho mozku?

Docela hezké vlákno na tohle téma měl asi před rokem Scott Aaronson, doporučuji vyhledat a přečíst.

(tím nijak netvrdím že ho definovat umím, pouze to že tahat nedefinovaný objekt do hypotézy je vědecké faux pas. Viz jiné, nejen moje příspěvky na téma problému měření alias jestli lze a pokud ano tak jak z kvantového popisu dostat popis klasický, kde je vidět že hranice poznání je mnohem blíže než u definice co to je vědomí )

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace