Ένας από τους κεντρικούς χαρακτήρες της ταινίας Watchmen είναι ο Dr.Manhattan, ένας φυσικός που μετατρέπεται σε υπερήρωα μετά από ένα ατύχημα στο εργαστήριο του. Ο Manhattan είναι ικανός να τηλεμεταφερθεί, να δει στο μέλλον και στο παρελθόν και να πολλαπλασιάσει τον εαυτό του. Τι κι αν η μεγαλύτερη υπερδύναμη του ήταν η κατανόηση της κβαντικής μηχανικής;

Τι είναι η κβαντική μηχανική;

Η κβαντική μηχανική αποτελεί ένα σχετικά πρόσφατο πεδίο στη φυσική και μελετά τη συμπεριφορά των πιο μικρών υπαρχόντων συστατικών της ύλης. Μπορεί να είναι μικροσκοπικά, αλλά αυτά τα σωματίδια κατέληξαν να αποτελούν την κατανόηση του κόσμου από την αρχή.

Αυτό που κάνει την κβαντική φυσική παράξενη για να καταπιαστεί κανείς είναι το γεγονός ότι αυτά τα σωματίδια σε υποατομική κλίμακα έρχονται σε αντίθεση με την καθημερινή λογική με πολλούς τρόπους. «Βρισκόμαστε σε ένα πεδίο το οποίο είναι πολύ δύσκολο να φανταστεί κανείς επειδή είναι τόσο διαφορετικό από τον μακροσκοπικό κόσμο στον οποίο ζούμε», εξηγά ο Vlatko Vedral, καθηγητής πληροφοριών κβαντικής επιστήμης στο Πανεπιστήμιο του Leeds. «Έτσι είναι δύσκολο να τη συσχετίσουμε με τη συμπεριφορά καθημερινών μικρών αντικειμένων».

1101-1.2

Κατά ένα μεγάλο μέρος, η κλασική φυσική είναι διαισθητική: είτε είστε είτε όχι οικείοι με τους νόμους του Νεύτωνα, όταν κλωτσήσετε μια μπάλα, η κοινή λογική και η καθημερινή εμπειρία μπορεί να δώσει μια βάσιμη ιδέα σχετικά με το που θα πάει.

Φανταστείτε για ένα λεπτό ότι η μπάλα σας ξεκίνησε να συμπεριφέρεται ως ένα ηλεκτρόνιο. Σε αυτή την περίπτωση, η κβαντική φυσική θα σας έλεγε ότι είναι αδύνατο να ξέρετε που θα προσγειωθεί η μπάλα σας και σκεφτείτε ότι αν την δείτε από την σωστή οπτική γωνία είναι στην πραγματικότητα ένα κύμα ενέργειας παρά ένα φυσικό αντικείμενο.

Από εξισώσεις στην πραγματικότητα

Τα πράγματα ξεκινούν να γίνονται πραγματικά δύσκολα όταν σταματήσετε για να σκεφτείτε τις πιο ευρείες υπονοήσεις της κβαντικής μηχανικής. Καθώς τα πάντα γύρω μας είναι φτιαγμένα από αυτά τα μικροσκοπικά συστατικά, πώς γίνεται αυτή η παράξενη συμπεριφορά να προσκρούει στην πραγματικότητα όπως τη γνωρίζουμε;

Από όσο ξέρουμε όλα τα κβαντικά αντικείμενα-ένα σωματίδιο φωτός, ένα σωματίδιο ύλης όπως το άτομο, ακόμα και ένα μικρό μόριο-μπορούν να συνυπάρξουν σε διαφορετικά μέρη την ίδια ώρα», λέει ο καθηγητής. Πώς τέτοια χαρακτηριστικά μπορούν να μεταφραστούν στην πραγματικότητα την οποία αντιλαμβανόμαστε με τις ανθρώπινες αισθήσεις μας; Αυτό παραμένει ένα μυστήριο.

Ως αποτέλεσμα, υπάρχει μια έντονη συζήτηση ανάμεσα στους φυσικούς στο πώς συμβιβάζεται η κβαντική φυσική με αυτά που βλέπουμε γύρω μας καθημερινά. «Θα έλεγα ότι οι περισσότεροι από εμάς σίγουρα συμφωνούμε μέχρι ενός σημείου ποιες είναι οι προβλέψεις, αλλά καθώς το κλιμακώνονται τότε δημιουργείται μια μεγάλη διάσταση στην κοινότητα», σχολιάζει ο καθηγητής.

1101-1.1

«Έχουμε κάτι συναρπαστικά επιτυχημένο όταν φτάνουμε στις προβλέψεις, αλλά με κάποιο τρόπο το βρίσκουμε πολύ δύσκολο να καταλάβουμε τι πραγματικά σημαίνουν», προσθέτει.

Φιλοσοφικοί συλλογισμοί αναφέρουν ότι το γεγονός παραμένει σε υποατομικό επίπεδο, καθώς η κβαντική μηχανική απλά λειτουργεί, παρόλο που φαίνεται να προκαλεί την ανθρώπινη φαντασία.

Ο Vedral παίρνει το παράδειγμα της δομής ενός ατόμου «Για μένα είναι πολύ δύσκολο να πω τι στην ουσία είναι ένα άτομο, επειδή τώρα βρίσκεται εκτός του οπτικού μας πεδίου-είναι δύσκολο να το σχεδιάσουμε, να καταλήξουμε με μια γεωμετρική εικόνα. Αλλά εξακολουθώ να μπορώ να χρησιμοποιήσω τα σωστά μαθηματικά για να κάνω προβλέψεις για το τι θα συμβεί αν μετακινηθεί, η κατευθύνουμε ένα λέιζερ προς αυτό».

Αυτό σημαίνει ότι η πρακτική εφαρμογή της κβαντικής μηχανικής όπως οι κβαντικοί υπολογισμοί ή η κρυπτογραφία πιθανό να δουν το φως της μέρας στο κοντινό μέλλον, ή ακόμα κερδίζοντας ολοκληρωμένη κατανόηση, η κβαντική μηχανική παραμένει ένα μακρινό όνειρο.

Author: Giorgos Chr