Kočka Šklíba novým kvantovým paradoxem  
Ikonická potvora z Alenky v říši divů vstupuje mezi životaschopné kvantové paradoxy. Slabé měření by mělo umožnit oddělit zdánlivě neoddělitelné – foton a jeho polarizaci. Podobně jako slavný škleb od zbytku kočky Šklíby.


"Kočku bez šklebu, to už jsem viděla kolikrát," pomyslila si Alenka,"ale škleb bez kočky! Něco tak zvláštního jsem jakživ neviděla!".


 

Zvětšit obrázek
Kočka Šklíba podle Tima Burtona. Kredit: Walt Disney Studios Motion Picture.

V bezmezně fascinují kočce Šklíbě jako by Lewis Carroll tušil přízraky kvantového světa, které za pár generací začnou vyvolávat poděšení fyzici. Ve většině adaptací je to vlastně velký kocour s úžasným šklebem, který na Alenku sype jednu zničující filozofickou trivialitu za druhou a přitom si mizí a zase se objevuje. Kočka Šklíba, v překladu Jaroslava Císaře také „čínská kočka“, je v originále známa jako „Cheshire Cat“, čili kočka z (hrabství) Cheshire. Použití tohoto jména Carrollem je obestřeno tajemstvím, jako ostatně celý život Lewise Carrolla.


Mohlo by jít o staré přirovnání „šklebí se jako kočka z Cheshire“, které měl Carroll zpopularizovat, původně snad související s mléčnými produkty hrabství. Mnozí mají za to, že Carrolla inspirovala šklebící se kočka, která je vytesaná na zdi kostela sv. Wilfrida ve vesnici Grappenhall, pochopitelně v hrabství Cheshire, nedaleko od Carrollova rodiště. Anebo některý z vícera podobných výjevů, jenž jsou dodnes k vidění v Cheshire i jinde v Anglii a mohly na Carrolla zapůsobit. Leckterý majitel kočky by také jistě zvážil hypotézu, že Carroll prostě jenom byl všímavým pozorovatelem těchto subtilních šelem a utkvělo mu v paměti jejich podivuhodné zívnutí, zvláště pokud k němu dojde ve zšeřelém domě uprostřed noci.

 

Zvětšit obrázek
Jakir Aharonov. Kredit: Tel Aviv University.


Kočka Šklíba se od vydání Alenky v říši divů v roce 1865 mocně otiskla do moderní kultury, jak je ale vidět, stále ji obklopuje závoj nejasností, ještě umocňující její přízračný charakter. A toho si nemohli nevšimnout kvantoví fyzici, pro které jsou právě takové jevy denním chlebem. Nakonec to byl Jakir Aharonov z izraelské Tel Avivské univerzity a jeho spolupracovníci, kdo nedávno zavedli kočku Šklíbu do vybrané společnosti kvantových paradoxů, s nezbytnou citací příslušné pasáže Alenky v říši divů na začátku inkriminované vědecké studie v časopisu New Journal of Physics.

 

Zvětšit obrázek
Návrh experimentu na polapení kvantové kočky Šklíby. Kredit: Aharonov et al. (2013), New Journal of Physics.


Podle Aharonova a spol. je škleb vlastností kočky a podobně je vlastností fotonu zase jeho polarizace. Vtip je v tom, že v džungli kvantové mechaniky může existovat polarizace fotonu bez fotonu. Stejně jako je škleb tím posledním, co zbylo z mizející kočky Šklíby. Vědci navrhli experiment, v němž foton může se 100 procentní jistotou projít jednou částí interferometru, zatímco jeho polarizaci bude možné změřit ve druhé části interferometru, kde se ovšem dotyčný foton vyskytuje s pravděpodobností rovnou nule. V takovém experimentu je ale zároveň háček – původně totiž neměřil umístění a polarizaci téhož fotonu, ale fotonů různých. Nemohlo by změření polarizace fotonu vést ke změně jeho dráhy a tím i ke zrušení předpokládaného paradoxu Kočky Šklíby?

 

Zvětšit obrázek
Přízračná od samého počátku. Ilustrace kočky Šklíby ve vydání z roku 1866. Kredit: John Tenniel, Wikimedia Commons.

Teoretické propočty ukazují, že kdybychom natvrdo změřili umístění a polarizaci téhož fotonu, tak ano, kočku Šklíbu tím zrušíme. Něco podobného doposud bylo standardním řešením mnoha paradoxů kvantové mechaniky. Jenže Aharonov a spol. to nevzdali. Navrhli nové uspořádání experimentu, v němž vyměnili i přístroje. Například původní detektory nahradili CCD snímačem a optickým prvkem, čímž zásadně snížili míru ovlivnění zkoumaného fotonu samotným měřením. Tento kvantový trik před lety vynalezl s dalšími vědci právě Aharonov a říká mu slabé měření (weak measurement). Není sice tak přesné, zároveň ale při něm nedojde k narušení vlnové funkce měřeného fotonu.


Metoda slabého kvantového měření zase vrací kočku Šklíbu do hry a s ní celou řadu pozoruhodných otázek. Například, může foton oddělený od své polarizace přenést tuto polarizaci na jeden objekt a tlak záření na druhý objekt? Anebo, protože kvantovou kočkou Šklíbou by nemusely být jen fotony, jak by třeba elektron s nábojem odděleným od hmotnosti působil na okolní elektrony? Nakonec, nemusí zůstat jen u kočky Šklíby. Slabé měření by mohlo oživit i řadu dalších, momentálně pohřbených kvantových paradoxů. Lewis Carroll by byl jistě spokojený.

 

 


Literatura

PhysOrg 25. 11. 2013, New Journal of Physics 15: 113015, Wikipedia (Cheshire Cat, Weak measurement).

 

Datum: 28.11.2013 13:23
Tisk článku


Diskuze:

Žádný příspěvek nebyl zadán



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