Premium

Získejte všechny články
jen za 89 Kč/měsíc

Proč se kvantová mechanika týká především makrosvěta

Slyšeli jste asi miliónkrát, že kvantová mechanika je fyzikou mikrosvěta. Mnoho jejích efektů je ale  překvapivě makroskopických. A nemusí to být zrovna Schrödingerova kočka, která úmyslně převádí mikroproces na makro-efekt.

Schrödingerovu kočku vymyslel nositel Nobelovy ceny Erwin Schrödinger proto, aby ukázal, že představa superpozice Kodaňské interpretace kvantové mechaniky je nesmyslná, a potažmo, že celá tato pozitivistická interpretace je logicky nesprávná. Zábavné je, že se nesmyslná představa superpozice této kočky, kdy je kočka zároveň mrtvá i živá, dokud ji někdo nepozoruje, se naopak stala vývěsním štítem tajemnosti kvantové mechaniky, alespoň v očích veřejnosti. Každého z nás totiž přitahují logicky nemožné paradoxy, které nechápeme. Vyplývá to z tzv. teorie neschopnosti. Nepochopení nás nutí i nonsens, jako je právě tato kočka, obracet v hlavě neustále dokola, přestože bychom jej měli prostě odmítnout. :-)

Pan Schrödinger u své kočky využil faktu, že kvantové efekty obvykle směrem k makroúrovni postupně slábnou až vymizí a vytvořil představu kauzálního řetězce, kde jedna mikročástice přenese své kvantové vlastnosti na makroobjekt, kočku, kde by se už kvantová mechanika neměla projevovat. Podle některých je tato kočka skutečně současně mrtvá i živá. Kdyby tomu tak ale bylo, nebyla by kvantová mechanika především záležitostí mikrosvěta, neboť kvantový by mohl být každý makroobjekt, který nepozorujeme.

Kvantová mechanika není nikdy omezena na mikrosvět. Stačí uvážit vlnovou funkci opět pana Schrödingera. Ta určuje pravděpodobnost, kde se částice vyskytuje, a pro každou částici se rozprostírá v prostoru prakticky do nekonečna. Není to tedy žádné mikro, ale makro. Dá se namítnout, že vlnová funkce jedné částice má nejvýznamnější oblast poměrně malou, a dále je její vlnová funkce rušena spoustou dalších vlnových funkcí. To je ale jen praktický argument, který nepopírá fakt principiálně obrovského rozměru vlnové funkce každé částice.

Chceme-li ale hodně praktický protiargument proti mikro-charakteru této teorie, stačí se podívat na prostorové rozměry další ikony kvantové mechaniky, tzv. dvojštěrbinového experimentu (viz velmi názorné video s českými titulky níže). V něm je podle Richarda Feynmana soustředěna podivnost kvantové mechaniky nejvíce.

Jenže tento experiment nemá žádné mikrorozměry, ale je patrný prostým okem. Můžete si jej realizovat klidně sami doma a uvidíte, že není problém, aby měla významná část vlnové funkce rozměry decimetrů (viz další video níže). Částice je tedy sice opravdu nepatrná, ale podstata kvantové mechaniky, vlnová funkce, není. Nebýt totiž této funkce, nebyla by žádná tajemná kvantová mechanika, ale mikročástice by byly jen kuličky, které by se chovaly velmi podobně jako velké koule, jen by byly podstatně menší.

Lze možná namítnout, že vlnová funkce není reálný fyzikální objekt, ale pouze funkce určující pravděpodobnost výskytu částice. Ale když vidíme, jaký má tato funkce reálný vliv na chování reálné částice třeba právě ve výše popsaném experimentu, nelze ani na vteřinu pochybovat, že se za ní přinejmenším skrývá něco reálného. Matematická funkce jako abstrakce totiž nemůže ovlivnit nic reálného. Vlnová funkce nicméně popisuje to reálné, co ovlivňuje částici. Tím reálným je zřejmě de Broglieho pilotní vlna, kterou si můžeme představit v metafoře jako vlnu  na vodě, na níž poskakuje částice. Tuto reálnou vlnu popisuje Schrödingerova vlnová rovnice popisuje jen deformovaně a nepřímo (viz podrobnější výklad v blogu Naučte svého psa kvantovou mechaniku).

A kdyby nám decimetry jako důkaz makrorozměrů kvantové mechaniky nestačily, což takhle tisíc kilometrů? V roce 2017 se Číňanům podařilo teleportovat vlastnosti kvantové částice ze Země na oběžnou dráhu, viz třeba článek Teleport na oběžnou dráhu. Vědcům se poprvé podařilo přenést data z povrchu Země. Vlnová funkce dvou kvantově provázaných částic měla v tomto případě významné rozměry od 500 do 1400 km. Konkrétní hodnota záležela na poloze družice.

No, a další přímo "hmatatelný" projev kvantových vlastností jsou například supratekutost (stav kapaliny, kdy je její viskozita nulová, a proto teče až neuvěřitelně snadno)  či supravodivost (stav materiálu, kdy je jeho elektrický odpor nulový), jejichž "rozměry" jsou makroskopické. Běžně se v laboratořích s nimi pracuje při rozměrech obvyklého lidského světa (viz videa níže).

Video ilustrující kvantovou supratekutost, tedy sladění (koherenci) vlnových funkcí obrovského množství atomů, můžete vidět výše. Supravodivost přibližuje zase video níže.

Skoro to nakonec vypadá, že podstata kvantové mechaniky, vlnová funkce, je záležitost makrorozměrů, ale ač velká, je tak slabá, že obvykle významně ovlivňuje především nepatrné mikročástice.

P.S.: Teď mi došlo, že dalším makroprojevem kvantové mechaniky jsou spektrální čáry třeba hvězd. Tam jsou jasně vidět diskrétní čáry, které odpovídají diskrétním kvantovým skokům v elektronových  obalech, viz obrázek níže.

Absorpční spektrální čáry jsou ty 4 svislé tmavé pruhy.

 

Autor: Jan Fikáček, Ph.D. | pondělí 26.8.2019 9:03 | karma článku: 45,01 | přečteno: 5472x
  • Další články autora

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: 14,27 | Přečteno: 488x | 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: 14,89 | Přečteno: 559x | 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: 18,97 | Přečteno: 699x | 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: 20,88 | Přečteno: 1004x | Diskuse | Věda

Jan Fikáček, Ph.D.

Způsobil knihtisk upalování čarodějnic?

Za minulého režimu jsem slýchal, že vzdělání a šíření informací vede automaticky ke správnému názoru v politice a k pravdě vůbec. Dnes se ale nezdá, že by šíření informací na sociálních sítích vedlo k rozumným názorům.

16.10.2024 v 9:07 | Karma: 20,35 | Přečteno: 703x | Diskuse | Věda

Nejčtenější

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...

„Je to tu peklo.“ Dva dny s narkomany na Andělu, drogovém epicentru Česka

4. února 2025

Premium „Já chci umřít. Fakt chci umřít. Rozumíte? Bože, prosím, ať už chcípnu, tohle není život, tohle je...

Masakr ve švédské škole si vyžádal deset mrtvých. Zahynul i pachatel, říká policie

4. února 2025  14:08,  aktualizováno 

Zhruba 10 mrtvých si vyžádala úterní střelba v areálu vzdělávacího centra v Örebro ve středním...

Šikaně čelila roky, říká matka napadené dívky. Škola pochybení odmítá

3. února 2025  13:26

Několik desítek dětí v sobotu v Hodoníně přihlíželo nevybíravým útokům na dvanáctiletou dívku. Ta...

Fico píše Muskovi. Dejte nám informace o dotacích pro média, žádá

10. února 2025  16:50,  aktualizováno  17:38

Slovenský premiér Robert Fico reaguje na plánované zrušení americké Agentury pro mezinárodní rozvoj...

Unikátní nález archeologů v Oslavanech. Muže z neolitu pohřbili vsedě

10. února 2025  17:32

Ojedinělý nález se podařil archeologům z organizace Archaia na konci minulého roku v Oslavanech na...

Bankám v Ústeckém kraji vyhrožoval anonym bombou, policisté po něm pátrají

10. února 2025  15:57,  aktualizováno  17:30

Policisté prověřovali anonymní výhrůžku bombou v pobočkách ČSOB v Ústí nad Labem a v Kadani. V...

Pes v Plzni napadl nezletilou dívku, jejímu whippetovi prokousl hlavu

10. února 2025  17:10

Policisté v Plzni se zabývají dvěma útoky psů. K nedávnému došlo minulý týden, kdy v Křimicích...

  • Počet článků 321
  • Celková karma 16,04
  • Průměrná čtenost 3097x
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.