Η κβαντομηχανική και η διπλή υπόσταση της ύλης

[dj manos]

Αμερικανοί ερευνητές απέδειξαν για πρώτη φορά ότι η κεντρική θεωρία της κβαντομηχανικής -ότι ένα αντικείμενο μπορεί να βρίσκεται ταυτόχρονα σε δύο σημεία- μπορεί να εφαρμοστεί και στην μηχανική κίνηση ενός αντικειμένου αρκετά μεγάλου για να είναι ορατό με γυμνό μάτι, κάτι που αποτελούσε διακαή πόθο των φυσικών μέχρι σήμερα.

Ένα αντικείμενο μπορεί να βρίσκεται σε δύο θέσεις και καταστάσεις ταυτόχρονα, κάτι που έχει αποδειχτεί σε κβαντικά πειράματα με ηλεκτρόνια, φωτόνια, άτομα, ακόμα και μόρια, αλλά ποτέ μέχρι τώρα σε μεγαλύτερα πράγματα - κάτι που επιτεύχθηκε επιτέλους, αυτή τη φορά με ένα αντικείμενο δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερο σε σχέση με τα προηγούμενα πειράματα, (ισοδύναμο με τρισεκατομμύρια άτομα ύλης).

Η ανακάλυψη έγινε από ερευνητές του πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας (Σάντα Μπάρμπαρα), υπό τον καθηγητή φυσικής Άντριου Κλέλαντ, και δημοσιεύτηκε στο περιοδικό "Nature", σύμφωνα με το BBC, το "New Scientist" και το "Science". Το επίτευγμα, σύμφωνα με τους ερευνητές, "αποτελεί μια σημαντική επιβεβαίωση για την κβαντική θεωρία, καθώς επίσης ένα σημαντικό βήμα για την έρευνα στη νανομηχανική".

Οι ερευνητές έδειξαν ότι ένα μικροσκοπικό τμήμα μετάλλου (αντηχείο) με μήκος μόλις 60 μικρομέτρων (ορατό με το μάτι μέσω μικροσκοπίου) μπορεί ταυτόχρονα να ταλαντεύεται και να μην ταλαντεύεται την ίδια στιγμή. Η κατάσταση αυτή αποκαλείται "κβαντική υπέρθεση" και η απόδειξή της είχε προταθεί, πριν από 75 χρόνια, από τον φυσικό Έρβιν Σρέντιγκερ με το διάσημο νοητικό πείραμά του με τη γάτα, η οποία υποτίθεται ότι μπορεί να είναι ζωντανή και νεκρή την ίδια στιγμή.

Όπως δήλωσαν οι Αμερικανοί ερευνητές, "μιλάμε για κβαντικές παραξενιές και για πράγματα που βρίσκονται σε δύο σημεία την ίδια στιγμή, όμως η κατάσταση αυτή συνήθως αφορά άτομα και μόρια, πράγματα με τα οποία συνήθως δεν αλληλεπιδρούμε".

Η απόδειξη ότι όλα τα αντικείμενα γύρω μας υπακούν στους ίδιους κβαντικούς νόμους, αποτελούσε μακρόχρονο αλλά φευγαλέο στόχο των φυσικών. Όσο μεγαλύτερο είναι ένα αντικείμενο, τόσο πιο εύκολα η εύθραυστη κβαντική κατάστασή του καταστρέφεται από την επίδραση του κόσμου γύρω του και συνεπώς οι κβαντικοί νόμοι δεν φαίνεται να ισχύουν στην καθημερινότητα.

Το νέο πείραμα, σε συνθήκες πολύ χαμηλής θερμοκρασίας (όπου η γάτα του Σρέντιγκερ σίγουρα δεν θα είχε επιβιώσει!), κατάφερε να συλλάβει το αντικείμενο (το μέταλλο-αντηχείο) ακριβώς στη "συνοριακή" κατάσταση ανάμεσα στον μικρόκοσμο και τον μακρόκοσμο και να "μετρήσει" την κβαντική υπέρθεση ελάχιστα νανο-δευτερόλεπτα πριν η κβαντική κατάσταση καταστραφεί από την επίδραση του περιβάλλοντος.

Το επίτευγμα ανοίγει το δρόμο για νέες νανο-τεχνολογίες που συνδυάζουν την ηλεκτρονική, την οπτική και την μηχανική. Σε επόμενο στάδιο, επίσης, μπορεί να επιτρέψει νέα πειράματα, τα οποία θα θέσουν σε αμφισβήτηση ακόμα και την μη-κβαντική αντίληψή μας για την πραγματικότητα γύρω μας, όπως την αντιλαμβανόμαστε κάθε μέρα. Ίσως έτσι απαντηθεί το κρίσιμο ερώτημα: γιατί τα καθημερινά πράγματα και οι άνθρωποι δεν συμπεριφέρονται κβαντομηχανικά, αφού η φύση έχει κβαντομηχανικούς νόμους;

Μπορείτε να διαβάσετε την πρωτότυπη επιστημονική εργασία στο εξής link

πηγή: http://news247.gr/a/5!123578

[apolski]

η κεντρική θεωρία της κβαντομηχανικής -ότι ένα αντικείμενο μπορεί να βρίσκεται ταυτόχρονα σε δύο σημεία-

Ένα αντικείμενο μπορεί να βρίσκεται σε δύο θέσεις και καταστάσεις ταυτόχρονα, κάτι που έχει αποδειχτεί σε κβαντικά πειράματα με ηλεκτρόνια, φωτόνια, άτομα, ακόμα και μόρια

Έχει πράγματι αποδειχτεί αυτό?

Αν δεν κάνω λάθος, η σχολή της Κοπεγχάγης λέει ότι πριν τη μέτρηση δεν γνωρίζουμε την ακριβή θέση του σωματιδίου (το οποίο είναι σε κατάσταση υπέρθεσης πχ. δυο ιδιοκαταστάσεων θέσης) παρά μόνο τις πιθανότητες να βρίσκεται είτε στην μια, είτε στην άλλη θέση. Οπότε στην ουσία δεν έχει νόημα να μιλάμε για τη θέση του πριν τη μέτρηση και να λέμε ότι βρίσκεται ταυτόχρονα και στις δυο θέσεις. Μόνο μετά τη μέτρηση η κυματοσυνάρτηση του καταρρέει σε μια ιδιοκατάσταση και το σωματίδιο αποκτά καλά καθορισμένη θέση. Δηλαδή κατά κάποιο τρόπο η ίδια η μέτρηση δημιουργεί το σωματίδιο. Όμως πριν τη μέτρηση δεν ξέρουμε τι γίνεται στην πραγματικότητα με το σωματίδιο και δεν υπάρχει κάποιος πειραματικός τρόπος για να το μάθουμε.

[Falgorn]

Δεν το θυμάμαι λεπτομερειακά, οπότε διορθώσεις ευπρόσδεκτες:
Το κλασικό πείραμα με τις δυο σχισμές: Έχουμε πηγή ηλεκτρονίων, μετά εμπόδιο με δυο παράλληλλες σχισμές και μετά οθόνη. Αν αρχίσει η πηγή να εκπέμπει ηλεκτρόνια ένα-ένα, και σημειώσουμε τα ίχνη τους στην οθόνη, θα δημιουργηθούν κρόσσοι συμβολής. Μέχρι στιγμής, η ερμηνεία αυτού είναι ότι κάθε σωματίδιο συμβάλλει με τον εαυτό του, έχοντας περάσει και από τις δύο σχισμές ταυτόχρονα.

[apolski]

Μέχρι στιγμής, η ερμηνεία αυτού είναι ότι κάθε σωματίδιο συμβάλλει με τον εαυτό του, έχοντας περάσει και από τις δύο σχισμές ταυτόχρονα.

Αυτό είναι μια υπόθεση βασισμένη στην εικόνα της συμβολής που παίρνουμε και είναι αποτέλεσμα ολόκληρου του πειράματος της διπλής σχισμής (εκπομπή του ηλεκτρονίου - ανίχνευση του στην οθόνη). Όμως κάθε προσπάθεια παρατήρησης του ηλεκτρονίου σε κάποιο ενδιάμεσο στάδιο του πειράματος (πχ. τη στιγμή που περνάει από τις σχισμές) καταστρέφει την εικόνα της συμβολής και αυτό που βλέπουμε είναι ότι το ηλεκτρόνιο περνάει είτε από την μια, είτε από την άλλη σχισμή και φτάνει στην οθόνη ακολουθώντας μια καθορισμένη τροχιά.

Προσωπικά μου αρέσει αυτό που λέει η Αρχή της Συμπληρωματικότητας του Bohr, ότι το ηλεκτρόνιο (και γενικά όλα τα σωματίδια) είναι κβαντομηχανικές οντότητες οι οποίες έχουν σωματιδιακές, καθώς επίσης και κυματικές ιδιότητες και το πείραμα είναι αυτό που καθορίζει ποια ιδιότητα μετρά κάποιος. Έτσι, μετρώντας τη θέση του ηλεκτρονίου όταν φτάνει στο φράγμα με τις σχισμές το βλέπουμε ως σωματίδιο γιατί μετράμε την σωματιδιακή ιδιότητά του με αποτέλεσμα η μετέπειτα συμπεριφορά του να είναι σωματιδιακή (χωρίς να χάνονται οι κυματικές του ιδιότητες). Από την άλλη, το interference pattern που λαμβάνουμε, χωρίς να κάνουμε κάποια ενδιάμεση μέτρηση, είναι και πάλι μια μέτρηση της θέσης των ηλεκτρονίων όμως με τη διάφορα ότι προηγουμένως είχε προηγηθεί η εκδήλωση της κυματικής συμπεριφοράς τους (περίθλαση και συμβολή). Δηλαδή πριν φτάσει το ηλεκτρόνιο στην οθόνη, μεσολάβησε η μέτρηση των κυματικών χαρακτηριστικών του. Επομένως όλα είναι θέμα της μέτρησης μετά την οποία το ηλεκτρόνιο (και κάθε άλλο “σωματίδιο”) παραμένει μια κβαντομηχανική οντότητα μεταφορέας της ενεργείας/ορμής που δεν είναι ακριβώς ούτε σωματίδιο ούτε κύμα.

[Artemoila]

Η κατάσταση αυτή αποκαλείται "κβαντική υπέρθεση" και η απόδειξή της είχε προταθεί, πριν από 75 χρόνια, από τον φυσικό Έρβιν Σρέντιγκερ με το διάσημο νοητικό πείραμά του με τη γάτα, η οποία υποτίθεται ότι μπορεί να είναι ζωντανή και νεκρή την ίδια στιγμή.

Bασικά το "πείραμα" του Σρέντιγκερ ήταν για να αποδείξει πόσο κουφή είναι η ιδέα της υπέρθεσης, όχι για να την ενισχύσει. Δε μπορούσε να το χωρέσει ο νους του, όπως και του Αινσταιν

[apolski]

Bασικά το "πείραμα" του Σρέντιγκερ ήταν για να αποδείξει πόσο κουφή είναι η ιδέα της υπέρθεσης, όχι για να την ενισχύσει. Δε μπορούσε να το χωρέσει ο νους του, όπως και του Αινσταιν

Σωστή η παρατήρηση σου. Αυτό δείχνει ότι το άρθρο αυτό γράφτηκε από κάποιον που δεν γνωρίζει και τόσο καλά το θέμα. Η γάτα του Σρέντιγκερ είναι ένα νοητικό πείραμά, καθαρά θεωρητικό και δεν αποδεικνύει τίποτα.

[Artemoila]

Συμφωνώ με apolski, διαβάστε το αγγλικό άρθρο που τα λέει καλύτερα.