Κβαντομηχανική: μια παρεξηγημένη θεωρία!

Για κάποιον που δεν έχει σπουδάσει κάποια από τις λεγόμενες θετικές επιστήμες σίγουρα οι λέξεις: κβαντομηχανική,κβαντική φυσικη,κβαντική πληροφορική φαντάζουν παράξενες ίσως και μεταφυσικές (!). Για ειδικούς και μη ειδικούς θα λέγαμε πώς πρόκειται για έναν μαγικό κόσμο, στον οποίο όμως υπάρχουν εδραιωμένοι νόμοι της σύγχρονης φυσικής. Σύγχρονη ΦΥΣΙΚΗ- ΕΠΙΣΤΗΜΗ. ΤΙΠΟΤΑ παραφυσικό, μεταφυσικό ή οτιδήποτε άλλο από αυτό που πλασάρουν τα μέντιουμ και οι διάφοροι επιτήδειοι για να αποσπάσουν χρηματικά ποσά.

Τι είναι η κβαντομηχανική ή αλλιώς κβαντική φυσική;

Πρόκειται για έναν κλάδο της φυσικής που αναπτύχθηκε τον 19ο αιώνα. Η κβαντική φυσική ή κβαντομηχανική αφορά σωματίδια υπερβολικά μικρών διαστάσεων. Τα σωματίδια αυτά όχι μόνο δεν είναι ορατά με το γυμνό μάτι,αλλά εν τέλει δεν είναι μόνο σωματίδια (!). Σύμφωνα με τον De Broglie σε πολύ μικρές διαστάσεις πλέον αυτά που θεωρούσαμε σωματίδια είναι ΚΑΙ κύματα. Έτσι χαρακτηρίζονται από ορμή (μάζα x ταχύτητα ,χαρακτηριστικό των σωματιδίων ύλης) αλλά και από μήκος κύματος (χαρακτηριστικό των κυμάτων)! Κλασσικό παράδειγμα αυτού δυισμού της ύλης όπως ονομάζεται είναι το φως. Σύμφωνα με τους φυσικούς το φως θεωρείται και κύμα αλλά χαρακτηρίζεται και ως σωματίδια τα λεγόμενα φωτόνια! Άλλα σωματίδια που είναι επίσης και κύματα είναι τα ηλεκτρόνια.

Εκτός από το δυισμό της ύλης, υπάρχουν διάφορα άλλα κβαντομηχανικά φαινόμενα που συναντούμε σε πολύ μικρές διαστάσεις. Ορισμένα από αυτά είναι η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg, η αρχή του φιλτραρίσματος και το φαινόμενο EPR. Τα φαινόμενα αυτά αν και είναι τόσο παράδοξα για τον δικό μας μακρό-κοσμο, πραγματικά συμβαίνουν! Οι διάφοροι τσαρλατάνοι τα αποκαλούνται για να βγάλουν λεφτά διαθίνζοντάς με μεταφυσικές μπαρούφες. Ας δούμε μερικά από τα παράδοξα φαινόμενα που όντως ισχύουν ΣΤΟ ΜΙΚΡΟΚΟΣΜΟ.

Αρχή του φιλτραρίσματος

Από τις πιο παράδοξες αρχές της κβαντικής φυσικής είναι η αρχή του φιλτραρίσματος. Σύμφωνα με την αρχή αυτή, ένα κβαντομηχανικό φαινόμενο έχει διαφορετικό αποτέλεσμα κάθε φορά ανάλογα με την παρατήρηση μας. Η παρατήρηση δηλαδή επηρρεάζει το αποτέλεσμα. Αυτό το φαινόμενο, όπως και όλα τα κβαντομηχανικά φαινόμενα ισχύει αποκλειστικά και μόνο στο μικρό-κοσμο και όχι στον μακρό-κοσμο που βλέπουμε γύρω μας. Επομένως, την επόμενη φορά που θα σας πουν ότι μπορείτε να επηρεάσετε την έκβαση ενός γεγονότος στο μακρόκοσμο μόνο με την παρατήρηση/σκέψη σας λόγω κβαντομηχανικής μην τους πιστέψετε,παρακαλώ!! Η αρχή του φιλτραρίσματος ισχύει για τόσο μικρές διαστάσεις που ούτε καν τις βλέπετε.

Αρχή της αβεβαιότητας Heisenberg

Η αρχή της αβεβαιότητας αποτελεί ένα κλασσικό παράδειγμα φαινομένου που είναι τόσο παράδοξο ώστε οδηγεί σε διάφορα ανέκδοτα μεταξύ φυσικών και μη φυσικών. Σύμφωνα με την αρχή αυτή δεν μπορούμε ταυτόχρονα να ξέρουμε την θέση και την ορμή ενός σωματιδίου. Με άλλα λόγια υπάρχει αβεβαιότητα στον ταυτόχρονο υπολογισμό και των δυο μεγεθών. Η αρχή αυτή ισοδύναμα διατυπώνεται και με την ενέργεια και τον χρόνο, δηλαδή υπάρχει αβεβαιότητα πάλι στον ταυτόχρονο υπολογισμό ενέργειας και χρόνου.

Το παράδοξο EPR: Einstein,Podolsky, Rosen

Εδώ και αν έχει πέσει παραδοξότητα! Το φαινόμενο είναι τόσο παράδοξο που οι επιστήμονες: Einstein,Podolsy,Rosen το χρησιμοποίησαν ως επιχείρημα για να αντικρούσουν την ισχύ της κβαντομηχανικής. Παρόλα αυτά, το φαινόμενο υφίσταται και η κβαντομηχανική συνεχίζει και ερμηνεύει καλά το μικρόκοσμο. Σύμφωνα με το παράδοξο EPR, δύο σωματίδια που αρχικά είχαν κάποιες συγκεκριμένες ιδιότητες και ήταν κατά κάποιο τρόπο “συνδεδεμένα”, θα τις διατηρήσουν ακόμα και αν απομακρυνθούν μεταξύ τους στο άπειρο. Ειδικότερα, εάν το ένα σωματίδιο που αρχικά είχε αντιπαράλληλο σπιν σε σχέση με κάποιο άλλο σωματίδιο, αλλάξει την κατεύθυνση του σπιν του ταυτόχρονα και το άλλο σωματίδιο θα την αλλάξει ακόμα και αν βρίσκεται πολύ μακριά από το πρώτο. Στην περίπτωση του φαινομένου EPR, δύο σώματα σε άπειρη απόσταση ουσιαστικά επικοινωνούν-“ανταλλάσσουν πληροφορία”(όχι ενέργεια όμως) με ταχύτητα μεγαλύτερη της ταχύτητας διάδοσης του φωτός.

Φαινόμενο σήραγγας

Το φαινόμενο σήραγγας αποτελεί άλλο ένα περίεργο αλλά πραγματικό φαινόμενο. Σύμφωνα με αυτό, σωματίδια πολύ μικρών διαστάσεων όπως το ηλεκτρόνιο μπορούν να ξεπεράσουν ένα φράγμα ενέργειας, να ξεπεράσουν θα λέγαμε απλοϊκά ένα εμπόδιο κατά τη διαδρομή τους περνώντας διαμέσου.

Συνέπειες της κβαντομηχανικής

Από όλα τα παραπάνω αντιλαμβάνεται κανείς πόσο παράξενος είναι ο κόσμος στις μικρές διαστάσεις όπου ισχύει η κβαντική φυσική. Τα σωματίδια είναι και κύματα. Δεν είναι εντοπισμένα και υπάρχει αβεβαιότητα για το που βρίσκονται. Για την ακρίβεια παίζουμε με πιθανότητες να βρούμε ένα σωματίδιο σε κάποιο σημείο του χώρου. Ο κβαντικός κόσμος είναι δηλαδή πιθανοκρατικός. Το γεγονός αυτό είναι αρκετά δύσκολο να το συλλάβουμε. Ο ίδιος ο Einstein εξοργισμένος σχεδόν είχε δηλώσει πώς “ο Θεός δεν παίζει ζάρια  με το σύμπαν“, υπονοώντας ότι η κβαντομηχανική δεν ευσταθεί. Παρόλα αυτά πληθώρα πειραμάτων επιβεβαίωσε και επιβεβαιώνει την κβαντική φυσική στο μικρόκοσμο. Έτσι ο διάσημος θεωρητικώς φυσικός Stephen Hawking αναδιατύπωσε την περίφημη ρήση του Einstein, λέγοντας πώς “ο Θεός όχι μόνο παίζει ζάρια,αλλά ορισμένες φορές τα ρίχνει σε μέρη που δεν φαίνονται”.

 Σήμερα κανείς δεν αμφισβητεί την εγκυρότητα της κβαντομηχανικής,καθώς  υπάρχει πληθώρα εφαρμογών της στη ζωή μας. Πληθώρα ηλεκτρονικών διατάξεων έχει κατασκευαστεί λαμβάνοντας υπόψη την κβαντική φύση του ηλεκτρονίου. Χάρη στο φαινόμενο σήραγγας έχουμε τρανζίστορ και άρα ηλεκτρονικές διατάξεις από τους υπολογιστές μέχρι τους τομογράφους.

maxmag

Η ΑΠΟΚΑΛΥΨΗ ΤΟΥ ΕΝΑΤΟΥ ΚΥΜΑΤΟΣ