Kvantna mehanika predstavlja pravi preboj v znanosti, ki znanstvenikom omogoča razlago številnih pojavov na ravni atomov in subatomskih delcev. In sploh ne preseneča, da je tako dinamično razvijajoče se znanje ogromno vplivalo na sodobno podobo resničnosti. To lahko preverite tako, da pogledate 17 primerov, kako se je kvantna mehanika spremenila in še naprej spreminja naš pogled na vesolje.
1. Vesolje je lahko hologram
Ena od interpretacij modela sveta, ki jo pogojujejo postulati kvantne mehanike, je ideja, da je naše tridimenzionalno vesolje le hologram. Raziskovalci nemško-britanskega observatorija poročajo o verjetno odkritju majhnih valovanja v vesolju in času, kar bi lahko zagotovilo dokaz za teorijo kvantne pikselizacije.
2. Ker se tehnologija izboljšuje, inovacije postajajo manj natančne
Poleg napredka na področju tehnološkega razvoja seveda narašča tudi potreba po njihovi natančnosti. Napako različnih naprav, kot so ure in termometri, lahko pripišemo pojavu kvantnega hrupa. Ta hrup preprečuje doseganje popolnih meritev. Vendar lahko z odpravo te motnje ustvarite tehniko z največjo natančnostjo indikatorjev, podobno kot atomske ure ali kvantni termometri.
Promocijski video:
3. Luč lahko nadziramo in koncentriramo za izvajanje različnih funkcij
Nenavadno je bilo, da je laser, katerega odkritje je postalo mogoče zahvaljujoč kvantni mehaniki, nekoč veljal za predmet, ki nima praktičnega pomena. Toda v nasprotju s tem prepričanjem je razvoj obsega te tehnologije zagotovil nastanek različnih izumov, od predvajalnika CD-jev do sistemov protiraketne obrambe.
4. Naključnost je mogoče izračunati in napovedati
Po mnenju znanstvenikov s stališča kvantne mehanike nič ne more biti resnično naključno. Če imajo celovite informacije o premiku kock, bi lahko natančno simulirali kolut matrice in vnaprej napovedali njen izid. Z ustvarjanjem kvantnega hrupa in merjenjem njegovih ravni lahko nastanejo naključna števila, ki jih lahko uporabimo za šifriranje podatkov.
5. Predmeti se merijo drugače
Kopenhagenska razlaga kvantne mehanike predvideva, da delci med merilnim aktom spreminjajo svoje vedenje. Po tem konceptu imajo delci različna stanja, toda v trenutku opazovanja so prisiljeni vzeti eno od njih. To se morda sliši čudno, vendar to razlago podpira matematični koncept kolapsa valovne funkcije.
6. Obstaja več kot eno vesolje
Koncept Multiverse ali obstoj množice vseh možnih resničnosti je tudi produkt različnih interpretacij kvantne fizike. To lahko dokažemo s podatki orbiterskih opazovalnic, ki opazujejo preostale pojave velikega poka, pa tudi z matematičnimi modeli, ki implicirajo ciklično vesolje.
7. Obstaja veliko več dimenzij
Teorija strun, rojena iz kvantne mehanike, je sprožila ugibanja o verjetnosti (ali njenem pomanjkanju) več dimenzij. Po mnenju raziskovalcev vesolje vsebuje vsaj 11 dimenzij, ki se zdijo ne le možne, ampak tudi nujen pogoj za delovanje teorije strun.
8. Geometrija dragulja kot nov pogled na koncept kvantne fizike
Fiziki so odkrili geometrijski predmet, podoben obliki večplastnemu dragulju. Najdba drastično poenostavi izračune medsebojnih delcev in izzove klasično znanstveno razumevanje prostora in časa kot glavnih sestavnih delov resničnosti.
9. Lahko se najdejo revolucionarni načini prevoza
To ni več predmet znanstvene fantastike: materijo je mogoče razstaviti na delce, ki bodo po transportu spet lahko obnovili svoj nekdanji videz. To je postalo mogoče pri poskusih prenosa podatkov, pa tudi velikih molekul, vendar uporaba takšne tehnologije pri ljudeh v bližnji prihodnosti še ne pride v poštev. Danes je mogoče skenirati vsako molekulo v človeškem telesu in jo sestaviti na drugem mestu, vendar se v skladu s postulati kvantne fizike objekt spreminja pod vplivom takšnih dejanj. Tako natančne kopije predmeta, ki se premika, ni mogoče reproducirati.
10. Električna energija se lahko uporablja v medicini
Znanstveniki so pred kratkim odkrili drobne polprevodniške kristale, ki lahko postanejo temelj za preboj na področju medicine v bližnji prihodnosti. Verjame se, da te kvantne pike svetijo, ko so izpostavljene ultravijoličnemu sevanju. V tem primeru se lahko pritrdijo na rakave celice, da se le-te lokalizirajo in uničijo.
11. Obstaja delček, ki daje maso tudi najmanjšim oblikam snovi
Znanstveniki verjamejo, da je Higgsov bozon, znan tudi kot "božanski delec", sposoben dati maso nekaterim temeljnim delcem, kot so elektroni in gluoni. Z odkrivanjem in izoliranjem Higgsovega bozona bodo raziskovalci lahko razumeli, kako je mogoče materijo uravnotežiti z antimaterijo in kaj se je v resnici zgodilo z vesoljem po velikem udaru.
12. Svetloba lahko pomaga prepoznati hekerske dejavnosti
Za zaščito občutljivih informacij pred grožnjo zunanjih motenj je kvantna kriptografija razvila metodo kodiranja podatkov znotraj posameznih delcev svetlobe ali fotonov. Skrivnost metode je v prisotnosti "ključa", sestavljenega iz ničel in tistih, ki omogoča, da program v realnem času zazna prisotnost hekerja, medtem ko poskuša razkriti tajne podatke.
13. Računalniki lahko delujejo hitreje kot katera koli digitalna naprava, ki trenutno obstaja
Razvoj kvantnih računalnikov je uporabno področje kvantne mehanike, ki lahko revolucionira računalništvo. V primerjavi z digitalnimi računalniki, ki kodirajo podatke v binarnem sistemu, kvantni računalniki uporabljajo kvantne lastnosti za shranjevanje podatkov in izvajanje operacij, zaradi česar se lahko računanja in algoritmi izvajajo veliko hitreje.
14. Pojav kvantnega tuneliranja je mogoče uporabiti v zvezi s sodobnimi pripomočki
V kvantni mehaniki je kvantno tuneliranje opisano kot proces delca, ki prodira skozi pregrado, ki je običajno ne more premagati. Ta pojav je bistven za delovanje različnih naprav, kot so stikala, pomnilniški čipi in USB pogoni.
15. Tekočine lahko kljubujejo gravitaciji
Nekateri veliki sistemi so sposobni pokazati učinke kvantne mehanike, kot je pojav presežne tekočine. Gre za stanje snovi, v katerem deluje kot tekočina z ničelno viskoznostjo, ki mu omogoča, da se sam poganja ne glede na težo. V trenutnih razmerah je ta učinek našel največjo uporabo pri ustvarjanju sodobnih hladilnikov in razvoju spektroskopije.
16. Zračna turbulenca se lahko prilagodi
Brazilski znanstveniki so začeli delati na ustvarjanju kvantne turbulence v izjemno hladnih razmerah v laboratorijski komori, napolnjeni s plinom. Preučevanje turbulence v nadzorovanem okolju lahko na koncu znanstvenike pripelje do načina, kako ga obvladati. Tako se lahko težava nestabilnosti zrakoplova med letom reši.
17. Ljudje lahko potujejo naprej in nazaj v času
Raziskovanje kvantne mehanike je zagotovilo pogoje za poskuse glede možnosti potovanja iz našega sveta v alternativni čas in prostor. Na podlagi rezultatov poskusov, izvedenih leta 2010, so znanstveniki lahko ugotovili, kako se izoliran kos kovine lahko premika in hkrati stoji. To je posledica sposobnosti, da se kvantni delci premikajo naprej in nazaj skozi časovni kontinuum. Ta funkcija verjetno lahko vodi v znanost, da ustvari načine potovanja v bližnji prihodnosti.
Avtor: Katrin Straszewski