Ut Jele A Fizikában
Mikor kezdtük az atomokat lebontani kisebb részekre? Aztán fokozatosan kiderült, hogy ez a rettenetesen bonyolult, absztrakt kvantumelmélet nemcsak az atomot alkotó részekre igaz, hanem egy egész atomra is. Ennyi mindent fel kell még benne fedezni? Próbáljuk meg először megmagyarázni közérthetően, hogy mi a kvantumfizika, ugyanis már magában ez nagy feladat.
Sebesség Jele A Fizikában
Mármint maga az emberi tényező? Leegyszerűsítve el lehet magyarázni, hogy mivel tudunk ilyesmit mérni? Most mi jön, hogy az elméletet megpróbálják igazolni? Nem csak vákuumot, de ultrahideg hőmérsékletet is. Viszont az elméleti oldalról ma már egyre inkább meg vagyunk róla győződve, hogy határ a csillagos ég. A kvantumelmélet kialakulásakor Schrödinger egy úgynevezett hullámfüggvényes sémát vezetett be. És valóban, a Neumann-féle szigorú elválások esetén valami ilyesmit muszáj zárókőként rárakni. Ott volt például a meglepetés, amit ma úgy hívnak, hogy kvantuminformatika, kvantumszámítógép, kvantumkriptográfia. Csak egyszerűen logikailag nagyon nehéz lenne lezárni az elméletet úgy, hogy ha ezt levenném a tetejéről. H jele a fizikában 4. Vákuumot jelent ez a teljesen zajmentes környezet? Soha egyetlenegy kísérlet nem mondott ellent neki, és ahol elég pontosan tudtunk mérni, ott minden bizonyította is. Két hónap alatt hetvenezer fotont jósolt a Penrose-féle verzió egyébként, mi csak 576-ot találtunk. Térjünk kicsit vissza a kvantumfizikához konkrétan. Kepler még, azt hiszem, hivatkozott a maga törvényeinél esztétikai meg teológiai magyarázatokra, de ez fokozatosan kikopott a modern tudományból.
Mi egy makroszkopikus, kísérleti világban élünk, nekünk tényleg az kell, hogy tetszőleges pontossággal megismerhető időpontokat tudjunk hozzárendelni fizikai jelenségekhez is, hogy a dolgoknak pályája legyen, biztosak legyünk, hogy igen, ez a mutató most a nulláról kimozdult az ötre. Gondolatkísérlet igen, amiről ő nem gondolta, hogy bárkit is megrendít majd. De a tudomány így működik: ha az ember jó irányba indul el, akkor, ha egy tökéletlen koncepciót sikerül megfogalmaznia, megvizsgálnia, az már haladást jelent. Van, de ennek a jelentősége csak évtizedekkel később derült ki. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát. És mi a következő lépés akkor? Nem sokan figyeltek rám, mondjuk rá sem, mert az egészet lehetetlen volt kísérletileg ellenőrizni, olyan kicsi effektusról volt szó. Az elnevezés onnan származik – és mindmáig elég találónak mondhatjuk –, hogy az atomi világban kvantáltság van, azaz vannak olyan kicsi mennyiségek, amelyek alá nem lehet menni. A kutatók és egyetemi tanárok nagy része még mindig ott tart, hogy elismeri: ehhez a mi, évszázadokon keresztül a newtoni fizikához szokott szemléletünk nem tud alkalmazkodni. Ez lett a kvantumelmélet. Különösen, amikor az atomok szerkezetéről is fogalmunk lett. H jelentése fizikában. Ez a kevés foton nem azt mutatja, hogy az elmélettel valami hiba van, hanem egy pontosítást jelent.
H Jele A Fizikában 1
A fotonról már sok-sok évvel ezelőtt be tudták bizonyítani ezt, aztán úgy gondolták, hogy ha már lúd, legyen kövér, és nézzük meg, tud-e egyszerre két helyen lenni. Sebesség jele a fizikában. Az elektronoknál ezt bőven bizonyították már a húszas évek végén, aztán a fotonoknál úgyszintén, innen ugrottak tovább. Egy bizonyos típusú kísérletnél tudjuk, hogy nanokelvinre kellene lehűteni a környezetet. Nemcsak a mikrovilág elmélete a kvantummechanika, hanem nagyon nagy valószínűséggel a nagy, akár csillagászati méretű objektumokra és dinamikákra is érvényes, előkerült a Schrödinger-féle paradoxon.
De piszkálja a csőrét fizikusnak, filozófusnak, teológusnak, metafizikusnak, lassan egy évszázada. H jele a fizikában 9. A következő lépés, amire én várnék, hogy beérjenek azok a direkt kísérletek, amelyek egy-egy ilyen icipici szemcsét annyira zajmentes, adott esetben alacsony hőmérsékletű, más esetben rendkívül alacsony elektromágneses zajhátterű laborban próbálnak meg itt-és-ott típusú szuperponált helyzetbe kényszeríteni. Ezt a gyenge elektromágneses sugárzást mi kiszámoltuk – függ attól, hogy az elméletnek van egy szabad paramétere, ami lehet akkora, mint egy atommag mérete, lehet akár akkora, mint egy atom, és lehet a kettő között. Korábban ez egy paradoxon volt, ami nagyon érdekes, de nem volt semmi relevanciája arra, hogy mi hogy fejlesztjük, hogy alkalmazzuk a kvantummechanikát.
H Jele A Fizikában 4
Amikor azt az interjút adtam, akkor kezdték el a nagy techcégek felfedezni, hogy mennyi pénzt kell ebbe ölni, mert ki tudja, mi lesz belőle. De arra, hogy például az elektron hogyan viselkedik az atomban, nem volt már alkalmazható a Newton-féle, egyébként tökéletes fizikai elmélet. A gravitáció miatt a tömeg növekedésével ezek a Schrödinger macskája típusú állapotok lebomlanak. Meg hát Penrose maga is járta a világot ezzel az elméletével elég kitartóan. Száz éve tart egyébként, hogy az ember azt hiszi: érti a kvantumelméletet, és mindmáig csapnak a homlokukra nagy tudósok is, hogy igen, hát erre nem gondoltam. 2000-ben azt mondtam, hogy tíz éven belül itt igazi elmozdulás nem lesz.
Elképzelhető, hogy egy következő kísérlet úgy beszűkíti, hogy az elméletet ezen formájában ki lehet dobni, de egyelőre ott tartunk, hogy ebben a paraméterezett formában még túlél. Ha valaki azt mondja, hogy a kvantummechanika érvényes az ilyen nagy testekre is, akkor kinyílik az újabb kérdések tárháza, amiket lehet, és szerintem érdemes is megválaszolni. A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Ezt hogy képzelje el az átlagember?
H Jele A Fizikában 9
Ilyen gyors ez a tudományterület? Minél nagyobb a tömeg, annál kevésbé engedi meg, hogy létrejöjjön az ilyen állapot, amely egy elektronra és egy makromolekulára biztosan létezik. Az előtudomány a fizikatudomány, amit finomítani kellett. Mennyire van gyerekcipőben egy kvantumszámítógép jelenleg? Van már ötlet, hogy milyen hasznos feladatokról is lehetne szó? Nemcsak a hétköznapi szemléletünk, de a tudományos megközelítés és a tudomány emberei is gondban vannak, ha bele kell helyezkedniük ebbe az új világba. Ha jól értem, ez már csak ahhoz kellett, hogy összekösse a kvantummechanikát azzal, amit mi látunk és érzékelünk? Szóval ezt a kérdést, hogy hol tart most a kvantumszámítógép, sajnos már nem nekem kell feltenni.
Mondom, ez egy logikailag szükségesnek látszó feltevés, ami nehezen helyettesíthető valami más, nem ilyen, szubjektumot előhívó feltevéssel. Akkor megnézzük, hogy vajon megmarad-e abban, tűri-e, vagy az az effektus, amit mi a gravitáció bevonásával kiszámolunk, elkezdi gyilkolni ezt a szuperponált állapotot. Szerencsére nem csak ezzel, mert akkor nem ülnék itt, hiszen annyira extrémnek számított, hogy az én időmben ezzel nem lehetett volna se állást kapni, se doktorit írni, se kutatási státuszt szerezni vele. Ez csak egy utat jelölhetne ki, hogy merrefelé kell elindulni. A zaj alatt ilyen kvantumos méretű effektusokat kell értenünk, ezektől kell megszabadulni, vagy valahogy kizárni őket. A kapcsolat a mikrovilág saját törvényei és a mi makrovilágunk között Neumann szerint úgy létesülhet, hogy valaki ránéz, megméri. Úgy látjuk, hogy a dolgok valahol vannak, a helyük, a jelenlétük, a pályájuk meghatározott. És a viselkedésüket, a dinamikájukat, az állapotukat valamiféle hagyományos módszerrel le tudjuk írni. Igen, olyan, ami még fontos lehet, amire senki nem gondolt. Mindmáig tart az a mondás, hogy megérteni ezt igazából nem lehet, alkalmazni, megszokni igen. Ez a történet az volt, hogy egy elektronnak – mert ez volt a kísérleti nyúl az atomot alkotó elemek fizikájában – nem pályája van meg helye, hanem egy térben eloszló függvény, bizonyos sűrűségeloszlás rendelendő hozzá, és ahol ez a függvény elég sűrű, ott az elektron inkább van, mint ott, ahol ez a függvény lecseng. Az atomi rendszerek esetében valami mást kellett kitalálni. Meg lehet magyarázni pár szóban az alapfeltevéseket? A kísérleti technológiák arra szolgálnak, hogy ilyen szemcséket megpróbáljunk teljesen zajmentes környezetben vizsgálni.
A gravitáció a kvantumfizikának, a részecskefizikának és magának a sztenderd modellnek is ilyen mostoha része. Igen, ő a fekete lyukakkal kapcsolatban lett Nobel-díjas.