Το παράδοξο φαινόμενο EPR της κβαντομηχανικής

Η λεγόμενη «μη-τοπικότητα» μια από τις πιο παράξενες θεωρίες της κβαντικής θεωρίας, που μαζί με την γάτα του Schroedinger, ήταν άλλη μια διαμάχη του Einstein με τον υποστηρικτή και συνιδρυτή της κβαντικής θεωρίας τον Niels Bohr (ο άλλος ιδρυτής ήταν ο Einstein!). Με την θεωρία αυτή οι υποστηρικτές της, πιστεύουν πως γεγονότα που συμβαίνουν εδώ, μπορούν να επηρεάσουν γεγονότα σε άλλο σημείο που μπορεί να είναι πολύ απομακρυσμένο από το πρώτο. Το φαινόμενο αυτό ήταν η αιτία που έκανε τον Einstein να δηλώσει πως «ο Θεός δεν παίζει ζάρια με το Σύμπαν», στην διαμάχη του με τον Niels Bohr, με τον οποίο βέβαια ήταν πολύ φίλος.

Advertisements

Κρυμμένες μεταβλητές

Πολλές φορές έχει υποστηριχτεί ότι η τυχαιότητα και η πιθανοκρατία που παρατηρούμε στα κβαντομηχανικά φαινόμενα οφείλονται στο ότι υπάρχουν κάποιες κρυμμένες μεταβλητές οι οποίες καθορίζουν την εξέλιξη των φαινομένων αλλά δεν τις γνωρίζουμε. Υποστηρίζουν, δηλαδή, οι οπαδοί της θεωρίας των κρυμμένων μεταβλητών (ή του ρεαλισμού) πως αν γνωρίζαμε αυτές τις άγνωστες μεταβλητές των κβαντικών συστημάτων, τότε τα κβαντικά φαινόμενα θα φαίνονταν και αυτά ντετερμινιστικά και απολύτως προβλεπτά.

Οι δύο σχολές για τις κρυμμένες μεταβλητές και η τρίτη άποψη του D’Espagnat

Πολλές φορές έχει υποστηριχτεί ότι η τυχαιότητα και η πιθανοκρατία που παρατηρούμε στα κβαντομηχανικά φαινόμενα οφείλονται στο ότι υπάρχουν κάποιες κρυμμένες μεταβλητές οι οποίες καθορίζουν την εξέλιξη των φαινομένων αλλά δεν τις γνωρίζουμε. Υποστηρίζουν, δηλαδή, οι οπαδοί της θεωρίας των κρυμμένων μεταβλητών (ή του ρεαλισμού) πως αν γνωρίζαμε αυτές τις άγνωστες μεταβλητές των κβαντικών συστημάτων, τότε τα κβαντικά φαινόμενα θα φαίνονταν και αυτά ντετερμινιστικά και απολύτως προβλεπτά.

Νέα εξήγηση των κβαντικών φαινομένων «δείχνει» την ύπαρξη παράλληλων συμπάντων

Ένα πρακτικό πρόβλημα ήταν η αιτία για τη νέα περιγραφή της πραγματικότητας σε επίπεδο μικρόκοσμου, την οποία διατύπωσε ο καθηγητής χημείας και βιοχημείας Μπιλ Πουαριέ από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Τέξας.

Οι μαύρες τρύπες δεν σβήνουν τις πληροφορίες

Τη λύση σε ένα «μυστήριο» 40 ετών, το οποίο φέρνει σε αντίθεση θεμελιώδεις αρχές της κβαντικής φυσικής με τις ιδιότητες των μαύρων τρυπών, υποστηρίζουν πως ανακάλυψαν επιστήμονες από το πανεπιστήμιο του Μπάφαλο στις ΗΠΑ. Πιο συγκεκριμένα, οι Αμερικανοί επιστήμονες ανέπτυξαν μια νέα θεωρία που απαντά στο Παράδοξο της Χαμένης Πληροφορίας, έναν γρίφο που προσπαθούν να λύσουν οι φυσικοί εδώ και τέσσερις δεκαετίες, με σκοπό να αποδείξουν πως οι μαύρες τρύπες δεν παραβιάζουν την κβαντομηχανική.

Λυπούμαστε Αϊνστάιν αλλά το σύμπαν χρειάζεται την κβαντική αβεβαιότητα

Συγνώμη Αϊνστάιν, αλλά η κβαντομηχανική πάντα θα έχει μέσα της την αβεβαιότητα. Τα ευρήματα ανατρέπουν τις ελπίδες εκείνων που ψάχνουν για μια κβαντική θεωρία με λιγότερη περίεργη συμπεριφορά, η οποία έχει κάνει πολλούς φυσικούς να νιώθουν άβολα, συμπεριλαμβανομένου και του Άλμπερτ Αϊνστάιν.

Θεωρητικοί λένε ότι η κβαντική κυματοσυνάρτηση δεν είναι απλώς ένα μαθηματικό εργαλείο αλλά πραγματική οντότητα

Η φιλοσοφική θέση της κυματοσυνάρτησης – η οντότητα που καθορίζει την πιθανότητα διαφορετικών εκβάσεων όταν γίνονται μετρήσεις σωματιδίων της κβαντομηχανικής – φαίνεται ότι δεν είναι ένα απλό στατιστικό εργαλείο, όπως πιστεύεται σήμερα ευρέως, αλλά υπάρχει ως αντικειμένική οντότητα. Αυτό υποστηρίζουν τρεις Βρετανοί θεωρητικοί φυσικοί σε μια νέα δημοσίευση στην οποία λένε ότι αποδεικνύεται μαθηματικά ότι η κυματοσυνάρτηση είναι πραγματική.

Κβαντικό φαινόμενο σήραγγος

To κβαντικό φαινόμενο σήραγγος θα μπορούσαμε να το πούμε και σαν πέρασμα μέσα από ένα φράγμα δυναμικού, είναι άλλο ένα παράξενο φαινόμενο που συμβαίνει στον κβαντικό κόσμο. Είναι μια κατεξοχήν κβαντική διαδικασία, η οποία επιτρέπει στα σωματίδια του μικρόκοσμου να «διεισδύουν» διαμέσου φραγμάτων δυναμικής ενέργειας, που είναι ενεργειακά απαγορευμένες για τα κλασικά σωματίδια. Εξηγήθηκε για πρώτη φορά από τον Gamow το 1927.

Ανιχνεύθηκαν για πρώτη φορά κβαντικές δονήσεις σε στερεό αντικείμενο

Κανένα σωματίδιο δεν παραμένει ακίνητο. Ακόμα και στο απόλυτο μηδέν, όταν η θερμική διαταραχή της ύλης κανονικά παγώνει, η κβαντομηχανική επιτρέπει στα σωματίδια να διατηρούν μια απειροελάχιστη δόνηση (διαταραχή). Τώρα αυτή η λεπτή διαταραχή έχει εντοπιστεί σε ένα μικρό κομμάτι πυριτίου, το πρώτο στερεό αντικείμενο στο οποίο έχουμε αποκαλύψει τις κβαντικές ταλαντώσεις του.

Κβαντική πληροφορία: Οι κανόνες για ένα πολύπλοκο κβαντικό κόσμο

Κατά τις προηγούμενες δεκαετίες οι φυσικοί έμαθαν ότι απλοί σχετικά κανόνες μπορούν να γεννήσουν μια πολύ πλούσια συμπεριφορά. Πάρτε για παράδειγμα το σκάκι. Οι κανόνες του είναι σχετικά απλοί, αλλά αποκλείεται μόνο μ’ αυτούς να μπορέσετε να κερδίσετε έναν έμπειρο παίκτη. Υπάρχουν άλλοι κανόνες στρατηγικής που ανήκουν σε μια ανώτερη δομή από τους κανόνες του παιχνιδιού. Αυτοί είναι εκείνοι που γεννούν και την πολυπλοκότητα και την ομορφιά του παιγνιδιού.

Κβαντική φυσική και φιλοσοφία

Κατά την παραδοσιακή ή νευτώνεια φυσική, κάθε φαινόμενο της φύσης πρέπει να εξηγείται κατά τρόπο μηχανιστικό, δηλαδή ως αποτέλεσμα μιας αιτίας. H αιτιοκρατική και μηχανιστική αυτή αντίληψη της παραδοσιακής φυσικής κορυφώθηκε με τον ισχυρισμό του Laplace, σύμφωνα με τον οποίο όχι μόνο μπορούμε να γνωρίσομε την παρούσα φάση του σύμπαντος, αλλά, βάσει των κατάλληλων μετρήσεων, είμαστε σε θέση να γνωρίζομε και τη μελλοντική του κατάσταση (αιτιοκρατία).

Δεν υπάρχει περίπτωση να δούμε ποτέ ένα παράλληλο σύμπαν

Μήπως υπάρχουν παράλληλα σύμπαντα; Και πώς θα μάθουμε; Ερευνητές από τα πανεπιστήμια του Calgary και Waterloo στον Καναδά και το Πανεπιστήμιο της Γενεύης έχουν δημοσιεύσει μία μελέτη στο Physical Review Letters εξηγώντας γιατί δεν βλέπουμε συνήθως τις φυσικές συνέπειες της κβαντομηχανικής και γιατί μπορεί να είναι αδύνατο να ανιχνεύσουμε ποτέ κάποιο παράλληλο σύμπαν (με τα σημερινά επίπεδα της επιστημονικής γνώσης).

Τα άτομα βρίσκουν κβαντική παρηγοριά στη βαθιά ψύξη του διαστήματος

Το διάστημα είναι ψυχρό, πολύ ψυχρό. Αυτό θα έπρεπε να σημαίνει ότι θα συνέβαιναν πολύ λίγα πράγματα, και όμως υπάρχουν αστέρια, πλανήτες και άνθρωποι. Τώρα ένα υπέρψυχρο πείραμα θα μπορούσε να εξηγήσει πώς ξεκίνησαν οι χημικές αντιδράσεις στο βαθύ παγωμένο σχεδόν κενό του διαστρικού διαστήματος.

H επανακανονικοποιημένη ύλη

Ο χώρος και τα ερωτήματα που συνδέονται με το άπειρο υπάγονται ουσιαστικά στον τομέα της γενικής σχετικότητας. H ύλη, η ακτινοβολία και οι αλληλεπιδράσεις τους διέπονται από την κβαντική φυσική. H φυσική αυτή σήμερα περιγράφεται καλά μόνο στο νευτώνειο χώρο, αμετάβλητο και άπειρο, και δεν επιτρέπει μία πρωτότυπη προσέγγιση του χώρου. Προς το παρόν είναι αδύνατον να ενσωματωθούν στην κβαντική περιγραφή οι προεκτάσεις που οφείλονται στη σχετικότητα. Ευτυχώς, οι περισσότερες καταστάσεις όπου εμπλέκεται η κβαντική φυσική δεν προϋποθέτουν υψηλές κλίμακες ενέργειας, ούτε βαρυτικά πεδία πολύ έντονα (εκτός από τις μαύρες τρύπες και την κοσμολογική εποχή Πλανκ).

Τι εννοούμε ως πραγματικότητα; Μπορούμε να είμαστε σίγουροι ότι ο κόσμος στον οποίο ζούμε δεν είναι απλώς αποκύημα της φαντασίας μας;

Τι εννοούμε ως «πραγματικότητα»; Για όσους από εμάς θεωρούν εαυτούς πραγματιστές, ρεαλιστές, υπάρχει μια λογική απάντηση: «Η πραγματικότητα αποτελείται από τα πράγματα – τραπέζια, καρέκλες, σπίτια, πλανήτες, ζώα, ανθρώπους κ.ο.κ. – τα οποία είναι φτιαγμένα από ύλη». Θα συμπεριλαμβάναμε ίσως σε αυτά και μερικές πιο αφηρημένες έννοιες όπως ο χώρος και ο χρόνος, και θα αναφερόμασταν στο σύνολο όλων αυτών των «πραγματικών» πραγμάτων με τον όρο «το Σύμπαν».

Κβαντομηχανική και πραγματικότητα

Τα θεμέλια της μη αιτιοκρατικής ερμηνείας της κβαντομηχανικής, που αποτελεί και την κυρίαρχη άποψη σήμερα, τέθηκαν κυρίως από δύο φυσικούς. Ο πρώτος είναι ο Werner Heisenberg με την Αρχή της Αβεβαιότητας του και ο δεύτερος ο Max Born με την πιθανοκρατική ερμηνεία της κυματοσυνάρτησης Ψ του Schroedinger .

Κβαντική ζωή: Η παραξενιά μέσα μας

Αισθάνεστε πάντα λίγο αβέβαιοι και ασυνάρτητοι; Ή ίσως έχετε δύο απόψεις για κάτι, ή ακόμη είσαστε λίγο σε μια ευαίσθητη κατάσταση. Λοιπόν, εδώ θα βρείτε τις δικαιολογίες σας: ίσως όλα αυτά να είναι ‘φερέφωνα’ των παράξενων κανόνων της κβαντομηχανικής.

7η παραξενιά της κβαντομηχανικής: υπερρευστά και υπερστερεά

Ξεχάστε τα ραδιενεργά δαγκώματα των αραχνών, την έκθεση σε ακτίνες γάμμα, ή οποιοδήποτε άλλο ατύχημα που συναντάμε στα κόμικς με τον άνθρωπο αράχνη ή τον σούπερμαν: στον πραγματικό κόσμο, η κβαντική θεωρία είναι αυτή που σας δίνει υπερδυνάμεις.