Je gravitace produktem spontánních kolapsů vlnové funkce?  
Podle kolapsové teorie dochází k samovolným a náhodným kolapsům vlnové funkce. Co když takové kolapsy generují gravitační pole?
Vytvářejí gravitaci spontánní kolapsy vlnové funkce? Kredit: CC0 Creative Commons.
Vytvářejí gravitaci spontánní kolapsy vlnové funkce? Kredit: CC0 Creative Commons.

Dnešní fyzika stojí na dvou pilířích – obecné relativitě a kvantové mechanice. Není to ale snadné a usměvavé partnerství. Einsteinova relativita a kvantová mechanika jsou protiklady, a to přímo zničující protiklady. Jejich spor možná bude muset skončit tím, že se buď jeden, nebo možná oba dva pilíře zhroutí a z jejich sutin povstane nová fyzika.

 

Antoine Tilloy. Kredit: A. Tilloy.
Antoine Tilloy. Kredit: A. Tilloy.

Podle nové studie by se mohl zřítit pilíř obecné relativity. Tvrdí totiž, že gravitaci, tak jak ji pozorujeme v makrosvětě, generují náhodné fluktuace na kvantové úrovni. Jestli to tak skutečně je, zmocní se vlády nad světem kvantová mechanika.

 

Jak jistě každý ví, kvantová mechanika je skvělá na vysvětlení vztahů mezi nejmenšími částečkami hmoty. A obecná relativita si poradí s gravitací až po největší struktury našeho vesmíru. Jenže navzájem se kvantová mechanika s obecnou relativitou naprosto nesnášejí. Fyzici se je snaží smířit už od Einsteinových dob, zatím ovšem marně.

 

Jako jednu z možných cest ke smíření rozhádaných teorií badatelé již dříve zkoumali přístup, podle něhož je gravitace ve své podstatě tvořená kvanty, tak jako je elektromagnetické záření tvořené fotony. Tento postup při hledání smíření v podobě kvantové gravitace se ale ukázal jako neprůchozí.

 

Živá anebo mrtvá? Kredit: Dhatfield / Wikimedia Commons.
Živá anebo mrtvá? Kredit: Dhatfield / Wikimedia Commons.

Antoine Tilloy z Max Planck institutu kvantové optiky v německém Garchingu zkusil něco jiného. Řečeno velmi stručně, rozhodl se vyždímat gravitaci z kvantově mechanických jevů. V kvantové mechanice je stav částic popsán jejich vlnovou funkcí. Ta umožňuje spočítat například to, s jakou pravděpodobností se částice při měření vyskytuje na tom či onom místě. Před měřením přitom není jasné, jestli dotyčná částice vůbec existuje, a pokud ano, tak kde je. Vlastě to vypadá, že realitu vytvoří až samotné měření, které způsobí kolaps vlnové funkci, čili redukci stavu superpozice měřených veličin na jednu z možných hodnot.

 

Potíž je v tom, že kvantová mechanika ve skutečnosti nedefinuje, co je měření vlastně zač. Není například jasné, jestli vyžaduje lidské vědomí anebo nikoliv. Problém s měřením pak ve kvantové mechanice vede k divácky atraktivním paradoxům, jako je například legendární patálie se Schrödingerovou kočkou. Ta je v krabici a je tam zároveň živá a mrtvá, dokud krabici někdo neotevře.

 

Výjev z Max Planck institutu kvantové optiky. Kredit: Thorsten Naeser / MPG.
Výjev z Max Planck institutu kvantové optiky. Kredit: Thorsten Naeser / MPG.

Jedno z možných řešení tohoto paradoxu představuje model Ghirardi–Rimini–Weber (GRW), který vznikl na sklonku osmdesátých let. Tomuto modelu se také říká kolapsová teorie (collapse theory), protože podle ní dochází ke spontánním a náhodným kolapsům vlnové funkce. Tilloy tenhle model vzal, pohrál si s ním a upravil ho tak, že může vytvořit teorii gravitace.

 

Když v takto upravenému modelu kolapsové teorie dojde ke spontánnímu kolapsu vlnové funkce a příslušná částice se zjeví na jednom konkrétním místě, tak se v tom okamžiku podle Tilloye vygeneruje gravitační pole. Čím větší je kvantový systém, tím více jej tvoří částic, a tím intenzivněji v něm dochází ke spontánním kolapsům vlnové funkce. A tím silnější je i výsledné gravitační pole, které je průměrem fluktuací gravitačního pole, poháněných jednotlivými kolapsy vlnové funkce. Takovou snahu o smíření kvantové mechaniky s obecnou relativitou je možné označit jako semiklasický přístup. Gravitaci totiž v tomto případě vytvářejí kvantové jevy, ale přitom vlastně zůstává klasickou fyzikální silou.

 

Rozhodně to není mainstream. Ale reakce ostatních fyziků, přinejmenším některých nejsou vyloženě nepřátelské. Například Klausovi Hornberger z německé Univerzity v Duisburgu-Essenu se tenhle nápad v principu líbí. Ještě podle něj ale zbývá propočítat spoustu problematických míst. Tilloyův model například vlastně uvažuje Newtonovu gravitaci a zatím není jasné, jak si poradí s gravitací v obecné relativitě. Tilloy s tím souhlasí a připouští, že to nebude snadné.


Jistou výhodou je, že Tilloyův upravený model kolapsové teorie nabízí předpovědi, které je možné testovat. Například z něj vyplývá, že by se gravitace měla chovat poněkud odlišně v mikrosvětě a makrosvětě. Pokud se to potvrdí a vědci zjistí, že gravitaci skutečně pohánějí spontánní kolapsy vlnové funkce, tak to bude zásadní krok na cestě za vysněnou teorií všeho. Takže, uvidíme.

Video:  An alternative to the Schrodinger Newton approach by Antoine Tilloy


Video: Antoine Tilloy Non Markovian linear quantum feedback of continuous measurements


Video:  GianCarlo Ghirardi - GRW collapse models


Literatura
New Scientist 20. 9. 2017, arXiv:1709.03809, Wikipedia (Ghirardi–Rimini–Weber theory).

Datum: 21.09.2017
Tisk článku

Gravitace - Clegg Brian
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 325 Kč
cena: 266 Kč
Gravitace
Clegg Brian
Související články:

Experiment Holometer vyvrátil teorii kvantového šumu     Autor: Stanislav Mihulka (05.12.2015)
Spousty neviděných částic mohou vysvětlit neuvěřitelně slabou gravitaci     Autor: Stanislav Mihulka (04.08.2016)
Vysvětlí temnou hmotu nová teorie gravitace?     Autor: Stanislav Mihulka (10.11.2016)
Nová teorie entropické gravitace úspěšně prošla prvním testem     Autor: Stanislav Mihulka (03.01.2017)



Diskuze:

Ještě jedna věc, která se mi nelíbí a to je

Karel Rak,2017-09-24 02:03:27

atomová a zejména termojaderná reakce, která narušuje přirozenou rovnováhu, zejména termojaderné nebo neutronové bomby. Při masivním použití by mohlo dojít k trhlinám v "prostoru" země a blízkého okolí a to by se nemuselo případným entitám(pokud by existovaly) ve čtvrtém rozměru líbit, a možná by dospěly k závěru, že je nás potřeba zničit nebo výrazně omezit( v tom lepším případě, rezervace s omezenými možnostmi).

Odpovědět


Re: Ještě jedna věc, která se mi nelíbí a to je

Karel Rak,2017-09-24 02:12:09

A to jen v případě, že nás studují, pěstují, nebo že jsme jejich hostiteli.

Odpovědět


Re: Re: Ještě jedna věc, která se mi nelíbí a to je

Jiří Svejkovský,2017-09-25 13:34:25

Zvlášť dobrý pozor bych si dal na myši!

Odpovědět

Já mám stejný pohled,

Karel Rak,2017-09-23 01:26:43

a sice ten že gravitace je vlastností prostoru, který okolo sebe i na sobě hmota vytváří, je jednak vodivý pro elektromagnetické záření, ale také pro gravitaci, uvnitř hmoty(energie v času) je díra do čtvrtého rozměru a někdy je ta hmotnost tak obrovská že vytvoří i díru okolo(černé díry) a také tam kde končí prostor vytvořený hmotou je to stejné antigravitace (přirovnal bych to k hurikánu).
Díky fluktulacím času se z energie kondenzuje různá hmota, která okolo sebe vytváří prostor vodivý nejen pro elektromagnetické pole ale i gravitaci který je ovšem omezený také čtvrtým rozměrem,(černou hmotou, nebo, "nečasem") která se okolo i uvnitř kondenzované hmoty vytváří. A obojí je svým způsobem vlnění kdy převažuje buď jedna nebo druhá složka.Tak to vidím já laik "honák" od dobytka.

Odpovědět

Verlinde

Xavier Vomáčka,2017-09-22 13:40:48

Ani bych se nedivil, kdyby
https://en.wikipedia.org/wiki/Entropic_gravity
byl jen jiný úhel pohledu na tu samou věc.

Odpovědět


Re: Verlinde

Filip Machala,2017-09-23 23:16:17

Nápodobně, fyzice sice nerozumím, nicméně intuitivně to na mne působí dosti podobně. Klíčové slovo - Statistika...

Odpovědět

role vědomí

Jan Fikacek,2017-09-21 21:32:11

Možná by bylo fajn tam alespoň vynechat to vědomí. Že se vědomí nepodílí na "kolapsu vlnové funkce" je zcela evidentní, neboť vlnová funkce kolabuje i v systémech bez člověka. Třeba interference na dvou štěrbinách přestane existovat, i když se tam pustí pozorovací fotony, kterými nikdo nepozoruje.

A kolaps vlnové funkce je ostatně už taky stařičký pojem první naivní interpretace kvantové mechaniky, která vlastně ani interpretací není, je jen povrchním dojmem. Je to něco jako tvrdit, že se člověk skutečně zmenší, když je daleko. Prostě holý popis "dojmu". :-)

Odpovědět


Re: role vědomí

Stanislav Kneifl,2017-09-22 11:04:41

Vždycky jsem si myslel, že vlnová funkce je pouze popis našich znalostí o daném systému, nikoli vlastnost toho systému jako taková. Proto nemá smysl zabývat se tím, jestli kolabuje bez člověka a jestli je k tomu potřeba nějaké vědomí.

Odpovědět


Re: role vědomí

Pavel Bílek,2017-09-22 22:00:27

Dekoherence je deterministický proces, který rozděluje superpozici na vzájemně se neovlivňující části. Kolaps vlnové funkce nedeterministicky rozhoduje o tom, kterou část superpozice pozorujeme.

Tvrzení, že vlnová funkce kolabuje i v systémech bez člověka, je nedokazatelné. Pozorovací fotony pouze způsobí, že se superpozice rozpadne na vzájemně se neovlivňující části.

Odpovědět


Re: role vědomí

Pavel Bílek,2017-09-22 22:30:01

Oprava: Omlouvám se, tvrzení, že vlnová funkce kolabuje i v systémech bez člověka, je v principu dokazatelné, a to tak, že se podaří najít spontánní kolapsy vlnové funkce, které omezují superpozici i jinak, než jak to činí dekoherence. Zatím ovšem pokud vím nebyl pozorován žádný kolaps vlnové funkce, který by byl nad rámec dekohrence.

Odpovědět


Re: Re: role vědomí

František Luft,2017-09-23 23:15:03

Fikáčka znám. Neví co to je dekoherence, neví že to je něco jiného než kolaps, neví že by to měl vědět než začne o tom někoho poučovat a psát blogy na iDnes

Odpovědět

Pája Vašků,2017-09-21 17:14:48

Myslím, že vesmír je simulace. Jinak si nedovedu vysvětlit fakt, že jsem o tomto problému (vlnové funkce a pravděpodobnost výskytu částice, výskyt částice při měření, kolaps vlnové funkce a gravitace) včera při večeři dumal a dneska je tu o tom článek. Šokující.

Odpovědět


Re:

Jiří Svejkovský,2017-09-25 13:37:07

Zaděláváte si na žaludeční vředy, víte to?

Odpovědět

Gravitace je kolapsem...

Vlastislav Výprachtický,2017-09-21 17:00:00

U gravitace zatím nebyla zjištěna interakce a má vlnovou silovou povahu. Proto lze v dalších výzkumech předpokládat, že bude dále zesílena snaha o hlubší vysvětlení formou kvantové funkce.

Odpovědět

I ta kočka..

Pop Ulides,2017-09-21 14:12:44

.. je pozorovatel.

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