Fizyka
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Fizyka > Wielkie wykłady - Boska cząstka 
  Indeks
Wielkie wykłady
Dramatis personae
Niewidoczna piłka
nożna

Pierwszy fizyk cząstek
Interludium A:
Opowieść o dwóch
miastach

Poszukiwania atomu:
mechanicy

Dalsze poszukiwania
atomu: chemicy
i elektrycy

Nagi atom
Gdy tęcza już
nie wystarcza

Dowód rzeczowy
nr 1: katastrofa
w ultrafiolecie

Dowód rzeczowy
nr 2: zjawisko
fotoelektryczne

Dowód rzeczowy
nr 3: kto lubi
ciasto z rodzynkami?

Zmagania
Bohr: na skrzydłach
motyla

Dwie minuty dla
energii

No więc?
Uchylenie rąbka
tajemnicy

Człowiek, który
nie znał się
na bateriach

Fale materii
i dama w willi

Fala
prawdopodobieństwa

Co to znaczy, czyli
fizyka kroju i szycia

Niespodzianka
na górskim szczycie

Nieoznaczoność
i inne rzeczy

Utrapienie z podwójną
szczeliną

Newton kontra
Schrödinger

Trzy rzeczy, które
trzeba zapamiętać
o mechanice
kwanowej

Interludium B:
Tańczący mistrzowie
wiedzy tajemnej

Akceleratory: one
rozkwaszają atomy,
nieprawdaż?

Interludium C:
Jak w ciągu weekendu
złamaliśmy parzystość
i odkryliśmy Boga

A–tom!
I wreszcie boska
cząstka

Mikroprzestrzeń,
makroprzestrzeń
i czas przed
początkiem czasu

  Źródło
Leon Lederman,
Dick Teresi

BOSKA CZĄSTKA
Jeśli Wszechświat jest odpowiedzią, jak brzmi pytanie?

Przełożyła Elżbieta
Kołodziej-Józefowicz


  Trzy rzeczy, które trzeba zapamiętać o mechanice kwantowej
 
Trzy rzeczy, które trzeba zapamiętać
o mechanice kwantowej
 
M
ożna powiedzieć, że mechanika kwantowa ma trzy godne podkreślenia własności: po pierwsze, jest sprzeczna z  intuicją; po drugie, działa; po trzecie, pewne jej aspekty sprawiły, że Einstein, Schrödinger i  im podobni nie potrafili jej zaakceptować, i  z  tego powodu wciąż jest przedmiotem wytężonych badań. Pomówmy więc teraz nieco obszerniej o  każdym z  tych punktów.
       1. Jest sprzeczna z  intuicją. Mechanika kwantowa zastępuje ciągłość dyskretnym rozkładem. By posłużyć się porównaniem: zamiast cieczy wlewanej do szklanki mamy teraz miałki piasek. Równomierny szum, który słyszysz, drogi Czytelniku, to uderzenia wielkiej liczby atomów w  twoje bębenki słuchowe. No i  jeszcze ten omówiony już, niesamowity eksperyment z  podwójną szczeliną.
       Innym zjawiskiem całkowicie sprzecznym z  intuicją jest tak zwany efekt tunelowy. Mówiliśmy o  wysyłaniu elektronów w  kierunku bariery. Analogiczną sytuacją w  fizyce klasycznej jest toczenie kuli w  górę po zboczu. Jeśli na początku pchnie się kulę dostatecznie mocno (dostarczy się jej dość energii), przetoczy się na drugą stronę. Jeśli energii będzie za mało, sturla się z  powrotem. Albo wyobraźmy sobie wagonik kolejki w  lunaparku uwięziony między dwoma przerażającymi wzniesieniami. Przypuśćmy, że wagonik wjechał do połowy wysokości jednego wzniesienia i  stracił moc. Zsunie się w  dół, a  następnie wjedzie prawie do połowy drugiego wzniesienia i  tak zacznie oscylować w  tę i  z  powrotem, uwięziony na przełęczy. Gdybyśmy zdołali usunąć tarcie, wagonik oscylowałby bez końca między dwiema nieprzekraczalnymi zaporami. W  kwantowej teorii atomowej podobny układ nazywa się stanem związanym. Jednak nasz opis tego, co dzieje się z  elektronem skierowanym w  stronę bariery energetycznej albo uwięzionym między dwiema barierami, musi uwzględniać fale prawdopodobieństwa. Okazuje się, że część fali może „przeciec” przez barierę (w  układach atomowych albo jądrowych barierą jest oddziaływanie elektryczne albo silne). Dlatego też istnieje skończone prawdopodobieństwo, że uwięziona cząstka pojawi się poza pułapką. To było nie tylko niezgodne z  intuicją, lecz także stanowiło paradoks, ponieważ podczas pokonywania bariery elektron musiałby mieć ujemną energię, co jest absurdem z  klasycznego punktu widzenia. Ale dzięki rozwijającej się intuicji kwantowej można powiedzieć, że nie da się obserwować stanu elektronu „w  tunelu”, dlatego nie jest to zagadnienie fizyczne. Można jedynie zaobserwować, że się wydostał. Zjawisko to – nazwane efektem tunelowym – znalazło zastosowanie przy wyjaśnianiu radioaktywnego rozpadu jąder; stanowi też podstawę działania ważnego urządzenia elektronicznego, zwanego diodą tunelową, która ma zastosowanie w  dziedzinie fizyki ciała stałego. Bez tego niesamowitego efektu nie mielibyśmy nowoczesnych komputerów i  innych urządzeń elektronicznych.
       Punktowe cząstki, efekt tunelowy, radioaktywność, udręki z  podwójną szczeliną – wszystko to przyczyniło się do powstania nowej intuicji potrzebnej fizykom kwantowym, którzy, uzbrojeni w  nowy oręż intelektualny, wyruszyli na przełomie lat dwudziestych i  trzydziestych na poszukiwanie nie wyjaśnionych zjawisk.
       2. Działa. Zdarzenia w  latach 1923–1927 pozwoliły zrozumieć naturę atomu, ale i  tak w  tej przedkomputerowej epoce potrafiono właściwie poddać analizie tylko najprostsze atomy – wodoru, helu, litu – oraz te, z  których usunięto część elektronów (atomy zjonizowane). Przełom nastąpił dzięki Wolfgangowi Pauliemu, jednemu z  cudownych dzieci, który mając 19 lat zrozumiał teorię względności, a  w  wieku dojrzałym stał się enfant terrible fizyki.
       W  tym miejscu nie sposób uniknąć dygresji na temat Pauliego. Znany z  wysokich standardów i  krewkości, był sumieniem fizyki. A  może po prostu człowiekiem prostolinijnym? Abraham Pais donosi, że niegdyś Pauli skarżył się mu, iż nie może znaleźć żadnego dostatecznie wyzywającego problemu, którym mógłby się zająć: „Może to dlatego, że wiem za dużo”. To nie przechwałka, tylko stwierdzenie oczywistego faktu. Można sobie wyobrazić, że Pauli był twardy dla swych asystentów. Gdy jeden z  nich, Victor Weisskopf, przyszły czołowy teoretyk, zgłosił się kiedyś do Pauliego, ten zmierzył go od stóp do głów, potrząsnął głową i  mruknął: „Ach, taki młody, a  już nieznany”. Po paru miesiącach Weisskopf przyniósł mu swoją pracę teoretyczną. Pauli rzucił na nią okiem i  rzekł: „No proszę, to nawet nie jest błędne”. Do jednego ze swych asystentów powiedział: „Nie przeszkadza mi, że myślisz powoli. Przeszkadza mi, że publikujesz szybciej, niż myślisz”. Nikt przy nim nie mógł się czuć bezpiecznie. Rekomendując kogoś na asystenta Einsteinowi, który w  późniejszych latach życia zapuścił się w  dosyć egzotyczne obszary matematyki w  bezowocnym poszukiwaniu jednolitej teorii pola, Pauli napisał: „Drogi Panie Einstein, to jest dobry student, tylko nie pojmuje jasno różnicy między matematyką a  fizyką. Z  drugiej strony, Ty sam, drogi Mistrzu, już dawno straciłeś tę zdolność”. Kochany Wolfgang!
       W  1924 roku Pauli sformułował fundamentalną zasadę, która pozwoliła wyjaśnić budowę układu okresowego pierwiastków. Problem: Atomy cięższych pierwiastków budujemy w  ten sposób, że do jądra dokładamy dodatnie ładunki, a  wokół niego rozmieszczamy elektrony na różnych dozwolonych poziomach energetycznych (w  języku starej teorii kwantowej: na różnych orbitach). Gdzie mają iść elektrony? Pauli podał regułę, znaną dziś jako zakaz Pauliego, mówiącą, że żadne dwa elektrony nie mogą zajmować tego samego stanu kwantowego. Na początku było to jedynie intuicyjne założenie, ale z  czasem zasada ta okazała się być konsekwencją głębokiej i  uroczej symetrii.
       Przyjrzyjmy się, jak św. Mikołaj w  swym warsztacie produkuje pierwiastki chemiczne. Musi to zrobić porządnie, bo pracuje dla Bogini, a  Ona jest twarda. Wodór jest łatwy: św. Mikołaj bierze jeden proton (jądro), dodaje elektron, który zajmuje najniższy możliwy stan energetyczny (w  starej teorii Bohra, która wciąż jest użyteczna ze względu na jej obrazowość: orbitę o  najmniejszym dozwolonym promieniu). Święty Mikołaj nie musi nawet uważać, po prostu upuszcza elektron gdziekolwiek w  pobliżu jądra, a  on sam „wskakuje” na najniższy stan podstawowy, emitując po drodze fotony. Teraz hel. W  jądrze helu św. Mikołaj umieszcza dwa protony, musi więc dorzucić do niego dwa elektrony. Aby zrobić elektrycznie obojętny atom litu, potrzeba trzech elektronów. Problem w  tym, że nie wiadomo, gdzie się mają one znaleźć. W  kwantowym świecie dozwolone są tylko określone stany. Czy wszystkie elektrony tłoczą się w  stanie podstawowym: trzy, cztery, pięć... elektronów? Tu właśnie wkracza zakaz Pauliego. Mówi on: nie, żadne dwa elektrony nie mogą zajmować tego samego stanu kwantowego. W  atomie helu drugi elektron może dołączyć do pierwszego, znajdującego się na najniższym poziomie energetycznym, tylko wtedy, gdy ma przeciwny spin. Kiedy dokładamy w  atomie litu trzeci elektron, nie może on już wejść na najniższy poziom energetyczny, musi się osiedlić na następnym, najniższym wolnym poziomie. Okazuje się, że ten stan ma znacznie większy promień (znów à  la teoria Bohra), co pozwala wyjaśnić aktywność chemiczną litu, a  dokładnie – łatwość, z  jaką ów pierwiastek może używać samotnego elektronu do tworzenia wiązań z  innymi atomami. Po licie mamy beryl z  czterema elektronami. W  tym pierwiastku czwarty elektron dołącza do trzeciego, będącego na drugiej powłoce – bo tak właśnie nazywane są poziomy energetyczne.
       Gdy tak sobie wesoło podążamy – beryl, bor, węgiel, azot, tlen, neon – dodajemy elektrony dopóty, dopóki nie wypełnimy każdej z  powłok. W  tej powłoce już dosyć – stwierdza Pauli. Zaczynamy nową. Mówiąc krótko, regularność własności chemicznych i  zachowania pierwiastków bierze się z  kwantowego zapełniania powłok via zakaz Pauliego. Parę dziesięcioleci wcześniej uczeni wyśmiewali Mendelejewa, który ustawiał pierwiastki w  rzędach i  kolumnach w  zależności od ich własności. Pauli wykazał, że ta okresowość była ściśle związana z  rozmaitymi powłokami i  stanami kwantowymi elektronów. Pierwszą powłokę zapełniają dwa elektrony, drugą – osiem, trzecią – też osiem i  tak dalej. A  zatem układ okresowy krył w  sobie jakieś głębsze znaczenie.
       Podsumujmy tę ważną koncepcję. Pauli wymyślił zasadę regulującą sposób, w  jaki zmienia się rozmieszczenie elektronów w  atomach pierwiastków chemicznych. Zasada ta wyjaśnia ich własności chemiczne (gaz szlachetny, aktywny metal itd.), wiążąc je z  liczbą i  stanem elektronów, zwłaszcza tych, które znajdują się na najwyższych powłokach i  są najbardziej „narażone” na kontakt z  innymi atomami. Zakaz Pauliego pociąga za sobą dramatyczne konsekwencje: gdy powłoka jest już zapełniona, nie można do niej dołożyć dodatkowych elektronów. Przeciwstawia się temu ogromna siła. To właśnie dlatego materia jest nieprzenikalna. Choć atomy składają się w  ponad 99,99 procent z  próżni, mam poważne problemy z  przechodzeniem przez ścianę. Może Ty też, drogi Czytelniku? Dlaczego? W  ciałach stałych atomy są zespolone dzięki skomplikowanym oddziaływaniom elektrycznym. Napór elektronów znajdujących się w  Twoim ciele na elektrony składające się na ścianę jest bezskuteczny z  powodu zakazu Pauliego, który nie dopuszcza, by elektrony znalazły się zbyt blisko siebie. Pocisk wystrzelony z  pistoletu jest w  stanie wniknąć w  ścianę, ponieważ zrywa wiązania łączące atomy i  jak lodołamacz przygotowuje miejsce dla swoich własnych elektronów. Zakaz Pauliego odgrywa także istotną rolę w  tak dziwacznych i  romantycznych obiektach, jakimi są gwiazdy neutronowe i  czarne dziury. Ale znowu odszedłem od tematu.
       Kiedy już rozumiemy zachowanie atomów, możemy rozwiązywać problem tworzenia się cząstek, na przykład wody (H2O), chlorku sodu (NaCl), czyli soli kuchennej. Cząsteczki powstają dzięki złożonym oddziaływaniom między elektronami i  jądrami łączących się atomów. Układ elektronów w  powłokach stanowi klucz do utworzenia stabilnej cząsteczki. Teoria kwantowa dała więc chemii mocne podstawy naukowe. Chemia kwantowa jest dziś kwitnącą dziedziną, od której wzięło początek parę nowych dyscyplin, takich jak biologia molekularna, inżynieria genetyczna i  medycyna molekularna. W  materiałoznawstwie teoria kwantowa pomaga nam wyjaśniać i  kontrolować własności metali, izolatorów, nadprzewodników i  półprzewodników. Półprzewodniki doprowadziły do wynalezienia tranzystora, za co pełną zasługę odkrywcy przypisują kwantowej teorii metali, służącej im jako natchnienie do badań. Z  tego odkrycia wzięły się komputery i  mikroelektronika oraz rewolucja w  komunikacji i  przetwarzaniu informacji. No i  są jeszcze lasery i  masery – urządzenia całkowicie kwantowe.
       Gdy pomiary sięgnęły do wnętrza jądra atomowego – rozmiary 100 tysięcy razy mniejsze od atomu – teoria kwantowa stała się niezbędnym narzędziem w  tym nowym środowisku. Astrofizyka bada procesy gwiazdowe prowadzące do powstania tak egzotycznych ciał, jak Słońce, czerwone olbrzymy, białe karły, gwiazdy neutronowe i  czarne dziury. Historię życia każdego z  nich opisuje teoria kwantowa. Z  punktu widzenia użyteczności społecznej, według naszych ocen, teoria kwantowa leży u  źródła 25 procent dochodu narodowego brutto wszystkich państw uprzemysłowionych. Pomyśleć tylko: oto mamy tych wszystkich europejskich fizyków owładniętych żądzą poznania atomu, a  z  ich działań rodzi się działalność ekonomiczna o  wartości wielu bilionów dolarów. Gdybyż tylko roztropne i  przewidujące rządy pomyślały w  stosownym czasie o  nałożeniu podatku w  wysokości jednej dziesiątej procentu od produktów, do których powstania przyczyniła się technologia kwantowa, i  uzyskane pieniądze odłożyły na rozwój nauki i  edukację... Cóż, w  każdym razie teoria kwantowa naprawdę działa.
       3. Są z  nią pewne problemy. Chodzi o  funkcję falową (y) i  o  to, co ona oznacza. Mimo że teoria kwantowa odniosła wielkie sukcesy praktyczne i  teoretyczne, nie możemy być całkowicie pewni, co ona oznacza. Możliwe, że nasze zakłopotanie w  obliczu teorii kwantowej jest skutkiem konstrukcji psychicznej ludzkiego umysłu, ale możliwe także, że pojawi się jeszcze kiedyś jakiś geniusz, który opracuje schemat pojęciowy zadowalający wszystkich. Jeśli teoria kwantowa przyprawia cię, drogi Czytelniku, o  mdłości, nie martw się: jesteś w  doborowym towarzystwie. Wielu fizyków nie mogło się z  nią pogodzić, między innymi Planck, Einstein, de Broglie i  Schrödinger.
       Istnieje bogata literatura na temat zastrzeżeń wobec probabilistycznej natury teorii kwantowej. Einstein przewodził walce i  podjął długą serię usilnych prób (wcale nie łatwych do prześledzenia) podważenia zasady nieoznaczoności. Wciąż jednak ulegał Bohrowi, który stworzył to, co dziś zwiemy „kopenhaską interpretacją” mechaniki kwantowej. Bohr i  Einstein naprawdę przyłożyli się do dyskusji. Einstein konstruował eksperymenty myślowe, które miały zadać cios w  samo serce nowej teorii kwantowej, a  Bohr, zazwyczaj po całym weekendzie ciężkiej pracy, wynajdywał błąd w  jego rozumowaniu. W  sporze tym Einstein odgrywał rolę kłopotliwego dzieciaka (jak ten, który na lekcjach religii pyta: Jeśli Bóg jest wszechmocny, to czy może stworzyć tak wielki kamień, że go sam nie może podnieść?) i  wciąż wymyślał nowe paradoksy ukryte w  teorii kwantowej. Bohr był księdzem, który wciąż obalał wysuwane przez Einsteina obiekcje.
       Mówi się, że wiele ich dyskusji odbyło się podczas leśnych spacerów. Oczyma duszy widzę, co by się stało, gdyby kiedyś spotkali wielkiego niedźwiedzia. Bohr natychmiast wyciąga z  plecaka parę butów do biegania (Reebok, 300 dolarów za parę) i  szybko je sznuruje. „Co robisz, Niels? Przecież wiesz, że nie wyprzedzisz niedźwiedzia” – słusznie zwraca uwagę Einstein. „O  nie, nie muszę wyprzedzać niedźwiedzia, drogi Albercie – odpowiada Bohr – wystarczy, bym wyprzedził Ciebie”.
       W  roku 1936 Einstein w  końcu skapitulował i  przyznał, że teoria kwantowa poprawnie opisuje wszystkie możliwe eksperymenty, w  każdym razie te, które można sobie wyobrazić. Wtedy zmienił strategię i  stwierdził, że mechanika kwantowa nie może być kompletnym opisem świata, nawet jeśli pozwala określić prawdopodobieństwo wyników rozmaitych pomiarów. Bohr odpowiedział, że niekompletność, która tak frasowała Einsteina, nie jest brakiem teorii, tylko własnością świata, w  którym żyjemy. Ci dwaj rozprawiali nad mechaniką kwantową do grobowej deski i  jestem przekonany, że wciąż ją roztrząsają, chyba że Starzec, jak Einstein zwykł był nazywać Boga, sam na skutek niewłaściwie pojmowanej troski rozstrzygnął za nich tę kwestię.
       Wiele tomów można zapełnić opowiadaniami o  debatach Bohra i  Einsteina. Ja spróbuję zilustrować problem jednym przykładem. Słowo przypomnienia o  fundamentalnej zasadzie Heisenberga: żadne wysiłki zmierzające do jednoczesnego ustalenia, gdzie cząstka jest i  dokąd się udaje, nie mogą nigdy zostać uwieńczone całkowitym sukcesem. Zaplanuj eksperyment, aby określić położenie cząstki, i  oto jest, z  dokładnością, jakiej tylko zapragniesz. Zaplanuj pomiar, by zobaczyć, jak szybko się porusza – presto, otrzymujemy prędkość. Ale nie możemy mieć obu rzeczy naraz. Rzeczywistość odsłaniana przez te pomiary zależy od strategii przyjętej przez eksperymentatora. Ten subiektywizm rzuca wyzwanie tak bliskiej naszemu sercu wierze w  przyczynę i  skutek. Jeśli elektron startuje z  punktu A  i  zaobserwowano go potem w  punkcie B, to wydaje się „naturalne” przyjęcie, że przybył tam, pokonując jakiś konkretny tor łączący A  z  B. Teoria kwantowa temu przeczy, mówiąc, że droga jest niepoznawalna. Wszystkie drogi są możliwe, każda z  pewnym prawdopodobieństwem.
       By zdemaskować niekompletność tej koncepcji toru-widma, Einstein zaproponował pewien eksperyment. Nie przedstawię w  pełni rozumowania Einsteina, postaram się tylko je naszkicować. Jest ono znane jako eksperyment myślowy EPR – od nazwisk trzech jego twórców: Einstein, Podolsky i  Rosen. Miało to być doświadczenie z  udziałem dwóch cząstek, których losy są ze sobą ściśle związane. Znamy metody tworzenia par cząstek w  ten sposób, że muszą mieć przeciwne spiny: jeśli jedna z  nich wiruje w  dół, to druga musi wirować w  górę, albo jedna w  lewo, a  druga w  prawo. Wysyłamy jedną cząstkę do Chicago, a  drugą do Bangkoku. Einstein powiedział: w  porządku, zaakceptujmy fakt, że nie wiemy nic o  cząstce aż do chwili pomiaru. Mierzymy więc cząstkę A  w  Chicago i  stwierdzamy, że ma spin skierowany w  prawo. Ergo, wiemy teraz coś o  cząstce B, znajdującej się w  Bangkoku, której jeszcze nawet nie poddano obserwacjom. Na początku cząstka mogła z  prawdopodobieństwem równym 0,5 mieć spin skierowany zarówno w  prawo, jak i  w  lewo. Teraz, po pomiarze dokonanym w  Chicago, wiemy, że cząstka ta wiruje w  lewo. Ale skąd ona wie, jaki był rezultat tamtego pomiaru? Nawet jeśli miałaby przy sobie małe radio, to przecież fale radiowe podróżują z  prędkością światła i  potrzebują trochę czasu na przebycie od cząstki A  do cząstki B. Co to za system komunikowania się, który nie ma nawet dość przyzwoitości, by nie poruszać się szybciej od światła? Einstein nazwał to zjawisko „dziwacznym oddziaływaniem na odległość”. Eksperyment EPR podsumowano wnioskiem, że związek między zdarzeniami dotyczącymi cząstki A  (decyzja wykonania pomiaru A) a  rezultatem pomiaru B  można zrozumieć tylko pod warunkiem, że dysponuje się dodatkowymi danymi, a  teoria kwantowa nie może ich dostarczyć. Aha! – zawołał Albert. – Mechanika kwantowa jest niekompletna!
       Kiedy Einstein przyłożył Bohrowi tym eksperymentem, ruch uliczny w  Kopenhadze zamarł, a  Bohr zagłębił się w  rozważaniach. Einstein próbował podejść z  boku zasadę nieoznaczoności Heisenberga, dokonując pomiaru towarzyszącej cząstki. Bohr w  końcu odpowiedział, że nie można separować zdarzeń dotyczących A  i  B, że układ musi obejmować zarówno A, jak i  B  oraz obserwatora, który decyduje, kiedy dokonywać pomiarów. Wielu uznało, że ta holistyczna odpowiedź zawiera w  sobie elementy mistycyzmu religii Wschodu i  wiele (zbyt wiele) książek napisano o  związkach łączących teorię kwantową z  filozofiami Wschodu. Sedno problemu tkwi w  tym, czy cząstka A  i  obserwator (albo detektor tej cząstki) istnieje rzeczywiście, czy też przed pomiarem są tylko nic nie znaczącymi, tymczasowymi duchami. To konkretne zagadnienie zostało rozwiązane dzięki przełomowi teoretycznemu i  (aha!) genialnemu eksperymentowi.
       Dzięki twierdzeniu udowodnionemu w  roku 1964 przez teoretyka o  nazwisku John Bell stało się jasne, że możliwe jest przeprowadzenie w  laboratorium zmodyfikowanej wersji eksperymentu EPR. Bell podał ideę eksperymentu, w  którym w  zależności od tego, czy rację miał Einstein, czy Bohr, można otrzymać różne wielkości związku na odległość łączącego cząstki A  i  B. Twierdzenie Bella otaczane jest niemalże religijną czcią w  pewnych kręgach, częściowo dlatego, że dobrze mieści się na podkoszulku. Wiem na przykład o  istnieniu co najmniej jednego klubu dla pań, bodajże w  Springfield, którego członkinie spotykają się w  czwartkowe popołudnia, by omawiać twierdzenie Bella. Ku zgorszeniu samego Bella, jego twierdzenie zostało rozgłoszone przez niektórych jako „dowód” na istnienie zjawisk paranormalnych i  metapsychicznych.
       Idea Bella zaowocowała serią eksperymentów. Szczególnym sukcesem zakończyło się doświadczenie przeprowadzone przez Alaina Aspecta i  jego współpracowników w  roku 1982 w  Paryżu. Eksperyment ten sprowadzał się do pomiaru korelacji między wynikami A  i  B. Innymi słowy, polegał na sprawdzeniu, ile razy w  obu pomiarach otrzymano jednakowe wyniki: lewy spin i  lewy spin albo prawy i  prawy. Analizy Bella pozwalają na przewidzenie wielkości tej korelacji przy założeniu, że słuszna jest albo interpretacja Bohra o  tak-kompletnej-jak-tylko-to-możliwe” teorii kwantowej, albo przeświadczenie Einsteina, że musi istnieć jakaś ukryta zmienna, która determinuje tę korelację. Eksperyment wykazał, że ujęcie Bohra było słuszne, a  Einsteina błędne. Najwyraźniej te długozasięgowe korelacje występujące między cząstkami są po prostu częścią przyrody.
       Czy w  ten sposób zakończyliśmy wreszcie dyskusję? W  żadnym wypadku. Ona wciąż szaleje! Jednym z  bardziej intrygujących miejsc, w  których kwantowa niesamowitość ujawnia się w  całej krasie, jest sam moment stworzenia Wszechświata. W  najwcześniejszej fazie jego narodzin Wszechświat miał subatomowe rozmiary i  mechanika kwantowa odnosiła się do niego całego. Być może wyrażę pogląd całej rzeszy fizyków, mówiąc, że będę się trzymał badań prowadzonych za pomocą akceleratora, ale ogromnie się cieszę, że ktoś wciąż jeszcze martwi się o  pojęciowe podstawy teorii kwantowej.
       Jeśli zaś chodzi o  pozostałych – jesteśmy dobrze uzbrojeni w  równania Schrödingera, Diraca i  nowszej kwantowej teorii pola. Drogę do Boskiej Cząstki – a  przynajmniej jej początek – widać już bardzo wyraźnie.
góra strony
poprzedni fragment następny fragment
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach