Mohu jediným pohledem změnit vesmír? IV

rubrika: Populárně naučný koutek


Přichází závěrečný díl napínavého seriálu o kvantových zákonech z říše duchů a možnosti přepsat historii. Michael Brooks si ze všech možných interpretací kvantové teorie nakonec vybere ... - nechte se překvapit.

Lucifer


muzika_epi_kant.jpgCo bylo nejdříve?

Mnozí fyzici pokládají otázku, co bylo před velkým třeskem, za podobně nesmyslnou jako otázku, co je na sever od severního pólu. Vždyť teprve velkým třeskem vstoupil v existenci sám čas, a dokud netikají časové hodiny, nemá smysl hovořit o 'dříve' a 'později'. Hawking se ale nechce zastavit u okamžiku vzniku. Tvrdí, že otázka, co přivedlo vesmír k existenci, je naprosto rozumná. Jeho argument je rafinovaný a obtížný na pochopení, je však založen na dobře ověřených fyzikálních myšlenkách. První z nich je interpretace kvantové mechaniky, se kterou přišel nejznámější Wheelerův doktorand Richard Feynman.

Je to představa 'sčítání přes historie'; podle ní kvantové procesy sledují současně všechny možné dráhy. Například v dvouštěrbinovém experimentu nevzniká interferenční obraz jen proto, že fotony prošly oběma štěrbinami, uvažující se všechny přípustné dráhy mezi zdrojem světla a stínítkem - třeba takové, kdy se fotony předtím, než dopadly do detektoru, odrazily od Měsíce. S každou drahou je ovšem spojena určitá charakteristika, která může být kladná i záporná, tak jak je tomu ve vlně. Když se příspěvky všech drah sečtou dohromady, dostaneme veličinu, která určuje, co uvidíme jako výsledek experimentu.

Když Hawking aplikuje myšlenku součtu přes historie na vesmír, jsou to skutečně doslova historie. Je to, jako by se prováděl enormní experiment 'Co kdyby?', dávají se dohromady všechny možné scénáře vývoje vesmíru. V jednom scénáři se například nevytvořila naše sluneční soustava. Ve druhém divoce vzrostla gravitace. Mění se i události lidské historie: někde mezi scénáři, které Hawking započítává, je i takový, v němž Elvis stále žije.

Stále se měnící vesmír?

Na celém schématu je ještě podivnější než samotná zvláštnost uvažovaných možností skutečnost, že do součtu vstupují výsledky měření prováděných v současnosti. Podobně jako volba způsobu měření při dvouštěrbinovém experimentu ovlivní, zda ze štěrbin vyšla částice nebo vlna, podle Hawkinga může způsob našeho pohledu na vesmír dnes změnit celý jeho minulý vývoj. Hawking přiznává, že je to podivná myšlenka, ale podivnou se zdá jen proto, že jsme uvnitř vesmíru, který sledujeme. Tvrdí, že pro pozorovatele zvnějšku by na tom nic divného nebylo. A takový pozorovatel by pak mohl sledovat, jak vesmír vznikl z ničeho. To proto, že Feynmanova suma přes historie - která podkládá Hawkingovy výpočty - je založena na veličině zvané 'imaginární čas'.

V Hawkingových výpočtech 'kosmologie shora dolů' se pomocí součtu přes historie užitím imaginárního času místo normálního mění časová dimenze v prostorovou. V důsledku toho zmizí problematický 'počátek' vesmíru. Tam, kde byla energie vesmíru soustředěná do toho nejmenšího objemu, může vše probíhat podle kvantových pravidel a to, co nazýváme časem, je ve skutečnosti prostorovou dimenzí. Alespoň podle této interpretace kvantové teorie se tedy čas vynořil ze změny povahy prostoru. Hawkingův přizpůsobivý proměnný vesmír má řadu přitažlivých rysů. Činí z nás účastníky vesmírného dění a odstraňuje problémy spojené s otázkou 'Co bylo před velkým třeskem?'. Zdaleka to však není všeobecně uznávaná odpověď na různé otázky vědců.

Závěrem

Je důležité si uvědomit, že nikdo stále nerozumí tomu, jak kvantový svět skutečně funguje. Přijetí různých interpretací, které zde byly zmíněny, ať už jsou to Feynmanovy sumy přes historie nebo Bohrovo odmítání objektivní reality, je do značné míry otázkou vkusu. To je důvodem, proč většina fyziků přijímá interpretaci kvantové teorie, která se dá charakterizovat postojem 'mlč a počítej'. Je to pragmatická pozice, nikdo neví, co to přesně znamená, líbí se nám hrát si s matematickým formalismem kvantové mechaniky - a možná to stačí.

Snad nejlépe tento postoj shrnul fyzik David Mermin z Cornellovy univerzity, když řekl, že prediktivní síla kvantové teorie "je tak krásná a mocná, že nás může přesvědčit, že je sama tím úplným vysvětlením". Ale skutečné vysvětlení to není. Přijmeme-li za důsledek kvantové teorie, že můžeme změnit vesmír jediným pohledem, nesmíme přitom zapomínat, že na něj stále hledíme skrz hustou mlhu neznalosti a neporozumění. Je v pořádku věřit, že jste schopni způsobit vznik Měsíce. Jen se o této své moci nepokoušejte nikoho přesvědčit.

Zdroj: Michael Brooks, Velké otázky: Fyzika


Poznámka:

Co k tomu dodat? Snad jen to, že bez tohoto pragmatického přístupu a bez hraní si s matematickým formalismem kvantové mechaniky bychom zde neměli lasery, počítače a spoustu dalších zařízení, bez kterých si to dnes už skoro ani nedovedeme představit.


komentářů: 6         



Komentáře (6)


Vložení nového příspěvku
Jméno
E-mail  (není povinné)
Název  (není povinné)
Příspěvek 
PlačícíÚžasnýKřičícíMrkajícíNerozhodnýS vyplazeným jazykemPřekvapenýUsmívající seMlčícíJe na prachySmějící seLíbajícíNevinnýZamračenýŠlápnul vedleRozpačitýOspalýAhojZamilovaný
Kontrolní kód_   

« strana 1 »

6 sčítání přes historie
V (neregistrovaný) 14.12.2011, 21:31:11
je vseobecne platny pohled na vec, kdyz zvazujeme pohyb castice mezi bodem A a B.

Ve dvousterbinovem pokusu jsou ovsem platne jen historie dve. Ve tristerbinovem pokusu by to byly tri historie, atd.

Ten sterbinovy pokus je totiz pokusem umele eliminujicim pocet historii na pocet dany poctem sterbin.

Je sice mozne se bavit o draze castice mezi emitorem a sterbinami a pak znovu mezi sterbinami a detektorem (tech drah je mnoho), ale urcujicim faktorem jsou tu ty sterbiny, jejich pocet, jestli u nektere z nich merime jestli tudy castice proleta, ci nikoli. Ty dve sterbiny jsou vlastne eliminatorem historii az na ty dve umele povolene.

Takze v tomto pokusu scitame pres dve historie (aspon tak tomu rozumim), ovsem je mozne ze nikdo se na to takhle nediva.

Spis je tomu prave naopak a, podle me, mylne.

"Například v dvouštěrbinovém experimentu nevzniká interferenční obraz jen proto, že fotony prošly oběma štěrbinami, uvažující se všechny přípustné dráhy mezi zdrojem světla a stínítkem – třeba takové, kdy se fotony předtím, než dopadly do detektoru, odrazily od Měsíce."

Tohle je nesmysl (s tim mesicem myslim, i kdyby nakrasne byl ten pokus provedeny pod sirou oblohou, nebo misto mesice bychom brali v potaz ze se castice odrazi o nedalekou jablon napriklad), nicim nepodlozeny. Doufam ze tim nikoho neurazim.

Tohle je presne co se stava, kdyz se platne vysledky teoretiku (Feynmana v tomhle pripade) a experimentatoru dostanou do rukou filosofickych spekulantu (kteri si vsechno hned prevedou na celou slunecni soustavu, nebo v posledku i na cely vesmir - Hawking)).

Plne souhlasim s Luciferem v komentari 2. ze "na kvantové fyzice nic mystického není, problémy jsou pouze s její interpretací"

Ta interpretace je to cemu se jinak taky rika fyzicka fyzika, cili fyzicke vysvetleni - to znamena, ze nejen zname vystupy z cerne krabicky kdyz se zmackne ten ktery cudlik na ni umisteny, ale ze i vime, co se v te krabicce deje, jak dochazi k tomu, ze je ten ktery vystup jaky je.

V obdobi mezi Newtonem a Einsteinem, nikdo nemel potuchy jak funguje gravitace. Pak Einstein prisel s modelem zakriveneho prostoru, ktery se ujal i pres svou az paradoxickou neuchopitelnost, dalo by se rict, jednoduse protoze nikdo neprisel s nicim lepsim.
Dalo by se rici, ze fyzicky obrazek Einsteinovo gravity neni o mnoho lepsi, nez obrazek casticovych (kvantovych) procesu. Sice funguje ve 2d, ale ve 3d, tedy ve skutecnosti je nasi mysli neuchopitelny. Pripomina me to jak Feynman (kdyz uz tu o nem byla rec) popisoval v jeho slavnych prednaskach, jak funguje elektromagneticke zareni - jak se to studentum vysvetluje - ze profesor zacne hovorit o tom, jak menici se elektricke pole indukuje pole magneticke, ktere obratem zase indukuje elektricke a tak se elmag zareni propaguje od anteny a pri tom profesor nalezite mava rukama v prostoru kolem sebe az pak nakonec mavne rukama naposledy a doda, tak takhle to funguje. A pritom profesor vi, ze sam tomu svemu vysvetlovani nakonec nerozumi, pokud je tedy k sobe poctivy...

Tak nejak to Feynman popisuje. Na nem si nejvic cenim, ze se nikdy nebal rict, tomu nerozumim, nebo tomu nerozumime (my vedci). To je strasne vzacna vec kdyz nekdo dokaze tohle rict studentum, nebo v ucebnicich. Je to jako vyzva studentum - 'zde jsou lvi', je to lakave a dela to z vedy dobrodruzstvi, nektere to podniti aby se vydali tu neznamou zemi prozkoumat a bude to dobrodruzne i kdyz se nakonec niceho nedoberou.
Veda je jako karavana jdouci pres poust, vetsina poutniku behem te cesty umre a slozi sve kosti nekde po ceste, aniz by se byli dobrali nejakeho aspon castecneho cile - nejake te oazy na te dlouhe ceste za porozumenim prirode, vesmiru.

Lucifer
5
Lucifer 01.11.2011, 00:32:38
Inu, jestli po tom toužíte, tak to zkuste. Problém je však v tom, že já ho jedním pohledem zase obnovím ]Mrkající

4
Kateřina (neregistrovaný) 31.10.2011, 21:52:22
Mohu jedním pohledem zničit vesmír?
Mrkající

3
Multipass (neregistrovaný) 25.10.2011, 14:04:40
Ok. A za snahu o mé osvícení:
http://30.media.tumblr.com/tumblr_ltlqheAEk11qzh5ano1_500.gif
;)

Lucifer
2
Lucifer 25.10.2011, 12:40:57
Na kvantové fyzice nic mystického není, problémy jsou pouze s její interpretací, protože narazila na něco, co si nedovedeme (alespoň zatím?) představit. Mystiku z toho dělají především laikové s filosofickými ambicemi. Některé extravagantní imaginace fyziků však mohou taky takhle působit. Pragmatičtí fyzici, jak bylo řečeno, zacházejí s matematickým formalismem kvantové fyziky jako s nástrojem a její formy neprojektují do naší představivosti.

1
Multipass (neregistrovaný) 25.10.2011, 12:26:18
A-ha, takže nikdo nic neví. Ten, co neví- tedy já, ani ten, co ví- tedy vy a vaše parta. To je samozřejmě rajská hudba pro můj pocit méněcennosti :) Říkal jsem si- měl jsi se líp učit, moh sisi postavit doma atomový reaktor, nebo aspoň ponorku, ale jak je vidět, čím víc se do materie vnoříte, tím je to horší- ve smyslu- jako co, teda??? To, nebo to, nebo...co... atd. To my, co to quantum neznáme, tenhle problém nemáme. My nevíme jen jednou- jako by to nestačilo, že?
Kdybyste se ale přece jen k něčemu de-fi-ni-tiv-ní-mu dopočítal, nenechte nás v mlze! Dík. A jo- ještě jedna věc- je to samo o sobě- ta kvantová fyzika- tak mystické, nebo se kolem toho ta mystika tak dobře produkuje? To myslím bez ironie. Jako všechno. Ale znáte to- Neználek se snaží zakrýt neznalost srandičkama ;)

«     1     »