Mekanika kuantum ngidini sampeyan ndeleng, ngrasakake lan ndemek partikel (bagean 2)

2 22. 11. 2018
Konferensi internasional eksopolitik, sejarah lan spiritualitas kaping 6

Ayo bali menyang mekanika kuantum lan kepiye cara nggunakake.

Mripat sing ora katon

Oke, dadi mambu kopi, meh tangi. Mripatmu siyap kanggo rutinitas saben dina, kedhip lan menehi cahya. Nalika sampeyan mikir, partikel cahya sing mbukak pasuryan lan mripatmu mbentuk yuta taun kepungkur ing tengah srengenge, nalika para leluhur kita wiwit nggunakake geni. Srengenge malah ora bakal ngirim partikel sing diarani foton yen ora dibutuhake kanggo fenomena sing padha sing bisa dadi dhasar pangrasane, tunneling kuantum.

Udakara 150 yuta kilometer sing misahake Matahari lan Bumi, fotone mung mbutuhake wolung menit kanggo nutupi jarak kasebut. Nanging, umume lelungane ana ing njero srengenge, ing endi fotone khas mbutuhake wektu pirang-pirang yuta taun kanggo uwal. Prakara kasebut disimpen ing tengah lintang kita, ing endi hidrogen udakara 13 kali luwih padhet tinimbang timbal, lan fotone bisa lelungan nganti sekedhik detik sadetik sadurunge diserap karo ion hidrogen, sing banjur ngetokake fotone kanggo lelungan saka Srengenge, lsp. Sawise udakara milyar saka interaksi kaya ngono, pungkasane foton katon ing lumahing srengenge, sing wis sumunar ing kene pirang-pirang yuta taun.

Mekanik Quantum (© Jay Smith)

Foton ora bakal mbentuk, lan Sun ora bakal sumunar tanpa tunneling kuantum. Srengenge lan kabeh lintang nggawe cahya kanthi gabungan nuklir, ngilangi ion hidrogen lan nggawe helium ing proses sing ngetokake energi. Saben detik, srengenge ngowahi udakara 4 yuta ton bahan dadi energi. Mung ion hidrogen, kaya proton individu, sing duwe muatan listrik sing positif lan ngusir siji liyane. Dadi, kepiye carane bisa gabung karo siji liyane?
Ing tunneling kuantum, sifat gelombang proton kadhangkala ngidini dheweke tumpang tindih kanthi gampang kaya ombak sing ana gandhengane ing permukaan kolam. Kasunyatan sing tumpang tindih ndadekake gelombang proton cukup cedhak supaya kekuwatan liyane, kayata kekuwatan nuklir sing kuat sing bisa ditindakake mung jarak sing cendhak, bisa ngatasi partikel listrik partikel kasebut. Proton banjur bosok kanggo ngeculake siji foton.

Mripat kita sensitif banget marang fotone

Mripat kita wis berkembang dadi sensitif banget marang fotone kasebut. Sawetara eksperimen anyar nuduhake manawa kita bisa ndeteksi foton masing-masing, sing ndadekake kemungkinan menarik: apa manungsa bisa ndeteksi sawetara kasus mekanika kuantum khusus? Apa iki tegese manawa ana wong, kayata foton utawa elektron utawa kucing Schrödinger, wis mati lan urip bebarengan yen langsung melu jagad kuantum? Kayane pengalaman kaya ngono?

Mripat manungsa

"Kita ora ngerti amarga ora ana sing nyoba," ujare Rebecca Holmes, ahli fisika ing Laboratorium Nasional Los Alamos, New Mexico. Telung taun kepungkur, nalika dheweke lulus saka Universitas Illinois ing Urbane-Champaign, Holmes minangka bagean saka tim sing dipimpin dening Paul Kwiat, sing nuduhake manawa manungsa bisa ndeteksi cahya singkat sing kasusun saka telung foton. Ing 2016, dheweke nemokake manawa klompok ilmuwan sing saingan, sing dipimpin fisika Alipaša Vaziri ing Universitas Rockefeller, New York, nemokake manawa ana wong sing ndeleng fotone dhewe-dhewe. Nanging, kita ngerti manawa pengalaman ora kudu diterangake kanthi tepat. Vaziri, dheweke nyoba ndeleng foton sing sumunar lan ngomong karo majalah 'Alam', "Ora kaya ndeleng cahya. Meh ana perasaan ing ambang fantasi. "

Mekanika kuantum - eksperimen

Ing wektu cedhak, Holmes lan Vaziri ngarep-arep nyoba karo apa sing dirasakake manungsa nalika fotone dilebokake ing negara-negara kuantum khusus. Contone, ahli fisika bisa nyambungake siji fotone menyang sing diarani superposisi, ing endi foton ana bebarengan ing rong panggonan sing beda. Holmes lan kanca-kancane ngrancang eksperimen sing nglibatake rong skenario kanggo nyoba manawa manungsa bisa langsung ndeleng superposisi foton. Ing skenario pisanan, siji foton bakal tekan sisih kiwa utawa tengen retina manungsa, lan siji bakal weruh ing sisih retina sing dheweke rasakake foton kasebut. Ing skenario nomer loro, foton bakal dilebokake ing superposisi kuantum sing ngidini nggawe sing katon mokal - mabur menyang sisih tengen lan kiwa retina ing wektu sing padha.

Apa ana sing ndeteksi cahya ing loro-lorone retina? Utawa interaksi foton ing mripat nyebabake superposisi 'ambruk'? Yen mangkono, apa bakal kedadeyan asring ing sisih tengen lan kiwa, kaya sing disaranake teori kasebut?

Rebecca Holmes ujar:

"Adhedhasar mekanika kuantum standar, foton ing superposisi bisa uga ora katon beda karo foton sing dikirim kanthi acak ing kiwa utawa nengen."

Yen pranyata sawetara peserta ing eksperimen kasebut bener-bener ngerti fotone ing kaloro papan kasebut bebarengan, apa tegese wong kasebut ana ing kahanan kuantum?

Rebecca Holmes nambah:

"Sampeyan bisa ujar manawa pengamat kasebut mung ana ing superposisi kuantum ing wektu cendhak, nanging durung ana sing nyoba, mula kita pancen durung ngerti. Makane sampeyan nggawe eksperimen kaya ngono. "

Sampeyan ngerti kanthi cara sampeyan dhewe

Saiki ayo bali menyang cangkir kopi. Sampeyan ngrasakake cangkir minangka bahan sing padhet, kanthi kulit sing ana gandhengane. Nanging mung khayalan. Kita ora nate ndemek apa-apa, paling ora babagan loro prekara solid sing tutul. Luwih saka 99,9999999999 persen atom kalebu ruang kosong, kanthi meh kabeh prekara fokus ing inti.

Mekanik Quantum (© Jay Smith)

Nalika nyekel cangkir nganggo tangan, kayane duweke kekuwatan teka saka resistensi elektron ing cangkir lan ing tangan. Elektron dhewe ora duwe volume, nanging mung dimensi nol ing bidang muatan listrik negatif sing ngubengi atom lan molekul kaya awan. Hukum mekanika kuantum mbatesi level energi tartamtu ing sekitar atom lan molekul. Nalika tangan njupuk cangkir, elektron nyurung saka siji level menyang level liyane, lan iki mbutuhake energi otot, sing ditafsirake otak minangka resistensi nalika nutul sesuatu sing padhet.

Rasa sentuhan kita asale saka interaksi sing kompleks banget antarane elektron ing sekitar molekul awak lan molekul obyek sing kita tutul. Saka informasi kasebut, otak kita nggawe khayalan yen kita duwe awak sing padhet ing saindenging jagad sing kebak obyek padhet liyane. Kontak karo wong-wong mau ora bakal menehi kita kasunyatan sing nyata. Bisa uga ora ana pemahaman sing cocog karo apa sing sejatine kedadeyan. Donald Hoffman, ahli saraf kognitif ing University of California, Irvine, percaya manawa indera lan otak kita wis ngalami évolusi kanggo nyamarke kasunyatan sing sejatine, ora bisa diwartakake.

"Pendapatku yaiku kasunyatane, apa wae, rumit banget lan bakal butuh wektu lan tenaga kanggo proses."

Bandhingake gambar jagad ing otak karo antarmuka grafis ing komputer

Hoffman mbandhingake gambar konstruksi jagad ing otak kita, kanthi antarmuka grafis ing layar komputer. Kabeh lambang warna ing layar, kayata Recycle Bin, pointer mouse, lan folder file, ora ana gandhengane karo apa sing sejatine kedadeyan ing njero komputer. Iku mung abstraksi, simplifikasi sing ngidini kita komunikasi karo elektronik sing kompleks.

Ing panemune Hoffman, evolusi wis ngrubah otak kita supaya bisa digunakake kaya antarmuka grafis sing ora ngasilake kabeh jagad kanthi setya. Evolusi ora ndhukung pangembangan persepsi sing akurat, mung nggunakake apa sing bisa urip.

Minangka Hoffman ujar:

"Formulir aturan babagan kasunyatan."

Hoffman lan siswa lulusan wis nyoba atusan ewu model komputer ing taun-taun pungkasan kanggo nyoba ide ing simulasi wujud urip gawean sing saingan kanggo sumber daya winates. Ing kasus apa wae, organisme diprogram kanggo prioritas fitness fisik yen kasunyatane ora cocog karo sing digawe kanggo pemahaman sing akurat.

Contone, yen salah sawijining organisme dirancang kanggo ndeteksi kanthi akurat, contone, jumlah total banyu sing ana ing lingkungan, lan nemokake organisme sing disetel kanggo ndeleng sing luwih sederhana, kayata jumlah banyu sing optimal sing dibutuhake supaya tetep urip. Dadi, sanajan siji organisme bisa nggawe wujud kasunyatan sing luwih akurat, properti iki ora bakal nambah kemampuan kanggo urip. Sinau Hoffman nggawe kesimpulan sing luar biasa:

"Yen wis dicocogake kanggo nggayuh urip, kita bakal ora bakal nyata. Kita ora bisa nindakake iku. "

Teori kuantum

Pikirane cocog karo apa sing dianggep fisika minangka ide utama teori kuantum - anggepan kasunyatan ora kabeh objektif, kita ora bisa dipisahake karo jagad sing kita lakoni.

Hoffman nangkep tampilan iki:

"Space mung minangka struktur data, lan obyek fisik dhewe minangka struktur data sing digawe nalika mabur. Nalika ndeleng bukit, aku nggawe struktur data iki. Banjur aku ndelok lan ngilangi struktur data iki amarga aku ora butuh maneh. "

Minangka karya Hoffman ditampilake, kita durung nate ngerteni tegese teori kuantum lan apa sing diandharake babagan alam realita. Sajrone umure, Planck dhewe kepengin ngerti teori sing nulungi dheweke nggawe, lan dheweke mesthi percaya karo pemahaman objektif babagan alam semesta sing ana ing awake dhewe.

Dheweke tau nulis babagan kenapa dheweke milih golek fisika, ora cocog karo pituture gurune:

"Donya njaba minangka prekara sing independen saka manungsa, iku mutlak, lan nggoleki undang-undang sing ditrapake iki pancen dakanggep pengalaman ilmiah paling mulia ing urip."

Perlu suwene suwene suwene revolusi fisika kanggo mbuktekake manawa dheweke bener utawa salah, kayata profesor Philip von Jolly.

Mekanika kuantum

Bagean liyane saka seri kasebut