Kvantová mechanika

Z experimentů prováděných na urychlovači v CERNu vyplývá mimo jiné i fakt, že částice mění své chování v závislosti na existenci či neexistenci pozorovatele. Z toho vyplývá, že prvky mikrosvěta existují spíše ve formě potenciálních možností (střídavý proud Nikola Tesla), než v podobě reálných objektů, jak jsme tomu zvyklí z našeho světa.

• V momentě, kdy se pozorovatel zaměří na konkrétní částici či informaci, začne tato teprve existovat, čímž vyloučí možnost existence ve svých jiných formách. 
• V tuto chvíli nabude pozorovatel dojem, že daná částice v konkrétním čase a místě opravdu existuje. 

• Ve skutečnosti však existuje pouze pro něho, jiní pozorovatelé si mohou vybrat jiné stavy a formy té stejné částice, na které se zaměří a tedy pro sebe aktivují.

• Prof. Jan Rak

Co z toho vyplývá pro náš reálný život?

částice mikrosvěta jsou prakticky stavební hmotou našeho makrosvěta, je nasnadě otázka, zda i pro nás existují pouze ty jevy, na které zaměříme svoji pozornost. Přirozeným důsledkem této hypotézy jsou pochybnosti o existenci objektivní reality. Jestliže totiž máme možnost vybrat si z několika variant skutečnosti, které se nám poté budou jevit jako reálné a jediné možné, musíme nutně žít ve světě, který je přizpůsoben tomu, co chceme vidět. Jinými slovy, sami si vybíráme svoji realitu tím, na co zaměříme svoji pozornost.

Kvantové provázání v UNIVERZU

KVANTOVÉ PROVÁZÁNÍ, vše je propojené se vším v prostoru, čase, informačním toku a v "nám neznámých X parametrech" (jsou provázané i částice, které se nikdy nepotkali, protože čas, jak ho pojímají lidé neexistuje, protože se mění částice a ne čas)

4 základní přírodní síly

4 základní síly vychází z prvotního velkého třesku, veškerá hmota se skládá ze 6 kvarků, 6 leptonů a jejich 12 antičástic

• gravitace, je oddělená od všeho, první se oddělila od 3 ostatních (nejvlivnější síla ve Vesmíru
• elektromagnetismus (přitažlivost), silná a slabá síla (krátkodobé rozšíření vesmíru) inflace= rozšíření, elektroslabá síla se rozdělila slabou sílu a elektromagnetismus
• jaderná síla
• světelné záření

Podobný model je u DNA (4 písmena), elektromagnetismus je hlavní zodpovědná síla za veškerou biochemii probíhající v našich tělech a zbytku světa, to je základ veškeré chemie, částice jsou slepeny silnou jadernou silou (rozštěpením jádra vzniká jaderná energie, vazebná energie se uvolní a hmota atomu se přemění na energii) - slabá síla se projevuje v beta záření (emise elektronů nebo pozitronů). neutron se rozpadá na proton, elektron a anti neutrino.

Zezulka: 4 základní síly dostředivost a odstředivost, teplo a chlad

24.12.2023 Ve vesmíru existuje až 11 dimenzí a čas je jen naše iluze, tvrdí kvantoví fyzici. Náš každodenní život je definován začátkem a koncem, objekty a události jsou v rámci našeho smyslového vnímání přehledně roztříděny. Kvantová mechanika a obecná teorie relativity však naznačují, že vesmír je mnohem složitější. Konvenční pravidla zde selhávají a naznačují rozměry, které přesahují lidské vnímání. Vznik teorie strun způsobil převrat v tomto pohledu, protože navrhuje, že základními složkami vesmíru nejsou částice, ale vibrující struny.

• Představte si svět, kde drobné vibrující struny tvoří jádro veškeré hmoty. Aby se do něj nepatrné vibrační smyčky, vnímané jako pouhé body, vešly, musí být náš vesmír více než čtyřrozměrný. Teorie strun předpokládá vesmír až s deseti rozměry, zatímco M-teorie, ještě spekulativnější hypotéza, jich navrhuje jedenáct.
  
• Fyzik Oskar Klein se ponořil do záhadné oblasti a uvažoval o existenci pátého rozměru, který se prolíná s elektromagnetismem. Pokud by tato dimenze byla dostatečně malá, zůstala by našimi smysly nezachycena. Myšlenka se vztahuje i na další dimenze, přičemž matematické modely naznačují, že by mohly být kompaktní a samostatné a unikat našemu vnímání.
  
• Stephen Hawking a Leonard Mlodinow ve svém průkopnickém díle "The Grand Design" naznačují, že žijeme uprostřed deseti prostorových dimenzí, přičemž sedm z nich je tak složitě poskládaných, že uniká našemu zraku. To vede k překvapivému zjištění, že čtyřrozměrný časoprostor, který vnímáme, může být jen iluzí.
  
• Kosmologové se inspirují tvrzením svatého Augustina, že svět nebyl stvořen v čase, ale spíše s časem. To se shoduje s teorií, že čas vznikl s velkým třeskem. V počátečních okamžicích vesmíru, které se řídily obecnou teorií relativity i kvantovou teorií, čas v našem pojetí neexistoval. Samotný pojem "před počátkem" tak ztrácí smysl.
• Feynmanův součet, koncept popisující spontánní vznik a rozmanitý vývoj vesmíru, podporuje myšlenku multiverza. Předpokládá, že ačkoli může existovat nespočet vesmírů s různými vlastnostmi, naše pozorování jsou omezena na tři prostorové rozměry, které obýváme.
• https://www.poznatsvet.cz/veda-a-technika/vesmir-dimenze/ 

10.12.2023 Kvantová fyzika vykresluje svět plný podivností. Neplatí v něm determinismus, nelze počítat s jasnými trajektoriemi, figuruje tam pravděpodobnost a náhoda… Dánský fyzik Niels Bohr a jeho novozélandský kolega Ernest Rutherford dospěli roku 1913 ke zjištění, že kvantovou povahu mají také orbitaly elektronů v atomu. Jedná se o funkce, jež popisují rozložení možného výskytu jednotlivých elektronů v konkrétním kvantovém stavu, v prostoru elektronového obalu daného atomu. Orbitaly představují určitou hladinu energie. A pokud elektron "přeskočí" z hladiny o vyšší energii na tu s energií nižší, vyzáří se foton, jehož energie odpovídá rozdílu mezi oběma hladinami. Podobně to funguje i naopak: Jestliže elektron foton pohltí, využije jeho energii k přeskoku na vyšší energetickou hladinu.

• Hvězdy včetně Slunce vyzařují energii díky procesu jaderné fúze. Slučují se při ní atomy vodíků na atom helia, přičemž se k sobě musejí dostat dva protony. Ty však představují kladně nabité částice, a jejich elektrické náboje se tudíž navzájem intenzivně odpuzují – jako by mezi protony stála velmi odolná zeď. Vědci jí říkají Coulombova bariéra, a má-li dojít k jaderné fúzi, musejí ji protony překonat.

• Jaderná fúze v nitru hvězd může probíhat nesmírně dlouho. V případě stálic mnohem lehčích než Slunce jde zřejmě o desítky miliard let. I jim však jednou dojde palivo, tedy vodík. Když jaderná fúze pohasne, začne stálice umírat. Energie vytvořená fúzí totiž působí proti gravitaci, takže bez ní se hvězda hroutí do sebe a její hmota se extrémně stlačuje. Má to však své meze… V určitou chvíli se dostane ke slovu tzv. Pauliho vylučovací princip, podle nějž se žádné dva fermiony – tedy například protony, neutrony a elektrony – nemohou nacházet v totožném kvantovém stavu. V praxi to například znamená, že se v elektronovém obalu určitého atomu nemohou v konkrétním kvantovém stavu vyskytovat zároveň dva elektrony, ale nanejvýš jeden. Při stlačování hmoty u hroutících se stálic tak v důsledku Pauliho principu působí proti gravitaci tzv. degenerovaný tlak. Hustota látky značně narůstá a elektronový plyn, v němž jsou k sobě nahloučené elektrony, degeneruje. Popsaný stav se objevuje například u bílých trpaslíků neboli jader zhroucených hvězd o velikosti Slunce. Ani degenerovaný tlak ovšem není nepřekonatelný. Nachází-li se bílý trpaslík v binárním systému a ubírá druhé složce materiál tak dlouho, až jeho hmotnost překročí zhruba 1,4násobek Slunce, spustí se fúze a následuje extrémní exploze označovaná jako supernova typu Ia.

• Podle Heisenbergova principu neurčitosti nelze u některých dvojic fyzikálních veličin přesně znát hodnoty obou současně: Čím exaktněji známe jednu, tím méně přesně můžeme určit druhou. Nejvýznamnější veličiny daného typu představují poloha a hybnost elementární částice v kvantové fyzice. Popsaný princip těsně souvisí s vypařováním černých děr, k němuž přinejmenším teoreticky dochází v podobě tzv. Hawkingova záření. Z principu neurčitosti vyplývá, že dvojici veličin, jež nelze současně přesně určit, tvoří také kvantové pole a jeho hybnost. V důsledku toho se ve vakuu vyskytují kvantové fluktuace elektromagnetického pole. Projevují se vznikem a opětovným zánikem dvojic "virtuálních" částic – elektronu a pozitronu, coby jeho antihmotového protějšku. V blízkosti horizontu událostí černé díry se páry virtuálních částic utvářejí velmi často a občas jedna z nich za horizont spadne. V tu chvíli se z druhé virtuální částice stane reálná a od černé díry odletí, přičemž ji připraví o malé množství energie. Tak vzniká Hawkingovo záření.

• V současnosti nejlepší, i když zdaleka ne dokonalou teorii o vzniku vesmíru představuje Velký třesk. V 80. letech minulého století jej vědci rozšířili o koncept kosmologické inflace: Jedná se o velice časnou a zároveň kratičkou fázi ve vývoji kosmu, jež měla nastat v čase 10⁻³⁶ sekundy po Velkém třesku a skončit v čase 10⁻³³ či 10⁻³² sekundy. V uvedeném rozmezí se měl vesmír extrémně nafouknout. V našem světě by nešlo o nic okázalého, ale v kvantovém mikrosvětě nastala obrovská změna velikosti: Na počátku byl kosmos menší než atom, zatímco inflace – pokud se opravdu odehrála – ho nafoukla zhruba do rozměrů průměrného grapefruitu. A v takovém případě by se rozepnul asi 10⁷⁸krát. Kdybychom totéž provedli s červenou krvinkou, překonala by svou velikostí celý viditelný vesmír. Když byl kosmos menší než atom, zřejmě v něm v důsledku Heisenbergova principu neurčitosti převládaly kvantové fluktuace. Vlivem inflace se však zvětšil tak rychle, že se v něm tyto prvotní fluktuace otiskly do podoby nerovnoměrného rozložení energie. A podle některých odborníků tak vznikly základy dnešních galaxií.

• Einsteinův rozporuplný vztah ke kvantové mechanice dokládá jeho výrok o kvantovém provázání čili entanglementu, jež označil jako "strašidelné působení na dálku". Dnes už víme, že reálně existuje, a tolik se ho nebojíme. Stále mu však příliš nerozumíme. Kvantové provázání tvoří jakési neviditelné pouto mezi dvěma částicemi, přesněji řečeno mezi jejich kvantovými stavy. Pokud se jedna členka páru nachází v kvantovém stavu A a druhá v B, pak se podle Pauliho vylučovacího principu při kvantovém provázání nemohou vyskytovat ve stejném kvantovém stavu: Jestliže se u jedné z nich daný stav změní, například z A na B, dojde k "automatické" změně stavu druhé z B na A. Změna nastane okamžitě, i kdyby se kvantově provázané částice nacházely na opačných koncích vesmíru – jako by se informace mezi nimi mohla pohybovat vyšší rychlostí než světlo, což vyděsilo i slovutného Einsteina. Kvantový svět každopádně zůstává plný otázek, na něž dál hledáme odpovědi.

• https://www.stoplusjednicka.cz/podivnosti-kvantoveho-sveta-kvantove-tunelovani-fluktuace-strasidelne-pusobeni-na-dalku?

25.12.2020 Kvantovou teleportaci lze chápat jako řízený přenos informací mezi qubity (kvantové ekvivalenty počítačových bitů). Vědci poprvé nyní prokázali kvantovou teleportaci na dálku. Přenos mezi qubity trumfne i rychlost světla.

Probíhal na vzdálenost přesně 43,5 km, což vytvořilo základ pro kvantovou internetovou službu, která by jednoho dne mohla způsobit revoluci ve výpočetní technice. Kvantové komunikační systémy jsou rychlejší a bezpečnější než běžné sítě. Používají většinou spíše fotony než počítačový kód, který je možné prolomit.

Jejich vývoj se ale opírá o špičkovou vědeckou teorii, která transformuje naše chápání toho, jak počítače fungují. V kvantovém internetu jsou informace uložené v qubitech převáděny nebo teleportovány na velké vzdálenosti prostřednictvím zapletení. Zapletení je jev, při kterém jsou dvě částice spojeny takovým způsobem, že informace sdílená s jednou je zároveň sdílena s druhou ve stejnou dobu. Znamená to, že kvantový stav každé částice je závislý na stavu druhé částice, i když jsou odděleny velkou vzdáleností.

Kvantová teleportace je přenosem kvantových stavů z jednoho místa do druhého. Tento přenos je ale vysoce citlivý na prostředí. Jeho kvalita může velmi snadno narušit věrnost teleportace. Prokázání teorie v praxi by proto bylo technologicky náročné.  

Technologie má zatím před sebou ověření mimo laboratorní testy. Už ale existují plány, jak budou politici tuto technologii využívat. Například americké ministerstvo energetiky doufá, že vybuduje kvantovou síť mezi svými laboratořemi napříč státy. Síla kvantového počítače běžícího na kvantovém internetu překročí rychlost současných nejsofistikovanějších superpočítačů na světě asi 100 bilionkrát.   

https://techfocus.cz/pc-notebooky/2725-vedci-z-nasa-dosahli-kvantove-teleportace-na-vzdalenost-44-kilometru-vznika-novy-kvantovy-internet.html?<br>

Nejnovější články na našem blogu

Přečtěte si, co je nového