Jak se kvantově projevují malé děti a co z toho vyplývá

Odpovědi na proč a jak funguje vesmír. Psáno pro Tima, mého syna, ale určitě si to rádi přečtou i jiní.

Drahý Time,

v dnešním díle bych se rád ohlédl za dobou, když jsi byl opravdu malé prtě a spojil bych to i se stejným obdobím tvých sourozenců. Jakožto hrdý otec a kvantový mechanizátor jsem samozřejmě pozoroval při různých situacích projevy, které se nedaly vysvětlit jinak, než na kvantové úrovni. Tedy bráno z hlediska Kodaňské interpretace. O jednotlivých jevech si potom budeme povídat i později, ber to jako humorný úvod do kvantové fyziky

Záhada prázdné postýlky

Typický projev duality mezi hmotou a vlněním. Podle toho, jak se na to díváme, někdy je částice částicí a jindy vlněním. V praxi se to projevuje tak, že jsem byl obvykle srdceryvným křikem přivoláni do pokoje, kde ještě před chvíli klidně a mírumilovně spal někdo z vás v postýlce se šprušlemi. Místo spánku jsem vás našel na podlaze ležící, křičící. A zatímco jsem vás konejšil v náručí, zkoumajíce, jestli jste celí, tak jsem přemýšlel, co se mohlo stát.

Z pohledu kvantové fyziky jde o jasný projev výše zmíněné duality. Je to analogie pokusu se dvěma štěrbinami. Zkoušelo se to ze začátku s fotonem, později atomem a nyní i se složitými molekulami. Při průchodu clonou se hmota mění na vlnění, interaguje sama se sebou a na stínítku vytváří interferenční obrazec. Nebo taky ne, potom to na stínítku vypadá, jako byste těmi štěrbinami náhodně prohazovali kamínky.

Vzhledem k tomu, že nebylo možné, abyste prošli mezerou mezi prušlemi, muselo se jasně jednat o projev duality částice - vlnění. Po průchodu šprušlemi jste přešli z vlnění zase na hmotu a gravitace vás přitáhla k zemi. Bohužel mi maminka zatrhla dělat si značky, pokaždé když jsem někoho z vás sbíral ze země, proto teď nemůžu posoudit, jestli místa vašich dopadů vytvářela interferenční obrazec nebo ne a tím ani potvrdit, jestli se u malých dětí projevuje ta dualita.

Bez  určení přibližné vlnové délky dítěte potom nejde v budoucnu konstruovat postýlky tak, aby účinně zabránily dětem něco podobného provádět.

Kvantové tunelování

Pod kvantovým tunelováním rozumíme efekt, kdy se částice dostane přes energetickou bariéru, aniž by k tomu měla potřebnou energii. Jedním z praktických příkladů je studená fúze – i zde se částice tunelují a provádějí slučování jader deuteria za podmínek, jakým nejsou fyzici za střízliva ochotni uvěřit.

Podezření na kvantové tunelování bylo už při jevu suché plenky a mokrého dítěte, Ovšem pokud si spočítáte rozložení pravděpodobnosti tohoto jevu, bude vám jasné, že to musí být Kleinův efekt. Nicméně za mlada jste zvládali i tunelování. A to především v oblasti jídla, písku a různého smetí. Je až s podivem, s jakou lehkostí a jak často jsem nacházel především mrkvičku, špenát a podobné věci v místech, kam se jinak než kvantovým tunelováním nemohli dostat. Často i za mého přímého a bedlivého dozoru se tyto velmi dobře barvící látky záhadně z talířku přesouvali přímo skrze bryndák na obvykle bílé nebo světlé dupačky, kde tvoří nevypratelné skvrny. A psát o tom, kde všude jsem u vás nacházel písek bez ohledu na to, jestli se v oblasti dvou kilometrů od našeho domu bylo pískoviště, je jenom nošením dříví do lesa.

Heisenbergův princip neurčitosti

Tohle jsme s maminkou zažívali skoro pokaždé, když někdo z vás v noci přišel spát k nám, do naší postele: Nezáleželo  na velikosti postele a vaší velikosti, pokaždé nám postel byla malá. Vysvětlení tohoto jevu ale není vůbec jednoduché. To první se opírá Heisenbergův princip neurčitosti vztažený na děti. Před druhou světovou válkou se tento fyzik snažil, ale marně, určit zároveň polohu a hybnost částice. Vždycky dokázal změřit přesně jenom jednu nebo druhou veličinu. Proto ustanovil po něm pojmenovaný fyzikálního princip. Vzhledem k tomu, že s v roce 1932 v třiceti jedna letech věku došel pro Nobelovu cenu, tak mu to jeho elegantní řešení, jak se „vylhat“ z nesplnění zadání prošlo.

Ale zpět k tomu, co je pro nás důležité, tedy kvantové projevy malých dětí. Heisenbergův princip neurčitosti u dětí funguje následovně: Čím přesněji víme, kde děti jsou, tím menší jsou naše  znalosti o tom, co právě dělají a naopak. Když v noci poměrně přesně víme, že dítě spí (pokud by nespalo, vzbudilo by i nás, aby nám to řeklo), potom musí být údaje o jeho poloze nutně nepřesné. V podstatě dokážeme říci, že spí na celé ploše postele, vyjma jejích okrajových částí. Není potom divu, že nejeden rodič spí na boku zalomen v rohu lůžka.

Pokud ovšem ve snaze se trochu pohodlně natáhnout určíme přesně polohu našeho potomka, obvykle ho tím probudíme se všemi důsledky z toho plynoucími. Především to  většinou bývá cesta na záchod, žádost o pití, jídlo, světlo a pohádku a to vše v různých kombinacích. Zasloužilého rodiče snadno poznáme podle toho, že se vyspí i v polohách,  provozovaných obvykle pouze zasloužilými jogíny kdesi vysoko v indických horách. Zkušený rodič se pozná podle toho, že raději spí vedle postele na zemi.

Alternativní hypotéza spánkového prostoru

Existuje ale ještě druhé možné vysvětlení tohoto fenoménu, opírající se o teorii pole. Je totiž dost dobře možné, že spící dítě je možno charakterizovat jeho střední polohou (tedy uprostřed postele, obvykle napříč) a polem, které ve spaní vyzařuje. Toto pole potom deformuje spánkový prostor v místnosti podobně, jako deformuje gravitace prostor normální. Čím blíže ke spícímu mazlíkovi, tím prudší má toto pole spád, odborně řečeno gradient.

Zní to složitě, ale zkuste si představit důlek nebo jamku uprostřed roviny, jako je třeba důlek na kuličky, vy movitější třeba golfovou jamku na greenu. Co se octne za hranou, to se skutálí dovnitř. Co leží přes hranu, je zlomené nebo aspoň ohnuté a stěží jde narovnat (to se mi na mysl vkrádají moje pocity v oblasti zad z takto strávených nocí, ještě než jsem začal raději spávat na zemi).

Proto má spící rodič tendenci zaujmout pozici mimo důlek, což u postelí normálních rozměrů nejde, nebo tak, že si lehne na vrstevnici, aby byl jenom ohnutý a ne zlomený. Obvykle potom spí v polohách zmiňovaných v předchozím odstavci. Otázkou je, jestli i dospělý rodič kolem sebe šíří spánkové pole. Osobně jsem nakloněn tomu, že ano, minimálně jsem ve svém životě pár takových osob potkal. Potom při nevhodné konfiguraci soustavy spící rodič – spící dítě dojde k prudké a hluboké deformaci spánkového prostoru (něco jako když zkřížíte dva dráty pod proudem a vznikne zkrat). Výsledkem jsou spánkové poruchy vedoucí probuzení obou, doprovázené cestou na záchod, žádostí o pití, jídlo, světlo a pohádku a to vše v různých kombinacích.

Ve fyzice každý podobné působení zprostředkovává nějaká částice, u elektromagnetického pole je to foton, u gravitace graviton. Proto teorie spánkového prostoru ke svému potvrzení potřebuje objevení částice, která působení zprostředkovává, tedy sleeptonu. Nezbývá nám než vyčkat, až některý z fyziků u LHC za dlouhých nočních služeb někdo usne u rozdělaného pokusu. Spánkové pole a sleeptony pak budou jistě interagovat s uspořádáním jeho pokusu a výsledek se dostaví. Doufejme, že to nebudou zase svádět na temnou hmotu a energii, jak mají v oblibě, když se vesmír nechová, jak by měl.

O tom, že sleeptony nějak interagují s elektromagnetickým polem nemůže být žádných pochyb, protože jenom tak jde vysvětlit, proč se krávy, jeleni a srny na celém světě pod širým nebem spí hlavou na sever. Jejich spánkové pole interaguje s magnetickým polem země. Pokud tomu nevěříte, mrkněte se na satelitní fotky na Google.

Paradox Zenonova hrnce       

Co je pozorováno, to se nemění, tak to lze říci v kostce. Nebudu mluvit o tak samozřejmých věcech, jako je náhlý skokový růst dítěte, pozorovaný především občasnými návštěvami, zatímco my rodiče, kteří jsme vás vídali každý den jsme si ničeho takového nevšimli. Spíše bych se zaměřil na efekt náhlého umazaní, které se obvykle dostaví v okamžiku, kdy jsem vás na chvíli pustil s očí.  Z našeho naparáděného andílka se mkrnutím oka stal nositel ošacení typu: "Spalte za městem, až bude foukat vítr od města."

Oproti tomu je Zenonův antiparadox snad jediný z kvantových projevů dětí, který mohou rodiče využít ve svůj prospěch. Časté a pečlivé sledování obvykle urychlý přesun potravy z talíře jinam, v ideálním případě do útrob dítěte. V pozdějším věku lze použít prakticky pro každou rodičem nařízenou a dítětem vykonávanou činnost, od oblékání přes osobní hygienu až po pomoc v domácnosti. Ovšem je potřeba i v tomto najít míru, jinak vám dítě pro samé pozorování vůbec nevyroste.