2014-12-26
Autor: nTimes

Przewodnik po Wszechświecie: czas, przestrzeń i struktura

Universe-Time

•••••• CZAS I DOŚWIADCZENIE ••••••

5. ZAMARZNIĘTA RZEKA. CZY CZAS PŁYNIE?

O czasie w teorii względności. Czas należy do najczęściej używanych i najsłabiej rozumianych pojęć. Pytania, które nas nurtują: skąd się bierze czas? Co by było, gdyby Wszechświat był pozbawiony czasu? Czy to możliwe, że istnieje więcej niż jeden wymiar czasowy? Co z podróżami w czasie? Czy istnieje najmniejsza ilość czasu? Czy czas jest podstawowym składnikiem kosmosu, czy tylko użytecznym pojęciem do porządkowania zdarzeń?

Czas i doświadczenie

Doświadczenie mówi nam wyraźnie, że przeszłość różni się od przyszłości. Dwie podstawowe własności czasu:

1) wydaje się, że czas płynie;
2) wydaje się, że czas ma określony kierunek.

Jeśli płynie, to co tak naprawdę płynie? Co do kierunku, skąd się wzięła strzałka czasu od przeszłości do przyszłości?

Czy czas płynie?

Fizyka nie znalazła potwierdzenia naszego intuicyjnego poczucia upływu czasu. Jeśli spojrzymy na czasoprzestrzeń jak na wielki, podłużny blok żółtego sera, którego kolejne plastry to kolejne chwile teraźniejsze, to fizyce nie udało się znaleźć światła, który by oświetlało te kolejne chwile. Z punktu widzenia fizyki wszystkie chwile są równoprawne. Einstein: „rzeczywistość obejmuje przeszłość, teraźniejszość i przyszłość na równych prawach i przepływ czasu jest iluzoryczny”.

Trwała iluzja przeszłości, teraźniejszości i przyszłości

Szczególna teoria względności (STW): jeśli oddaleni od siebie o tysiące, miliony lat świetlnych dwaj obserwatorzy nie poruszają się, teraźniejszość jednego jest teraźniejszością drugiego. Jeśli jednak pierwszy zacznie się oddalać od drugiego, nawet z niewielką prędkością, jego teraźniejszość będzie przeszłością drugiego i to tym odleglejszą, z im większą prędkością się oddala. I odwrotnie, jeśli pierwszy obserwator przybliża się, jego teraźniejszość staje się przyszłością drugiego.

Doświadczenie a upływ czasu

Jeśli skonfrontujemy stwierdzenia fizyki o istnieniu bloku czasoprzestrzeni i nasze odczucie upływu czasu, musimy uznać, że jedynym schronieniem dla tego upływu jest nasz umysł. Każda chwila czasoprzestrzeni istnieje zawsze, niezależnie od tego, czy ktoś ją przeżywa jako teraźniejszą. Pozostaje jednak fundamentalne pytanie: czy to nauka nie potrafi objąć podstawowej własności czasu, którą ludzki umysł przyswaja tak samo naturalnie jak płuca nabierają powietrze? Czy też to tylko ludzki umysł przypisuje czasowi stworzone przez siebie własności, które są całkowicie sztuczne i które właśnie dlatego nie pojawiają się w prawach fizyki?

6. PRZYPADEK I STRZAŁKA. CZY CZAS MA KIERUNEK?

O kierunku upływu czasu. Strzałka czasu i entropia. Nawet jeśli czas nie płynie, ma sens pytanie, czy ma strzałkę, czyli kierunek. Czy istnieje jakiś porządek ułożenia zdarzeń wzdłuż czasoprzestrzeni? Czy istnieje istotna różnica między jednym ułożeniem a odwrotnym?

Łamigłówka

Bez przerwy widzimy, że wydarzenia dzieją się w jednym kierunku a nie w przeciwnym. Pizza w drodze do domu stygnie a nie ogrzewa się, jajko może się rozbić ale nie złożyć z powrotem. Miliony zdarzeń, które zachodzą w jednej jedynej kolejności, a nie w odwrotnej, stanowią podstawę pojęć „przedtem” i „potem”. Obserwujemy wyraźną asymetrię na osi czasu. Ta olbrzymia liczba regularności, przekonująca nas o istnieniu strzałki czasu, każe przypuszczać o istnieniu jakiegoś podstawowego prawa natury z tym związanego. Tymczasem fizycy żadnego takiego prawa nie wykryli. Więcej, wszystkie prawa fizyki wykazują całkowitą symetrię między przeszłością a przyszłością.

Przeszłość, przyszłość i podstawowe prawa fizyki

Znane prawa fizyki nie tylko nie tłumaczą, dlaczego wydarzenia zachodzą tylko w jednym kierunku, ale wręcz twierdzą, że teoretycznie mogą one zachodzić w kierunku przeciwnym.

Symetria odwrócenia czasu

Co to znaczy, że prawa fizyki są symetryczne ze względu na odwrócenie czasu? Otóż np. trajektoria wylotu i powrotu na Ziemię piłki tenisowej wystrzelonej z pierwszą prędkością kosmiczną jest taka sama. Oglądając taki film nie wiadomo, czy patrzymy na jej wylot czy powrót, ale puszczony od końca. Zasada jest taka: ruch zachodzący przy upływie czasu w jego zwykłym kierunku w przód może równie dobrze odbywać się w kierunku przeciwnym.

Zasada i praktyka

Zauważmy, że spowodowanie, by wiele ze zdarzeń zachodzących w „normalnym” kierunku, czyli do przodu, zaszło w kierunku odwrotnym jest nieskończenie trudniejsze. Choćby spowodowanie, by rozbite jajko na powrót się scaliło. Łatwo-trudno naprowadza na dobry kierunek, ale trzeba ponadto wprowadzić pojęcie entropii.

Entropia

Rozważmy rozrzucenie w górę 693 kartek „Wojny i pokoju” a potem ich ułożenie w równy stos. Szansa, że w tym stosie kartki ułożą się według kolejności stron jest znikoma. Jest tylko jedno właściwe uporządkowanie stron i 101878 złych kombinacji. Kartki porozrzucane cechuje wysoka entropia, a uporządkowane – niska. Entropia to miara nieuporządkowania układu fizycznego (Ludwig Boltzmann). W układzie fizycznym z wieloma elementami istnieje naturalny trend ewolucyjny w kierunku zwiększania nieporządku, ponieważ jest o wiele więcej sposobów osiągnięcia stanu nieuporządkowania niż uporządkowania. Układy fizyczne mają skłonność do ewolucji w kierunku stanów o większej entropii. Wysoką entropię układ ma wtedy, gdy przetasowanie jego elementów (np. Wojny i pokoju) jest praktycznie niezauważalne, zaś niską – gdy łatwo zauważymy niemal każdą zmianę.

Entropia, drugie prawo i strzałka czasu

Tendencja układów fizycznych do ewolucji w kierunku wyższej entropii znana jest jako drugie prawo termodynamiki (pierwsze to prawo zachowania energii). Podstawa tego prawa to proste statystyczne rozumowanie: więcej jest możliwości, aby układ zwiększył entropię, a „więcej możliwości” oznacza większe prawdopodobieństwo. Ale to nie wyklucza przejścia od stanu o wysokiej, do stanu o niskiej entropii, choć statystycznie jest to mniej prawdopodobne. Wydaje się, że II prawo termodynamiki definiuje strzałkę czasu. Strzałka czasu wskazująca jego upływ do przodu pokazuje kierunek rosnącej entropii. Choć statystycznie może zdarzyć się kierunek odwrotny.

Time-Arrow

Entropia: przeszłość i przyszłość

Choć odczuwamy strzałkę czasu jako naturalny porządek rzeczy, prawa fizyki jej nie znają. Stąd płynie zaskakujący wniosek: z punktu widzenia fizyki, ewolucja układów (zwłaszcza złożonych) ku wyższej entropii działa równie dobrze w odniesieniu do przyszłości (to dla nas naturalne) jak i do przeszłości. Oznacza to, że jeśli dany układ nie ma aktualnie najwyższej entropii, jest bardzo prawdopodobne, że wkrótce osiągnie jej wyższy poziom, ale też, że ten wyższy poziom miał w przeszłości. Przykład: jeśli w szklance są do połowy stopione kostki lodu, należy oczekiwać, że się stopią, ale także że w przeszłości ich szklance nie było. Jest jasne, że połowa wniosków odnośnie entropii, ta dotycząca przeszłości, brzmi dla nas absurdalnie.

Matematyczny punkt widzenia

Kłopot wynika z faktu, że podstawowe prawa ruchu nie mają wbudowanego żadnego rozróżnienia pomiędzy przeszłością i przyszłością i stosowana w nich matematyka traktuje w ten sam sposób przeszłość i przyszłość dowolnej chwili.

Grzęzawisko

Ten sam dziwny wniosek mógłby być zastosowany do całego Wszechświata. Wysnuł go Ludwig Boltzmann. Z punktu widzenia statystyki jest niezwykle mało prawdopodobne, by w przeszłości Wszechświat miał niższą entropię. Czyli jego obecny stan to sekundowa, przypadkowa konfiguracja. Czyli nasza przeszłość, łącznie z naszymi wspomnieniami, to sekundowe, przypadkowe ustawienie Wszechświata.

Krok wstecz

Takie rozumowanie jest dla nas absurdalne. Żeby z tego wybrnąć, żeby nadal pokładać ufność we własne wspomnienia z przeszłości, aby wierzyć, że nie są ułudą i przypadkową, sekundową konfiguracją Wszechświata, musimy wyjaśnić historię Wszechświata jako ewolucję od niskiej ku wyższej entropii. To nas zaprowadzi do analizy warunków jakie panowały na początku istnienia Wszechświata.

Jajko, kura i Wielki Wybuch

Kura, układ o wysokim stopniu uporządkowania (niska entropia), pobiera energię w formie pożywienia o niskiej entropii (np. ziarno) i oddaje ją do środowiska w formie wysoce nieuporządkowanej, jako ciepło. Zjadane rośliny, układy także o niskiej entropii powstają dzięki fotosyntezie pobierając energię słoneczną (Słońce to układ wysoce uporządkowany, a więc o niskiej entropii) a wydalając energię w formie nieuporządkowanej (dwutlenek węgla). W ten sposób pytanie o pochodzenie niskiej entropii doprowadziło do pytania, skąd się wzięło wysoce uporządkowane (a więc o niskiej entropii) Słońce. Odpowiedź: powstało 5 miliardów lat temu, kiedy obłok gazu zaczął wirować i pod wpływem siły grawitacji zgęstniał. Skąd się wziął ten gaz? Powstał w wyniku Wielkiego Wybuchu. Ważne, że ten jednorodny gaz wypełniający Wszechświat tuż po Wybuchu miał bardzo niską entropię.

Entropia i grawitacja

Zwykle jednorodnie rozprzestrzeniony gaz, np. dwutlenek węgla uchodzący z butelki Coca-Coli, ma wysoką entropię (jest nieuporządkowany). Ale jeśli na gaz działa silna grawitacja, jest inaczej. Gaz cechuje wówczas bardzo niska entropia. I tak było na początku istnienia Wszechświata. Po upływie miliarda lat od Wielkiego Wybuchu grawitacja spowodowała, że gaz zaczął formować skupiska, z których powstały gwiazdy i galaktyki.

Kluczowy stan początkowy

Opis przedstawiony powyżej wyjaśnia, że entropia nie wzrasta w kierunku przeszłości, ponieważ na początku Wszechświata panowała niska, a nie wysoka entropia. Warunki panujące w momencie narodzin Wszechświata są kluczowym czynnikiem dla ustawienia strzałki czasu. Przyszłość jest rzeczywiście kierunkiem, w którym rośnie entropia.

Nierozwiązana zagadka

Pozostaje do rozwiązania zagadka, jak to się stało, że Wszechświat rozpoczął się od struktury o bardzo wysokim stopniu uporządkowania (niskiej entropii).

Universe-Elements-Abundance-Chandra
Źródło: Chandra NASA

7. CZAS I KWANTY. SPOJRZENIE NA NATURĘ CZASU Z PERSPEKTYWY ŚWIATA KWANTÓW

O paradoksach czasu w mechanice kwantowej. Najbardziej zadziwiającym odkryciem fizyki ostatnich stu lat jest mechanika kwantowa, bo podważa podstawy pojęciowe fizyki klasycznej, czasu, przeszłości i przyszłości.

Przeszłość według mechaniki kwantowej

Idea Richarda Feynmana w odniesieniu do mechaniki kwantowej nosi nazwę podejścia opartego na sumowaniu po historiach. Pojedynczy elektron biegnie w kierunku ekranu równocześnie przez dwie, ustawione na jego drodze szczeliny, a fale wyłaniające się z obu szczelin to obraz dwóch równoległych przeszłości tego elektronu. Wszystkie historie elektronu zdarzają się jednocześnie, a każda wnosi swój wkład do prawdopodobieństwa zrealizowania ich wspólnego efektu.

W drodze do krainy Oz

Oto eksperyment pokazujący wzajemne oddziaływanie tych równoczesnych, alternatywnych historii. Z lasera biegnie wiązka światła do rozdzielacza wiązki (półprzepuszczalne lustro). Po przejściu przez rozdzielacz połowa światła biegnie w lewą stronę a połowa w prawą stronę. Obie połowy odbijają się następnie od zwykłych luster i trafiają w ekran. Ponieważ światło jest falą, pojawi się wzór interferencyjny. Różnica między opisem klasycznym i kwantowym pojawi się, gdy z lasera emitować będziemy pojedyncze fotony co kilka sekund. Intuicja podpowiada, że w rozdzielaczu foton wybierze albo kierunek w lewo albo w prawo i nie będzie interferencji, bo pojedynczy foton nie ma z czym interferować. A jednak wzór interferencyjny się pojawi. A to dlatego, że określając prawdopodobieństwo uderzenia fotonu w ekran w tym lub innym punkcie, musimy połączyć jego dwie możliwe historie. Gdy dodamy prawą i lewą falę prawdopodobieństwa dla każdego pojedynczego fotonu, otrzymamy prążki interferencji fal prawdopodobieństwa.

Wybór

Jak należy traktować to sumowanie po historiach? Czy elektron rzeczywiście biegnie równocześnie wszystkimi możliwymi drogami, czy też opis Feynmana jest matematyczną sztuczką umożliwiającą uzyskanie poprawnej odpowiedzi? I kolejne pytanie: co takiego jest w pomiarze i obserwacji, że potrafią one zmusić wszystkie możliwe historie do zsumowania się i podania jednego wyniku? Jakim cudem sam fakt obserwacji informuje cząstkę, że czas na podsumowanie historii, uśrednienie ich wartości i na ostateczny wynik?

Przycinanie historii

Możemy w eksperymencie z dwiema szczelinami lub z rozdzielaczem wiązki ustawić i włączyć detektory przed każdą szczeliną lub przy każdej z dwóch dróg. Ale przy włączonych detektorach zawsze zarejestrujemy, że elektron lub foton biegnie tylko jedną drogą i wzór interferencyjny nie powstanie. Wyjaśnienie: sama nasza obserwacja przycina drzewo kwantowej historii. Obserwując, ingerujemy w tę historię, ujednoznaczniamy ją, zmieniamy zatem rozkład prawdopodobieństw.

Zmiany w historii

Nasza intuicja dotycząca tego, jak wydarzenia rozwijają się w czasie, wystawiona jest na jeszcze większą próbę za sprawą teorii kwantowej. Prześledźmy eksperyment z opóźnionym wyborem zaproponowany przez Johna Wheelera w 1980 roku. Wysyłamy foton do rozdzielacza wiązki, a detektor fotonów ustawiamy na jednej z dwóch możliwych dróg, którymi foton pobiegnie po przejściu przez rozdzielacz. Pomiar „wyboru drogi” następuje więc po tym, gdy elektron „zdecydował się” w rozdzielaczu czy ma się zachować jak fala i pójść obiema drogami, czy jak cząstka i wybrać tylko jedną z dróg. Gdy foton przechodzi przez rozdzielacz „nie wie”, czy detektor jest włączony. Zresztą decyzja o włączeniu lub niewłączeniu detektora może następować po tym, jak foton przejdzie przez rozdzielacz.

Faktyczny przebieg eksperymentu: gdy detektor jest włączony, foton zachowuje się jak cząstka (na ekranie nie powstaje wzór interferencyjny); gdy detektor jest wyłączony, foton zachowuje się jak fala. Jakby fotony dostosowywały swoje zachowanie w przeszłości do sytuacji, która zajdzie później (gdy detektor zostanie włączony lub nie). Jakby foton miał „przeczucie”, co go spotka za chwilę (detektor włączony lub nie) i odpowiednio do tego się zachowywał. Jakby spójna i ustalona historia pojawiała się dopiero wtedy, gdy ustalona zostanie w pełni przyszłość, do której ona prowadzi.

Wyjaśnienie: pojęcie przeszłości według mechaniki kwantowej różni się od pojęcia przeszłości zgodnego z naszą klasyczną intuicją. My uważamy, że foton w przeszłości zrobił to lub tamto. Ale w rzeczywistości kwantowej przeszłość to nieokreślona, niejasna, wielowątkowa rzeczywistość, mieszanka możliwości. Dopiero dokonanie obserwacji łączy rzeczywistość kwantową z klasyczną. Obserwacja nadaje większego znaczenia jednemu z wątków kwantowej historii. Zmienia rozkład prawdopodobieństwa.

Wymazywanie przeszłości

W dotychczasowych eksperymentach przeszłość nie była zmieniana. Ale skoro nie można zmienić tego, co się wydarzyło w przeszłości, być może można wymazać wpływ tej przeszłości na teraźniejszość? Pokazuje to eksperyment z wymazywaniem kwantowym (Scully, Drühl, 1982). Jest to odmiana eksperymentu z podwójną szczeliną, do której wpada pojedynczy foton przed uderzeniem w ekran. Przed każdą szczeliną ustawiamy urządzenie znakujące foton, które pozwoli potem zbadać, przez którą szczelinę foton przeszedł. Jeżeli znakowanie jest włączone, wzór interferencyjny (WI) się nie pojawia, bo znakowanie informuje o wyborze drogi. Obserwacja wskazuje na jedną z dwóch możliwych historii fotonu i zmienia rozkład fal prawdopodobieństwa. Lecz jeśli tuż przed uderzeniem oznakowanego fotonu o ekran usuniemy (wymażemy) znakowanie, wzór interferencyjny (WI) znów się pojawi. Foton „w ostatniej chwili” postanowił zachowywać się jak fala.

Wyjaśnienie: znakowanie rozmywa falę prawdopodobieństwa. Foton ciągle podróżuje obiema drogami, ale ta część jego fali prawdopodobieństwa, która została oznakowana jest bardziej rozmyta niż druga i na ekranie nie powstanie WI. Wymazanie znakowania ponownie wyostrza falę prawdopodobieństwa i WI pojawia się.

You need to install or upgrade Flash Player to view this content, install or upgrade by clicking here.

Kształtowanie przeszłości

Jest jeszcze dziwniejszy aspekt kwantowego rozumienia czasu i przestrzeni. Ukażemy go, omawiając eksperyment z wymazywaniem kwantowym z opóźnionym wyborem (Scully, Drühl). Emitujemy z lasera foton, następnie foton ten trafia do rozdzielacza wiązki, gdzie wybiera drogę w lewo lub w prawo. Potem na obu możliwych jego drogach ustawiamy duplikatory, które z jednego fotonu robią dwa: pierwszy foton, tzw. sygnałowy, biegnie do ekranu, aby wytworzyć na nim (lub nie) wzór interferencyjny a drugi, tzw. jałowy foton, biegnie do detektora, aby nam powiedzieć, którą drogą przeszedł foton sygnałowy. Dzięki duplikacji otrzymujemy informację o drodze fotonu sygnałowego nie badając go, nie dokonując jego pomiaru. Mimo to, gdy detektory są włączone i wiemy, którą drogą foton przebiegł, wzór interferencyjny (WI) nie pojawia się. Gdy detektory wyłączymy WI pojawia się. Teraz najdziwniejsze: możemy wprowadzić foton jałowy do takiego labiryntu kolejnych rozdzielaczy i detektorów, że mimo, iż zostanie wykryty przez jakiś detektor, nie zawsze będzie wiadomo, czy odpowiada fotonowi sygnałowemu biegnącemu w lewo czy w prawo. Jeśli np. wpadnie do detektora 1 lub 4 będzie wiadomo, że ten foton jałowy jest bratem tego, który pobiegł w lewo (w prawo). Jeśli jednak wpadnie do detektora 2 lub 3, nie będzie wiadomo, któremu fotonowi sygnałowemu odpowiada zarejestrowany tutaj foton jałowy. I oto okazuje się, że tylko fotony sygnałowe, których odpowiedniki „jałowe” wpadną do detektorów 2 lub 3 tworzą wzór interferencyjny, pozostałe – nie. A więc zniszczenie nawet już wytworzonej informacji o wyborze drogi (labirynt prowadzący do detektorów 2 i 3) przywraca fotonowi naturę falową. Ekran rejestrujący uderzenia fotonów możemy ustawić w tym samym laboratorium, co laser emitujący fotony, a detektory w odległości np. 1 roku świetlnego od laboratorium. Emitujemy wielką liczbę fotonów i na ekranie nie pojawia się WI. Ale po roku detektory zarejestrują wszystkie fotony jałowe. Jeśli będziemy wiedzieć, które fotony jałowe uderzyły w detektor 2 lub 3, to wówczas, wracając do wyniku eksperymentu sprzed roku, odkryjemy, że odpowiadające im fotony sygnałowe utworzyły wówczas WI. Oznacza to, że dopiero przyszłe zdarzenia (rejestracja po roku fotonów jałowych) umożliwia nam opis i zrozumienie tego, co zaszło przed chwilą (które z serii uderzeń o ekran utworzyły de facto wzór interferencyjny, a które nie).

Mechanika kwantowa (MK) a doświadczenie
Mechanika kwantowa opiera się na równaniu Schrödingera, odkrytym w roku 1926, opisującym kształt kwantowomechanicznej fali prawdopodobieństwa (ewolucję układu kwantowego w czasie). W nierelatywistycznej mechanice kwantowej równanie Schrödingera odgrywa rolę analogiczną do drugiej zasady dynamiki Newtona w mechanice klasycznej. Jest (obok mechaniki macierzowej Wernera Heisenberga i sformułowania mechaniki kwantowej w języku całek po trajektoriach Richarda Feynmana) podstawą jednego z trzech równoważnych sformułowań mechaniki kwantowej. Umożliwia wyliczenie, jakie jest prawdopodobieństwo np. znalezienia się cząstki w danym miejscu w dowolnym momencie. MK pokazuje rozwój zjawisk w dwóch fazach. W fazie I funkcja falowa ewoluuje zgodnie z równaniem Schrödingera. Kształt fali prawdopodobieństwa zmienia się łagodnie i stopniowo. W fazie II, w wyniku pomiaru, następuje gwałtowna redukcja funkcji falowej. Redukcja następuje zgodnie z obserwacjami, ale funkcja Schrödingera takiej redukcji nie przewidywała. Wprowadzono ją jako dodatek.

Zagadka kwantowego pomiaru

W jaki sposób eksperymentator powoduje redukcję funkcji falowej? Czy wszystkie pomiary powodują tę redukcję? Skoro równanie Schrödingera nie rozróżnia kierunków „do przodu” i „wstecz”, to czy równanie fazy II wprowadza asymetrię i strzałkę czasu? Prowadzi to nas to zagadnienia relacji między obiektami badanymi, kwantowymi (bardzo małymi) i tymi, które mierzą te obiekty (urządzenia pomiarowe, bardzo duże).

Rzeczywistość i problem kwantowego pomiaru

– Bohr: pomiar jest całą rzeczywistością. Próba zrozumienia, dlaczego funkcja falowa rezygnuje ze wszystkich możliwości oprócz jednej, odczytywanej na liczniku, jest stratą czasu. Ten punkt widzenia obowiązywał w świecie fizyki przez całe dziesięciolecia.
– Heisenberg: funkcja falowa nie jest obiektywną rzeczywistością kwantową. Mówi tylko to, co wiemy o rzeczywistości. Przed pomiarem nie wiemy co się dzieje z cząstką. W chwili pomiaru następuje nagła zmiana stanu naszej wiedzy.
– Hugh Everett III: funkcja falowa nie ulega redukcji. Każdy z potencjalnych pomiarów spełnia się w jednym ze Wszechświatów Równoległych.
– David Bohm: cząstka i funkcja falowa to dwa odrębne byty. Funkcja decyduje o ruchu cząstki.

Ghiradi, Rimini, Weber dokonali modyfikacji równania funkcji falowej Schrödingera. Według nich są to funkcje z natury niestabilne i następują ich samoistne, aczkolwiek niezmiernie rzadkie, redukcje.

Dotąd żadna z propozycji wyjaśnienia natury pomiaru kwantowego nie została powszechnie zaakceptowana.

Dekoherencja a rzeczywistość kwantowa

Zagadnienie relacji obiektów małych i dużych zostało twórczo zaprezentowane przez H. Dietera Zeha w 1970 roku. Dotyczy zjawiska dekoherencji. Jeśli obiekt kwantowy jest izolowany od otoczenia, wykazuje zjawisko interferencji i może być opisany przez funkcję falową prawdopodobieństwa. W świecie realnym zarówno obiekty mikro jak i makro nie są odizolowane od otoczenia. Funkcje falowe dużych obiektów są „szturchane” przez fotony i inne cząstki, które zakłócają jej koherencję i rozmywają uporządkowane następstwa jej grzbietu, doliny i następnego grzbietu. To jest właśnie zjawisko dekoherencji. Rozmycie funkcji falowej zapobiega zjawisku interferencji kwantowej obiektów bardzo małych i dużych. A gdy nie może zachodzić interferencja kwantowa, w wyniku dekoherencji środowiska (czyli tego „szturchania”), egzotyczne prawdopodobieństwa kwantowe przekształcają się w prawdopodobieństwa życia codziennego. Zjawisko dekoherencji jest zatem ważnym elementem do wyjaśnienia problemu pomiaru kwantowego (inne prace: Griffiths, Omnès, Gell-Mann, Hantle).

Mechanika kwantowa i strzałka czasu

Spośród wielu propozycji analizy pomiaru kwantowego, tylko koncepcja Ghiradiego, Riminiego i Webera wprowadza asymetrię czasu i strzałkę czasu.

Horsehead-Orion

Słynna mgławica Koński Łeb (znana także jako Barnard 33) jest zbudowana z ciemnego, gęstego pyłu. Znajduje się w konstelacji Oriona ok. 1500 lat świetlnych od Ziemi i ma średnicę 3,5 roku świetlnego (ponad 3,5 tysiąca razy więcej niż nasz Układ Słoneczny). Po lewej – gwiazda Alnitak, wschodnia gwiazda Pasa Oriona; pod nią – mgławica Płomień (NGC 2024). Czerwono-pomarańczowy blask tła pochodzi od gazu wodorowego.

SKOMENTUJ

Zaloguj się i napisz komentarz.

Poznaj Chiny

Artykuły w Kategoriach:

Ziemia Nocą

Komentarze (temp. OFF)

Teleskop Hubble'a