Pre tačno jednog veka, u jeku kvantne revolucije 1926. godine, austrijski fizičar Ervin Šredinger podneo je na objavljivanje rukopis koji će iz korena promeniti naučnu koncepciju stvarnosti. Njegov centralni deo bila je naizgled jednostavna jednačina, koja je ubrzo postala najvažniji prozor čovečanstva u subatomski svet. Iako je prošlo stotinu godina, Šredingerova jednačina i dalje predstavlja temelj moderne fizike, objašnjavajući kako kvantni objekti interaguju sa svojom okolinom sa neverovatnom preciznošću.
Međutim, uprkos njenom trijumfu u laboratorijama, ova formula i dalje drži naučnike u stanju intelektualne napetosti, jer mnoge misterije koje ona opisuje ostaju neuhvatljive. Danas, povodom njene stogodišnjice, fizičari i filozofi rade na svojevrsnom "glow-up" osvežavanju ove legendarne jednačine. Centralna teza ovog novog pristupa je revolucionarna: da bismo zaista razumeli univerzum, u samu jednačinu moramo uključiti onoga ko ga posmatra.
Šta je zapravo Šredingerova jednačina?
Da bismo razumeli zašto je uloga posmatrača toliko kritična, moramo se osvrnuti na ono što ova jednačina zapravo opisuje. Ona određuje sudbinu talasne funkcije — matematičkog objekta koji je, tehnički rečeno, kompleksna funkcija amplituda verovatnoće. Talasna funkcija u sebi nosi sve bezbrojne mogućnosti jednog kvantnog sistema; ona nam govori kolika je verovatnoća da elektron pronađemo na jednom mestu u odnosu na drugo.
Glavni problem nastaje onog trenutka kada sistem prestane da bude izolovan. Dok god čestica "miruje" bez nadzora, talasna funkcija se razvija glatko. Međutim, čim naučnik pokuša da izmeri njenu poziciju, dešava se čuveni "kolaps" talasne funkcije. Iz oblaka verovatnoća, sistem se trenutno pretvara u jednu fiksnu, opipljivu tačku. Ovaj "problem merenja" ostaje centralna enigma kvantne mehanike, a rešenje se možda krije u tome što smo predugo ignorisali sam merni aparat.
"Pokušavali smo da se bavimo fizikom kao da je ona jednostavno 'tamo'", kaže Anne-Catherine de la Hamette, fizičarka sa ETH Zurich. "A zaboravili smo da pitamo: 'Pa, ko zapravo meri stvari?'"
Kvantni referentni okviri i "čupavi" satovi
Ovaj novi pravac istraživanja poznat je kao kvantni referentni okviri. Ideja se zasniva na jednostavnoj, ali dubokoj premisi: ako je sve u univerzumu podložno zakonima kvantne mehanike, onda su to i instrumenti kojima merimo svet, poput satova.
- Hajzenbergov princip neodređenosti: Pošto su satovi sami po sebi kvantni sistemi, oni podležu principu koji je Verner Hajzenberg definisao 1927. godine — određena svojstva kvantnih sistema nikada ne mogu biti poznata sa apsolutnom sigurnošću.
- "Čupavo" (fuzzy) vreme: Zbog ove fundamentalne neodređenosti, vreme koje takav sat meri prestaje da bude apsolutna, fiksna vrednost. Ono postaje "čupavo" ili nejasno.
- Ažurirana jednačina: Kvantni referentni okviri unose merni uređaj direktno u Šredingerovu jednačinu. Talasna funkcija sada opisuje i sistem koji se posmatra i "čupavi" sat kojim se on meri, stvarajući potpuniju sliku realnosti.
Uključivanjem instrumenata u samu srž matematike, fizičari po prvi put dobijaju alat koji prepoznaje da posmatrač nije odvojen od sistema, već je njegov neodvojivi deo.
Subjektivnost prepletenosti i superpozicije
Uvođenje posmatrača u jednačinu dovelo je do zapanjujućih uvida koji prkose tradicionalnoj intuiciji o objektivnoj realnosti. Istraživanja iz 2019. godine pokazala su da neki od najosnovnijih kvantnih fenomena zavise isključivo od perspektive onoga ko ih gleda.
* Kvantna prepletenost (entanglement): Fenomen gde su dve udaljene čestice neraskidivo povezane nije objektivna činjenica za sve. Ono što je za jednog posmatrača prepleteno, za drugog u drugačijem referentnom okviru ne mora biti.
* Superpozicija: Stanje u kojem objekt postoji u više mogućnosti istovremeno takođe postaje subjektivno. Jedan posmatrač može videti "oblak" verovatnoća, dok drugi vidi jasno definisano, fiksno stanje.
Ovo nas primorava da prihvatimo ideju da realnost nije ista za sve — ona je relativna u odnosu na okvir iz kojeg se vrši posmatranje, što je koncept koji duboko potresa temelje klasične fizike.
Krotitelj crnih rupa i beskonačnosti
Možda najuzbudljivija primena ovog novog ruha Šredingerove jednačine leži u rešavanju problema crnih rupa, gde se Ajnštajnova opšta relativnost sukobljava sa kvantnom mehanikom. Do sada je pokušaj mirenja ove dve teorije često rezultirao nemogućim "beskonačnostima" u matematičkim proračunima, čineći entropiju crnih rupa nemogućom za precizno definisanje.
Međutim, u radu iz 2023. godine, tim fizičara predvođen Edwardom Wittenom otkrio je da se ovi matematički čvorovi odvezuju čim se u priču uvede posmatrač sa kvantnim satom. Upravo je dodavanje tog "čupavog" sata učinilo da jednačine crnih rupa postanu pitome i rešive.
"Ako uzmete u obzir kvantne referentne okvire, otkrićete da te beskonačnosti postaju konačne", objašnjava fizičar Joshua Kirklin. Ovaj pristup je pokazao da merna oprema nije samo "dodatak", već ključ za transformaciju nemoguće matematike u logičan fizički rezultat.
Zaključak: Povratak posmatrača
Kako Šredingerova jednačina zakoračuje u svoj drugi vek, fokus nauke se pomera sa objektivnog proučavanja "sveta tamo negde" ka razumevanju našeg mesta u njemu. Kvantni referentni okviri mogli bi biti ključ za ujedinjenje Ajnštajnove relativnosti i kvantne mehanike, rešavajući paradokse u kojima sam prostor i vreme gube svoju stabilnost.
U dosadašnjoj fizici, prostor i vreme su tretirani kao nepomična "pozornica" na kojoj se odvija drama univerzuma. Međutim, kada uključimo posmatrača, i sama pozornica postaje neizvesna. Naučnici se sada vraćaju misaonim eksperimentima kao što je "Vignerov prijatelj", pokušavajući da dokuče samu prirodu trenutka u kojem posmatranje stvara realnost.
Anne-Catherine de la Hamette nas podseća na najvažniju lekciju ovog jubileja: "Lekcija bi mogla biti da nismo smeli da zaboravimo posmatrača."
Na kraju, dok redefinišemo granice Šredingerove jednačine, ostaje nam provokativno pitanje o prirodi svega što znamo: ako svako svojstvo sveta zavisi od onoga ko meri i čime meri, da li objektivni svet uopšte postoji bez onoga ko u njega gleda? Da li mogu da postoje drugi univerzumi u kojima nema posmatrača?
Priredio: Dragan Tanaskoski
Izvor: scientificamerican
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
Komentari
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html
https://fiveable.me/key-terms/intro-astronomy/planck-era
Veličina i vrednosti u atomskom svetu i subatomskih čestica i odnosa, nismu merene nikakvim metrom nego nizom mat. fizičkih proračuna i iz praktičnih vežbi u hemiji, fizičkoj hemiji, u akcelaratorima i sl.
Plankove veličine su teorijska granica do koje ima smisla razmatrati teorijski bilo šta iz fizike, a tu se radi uglavnom o kvvantnoj fizici. "Zid" je figurativno značenje, to razumete. Njega predstavljaju osnovne jedinice za dužinu, masu i vreme, a dobijaju se iz proračuna odnosa tri fundamentalne i prirodne (to je najbitnije, ne menjaju se i univerzalne su) konstante: plankove h ili Dirakova ћ; brzine svetlosti c i gravitacione konstante G. kako sledi:
Dužina,lplank = koren iz ћ.G/cna3 =1.616e-35 m
masa, plank = koren iz ћ.c/G = 2.187e-8 m i
vreme, tplank = koren iz ћ.G/cna5 = 5.39e-44 s
Više puta sam se izvinjavao da sam opširan, iz želje da budem što jasniji. Povodom ove teme, moj pretposlednji komentar je za mene bio dovoljan i više nije trebalo da komentarišem. "Posmatrač nije neophodan i nije od značaja da li postoji ili ne."
Hteo sam na dva primera, posle komentara Tanaskoskog, na teorijski najnižim vrednostima qunta, i na nekom makro primeru, kao kontras, ukažem da se stvari odvijaju po prirodnim zakonima i uslovima, bez ikakvog posmagtranja i merenja. Nimalo ne sporim da oprema i posmatrač vrše neki uticaj, neku malecnu turbulenciju EM polja , recimo, ali pojave i događaji koje meerimo i posmatramo ne traže to odn nas, njima to ništa ne znači. Nama zunači, jer želimo da znamo kako da to iskoristimo, ne samo da saznamo.
P.S. Hyper Physics je portal Državnog univerziteta u Džordžiji, iz kog se može naučiti sva fizika, solidno. Pozdrav
kada su kvantni efekti gravitacije dominirali, a sve sile bile ujedinjene.
U ovom periodu, svemir je bio nezamislivo vreo i gust, a gravitacija se verovatno odvojila od ostalih fundamentalnih sila, što dovodi do teorije o objedinjavanju sila.
Plankov zid (ili vreme) je teorijska granica od 5.39×10- 44 s, pre koje se naše razumevanje fizike ne primenjuje, što odgovara vremenu koje je potrebno svetlosti da pređe udaljenost od 1 Plankove dužine (1.616×10- 35 m).
Značaj: Ispod Plankove skale, zakoni klasične fizike, pa čak i opšte teorije relativnosti, prestaju da važe. To se naziva "zidom" jer naša trenutna teorijska fizika ne može da opiše šta se dešavalo u tom najranijem trenutku.
Dakle, nema takvog posmatrača koji bi mogao da bude "Vignerov prijatelj", niti takve merne opreme koja koja bi mogla izmeriti šta se događalo u samomom početku nastanka kosmosa. Najmanja metrička vrednost koje su izmerili naučnici u LHC je "veličina" kvarka koja je procenjena na vrednost 10e-20 m. U istom tekstu je rečeno da je to i veličina elektrona, mada se češće sreće vrednost od 10e-18 m, a u većini popularnih knjiga, školskoj literaturi, u popularnim tekstovima radijus elektrona, dobijen praktičnim meerenjem u jonskim vezama vodonika se cene na 10e-15 m.
Jajna ćelija žene pri kontaktu sa spermatozoidom doživljava trenutnu promenu membranskog potencijala sa oko \(-70\text{mV}\) na pozitivne vrednosti (depolarizacija), čime se sprečava oplodnja drugim spermatozoidima. Spermatozoidi nemaju klasičan akcioni potencijal kao nervne ćelije, već koriste promenu membranskog potencijala, obično oko \(-35\text{mV}\) do \(-40\text{mV}\), za kretanje i reakciju akrozoma. Jajna ćelija (Oocita): Odmah nakon kontakta sa spermatozoidom, potencijal membrane se menja iz negativnog (oko \(-70\text{mV}\)) u pozitivne vrednosti (brza blokada polispermije) (Ž.T. rečenica u zagradi objašnjava zašto samo jedan spermatozoid može oploditi jajnu ćeli, posle čega biva blokirana promenaom akcionog potencijala iz negativnog u pozitivni. Uzgred: svaka živa ćelija ima svoj akcioni i radni potencijal, gde posle završene hemijske reakcije, dolazi do depolarizacije, a posel nje, ponovo sledi polarizacija i nastanak akcionog potencijala da bi ćelija bila fiziološki spremna za reakciju. Spermatozoid: Nema klasičan akcioni potencijal, već membranski potencijal varira, sa "resting" potencijalom od oko \(-35\text{mV}\) do \(-40\text{mV}\), što je ključno za njihovu aktivaciju.
This is for informational purposes only. For medical advice or a diagnosis, consult a professional. AI responses may include mistakes.
Nijedan mladoženja ne bi pristao na "Vignerovog prijatelja", koji će umesto njega da vodi mladu u spavaću sobu. Realan svet mnogo više voli njutnovsku scenu i romantičnu atomosferu, finu muziku...:)
Hemija jeste prihvaćena kao fundamentalan nauka, kao i biologija, ali one to nisu zaista. Hemija je fizika elektronskog omotača. Tek je to posebna gimnatika, uhvatiti sve moguće hemijske reakcije. Mi imamo karbonski život samo zato što ugljenik pravi 10 puta više jedinjenja nego svi ostali elementi - zajedno! Posebno voli vodonik, kiseonik, azot, kalijum, kalcijum - koji, računajući i ugljenik čine tzv: biogene elemente. U živoj ćeliji, i u celom organizmu vladan, ne stanje superpozicije, nego kvantni vihor: sve se vrti, vibrira, treperi, sve je "razmazano", kao što se kaže za naelektrisanje, neuhvatljivo.
Da li je nauka sigurana da je kosmos pre nas bio bez posmatrača i da će posle nas biti bez posmatrača?
Naučnici us utvrdili da boje fizički ne postoje, nego su predstava našeg uma, valjda da nam svet ne bude sumoran, nego dda izgleda lepo i prmamljivo. Neko bi dda vidi i nešto što se dešava na u kvantnom sistemu i kad nipošto ne može da vidi niti da meri. Foton se ne može meriti fotonom i sl. Mehur od sapunice će da pukne, ako probaš da ga "izmeriš" iglom, ili noktićem.
Imanentna svojstva prirodnih sila kosmosa, čestice, priirodne zakone nije čovek izmislio ili stvorio, nego ih je samo otkrio. A, izmislio je matematikku, u početku samo radi zabave, a kasnnije i sve više radi primene.
E, sad bi neko da objasni Šredingeruvu jednačinu, pomoću šredingerove jednačine, iako zna da je Gedel izmislio teoremu koja to ne d9opušta. Ali ima teoremu koja pokazuje da Bog postoji, ali za nju, izgleda ne važi "Teorema o nedokazivosti."
Sstruja ne putuje kroz žicu, nego kkroz EM polje, kaže Fajnman. Svetlost ne putuje, nego samo pobuđuje fotone u EM polju koga zovemom vakuumom, a koji ispunjava sva prazna mesta u kosmosu, uključujući i prostor unutar atoma u kome vlada statično električno polje, fotoni putuju od elektrona do protona i nazad, razmenjujući kvante energije, i takođe od elektrona do elektrona; od protona do protona da preneli kvante elektrostatičnog polja, suprotnog spina koji proizvode efekat-silu odbijanja istoimenog naelektrisanja.
Ako uzmemo običan štam, dužine 2-3 m (nije bitna dužina, može biti i do kraja kosmosa ) i stavimo nasspram očiju, vrteći ga ssvako u svoju desnu stranu. Svakom od nas če biti očigledno da onaj drugi vrti u "pogrešnom" smeru, jer ovom prvom, izggleda kao da vrti štap suprotno smeru kazaljke. Tako vam je i sa kvantnim stanje i različitim "viđenjima" Čovek to ne može da vidi, niti može da razume zdravim razumom. .A, može da napravi intrumente pa da vidi ono što je želeo i kako je napisao jednačinu. U CERN-u se raspravljaju teorijski fizičar i fizičar koji izvodi eksperiment. Dolazi ovaj što je izveo eksperiment i teoretičaru pokazuje dijagram, likujući: "Eve, dobio sam sve suprotno od tvoje tvrdnje." Na to će, teorretičar: "Ma, ne...dobio si baš ono što sam ja tvrdio, samo držiš dijagm suprotno okrenut. Vidi sad!" :)
Svetlost ne pokkušava da pobegne gravitaciji crne rupe, niti je ova pokušava uhvatiti. Kako se molekuli vode, koji u vodi imaju svoju brzinu rotacije i vibracije, i poniru niz liticu čim nestane korita, proizvodeći vodopad. Tako se i fotoni povijaju za prostor-vremenskim tkanjem (ovo je zvanično), u mom viđenju povija se polje EM energije koga zovemo vakumom i pravi vrtlogo oko pononora u koji je već potono veliki deo vakuuma i materijalnih stvari i vuku vakum iza sebe u ponor. Isto kao u vrtlogu i viru koji stvara voda. Kosmos samo radi onako kako je inicijalno postavljena dinamika BB i tako će i završiti. On nema nikakvu svrhu ni cilj i ne maari za bilo koga i šta. Sve to važi i sve što kosmos sadrži, uključujući i čoveka. A, oni koji su već odab rali tvorca imaju i posmatrača, koji čak i zaustviti neke kosmičke pojave, samo zbog puke želje čovekovog hira koji hoće da vidi kako klija semenka; kako počinje zametak u jajno ćeliji, i slične stvari.