Περί Κβαντικής Φυσικής

Τις τελευταίες μέρες έχει γίνει αρκετή συζήτηση γύρω από την απόφαση της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών να εκδώσει ένα βιβλίο μίας ηθοποιού η οποία προσπαθεί να συνδέσει το θέατρο και τις τέχνες με την κβαντική φυσική. Δεν έχω σκοπό να αναπαράγω αυτούσια μέρη του βιβλίου αλλά όπου χρειαστεί θα παρουσιάσω το κύριο νόημα.

Στο συγκεκριμένο βιβλίο σε κάποια αποσπάσματα, τα οποία έχουν δημοσιευθεί, ουσιαστικά η συγγραφέας αναφέρει ότι μέσω του διαλογισμού μπορείς να επικοινωνήσεις με τον εσωτερικό σου κόσμο, κυριολεκτικά, και να νοιώσεις τα άτομα από τα οποία αποτελείσαι, ακόμα και τα στοιχειώδη σωματίδια τα οποία δομούν τα άτομα σου. Έτσι καταφέρνεις να συνδεθείς  με τον κβαντικό σου κόσμο.

Εδώ λοιπόν θα βάλω μία τελεία και θα προσπαθήσω να κάνω ξεκάθαρα κάποια πράγματα. Τι είναι η κβαντική φυσική και τι δεν είναι.

Η κβαντική φυσική είναι η τελευταία μεγάλη επανάσταση που υπήρξε στην επιστήμη. Ήταν η κατάρρευση ενός κόσμου και η δημιουργία ενός νέου, ο οποίος βέβαια περιλαμβάνει τον παλιό.

Μέχρι τον ερχομό του Γαλιλαίου και την εισαγωγή της πειραματικής διαδικασίας η φυσική ήταν άρρηκτα συνδεδεμένη με την φιλοσοφία. Φιλοσοφία, Φυσική και Μαθηματικά είναι έννοιες ταυτόσημες στην Ευρώπη από τα αρχαία χρόνια. Ο Αριστοτέλης, ο Πυθαγόρας, ο Δημόκριτος και άλλοι είναι ταυτόχρονα φιλόσοφοι και φυσικοί και μαθηματικοί. Μέχρι την στιγμή που θα εισάγει ο Γαλιλαίος το πείραμα στην καθημερινότητα του φυσικού και η επιστήμη με την φιλοσοφία επιτέλους παίρνουν ξεχωριστούς δρόμους. Η Φυσική στηρίζεται στην αιτιοκρατία. Τα πάντα συμβαίνουν για ένα λόγο. Ένα αντικείμενο κινείται ή παραμορφώνεται επειδή του ασκείται κάποια δύναμη. Μέχρι την γέννηση της κβαντικής φυσικής κάτι τέτοιο φαντάζει απόλυτα λογικό και το να ισχυριστεί κάποιος το αντίθετο μάλλον είναι αδύνατο.

Κι ερχόμαστε στο περίφημο πείραμα της διπλής σχισμής. Στο πείραμα αυτό μελετούσαν μία δέσμη ηλεκτρονίων, η οποία περνά μέσα από μία διάταξη δύο παράλληλων σχισμών. Στη συνέχεια τα ηλεκτρόνια που περνούσαν από τις σχισμές έπεφταν σε μία οθόνη. Το παράδοξο του πειράματος ήταν πως ανάλογα με το μέρος που «κοιτάμε», σχισμή ή οθόνη, αλλάζουν τα αποτελέσματα του πειράματος! Η αιτιοκρατία λοιπόν χάνει την κούρσα και ξεκινάει η εποχή της πιθανοκρατίας και η κβαντομηχανική επανάσταση.

Η διαφορά της κβαντικής μηχανικής με την κλασική εν συντομία είναι στις μετρήσεις. Στην κλασική μηχανική όταν μελετάω την κίνηση ενός οχήματος ξέρω ακριβώς την θέση του, την ταχύτητά του, την μάζα του, όλες τις πληροφορίες που διέπουν την κίνηση του.

Αντίθετα στην κβαντική μηχανική δεν μπορώ να μετρήσω ταυτόχρονα και με απόλυτη βεβαιότητα όλα τα μεγέθη που καθορίζουν την κίνηση του σώματος. Μπορώ να υπολογίσω ένα εύρος τιμών αλλά όχι ακριβή τιμή. Όπως αναφέρει και η Αρχή της Απροσδιοριστίας του Heisenberg θα ξέρω ή την θέση του σώματος ή την ορμή του όχι και τα δύο ταυτόχρονα.

screenshot_2

Μία ακόμη διαφορά της κβαντικής φυσικής με την κλασική είναι το μηδέν ως μέτρηση. Στην κβαντική φυσική δεχόμαστε πως η δυνατή τιμή που μπορεί να λάβει ένα μέγεθος είναι πολλαπλάσιο μίας ελάχιστης ποσότητας. Το μηδέν λοιπόν δεν μπορεί να εκφράσει ως τιμή το μέγεθος αυτό, δηλώνει μόνο την απουσία του μεγέθους αυτού.

Για παράδειγμα όταν μελετάμε το ηλεκτρόνιο στο άτομο του Υδρογόνου, όπως στη Φυσική Γενικής Παιδείας Β’ Λυκείου (παλιά Γ’ Λυκείου), η ελάχιστη ακτίνα του ηλεκτρόνιου από τον πυρήνα, η ακτίνα του Bohr, έχει μία συγκεκριμένη τιμή και κάθε άλλη τιμή που θα πάρει η ακτίνα είναι ακέραια πολλαπλάσια της. Αντίστοιχα η ταχύτητα του έχει πάλι κάποια ελάχιστη τιμή και οι υπόλοιπες είναι ακέραια πολλαπλάσια της.

Συνοψίζοντας η κβαντική φυσική ισχύει όταν μελετάμε τον μικρόκοσμο και αντίστοιχα η κλασική στον μακρόκοσμο.

Ας δούμε τώρα λίγο τι δεν είναι η κβαντική φυσική και γενικά η φυσική ως επιστήμη.

Τα συναισθήματα δεν είναι ένα φυσικό μέγεθος το οποίο μπορεί να μετρηθεί. Δεν μπορώ να μετρήσω με κάποιο τρόπο την χαρά ή τη λύπη. Δεν μπορώ να κατατάξω ως διανυσματικό ή μονόμετρο μέγεθος τον φόβο. Κανένα συναίσθημα λοιπόν δεν μπορεί να μελετηθεί από την φυσική ή κάποια άλλη θετική επιστήμη. Δεν επηρεάζεται ποτέ κανένα πείραμα αν την στιγμή που το κάνουμε είμαστε χαρούμενοι ή λυπημένοι, όσο και αν διάφορα βίντεο στο youtube προσπαθούν να πείσουν για το αντίθετο. Δεν μπορούμε να φτάσουμε μέσω του διαλογισμού στο κβαντικό επίπεδο, όσο και αν το θέλουμε. Φανταστείτε ότι για να καταφέρουμε κάτι τέτοιο σε πειραματικό επίπεδο, χρειάζεται ένα τεράστιο εργαστήριο όπως αυτό στην Γενεύη το CERN, με 2.500 επιστήμονες προσωπικό. Η κβαντική φυσική δεν μπορεί να σας βοηθήσει να οργανώσετε την ζωή σας ούτε να βρείτε τον εαυτό σας όσο και αν το λένε κάποια “quantum life coaches”.

Σίγουρα όταν κάποιος άνθρωπος, ο οποίος έχει μηδαμινή σχέση με την επιστήμη της φυσικής, ακούσει πως ο τάδε έχει τον δείνα τίτλο και δει στον τίτλο τον όρο «κβαντικός» σίγουρα θα «τσιμπήσει».

Η φυσική λοιπόν έχει ως στόχο να καταγράψει την αλήθεια, να δώσει απαντήσεις για τον κόσμο μας, σε ερωτήματα που υπάρχουν εδώ και χιλιάδες ή εκατοντάδες χρόνια. Οι απαντήσεις αυτές πρέπει να είναι συγκεκριμένες και επιστημονικά τεκμηριωμένες. Για κάθε θεωρία που διατυπώνεται υπάρχει και το πείραμα το οποίο θα πρέπει να την επιβεβαιώσει. Δεν μπορεί να απαντήσει «φιλοσοφικά» ερωτήματα ούτε να σε βοηθήσει στον διαλογισμό σου.

Υ.Γ. 1 Από τη σελίδά ενός quantum life coacher: «Quantum Life Coaching is a powerful way for anyone to see themselves in a new light, a way of motivating the best in a person»

Υ.Γ. 2 Το παρακάτω βίντεο αναφέρεται στο πείραμα που έκανε ο «Δρ» Μασάρου Εμότο. Το μόνο πρόβλημα είναι πως ο «δρ» ουδέποτε κατείχε κάποιο διδακτορικό τίτλο για να τον κάνει δρ και όταν του έταξαν 1.000.000 δολάρια για να αναπαράγει το πείραμα του με παρουσία άλλων επιστημόνων δεν το αποδέχθηκε. Βίντεο

Advertisements

Κβαντικοί Υπολογιστές

Οι περισσότεροι από μικροί ηλικία αναφερόμασταν στους κβαντικούς υπολογίστες χωρίς να ξέρουμε τι ακριβώς είναι και πως λειτουργούν. Στο παρακάτω βίντεο μπορούμε να δούμε αναλυτικά τι είναι ο κβαντικός υπολογιστής.

Οι Η/Υ λειτουργούν βάσει του δυαδικού συστήματος του διαδικού συστήματος 0 και 1. Σε όποια γλώσσα προγραμματισμού και αν γράψουμε εμείς ο υπολογιστής θα την μετατρέψει στο δυαδικό σύστημα. Τα ψηφία αυτά αποτελούν τα bit του υπολογιστή.

Ο κβαντικός Η/Υ χρησιμοποιεί τα qubit (quantum bit) τα οποία μπορεί να είναι ταυτόχρονα 0 και 1. Συνήθως για πηγή ενός qubit χρησιμοποιούμε ένα ηλεκτρόνιο. Χρησιμοποιώντας το spin των ηλεκτρονίων μπορούμε να παράγουμε τα qubit.

Για όσους δεν είναι εξοικιωμένοι με την κβαντική μηχανική, ας τους πληροφορήσουμε, πως δεν μπορούμε ποτέ να ξέρουμε ακριβώς το spin του ηλεκτρονίου. Θα υπάρχει μία πιθανότητα να είναι 1 ή να είναι 0 αλλά ποτέ δεν θα είμαστε σίγουροι πόσο είναι. Αυτή είναι και η «μαγεία» της κβαντομηχανικής.

Παρακάτω ακολουθούν δύο βίντεο τα οποία αναφέρονται στους κβαντικούς Η/Υ. Το πρώτο είναι ένα μικρό βίντεο διάρκειας 6 λεπτών με ελληνικούς υπότιτλους ενώ το δεύτερο είναι πιο αναλυτικό και είναι το ντοκιμαντέρ Quantum Computer in a Nutshell