Artykuły

Fala skalarna Tesli


Źródło: ArsaGianta

Nikola Tesla odkrył coś, co przekraczało możliwości pojęciowe jego współczesnych jak i dzisiejszych naukowców. Fale skalarne nie są to normalne fale elektromagnetyczne. Ich niezwykłość polega na tym, że mają cztery wymiary, czyli zawierają dodatkowy komponent – czynnik czasu. Fale skalarne mogą oddziaływać na czas albo na przestrzeń, jak też na obie te wielkości naraz. Oddziałują na pola świadomości. Stanowią idealny nośnik informacji, ponieważ ich energia nie maleje wraz z kwadratem odległości od nadajnika. Bariera prędkości światła nie jest dla nich żadną przeszkodą. Wielce prawdopodobne, że to właśnie te fale stanowią czynnik odpowiedzialny za szereg zjawisk uważanych przez naukę za paranormalne (fenomenologiczne), których nie da się wyjaśnić w ramach współczesnej nauki.

Tesla doszedł do wniosku, iż fale elektromagnetyczne zawierają pewien rodzaj energii, która niesie w sobie wszelkie informacje, jakie istnieją we Wszechświecie. Energia ta stanowi swego rodzaju „psychikę wszechrzeczy”. To właśnie dzięki niej fale przechowują ludzkie odczucia i nie traci się pamięci zdarzeń, choć wiele komórek w mózgu zawierających ich zapis – ginie. Ponieważ fala skalarna jest jednocześnie materią, informacją i czasem, potrafi nie tylko przesyłać pewne komunikaty, ale i tworzyć nowe, niezależne światy. Jest w Kosmosie tym, czym u człowieka mózg: nie tylko odbiorcą, ale i kreatorem zdarzeń.


Środowisko naukowe zrobiło wszystko, by badania te skompromitować i zniszczyć. Prawdopodobnie obawiano się publikacji faktu, że być może w mózgu każdego z nas drzemią siły, których uruchomienie może przynieść prawdziwą nieśmiertelność. A wykpiwana „magia” mogła się okazać zwykłym zjawiskiem fizycznym, magiczną choć bardziej zaawansowaną fizyką o szerszym widzeniu świata i zjawisk.



Nicola Tesla 
Źródło: Wikipedia

Fale skalarne to zjawisko będące u podstawy teorii Falowej Struktury Materii (ang. WSM), która oprócz zjawisk fizycznych doskonale wyjaśnia także wszelkie zjawiska niezwykłe w sposób matematycznie precyzyjny. Falowa struktura materii została przewidziana już 130 lat temu przez słynnego angielskiego geodetę, Williama Clifforda, który przemawiał przed Stowarzyszeniem Filozoficznym Cambridge w 1870 roku: „Wszelka materia jest po prostu pofałdowaniem struktury przestrzeni” (William Clifford). Rozwinął on tę koncepcję jako trójwymiarową dynamikę, która redukuje się do czterowymiarowej kinematyki opisującej materię, elektromagnetyzm i energię kinetyczną jako krzywiznę dynamicznej przestrzeni Riemanna. Jego praca, pierwowzór WSM i Ogólnej Teorii Względności, została zlekceważona. W rozumieniu Clifforda, masa i ładunek nie istnieją, lecz są właściwościami falowej struktury w przestrzeni. W skrócie, to fale przestrzeni są realne, podczas gdy masa i punktowe ładunki są zaledwie przejawami falowej struktury, nazywanymi Schaumkommen przez Schrödingera. Ich propozycje były spójne z obecną postacią teorii kwantowej, ponieważ matematyka kwantowa nie opiera się na wierze w cząstki lub ładunki.

Ernst Mach proponował około roku 1890, że prawo inercji zależy od wszelkiej masy we wszechświecie. Ta propozycja jest znana jako Zasada Macha. To było pierwsze spostrzeżenie, że prawa Natury zależą od kosmologii. Albert Einstein był pod silnym wpływem tych koncepcji, gdy obmyślał swoją Ogólną Teorię Względności. Paul Dirac nigdy nie był zadowolony z pojęcia Dyskretnej Punktowej Cząstki, ponieważ nieskończoności wynikające z obliczeń siły Coulomba musiały być korygowane przez "renormalizazję". Napisał on: „To po prostu nie jest sensowna matematyka. Sensowna matematyka pozwala na pomijanie wartości gdy jest zbyt mała, by mogła mieć znaczenie, a nie na pomijanie jej, gdy jest nieskończenie duża i niewygodna dla nas!” (Paul Dirac). Dirac wydawał się przepowiadać narodziny WSM.


W roku 1945 Wheeler i Feynman poszukiwali przyczyny promieniowania pochodzącego od przyspieszanego ładunku. Ich obliczenia zakładały, że ładunki powinny generować nadchodzące (przychodzące) i powracające (wychodzące) sferyczne fale elektromagnetyczne o jednakowej amplitudzie. Fale wychodzące wywoływały odpowiedź wszechświata; tak jest, powstawanie fal powracających od odbierających je ładunków z każdego innego miejsca we wszechświecie. Niemniej jednak, fale pochodzące od ładunków odbierających zaczynały się przed momentem przyspieszenia, jeszcze zanim przybyły fale źródłowe. Wyliczone siły stosowne do połączonych fal lokalnych i odbieranych zgadzały się ze wzorem empirycznym i wydawały się być przyczyną transferu energii. Wyniki ich obliczeń były znaczące i przyciągnęły sporą uwagę.


Tak czy inaczej, Wheeler i Feynman zwrócili uwagę na fakt, że ich teoria nie było dokładne wyjaśniona. W szczególności, nie istniały rozwiązania fal elektromagnetycznych we współrzędnych sferycznych. Po fakcie okazało się, że sukces obliczeń Wheeler i Feynman był po części winą przemilczenia wektorowego charakteru fal elektromagnetycznych sprawiając, że w efekcie obliczali oni skalarne (kwantowe) fale. Skalarne równanie falowe daje w wyniku dokładnie dwa rozwiązania - nazywając rzeczy po imieniu: przychodzące i wychodzące sferyczne fale. W teorii WSM zostało pokazane, że te dwie fale skalarne połączone razem mają wszystkie właściwości pozytronów i elektronów. Połączone fale stanowią elektron same w sobie i żadna punktowa masa czy ładunek nie są potrzebne.


Elektron mający strukturę falową, stanowi Rezonans Przestrzeni (ang. Space Resonance, SR) lub inaczej Sferyczną Falę Stojącą (ang. Spherical Standing Wave, SSW). Przestrzeń, którą wcześniej uważaliśmy za pustkę, o której mało wiedzieliśmy, jest ośrodkiem rozchodzenia się fal i gra główną rolę w naszej nowej fizyce wszechświata. Właściwości elektronów, innej materii i praw, którym one podlegają, można wyprowadzić z właściwości tego ośrodka, z przestrzeni. Tak więc przestrzeń opisana przez WSM leży u podstaw wiedzy naukowej. Ciekawe, że podobną filozofię przyrody od tysiącleci głosi się na Wschodzie, gdzie pojęciem Akaśa określa się właśnie Przestrzeń, Próżnię Kosmosu w której jako jej fale pojawiają się żywioły materii i która sama w sobie jest podstawą wszystkich rzeczy, podstawą inteligentną. Chociaż teoria WSM w nauce nie zdobyła takiego uznania jak teorie Einsteina, to jednak jest godna zastanowienia, a to, co było powodem jej odrzucania przez część naukowców to fakt, że wyjaśnia zupełnie dobrze cały szereg zjawisk paranormalnych i parapsychicznych, co było dla nich prawdopodobnie zbyt trudne do zrozumienia i zaakceptowania.


Źródło: ArsaGianta.


Kilka słów o "NIC-zym", a więc, co jest w próżni?

Żadna cząstka we wszechświecie nie jest samotna – przez cały czas ma wirtualne towarzystwo.~ John Gribbin
Próżnia nie jest nicością. Próżnia zdecydowanie pozostaje czymś, i to czymś z gruntu tętniącym aktywnością. Mało tego, mamy prawo sądzić, że jej żywiołowość stanowi fundament fizycznej rzeczywistości.
Zasada nieoznaczoności to niezwykły koncept. Absolutna podstawa funkcjonowania świata, o istnieniu którego dowiedzieliśmy się zaledwie sto lat temu. Wtedy to pewien chorowity doktorant z Niemiec zauważył, iż żaden model atomu nie będzie śmigał przy wykorzystaniu tylko praw znanych z naszych codziennych doświadczeń. Maleńkie elektrony obiegają atomowe jądro – ale nie w prosty, przewidywalny sposób z jakim mamy do czynienia, choćby w przypadku planet orbitujących wokół Słońca. Nowa dyrektywa stworzona przez 25-letniego Wernera Heisenberga była na tyle innowacyjna, że otwierała furtkę dla całkiem nowej gałęzi fizyki. A brzmi ona w sposób następujący: nigdy nie możesz jednocześnie zmierzyć z dowolną dokładnością wartości położenia i pędu tej samej cząstki. Umiesz opisać ruch elektronu? Zatem możesz określić jego miejsce położenia jedynie z ograniczoną pewnością. Znasz konkretny „adres” cząstki? W takim razie zapomnij o możliwości oznaczenia jej pędu i przewidzenia gdzie znajdzie się za moment. Natura nie udostępnia nam wszystkich danych. Dostajemy coś za coś.

Laik, który po raz pierwszy styka się z kwantami, ma prawo do słusznych podejrzeń. Czy bolączki Heisenberga nie wynikły ze słabości aparatury? Może elektron zachowuje się nie inaczej niż przewidywalny Mars dryfujący na orbicie okołosłonecznej, ale nieporadni fizycy nie potrafią tego zauważyć? Niestety nic z tego. Głównym założeniem zasady nieoznaczoności jak i całej mechaniki kwantowej jest to, iż informacje o poddanych pomiarom subatomowych obiektów same się zamazują. 
W rzeczywistości dużych obiektów – jak galaktyki, planety, ludzie i piłki – taki problem nie istnieje i wydaje się tak dziwny, że aż nierealny. Musimy być jednak świadomi, że dla mechaniki kwantowej nieoznaczoność pozostaje pierwszym przykazaniem, czymś bez czego fizyka traci sens. Tym bardziej, że jej konsekwencje obejmują wszystkie obiekty subatomowe, oraz co ważniejsze, dotyczą również innych wartości niż sam pęd i położenie cząstki.

Dowody na pełną próżnię


Przyjrzyjmy się dwóm eksperymentom. Pierwszy eksperyment dotyczy obserwacji widma atomu. Gdy pobudzimy energetycznie pojedynczy atom wodoru, jego elektron dokona „skoku” na wyższy orbital emitując foton, aby po chwili powrócić do normalnego stanu. Zmiany możemy zaobserwować na ekranie jako kolorowe prążki, świadczące o emitowanej energii. Jednak gdy przyjrzymy się owym liniom, dostrzeżemy że nie są one idealnie czyste lecz jak gdyby rozproszone, posiadają tzw. struktury subtelne. Skąd taki efekt? Wyobraźmy sobie, że nagle w środek atomu zostaje wprowadzona para cząstek, dajmy na to elektron i pozyton. Nowy elektron nosi ujemny ładunek elektryczny więc ciągnie do dodatnio naładowanych protonów jądra, zaś pozyton odwrotnie, chce uciec odeń jak najdalej. Zresztą wszystkie elementy atomu zostaną lekko podrażnione obecnością nieproszonych gości. Świeże cząstki pełnią rolę słoni w nuklearnym składzie porcelany, co objawi się fizycznie rozszczepieniem linii widma.


Do dokonania drugiego doświadczenia potrzebujemy dwóch cieniutkich płyt przewodzących prąd. Ustawiamy je blisko siebie w próżniowym pojemniku, równolegle lub tak aby tworzyły kształt litery „V”. Jeśli powierzchnie dzieli odpowiednio mała odległość – mówimy o milionowych częściach metra – to zauważymy, że po chwili się zetkną. Same, bez naszej ingerencji. Dlaczego? Znów wyobraźmy sobie, że mimo naszych starań w pojemniku próżniowym pojawiają się różnorakie cząstki. Rzecz jasna jedne trafią między płytki (na gruncie dualizmu korpuskularno-falowego istotna będzie długość fali – ciekawskich odsyłam do literatury, reszcie wystarczy uproszczenie), będą miały bardzo małą szansę aby się tam „wcisnąć”. Efekt jest zatem dość prosty do przewidzenia: większe ciśnienie na zewnątrz obu płyt prowadzi do ich zbliżania i ostatecznie zderzenia.


Energia na kredyt


Oba przywołane eksperymenty zostały wykonane w rzeczywistości. Pierwszy w 1947 roku przez Willisa Lamba i Roberta Retherforda (nie mylcie z Ernestem Rutherfordem). Drugi natomiast opisał już w roku następnym Hendrik Casimir, ale na bardzo dokładne pomiary czekaliśmy aż do 1993 roku. Doświadczenia udzieliły nam niezwykle ważnej lekcji na temat próżni: niezależnie od naszych starań, zawsze będziemy w niej natykać się na mnóstwo drobin. To tzw. cząstki wirtualne – wytrącające się spontanicznie w przestrzeni tylko po to aby po ułamku sekundy zniknąć. Możemy wyobrazić je sobie jako duchy świata cząstek elementarnych.


Skąd pochodzą? W jaki sposób coś bierze się z niczego? Dlaczego prawa fizyki na to zezwalają?
Właściwie powinniśmy stwierdzić, iż prawa fizyki tego wymagają. A jeszcze lepiej, że dochodzi do konfrontacji dwóch podstawowych reguł, to jest zasady zachowania energii i przywołanej na początku zasady nieoznaczoności Heisenberga. Pierwsza zabrania przybywania energii w układzie znikąd, druga zaś jak już wiemy, uniemożliwia równoczesne, bardzo dokładne poznanie dwóch komplementarnych wielkości fizycznych. Nie trzeba było wiele czasu aby naukowcy dostrzegli nowe możliwości wypływające z zamysłu Heisenberga. „Sztuczka” jakiej dokonywał nieogarnięty elektron z pędem i położeniem, mogła zostać przeniesiona również na wartości energii i czasu. Okazuje się, że im większą energią/masą dysponuje dana cząstka wirtualna, tym krócej potrwa jej żywot (konkretniej: iloczyn energii i czasu trwania cząstki, musi być większy od stałej Plancka podzielonej przez 2).
Zasada nieoznaczoności pozostaje zatem kwantowym bankierem, zajmującym się pożyczaniem energii „znikąd”, dosłownie z czystej przestrzeni. Niestety po chwili przychodzi wredny komornik, reprezentujący zasadę zachowania energii, odbierając co jej. I oczywiście im większy dług zaciągnięto, tym szybciej i gwałtowniej egzekutor się o niego upomina. Przy tym musimy pamiętać jaką skalą czasową operujemy. Dla przykładu, ponad dwieście razy masywniejszy od elektronu wirtualny mezon π0 wyparowuje przed upływem biliardowej części sekundy.


Dla uporządkowania, prześledźmy cały mechanizm raz jeszcze. W każdym metrze przestrzennym pustej z pozoru przestrzeni, w skali mikroskopowej dochodzi do ciągłych fluktuacji energii. Ich emanacją są wirtualne fotony noszące różną wartość energetyczną – tym większą im krócej cząstka istnieje. Jeśli pożyczona przez kwant światła energia okaże się dostateczna, może dojść do spontanicznej kreacji innych cząstek, najczęściej wirtualnej pary elektron-pozyton. Dlaczego nigdy nie zrodzi się samotny elektron albo samotny pozyton? Ponieważ wszystko musi odbyć się w zgodzie ze wszystkimi prawami fizyki, jak choćby zasadą zachowania momentu pędu czy zachowania ładunku. Cząstka pojawia się więc zawsze wraz ze swoją antycząstką, lustrzanym odbiciem, po spotkaniu z którym dochodzi do anihilacji i powtórnej emisji fotonu. A to wszystko dzieje się w niewyobrażalnie małym ułamku sekundy. Jednak mimo ekstremalnie krótkiego żywota, wirtualne byty potrafią nieźle nabroić.


Wszystko działa dzięki polom


Skąd pomysł, że tak efemeryczny twór ma znaczenie? Już doświadczenia Lamba i Casimira pokazały nam jasno i wyraźnie, że fluktuacje przestrzeni potrafią wywoływać bardzo namacalne efekty. Są jednak też inne, takie których świadkami jesteśmy codziennie, nawet w tym momencie.


Już przed wojną Paul Dirac rozpoczął marsz ku czemuś, co nazywamy obecnie kwantową teorią pola. Najpopularniejszym i pewnie najlepiej poznanym spośród pól jest pole elektryczne, opisane przez Richarda Feynmana i jego elektrodynamikę kwantową (nagrodzoną słusznym Noblem). Według QED cała przestrzeń pozostaje oceanem wirtualnych fotonów, czekających tylko aby wziąć udział w interakcji między jakimiś obiektami. 
Rozpatrzmy zwykły elektron otaczający atomowe jądro. Oddziałuje elektrycznie, więc nigdy nie pozostaje zupełnie sam, prowadząc za sobą ławicę wirtualnych nośników oddziaływań. Gdy popieścimy nasz atom i elektron przeskoczy na wyższy poziom energetyczny, a następnie powróci wykorzystując jeden z pobliskich fotonów. Przekaże mu nadmiar swojej energii, czyniąc go fotonem rzeczywistym, jak najbardziej możliwym do obserwacji. Samo utrzymywanie elektronu w ryzach przez dodatnio naładowany proton, pozostaje efektem pracy chmury wszechobecnych wirtualnych drobin, wymienianych między obiektami. To właśnie interpretujemy jako oddziaływanie elektromagnetyczne. Nie inaczej funkcjonuje choćby silne oddziaływanie jądrowe, tyle że protony i neutrony, zamiast fotonów wymieniają między sobą piony (mezony π), o masie na tyle dużej, że giną bardzo szybko i mają praktyczne znaczenie jedynie na dystansie krótszym niż średnica jądra atomu.

Próżnia rządzi światem 


A to jeszcze nie wszystko. Na dobrą sprawę dopiero poznajemy świat cząstek wirtualnych i teoretyzujemy na temat roli odgrywanej przez energię próżni. Coraz częściej uciekamy się doń przy opisie największych obiektów, a nawet całego kosmosu. Stephen Hawking już w latach 70. zauważył, że kwantowe reguły należy uwzględnić przy opisie czarnych dziur. Współcześni kosmologowie z kolei upatrują w energii przestrzeni głównej podejrzanej, odpowiedzialnej za stale przyśpieszającą ekspansję wszechświata.
Na zakończenie, należy sobie zadać pytanie trapiące filozofów od czasów Parmenidesa: czy w ogóle może istnieć coś co nazwiemy niebytem? A może kosmos istnieje dlatego, że coś musi być, a natura nie znosi próżni? I wreszcie, czy w świetle tej wiedzy, zarzewiem wielkiego wybuchu nie mogła być właśnie wyjątkowa, jedyna w swoim rodzaju fluktuacja pierwotnej pustki?
Jeśli tak, to rację miał fizyk Edward Tryon mówiąc, że… 

Wszechświat jest po prostu jedną z tych rzeczy, które zdarzają się od czasu do czasu.


Autor: Adam Adamczyk
Źródło: kwantowo.pl.



"Kwantowe powonienie", czyli jak odczuwamy zapachy?


Zwolennicy kontrowersyjnej teorii dotyczącej odczuwania zapachów zyskali nowy argument: muszka owocowa potrafi rozróżniać węchem cząsteczki o identycznym kształcie - informuje "New Scientist". 

Obecnie uznawana teoria głosi, że odczuwamy zapachy, bo nasz nos potrafi ocenić kształty cząsteczek chemicznych. Jednak muszka owocowa jest w stanie rozróżnić dwie cząsteczki o identycznych kształtach, choć różnych właściwościach. Może to być argumentem za teorią, według której zmysł węchu wykrywa drgania cząsteczek. 

Zarówno nosy ssaków, jak i czułki owadów pokryte są białkami, które tworzą podobne do kieszonek receptory. Uważa się, że poszczególne cząsteczki chemiczne - pasujące do tych białek jak klucz do zamka - wywołują kaskadę reakcji, prowadzących do odczuwania zapachu. Ten model nie tłumaczy jednak, dlaczego różne cząsteczki mogą mieć bardzo podobne zapachy. 

W roku 1996 biofizyk Luca Turin postawił hipotezę, zgodnie z którą o zapachu decydują wibracje danej cząsteczki. Elektrony mogłyby przechodzić przez receptor tylko wtedy, gdyby był połączony z cząsteczką wibrująca przy właściwej częstotliwości. Taka częstotliwość może wywołać tunelowy efekt kwantowy, umożliwiający przemieszczenie się elektronu. 

Potwierdzeniem teorii byłaby możliwość rozróżniania cząsteczek o takim samym kształcie, ale wiązaniach wibrujących w rozmaity sposób. Wystarczy zamienić atom wodoru na dwa razy cięższy atom izotopu - deuteru, by częstotliwość uległa zmianie. 

Badania na ludziach nie dały jednoznacznych wyników, natomiast Efthimios Skoulakis z centrum biomedycznego w Vari (Grecja) przeprowadził eksperymenty na muszkach owocowych, które łatwo wytrenować. Umieszczone w labiryncie muszki kierowały się w stronę normalnego acetofenonu, oktanolu czy benzaldehydu, a nie ich "deuterowanych" wersji. Możliwe zatem, że wyczuwają charakterystyczne dla wiązań wibracje.

Kwantowa teleportacja


Naukowcom z University of Science and Technology of China, znajdującego się w Szanghaju, udało się teleportować kwantowo foton na odległość prawe 100 km. Ta sama grupa fizyków w 2010 roku wykonała podobny eksperyment, jednak wtedy odległość, na jaką udało się „przenieść” foton, wynosiła zaledwie 16 km. 

Teleportacja kwantowa, której dokonali, nie jest jednak tym, co powszechnie uważa się za teleportację. Nie polega ona na jednoczesnym rozpadnięciu się obiektu na pojedyncze cząsteczki oraz odtworzeniu go w innym miejscu, lecz na przeniesieniu informacji pomiędzy dwoma splątanymi ze sobą elementami.

Na skutek takiego splątania kwantowego obie cząsteczki, choć nie są w żaden sposób połączone, uzyskują takie same właściwości fizyczne, jak np. moment pęduspin elektronowy czy polaryzację. Dzięki temu powiązaniu stają się od siebie zależne. To znaczy, że gdy zmieniamy jakąś właściwość jednej cząsteczki, to druga w tym samym momencie również odczuwa taką samą zmianę. Zachowanie to można więc porównać do odczuć bliźniaków - gdy jeden np. się uderzy, drugi często również odczuwa ból. 

Chińskim naukowcom udało się w ten sposób połączyć ze sobą dwa fotony odległe od siebie o 97 km. Aby dokonać teleportacji kwantowej, wykorzystali lasery. Wyemitowane światło skupili za pomocą układu soczewek. Następnie, poprzez stymulację fotonów znajdujących się u wyjścia z lasera, udało się teleportować informację na odległość prawie 100 km, gdzie drugi foton w tej samej chwili zmienił swoje właściwości. 

Naukowcy mają nadzieję rozwinąć tę technologie tak, aby możliwe było natychmiastowe przesyłanie wiadomości z Ziemi do satelitów znajdujących się około 40 000 km nad naszą planetą. Taka komunikacja byłaby bardzo bezpieczna, ponieważ wysyłanych informacji nie można by „przechwycić”. 
Badania nad splątaniem kwantowym prowadzone są nie tylko na fotonach. Pod koniec 2011 roku udało się w ten sposób połączyć ze sobą dwa niewielkie diamenty. Cząsteczki, z których zbudowane są obiekty tego typu, o wiele łatwiej kontrolować. Nie potrzebny jest układ skupiający promieniowanie, jak ma to miejsce przy wykorzystywaniu fotonów do teleportacji. 

Technologia ta w przyszłości być może znajdzie zastosowanie np. w małych komputerach. Gdy będziemy wpisywać wiadomość na jednym urządzeniu, automatycznie będzie się ona pojawiała na drugim. 

Jak na razie teleportacja informacji jest jedyną, jaką udało się opracować, jednak naukowcy nie porzucają nadziei, że kiedyś uda się przeprowadzić prawdziwą teleportację cząsteczki.


Polacy wyjaśnili teorię kwantowego splątania


Polscy naukowcy zaprezentowali nowy sposób wykonania eksperymentu, dzięki któremu będzie możliwe sprawdzenie właściwości kwantowego splątania. Praca fizyków ukazała się właśnie w prestiżowym czasopiśmie "Physical Review Letters". 

Kwantowe splątanie jest jedną z najbardziej zadziwiających własności mechaniki kwantowej. Jest ona kluczowa w kontekście kwantowej informacji, kryptografii kwantowej, a także wielu innych gałęzi nauki i inżynierii przyszłości. 

Splątanie ze sobą nawzajem dwóch lub więcej kwantowych obiektów fizycznych (np. fotonów czy elektronów) oznacza specjalny rodzaj korelacji występującej pomiędzy tymi obiektami. Korelacje tego typu nie są znane w świecie fizyki klasycznej - wręcz przekraczają prawa natury rządzące w tym świecie. 


Podstawową trudnością przy badaniu kwantowego splątania - zarówno teoretyczną, jak i eksperymentalną - jest stwierdzenie, czy dany układ fizyczny jest, czy nie jest "splątany". W ciągu wielu lat badań zaproponowano różne teoretyczne i doświadczalne narzędzia służące rozwiązaniu detekcji i mierzeniu kwantowego splątania w przeróżnych, interesujących układach fizycznych. 


Część metod wykrywania kwantowego splątania bazuje na tzw. relacjach nieoznaczoności. Oznacza to, że w eksperymencie mierzy się wybraną wielkość, co do której wiadomo, że jeśli stan układu fizycznego nie jest splątany (używa się określania, że jest "separowany"), to jej wartość nie przekroczy pewnego pułapu. W efekcie, jeśli ten obliczony teoretycznie pułap zostanie doświadczalnie przekroczony, to można uzyskać pewność, że badany stan fizyczny układu jest splątany. 


W pracy autorstwa Łukasza Rudnickiego (Centrum Fizyki Teoretycznej PAN), prof. Pawła Horodeckiego (Politechnika Gdańska, Krajowe Centrum Informatyki Kwantowej) i prof. Karola Życzkowskiego (Uniwersytet Jagielloński, CFT PAN) została wprowadzona nowa wielkość o podobnym charakterze i wskazana korespondująca wartość (relacja nieoznaczoności), której nie może ona przekroczyć, jeśli badany stan jest separowalny. 


- Wielkość ta nazwana przez nas "collectibility", od angielskich słów collective  i separability, co można tłumaczyć jako kolektywny test na separowalność, jest doświadczalnie mierzalna. W naszej pracy opisaliśmy sposób wykonania eksperymentu bazujący na metodzie interferometrii optycznej" - powiedział PAP Łukasz Rudnicki. 


- Mamy nadzieję, iż zaproponowana przez nas metoda okaże się użyteczna i zyska popularność w dziedzinie współczesnych laboratoryjnych badań nad kwantowym splątaniem. Niedawno rozpoczęliśmy współpracę z grupą doświadczalną, która, jak mamy nadzieję, jako pierwsza podda weryfikacji zaproponowaną przez nas metodę - dodał doktorant z CFT PAN. 

Nowa teoria w fizyce: równoległe światy istnieją i wchodzą ze sobą w interakcję




Nowa teoria może wyjaśniać obserwacje dokonane w mechanice kwantowej.

"Myślę, że śmiało mogę powiedzieć, że tak naprawdę nikt nie rozumie mechaniki kwantowej
- to pesymistyczne twierdzenie wygłoszone przez fizyka Richarda Feynmana powoli staje się coraz mniej zgodne z prawdą.
Liczne eksperymenty, pozwalają nam coraz lepiej rozumieć dziwne zachowania obserwowane w mechanice kwantowej, prowadząc niekiedy do szokujących wniosków. Przykładem niech będzie kopenhaska interpretacja mechaniki kwantowej, utworzona w 1957 roku, która zakłada istnienie wielu równoległych światów. Na tej interpretacji bazuje najnowsza teoria przedstawiona przez międzynarodowy zespół naukowców.
„Tym sposobem każda ewentualność zostaje zrealizowana – tak więc w jednej wersji kosmosu asteroida, która zabiła dinozaury omija ziemię, a w innym Australia zostaje skolonizowana przez Portugalczyków” 
- tłumaczy w swoim oświadczeniu Wiseman. Jednak krytycy tej teorii podważają istnienie innych światów jako, że nie wywołują one żadnej reakcji na nasz kosmos.
Prof. Howard Wiseman, fizyk z Griffith University w Brisbane w Australia, wraz ze swoimi współpracownikami opublikował nową teorię zwaną hipotezą „wielu interakcyjnych światów” (Many interacting worlds – MIW). Teoria zakłada, że zgodnie z kopenhaską interpretacją mechaniki kwantowej równoległe wszechświaty są prawdziwe i występują w ogromnej liczbie.

Profesor Howard Wiseman

Źródło zdjęcia: Wikipedia

To co jest nowym założeniem, to stwierdzenie, że światy te wchodzą ze sobą w interakcje na poziomie kwantowym. Wiseman zakłada, że niezrozumiale do tej pory reakcje obserwowane w mechanice kwantowej mogą być wynikiem interakcji (na poziomie kwantowym) pomiędzy równoległymi światami.
Model równoległych wszechświatów mechaniki kwantowej, zakłada, że równoległe światy są realizacją wszystkich możliwych alternatyw, jakie mogą powstać w przeszłości oraz przyszłości. Te inne wersje naszego świata stanowią równie rzeczywiste lecz niemożliwe dla nas do zbadania światy, ponieważ jedyna obserwacja jakiej jesteśmy w stanie dokonać, musiałby odbyć się w naszej “wersji” świata.


Wydarzenia mające miejsce w pozostałych równoległych wszechświatach moglibyśmy sobie jedynie wyobrażać. Jednak teoria MIW zakłada, że może być inaczej – równoległe światy mogą oddziaływać na siebie na poziomie kwantowym. A jeśli tak jest to istnieje możliwość zbadania ich!
Jak wyjaśnia w swojej pracy Wiseman: „Istnieją trzy główne punkty teorii MIW. Po pierwsze, że świat w którym żyjemy, jest tylko jednym z gigantycznej liczby wielu nieznanych nam wszechświatów, z których niektóre są prawie identyczne jak nasz, ale w większości są one od siebie zupełnie różne. Po drugie wszystkie światy są równie prawdziwe, istniejąc nieprzerwanie w czasie z dokładnie określonymi właściwościami. Po trzecie zjawiska kwantowe wynikają z uniwersalnej siły odpychania się sąsiadujących (tj. podobnych) światów, która sprawia, że światy są do siebie mniej podobne”.Natomiast „wszystkie obserwowane przez nas zjawiska kwantowe wyrastają tylko i wyłącznie z interakcji pomiędzy tymi światami” – wyjaśnia w swoim opisie naukowiec. A jeśli tak się dzieje to zgodnie z tą teorią będziemy w stanie testować istnienie innych światów.„Każde wyjaśnienie fenomenów kwantowych będzie dziwne, standardowa mechanika kwantowa nie dostarcza nam na razie żadnych wyjaśnień – oferuje jedynie prognozy dla eksperymentów laboratoryjnych”.
Bez względu na to, czy uda się udowodnić matematycznie istnienie światów równoległych perspektywa możliwych interakcji otwiera nowe przestrzenie zarówno dla nauki jak i filozofii.
Źródło: ciekawe.org.

Splątanie rzeczywistości




Fizykom udało się wprawić w stan splątania aż pięć fotonów jednocześnie. Tym samym skróciła się droga do kwantowych komputerów, a może nawet opanowania zjawiska kwantowej teleportacji.

Świat kwantowy jest bardzo dziwny. Zdumiewał badaczy cząstek atomowych i subatomowych w czasach, gdy był odkrywany, czyli w latach 20. i 30. XX w., ale też długo potem; także dzisiaj wiele zjawisk kwantowych wymyka się zdroworozsądkowej interpretacji. Jednym z nich jest wciąż pozostający w znacznej części w strefie cienia tzw. stan splątania.

Wnioski wynikłe z odkrywania praw mechaniki kwantowej zawarto w słynnej interpretacji kopenhaskiej, niebędącej jednak żadnym oficjalnym dokumentem, lecz naukową wykładnią i spuścizną badaczy skupionych wokół Nielsa Bohra. Ten wielki duński fizyk w latach rewolucji kwantowej zgromadził wokół siebie najwybitniejszych odkrywców i teoretyków, a ich współpraca doprowadziła do największych w XX w. odkryć w fizyce. Po raz pierwszy interpretację kopenhaską ogłoszono w 1927 r. Jej wnioski – w pewnym uproszczeniu – sprowadzić można do kilku konstatacji.

W świecie cząstek elementarnych powszechne jest zjawisko komplementarności. Polega na tym, że badane cząstki bywają różnymi bytami jednocześnie, np. cząstkami i falami. Dwoistą naturę pokazuje słynny eksperyment z dwiema szczelinami. Jeśli emitowany elektron ma dotrzeć do celu (detektora) przez jedną szczelinę w przeszkodzie, to przedostaje się przez nią jako cząstka. Gdy jednak w przeszkodzie są dwie szczeliny obok siebie, nie wybiera jednej z nich, lecz przenika przez obie jednocześnie – jako fala. Na marginesie, najnowsze eksperymenty przeprowadzone w 2012 r. dowodzą, że podział ten nie musi następować w identycznych proporcjach. Jeśli w jednym doświadczeniu mamy do czynienia z fotonami, które raz objawiają się jako cząstka, a raz jako fala, to podział ten nie musi być wcale równy, a więc pół na pół. Foton może być cząstką na przykład w 30% i falą w 70% lub odwrotnie.

W świecie kwantów powszechne jest zjawisko nieoznaczoności, o czym przekonuje słynna zasada Heisenberga. Badając układ kwantowy, nie możemy w tym samym czasie zdobyć całej wiedzy o cząstce, np. określić dokładnie jej pędu i położenia albo spinu i pędu. Możemy badać tylko jedną właściwość, a pozostałe – przez to, że badana jest tylko jedna z nich – wymykają się obserwacji i opisowi.

Świat kwantów jest probabilistyczny, co oznacza, że przed pomiarem danej własności cząstek mierzona zmienna nie ma ustalonej wartości. Wartość tę ustala dopiero pomiar. Wcześniej, przed jego wykonaniem, istnieją tylko rozkłady prawdopodobieństwa dotyczące poszczególnych cech badanego obiektu. Każdy elektron znajduje się w każdym możliwym miejscu w przestrzeni w tym samym czasie, ale szanse odnalezienia go w niektórych miejscach są bardzo duże, a w innych bardzo małe.

I wreszcie, żeby obserwować zjawiska atomowe i subatomowe, musimy je zaburzać. Nie ma sensu pytać – twierdził Bohr – co atomy robią, gdy ich nie obserwujemy. Nic nie robią. Bez obserwacji ich nie ma.

Błąd kopenhaski?


Jednym z najbardziej zagorzałych krytyków tej interpretacji był Albert Einstein, który – jak sam wielokrotnie twierdził – nie rozumiał świata stworzonego przez Bohra i jego otoczenie. Żeby wykazać, że mechanika kwantowa jest w błędzie, że przeoczyła jakiś istotny fakt lub pomiar, Einstein stworzył słynny paradoks, który miał unaocznić fałsz interpretacji kopenhaskiej. Paradoks ten nosi nazwę EPR – od nazwisk jego twórców: Alberta Einsteina, Borysa Podolskiego i Nathana Rosena. Dotyczył cząstek zwanych singletami.

Są to cząstki, które mają precyzyjnie określoną własność wspólną. Jeśli badamy cechę jednej, to wynik tego badania daje nam natychmiastową informację o stanie drugiej. Może to być informacja o spinie, polaryzacji lub innej cesze. Dwa fotony są w stanie splątanym swojej polaryzacji wówczas, gdy używając dwóch identycznie ustawionych, ale odległych od siebie polaryzatorów, zawsze otrzymamy dwie przeciwne polaryzacje. Tak jakby mierzenie polaryzacji pierwszego wpływało na polaryzację drugiego. Przy czym odległość nie ma tu znaczenia. Cząstki mogą być od siebie oddalone o tysiące kilometrów, a i tak informacja o cechach jednej wpływa natychmiastowo na cechy drugiej. Tu właśnie tkwi sedno paradoksu EPR. W jaki sposób cząstki mogą komunikować się w trybie natychmiastowym – pytał Einstein – o wiele szybciej aniżeli prędkość światła? To niedorzeczność. Nic nie jest przecież od światła szybsze. W fizyce kwantowej tkwi jakiś błąd, skoro dopuszcza ona takie sytuacje.

Bell, Aspect i Gasin


Paradoksem EPR, od chwili jego ogłoszenia, przez wiele dziesięcioleci zajmowało się wielu fizyków, którzy stawiali sobie za cel jego ostateczne rozwiązanie. W 1964 r. rozumowanie Einsteina i jego partnerów obalił genialny irlandzki fizyk John Bell, który ostatecznie udowodnił, że tzw. realizm lokalny, zakładany przez krytyków teorii kwantów, w samym świecie kwantów nie istnieje. Innymi słowy, potwierdził, że cząstki mogą się komunikować nielokalnie i na wielkie odległości natychmiastowo. Wkrótce potem wielu innych postanowiło dowieść, że sytuację opisaną w paradoksie EPR można po prostu wytworzyć w laboratorium.

Pierwsze próby rozpoczęli Amerykanie na Berkeley University już na początku lat 70. XX w. Dopiero jednak w 1982 r. zespół fizyków kierowany przez Alaina Aspecta z Université Paris-Sud ostatecznie przeprowadził eksperyment potwierdzający dowód Bella. Fotony rzeczywiście mogą istnieć w stanie splątania i pozostając w nim, wymieniają informacje w trybie natychmiastowym. W 1997 r. w Genewie grupa pod kierunkiem Nicolasa Gasina powtórzyła eksperyment Aspecta z detektorami umieszczonymi 11 km od siebie, co potwierdzało realność efektu splątania kwantowego. W kolejnych latach wykonano podobne doświadczenia z jeszcze większymi odległościami. Wszystkie udane.

Kwantowa ryba


Fizyk angielski David Bohm zobrazował efekt splątania w niezwykły sposób. Wyobraźmy sobie akwarium, w którym pływa ryba, ale jednocześnie wyobraźmy sobie też, że widzimy ją z ujęcia dwóch kamer telewizyjnych, z których każda rzuca obraz na inny ekran. Pierwsza kamera filmuje tylko głowę ryby, druga tylko jej ogon. Kiedy patrzymy na dwa ekrany, możemy odnieść wrażenie, że ryba na każdym z nich to osobny byt i jednocześnie, że istnieje między pierwszą a drugą jakiś związek. Kiedy pierwsza ryba odwraca się, druga także się porusza. Kiedy pierwsza odwraca się w naszą stronę, druga dokonuje ruchu odwrotnego, w pewien sposób korespondującego z tym pierwszym. Jeśli nie jesteśmy świadomi, jak działa cały układ, odnosimy wrażenie, że ryby muszą się jakoś ze sobą komunikować, i to w trybie natychmiastowym. Jednak komunikacji w tradycyjnym rozumieniu słowa tu nie ma. Przecież to jest, tak naprawdę, jedna i ta sama ryba. To właśnie zachodzi między subatomowymi cząstkami w eksperymencie Aspecta. Istnieje głębszy poziom rzeczywistości, zdaje się mówić Bohm, który wymyka się naszym zmysłom.

Udowodnienie, że paradoks EPR nie jest żadnym paradoksem, lecz ukazuje realny fenomen kwantowego świata, ma dość poważne konsekwencje. Najważniejszą jest uznanie, że oddziaływania, z którymi stykamy się na świecie, wcale nie muszą mieć charakteru lokalnego, a więc nie muszą wypływać z tego, co z nimi bezpośrednio sąsiaduje. Przez lokalny charakter oddziaływań rozumie się, że wszystko, co dzieje się w danym miejscu, jest rezultatem czynników działających w tym właśnie miejscu. Tymczasem świat może być nielokalny. To niezwykłe odkrycie. Procesy mogą być efektem czynników bardzo odległych, pochodzących spoza areny wydarzeń, których wpływ rozprzestrzenia się natychmiastowo. Wszystko jest związane ze wszystkim. Ograniczenia świetlne teorii względności Einsteina w takim świecie nie obowiązują. Lokalność świata jest fikcją. To właśnie udowodnili Bell i Aspect.

Źródło: Wiedza i życie.


Światło jako fala i cząsteczka


Światło zachowuje się zarówno jak cząstka i jak fala. Od czasów Einsteina, naukowcy starali się bezpośrednio obserwować oba te aspekty światła w tym samym czasie. Na początku 2015 roku naukowcom z Politechniki Federalnej w Lozannie udało się zdobyć pierwsze w historii zdjęcie tego podwójnego zachowania.

Mechanika kwantowa mówi nam, że światło może zachowywać się jednocześnie jak cząstki lub fale. Jednak dotychczas w żadnym eksperymencie nie udało się przechwycić dwoistej natury światła w tym samym czasie. Udało się zaobserwować falę lub cząstkę, ale zawsze w różnych czasach. Biorąc radykalnie odmienne podejście eksperymentalne, naukowcy z EPFL uchwycili pierwszą w historii migawkę światła zachowującego się w ten sposób. Ta przełomowa praca została opublikowana w Nature Communications.

Kiedy światło UV uderza w metalową powierzchnię, powoduje emisję elektronów. Albert Einstein wyjaśnił ten "efekt fotoelektryczny" mówiąc, że światło - rozważane jako fala - jest również strumieniem cząstek. Mimo, że w wielu badaniach udało się zaobserwować zarówno cząstki jak i zachowania światła podobne do fali, nie udało się zaobserwować obu tych zjawisk w tym samym czasie.

Zespół badawczy kierowany przez Fabrizio Carbone na EPFL przeprowadzili eksperyment za pomocą elektronów. Naukowcy zdobyli po raz pierwszy w historii zrzut światła zachowującego się jednocześnie zarówno jak fala i strumień cząstek.


Źródło: http://phys.org/news/2015-03-particle.html


Eksperyment można objaśnić następująco: impuls światła laserowego jest odpalany w małym metalowym nanodrucie. Laser dodaje energii naładowanym cząstkom w nanodrucie powodując ich wibrację. Światło porusza się po tym maleńkim drucie w dwóch możliwych kierunkach, jak samochody na autostradzie. Gdy fale podróżujące w przeciwnych kierunkach spotykają się ze sobą, tworzą one nową falę, która wygląda, jakby stała w miejscu. Ta fala stojąca staje się źródłem światła dla eksperymentu, promieniując wokół nanodrutu.

Sztuczka eksperymentu tkwi w tym, że naukowcy wystrzelili strumień elektronów blisko nanodrutu. Korzystając z ultraszybkiego mikroskopu do uzyskania obrazu pozycji, w której nastąpiła zmiana prędkości elektronów, zespół Carbone mógł uzyskać stojącą falę, która jest jak odcisk palca falowej natury światła .

„Ten eksperyment pokazał po raz pierwszy w historii, że możemy sfilmować mechanikę kwantową i jej paradoksalną naturę w sposób bezpośredni " - mówi Fabrizio Carbone. Ponadto znaczenie tej pionierskiej pracy może wykraczać poza podstawową naukę i technologie przyszłości.

Źródło: oryginalny artykuł.


Komentarz z dwupunktu widzenia :)


Zarówno fizycy kwantowi jak i Richard Bartlett wspominają, że wszystko we wszechświecie na najgłębszym poziomie jest światłem. Być może zwykłemu zjadaczowi chleba trudno sobie wyobrazić samego siebie jako światło jeżdżące światłem do pracy w świetle i żywiącego się światłem. Na co dzień nie poruszamy się też tak szybko, choć praktykom dwupunktu zapewne zdarza się przemieszczać z prędkością światła, by szef nie dopatrzył się spóźnienia. Zachodzisz w głowę, dlaczego dwupunkt działa?
Właśnie dlatego, że jesteś światłem. Twoje ciało to tak naprawdę wysokoenergetyczna zupa fotonowa. Łącząc dwa punkty ze sobą w sposób świadomy zmieniasz wzory światła i informacji. Załamanie fali manifestuje materialną rzeczywistość - wtedy jesteś światłem zachowującym się jak cząsteczki. Jesteś właśnie tym wszystkim. 
Pozwól się zaskoczyć i płyń ze światłem. A może raczej: "świeć"? 


Nowa teoria Stephena Hawkinga: znalazł sposób na ucieczkę z czarnej dziury


Stephen Hawking uważa, że jest bliski rozwiązania jednej z zagadek fizyki, czyli paradoksu informacyjnego czarnej dziury. Według naukowca informacja nie ginie, a przechowuje się w horyzoncie zdarzeń. Poza tym uważa on, że w czarnej dziurze może mieścić się portal do innego wszechświata.
Biorąc pod uwagę ogólną teorię względności Einsteina, uznaje się, że informacja wchłonięta przez czarną dziurę zostaje zniszczona. Natomiast według prawa mechaniki kwantowej informacja jest wieczna. Na tym polega paradoks, nad którym głowią się fizycy świata.
Hawking we współpracy z Malcolmem Perrym z Uniwersytetu Cambridge w Wielkiej Brytanii oraz Andrew Strombergiem z Uniwersytetu Harvarda stworzył teorię, która miałaby pogodzić dwie wyżej wymienione.
Poza przechowywaniem informacji naukowcy omówili inny problem czarnych dziur, których siła grawitacji jest tak duża, że nic – nawet światło – nie ucieknie z jej wnętrza.
Według badacza z czarnych dziur da się wydostać, dlatego też Hawking nie wyklucza, że mogłyby one stanowić portale do innych wszechświatów.
– Przesłaniem tego wykładu jest to, że czarne dziury nie są tak czarne, jak się je opisuje. Nie są one więzieniem, jak kiedyś uważano. Można wydostać się z czarnej dziury, ale prawdopodobnie wyjdzie się w innym wszechświecie – powiedział Hawking. – Dziura musiałaby się obracać i być odpowiednich rozmiarów, aby istniało przejście do innego świata. Na pewno, gdyby przekroczyłoby się portal, nie byłoby powrotu. Chociaż chętnie poleciałbym w kosmos, nie zamierzam tego jednak sprawdzać – dodaje.

Źródło: Losy ziemi.
Więcej info: Huffpost Science.


Komentarz z dwupunktu widzenia :)


Ciekawe, co powiedziałby Hawking znając dwupunkt? My regularnie robimy download zdrowych części ciała z wszechświatów równoległych. Zaprawionym dwupunktowcom zdarza się tam zapewne zaglądać. Bartlett opisywał historię swojego ucznia, który nie mógł stamtąd wrócić. 
Według najnowszych odkryć, to wszystko jest możliwe. Być może robiąc dwupunkt sami tworzymy małe, czarne dziury? W obliczu tych informacji powiedzenie "jestem w czarnej dziurze" zmienia całkowicie swoje znaczenie i staje się pozytywną metaforą "innego świata". Moja nauczycielka od ekonomii mawiała, że "w życiu pewne są tylko dwie rzeczy: śmierć i podatki". My natomiast wiemy, że jedyną stałą jest zmiana, nawet jeśli oznacza transformacyjne przejście na drugą stronę "czarnej dziury".