Premium

Získejte všechny články
jen za 89 Kč/měsíc

Cestující metra jako kvantové vakuum

Kvantová mechanika je pro většinu lidí nepochopitelná tajemná sféra. Přitom se dá pochopit celkem lehce. I v našem běžném životě můžeme pozorovat jevy, které snadno chápeme, a přesto jsou názornou metaforou kvantového chování.

Jako prostředek pochopení jednoho z efektů kvantové mechaniky nám poslouží cestující v metru. Musíme ale uvažovat metro v "bordelářských" státech, jako je třeba Belgie nebo Francie. Nepomůže nám pražské metro, které v podstatě dodržuje svůj pravidelný jízdní řád a udržuje tak vlaky ve zhruba stejných časových intervalech.

Ale v městech, kde se na nějakou tu minutu nehledí, zjistíte, že vlaky, které se ocitly blíže k sobě, než by podle jízdního řádu měly, jsou dále "přitahovány" jakousi zvláštní "silou", neboť mají tendenci se stále k sobě více blížit. Čím je to způsobeno? Představme si dva za sebou jedoucí vlaky metra. Když 2. vlak jede poměrně blízko 1. vlaku před ním, nastupuje do této 2. soupravy méně pasažérů, protože 1. metro jí cestující "vyžere".

Do 1. metra nastupuje více lidí, ale tím pádem z něj později i více lidí vystupuje, takže celkový pobyt 1. vlaku ve stanici je delší než u 2. vlaku, protože 1. souprava musí čekat na nástup a výstup více pasažérů. Na 2. vlak už mnoho pasažérů nezbude, nástup a výstup je tedy rychlejší, a proto 2. vlak odjíždí o něco dříve a přibližuje se k prvnímu.

A co to má společného s kvantovou mechanikou? Kupodivu hodně. V kvantovém vakuu, tedy v úplně prázdném prostoru, se dá pozorovat tzv. Casimirův jev. Ten spočívá v tom, že se ve vakuu začnou ještě více přibližovat dvě desky, které jsou blízko u sebe. Jsou přitahovány podobně jako ony dva vlaky v metru. Podívejte se na obrázek Casimirova efektu z Wikipedie:

Vysvětlení? Vakuum není úplné prázdno, ale vznikají v něm tzv. virtuální částice, které existují tak kraťoučce, že snad ani neexistují. Nemají pořádné vlastnosti pořádné částice a hned zase zmizí. Nicméně protože jich je nutně mezi blízko položenými deskami méně než vně desek, neboť vakuum je plné těchto virtuálních částic, tlačí desky k sobě.

Tyto virtuální částice tedy "nastupují do existence" a "vystupují z existence" jako pasažéři do a z vlaku metra, a když jich nastupuje a vystupuje více než jinde, vytváří jejich větší množství tlak, který metro nebo desku někam tlačí. V případě metra tlačí taková "síla" proti pohybu 1. vlaku, tedy tento vlak vlastně brzdí. Anebo si můžeme představit malý počet nastupujících cestujících do 2. soupravy jako sílu, která 2. vlak urychluje. Čím blíže soupravy jsou, tím se tato síla zvětšuje. Nebýt bezpečnostních opatření v metru, vlaky by se nakonec srazily.

Rozdíl mezi metrem a kvantovým vakuem je ten, že v případě metra se celý systém pohybuje vůči cestujícím (na peróně), kdežto v případě vakua jsou desky v "klidu" (nebudeme si chápání komplikovat teorií relativity, která by tento klid zpochybnila). Ale jinak jde o stejný "podtlak" mezi dvěma objekty. Je to v obou případech efekt vakua, buď efekt vakua cestujících, tedy efekt jejich malého počtu, nebo efekt vakua, tedy malého počtu virtuálních částic (tedy jakéhosi vakua virtuálních částic ve vakuu reálných částic).

Ve fyzice nejednou existuje několik odlišných způsobů výkladu nějakého jevu, které jsou všechny správné. Tady máme štěstí, že i další výklad je také velmi názorný. Tak si ho ukážeme. Je na videu níže.

Místo částic (nebo cestujících) je tato názorná analogie založena na vlnách. Prostě v "rozbouřené" kapalině je malý prostor mezi deskami a ten nedovoluje vznik velkých vln (vln dlouhých, tedy s velkou vlnovou délkou), což způsobuje, že vnější vlny jsou silnější. Krátkých vln vzniká všude stejně, jen ty dlouhé jsou vně desek jaksi navíc.

Snad se nám tedy jedna tajemnost kvantové mechaniky ozřejmila. Tímto názorným způsobem si postupně objasníme všechny tajemné efekty kvantové mechaniky. Teď se ještě jen dopustíme likvidace další kvantové tajemnosti. Virtuální částice jsou nejednou veřejností chápány jako jakési nereálné částice ze záhrobí. Všimněme si ale, že tyto "nereálné" částice mají v Casimirově jevu zcela reálný efekt (stejně jako mají reálný efekt virtuální částice při interakcích (reálných) elementárních částic podle Feynmanových diagramů). Má-li ale něco reálné důsledky, pak je to reálné. Jde tedy pořád o reálné částice, které ale mají podivné vlastnosti, třeba takové, že existují nepředstavitelně krátce.

(Díky za objevení úžasného video simulujícího Casimirův jev patří Angelovi Papadopoulosovi.)

Vyšlo také na OSLu: http://www.osel.cz/9383-cestujici-metra-jako-kvantove-vakuum.html

Autor: Jan Fikáček, Ph.D. | úterý 9.5.2017 9:07 | karma článku: 36,41 | přečteno: 1733x
  • Další články autora

Jan Fikáček, Ph.D.

Je váš bůh dostatečně božský? Aneb, jaký je skutečný bůh?

Původně měli bohové lidskou nebo zvířecí podobu, jako třeba Zeus nebo Poseidon nebo bohové egyptští. V křesťanském okruhu je známá naivní představa dědouška na obláčku. Děda to měl být proto, že staří lidé mají být moudří.

11.2.2025 v 9:07 | Karma: 14,94 | Přečteno: 416x | Diskuse | Věda

Jan Fikáček, Ph.D.

Existuje v Česku svatá a mechanická inkvizice (srovnání s dobou marxistickou)? - 3.díl

Na té kauze kolem mé disertace mě zaujalo, že jsem se o ní nedozvěděl z university, ale z tisku. Člověk by předpokládal, že když je vědecká kritika na vědeckou práci, tak její autor dostane prostor se obhájit. Bláznivý požadavek.

4.2.2025 v 9:07 | Karma: 15,62 | Přečteno: 528x | Diskuse | Věda

Jan Fikáček, Ph.D.

Existuje v Česku svatá a mechanická inkvizice (proti filosofii)? - 2.díl

V minulém díle na toto téma jsme upozornili na nevědeckou kritiku ze strany jednoho universitního profesora (a dalších pedagogů). Dnes se podíváme trochu na psychologické souvislosti této kauzy.

28.1.2025 v 9:07 | Karma: 15,93 | Přečteno: 578x | Diskuse | Věda

Jan Fikáček, Ph.D.

Existuje v Česku svatá a mechanická inkvizice (proti nezávislému myšlení)? - 1.díl

Tak jsem změnil povolání a místo vydělávání peněz ve „finančnictví“ jsem se pustil do vědy a filosofie. To mě baví mnohem víc, i když je to zatím spíše investování, příjem minimální. Překvapilo mě ale, co vše se v české vědě děje.

21.1.2025 v 9:07 | Karma: 19,79 | Přečteno: 724x | Diskuse | Věda

Jan Fikáček, Ph.D.

Je vesmír konečný nebo nekonečný?

Ptá se fyzička Sabine Hossenfelder ve svém videu. A odpovídá často špatně, někdy správně. Netřeba se divit, protože na takové otázky fyzika nestačí. Copak fyzika zkoumá, jestli může nekonečno existovat? Nikoliv!

3.12.2024 v 15:09 | Karma: 21,07 | Přečteno: 1014x | Diskuse | Věda

Nejčtenější

„Dálnicí nás úplně odřízli.“ V obcích kolem nově otevřené D4 krachují podniky

12. února 2025

Premium V prosinci nově otevřený úsek dálnice D4 odklonil tranzit přes obce, místní teď trápí úpadek jejich...

Lékař si nevypnul kameru. Uspokojování od sestry „viděla“ i hlava republiky

12. února 2025  11:23

Nechtěnými svědky intimních chvilek uznávaného lékaře a zdravotní sestry se v ruském Dagestánu...

Pekarová chválila Kingdom Come. Nemáte zásluhu, neparazitujte, sepsul ji autor

6. února 2025  16:55,  aktualizováno  7.2 8:43

Hra Kingdom Come Deliverance 2 od českého vývojáře Warhorse Studios je celosvětový prodejní hit....

Trump nevyhostí prince Harryho z USA. Je to chudák, má hroznou ženu, vysvětlil

8. února 2025  21:05

Britský princ Harry se podle serveru listu The New York Post nemusí obávat toho, že bude vyhoštěn...

Policie pátrá po identitě ženy oběšené na dětském hřišti, zveřejnila její fotku

11. února 2025  12:59

Policie pátrá po totožnosti ženy, která se na začátku letošního ledna oběsila na dětském hřišti v...

Poslanci schvalují revizi dávek. Přou se o zranitelné osoby i majetkové testy

13. února 2025  6:07,  aktualizováno  11:08

Přímý přenos Zásadní reformu sociálních dávek projednávají poslanci. Návrh předložený vládou předpokládá...

V Mnichově vjelo auto do skupiny lidí, na místě je několik zraněných

13. února 2025  10:59,  aktualizováno  11:08

V Mnichově ve čtvrtek vjelo auto do skupiny lidí, je několik zraněných, píše portál Bild. Okolnosti...

Chtěla jsem ho postrašit, řekla soudu žena. Po hádce pětkrát bodla partnera

13. února 2025  11:01

Za pokus o vraždu stojí u Krajského soudu v Brně žena, která podle obžaloby loni v červenci ve...

Šum a pak hlasitá rána. Pobřežní stráž zveřejnila nový záznam imploze Titanu

13. února 2025  10:54

Pobřežní stráž USA zveřejnila nový zvukový záznam, na kterém je slyšet imploze ponorky Titan, k níž...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

  • Počet článků 322
  • Celková karma 16,57
  • Průměrná čtenost 3090x
Vystudoval chemii (SŠ), kybernetiku, řízení, ekonomii a teorii systémů (interdisciplinární studia - VŠ), je obecně uvažujícím člověkem někde na pomezí mezi přírodními vědami a filosofií. Roky vyučoval filosofii fyziky a virtuální reality na PřF a MFF UK v Praze. Od září 2021 Ph.D. se zaměřením na filosofii fyziky a matematiky. Pracoval jako evropský expert pro "Future Technologies", 7 let pak v jedné z nejvyšších evropských pozic v počítačové bezpečnosti. Momentálně finanční expert na evropské úrovni. V letech 1991-7 byl předsedou společnosti Mensa ČR. Je členem světové vědecké Společnosti pro filosofii času. Absolvent Oxfordského kurzu Filosofie vědy. Více informací zde.

Chcete-li sledovat diskuse v "jeho" skupině, připojte se do Vědecké filosofie & Fyziky (nejen). jfikacek@gmail.com
 
Upozornění: Toto je popularizační blog pro veřejnost, neberte ho tedy jako vědeckou dizertační práci. Někdy je to jen divoká fantazie. Na druhé straně se snaží udržovat jistou vědeckou kvalitu, takže "esoterické" komentáře nejsou vítány.