Kai kurie mokslininkai mano, kad erdvė nėra vientisa, o yra tarsi kokia šachmatų lenta, kurioje dalelytės išnyksta viename laukelyje ir išnyra kitame. Kaip ir laikas, Maždaug 5 x 10 -44 sek. trukmės laiko intervalais įvykiai ir minties eiga vyksta kaip sustabdytų kadrų seka. Tie erdvėlaikio intervalai vadinami Planko atstumu ir Planko laikotarpiu (garbei vokiečių mokslininko sukūrusio kvantinę mechaniką, kurioje atomų energijos yra kvantuojamos, o ne tolygios).

Kvantavimas nurodo, kad, esant labai mažiems dydžiais, erdvėlaikis yra kaip fotonuotrauka. Iš pirmo žvilgsnio atrodantis tolydus vaizdas iš tikro sudarytas iš grūdelių.

Pagal Einšteino bendrąją reliatyvumo teoriją, labai greitai vykstantys reiškiniai atrodo skirtingai stebėtojui, judančiam tokiu pat greičiu kaip objektas, ir su objekto atžvilgiu nejudančiam stebėtojui. Norint susieti tuos du stebėjimus reikia atlikti vadinamąją Lorenco transformaciją.

Jei erdvėlaikis yra grūdėtas, dalelyčių padėties negalima nusakyti tiksliau nei grūdelio dydis - susidaro neišvengiamas neišmatuojamumas lygus Planko atstumui. Taip ir su laiku.

Lieu parodo, kad aukštų energijų srityje Lorenco transformacijos išdidina tuos neišmatuojamumus. Tai reiškia, jei jie atrodo nežymūs judančiajam stebėtojui, „stovinčiajam“ pasidaro reikšmingi. Tad net jei atrodo, kad dalelytės turi pakankamai energijos savyje, kad galėtų suskilti sąveikaudamos su žemos energijos fotonais sukurdamos pluoštus naujų dalelyčių, taip nenutinka. Mat fotono požiūriu dauguma jų neturi pakankamos energijos sukelti tokį reiškinį. Ir taip nutinka dėl erdvėlaikio grūdėtumo. Ir tik to dėka aptinkame labai aukštų energijų gama spindulius iš labai nutolusių objektų vadinamų blazarais.

2000-ųjų rugpjūtį Humphrey Maris iš Brown'o universiteto tvirtino, kad suskaldė elektroną eksperimentais, pagaunančiais elektronus skysčiu tekančiuose burbuliukuose.

Šriodingerio bangų lygtis

Taip pat skaitykite >>>>>

Niutoniškame pasaulyje tokios pat priežastys sukelia tokias pat pasekmes. Kvantiniame pasaulyje yra kitaip – Niutono judesio lygtis pakeičiama Šriodingerio lygtimi.

Kvantinis pasaulis nėra stebimasis. Juk negalime satebėti bangos funkcijos. Galime stebėti tik netiesiogiai ir matavimo rezultatus tegalime nusakyti tikimybiškai.

Šriodingerio teorija sukurta mikroreiškinių aprašymui. Tačiau lygtis pritaikant makro objektams, ji duoda rezultatus tapačius Niutono lygtims. Tą lygtį galime pritaikyti Saulęs-Žemęs sistemai. Šriodingerio lygtis gali pateikti daug Žemės orbitos diskrečiųjų rinkinių. Praktikoje naudojame Niutono teoriją, kad visos orbitos yra leistinos.

Šriodingerio bangų lygtis aprašo elektrono tikimybinę bangą erdvėje. Pradžioje ji užima mažą erdvės sritį su didele masės koncentracija, bet tada išplinta po visur prieš išmatuojant. Teoriškai, tas pasklidęs elektronas gali rastis bet kur.

Paslaptingasis momentas, kad bangos funkcija „sprogsta“, kai tik matavimas atliktas ir elektronas staiga iššoka iš niekur į konkrečią vietą fotografijoje.

Jei elektrono kelias prasideda taške A ir tada jis pamatomas taške B, tai natūralu laikyti, kad jis perėjo kažkuriuo keliu iš A į B. Kvantinėje teorijoje taip nėra įvardijant, kad kelias nėra stebimasis. Visi keliai yra galimi, tik su skirtingomis tikimybėmis.

Tai tikimybinė banga. Elektronas elgiasi kaip dalelytė kai ji aptinkama, bet jos kelias tarp stebėjimų yra kaip tikimybinė banga. Kvantinis pasaulis yra nerealizuoto Potencialo pasaulis. Tos tendencijos nuolat judesyje, didėja, jungiasi ir dingsta pagal tikslius kvantinius judėjimo dėsnius. Tik stebėjimo momentu, viena iš tendencijų magiškai transformuojama į Tikroviškumo pasaulį kaip realiai stebimas įvykis.

Tunelio efektas

Kai objektas susiduria su energijos barjeru, analogija būtų kaip stumiant rutulį į kalną. Jei rutuliui nesuteiksite pakankamai energijos, niekad nepasieksite kalvos viršūnės. Kvantinėje teorijoje tokia būsena vadinama ribine būsena. Tarp dviejų energetinių barjerų įkalintas elektronas paklūsta Šriodingerio lygčiai.

Dalis bangos gali „persiristi“ per barjerą ir todėl yra baigtinė tikimybė, kad elektronas atsidurs išorėje tarsi pakeliui per barjerą turėtų neigiamą kinetinę energiją, kas yra absurdas. Niekas nežino, kaip tai vyksta, jei tai negalima stebėti. Tėra pastebima, kad jis išsiveržia. Šir reiškinys vadinamas Tunelio efektu ir naudotas alfa-radioaktyvumui paaiškinti. Tai ir svarbaus kietos būsenos prietaiso vadinamo tunelio diodu, esančio pagrindiniu kompiuterio elementu, pagrindas.

Dvigubo plyšio eksperimentas

Elektronas nėra vien dalelytė. Jis gali elgtis ir kaip banga. Ta dalelių-bangos dualumas trikdo fizikus. 1993-iais IBM tyrinėtojai naudojo STM (Scanning Tunneling Microscope), kad išmatuotų elektrono tankį 48-ių geležies atomų žiede ir matavimo rezultatus atvaizdavo elektronu, kaip stovinčia banga.

Jei mes sviestume elektronus link dviejų plyšių ir už jų patalpintume fotoplokštelę, joje pastebėtume bangos interferencijos požymius - net jei elektronus sviestume lėtai vieną po kito. Tarsi vyktų elektrono interferencija su juo pačiu.

Dar paslaptingiau, kad bet koks bandymas nustatyti, per kurį plyšį praėjo elektronas, panaikina interferencijos požymius. Atrodo, kad elektronas staiga ėmė elgtis kaip dalelė. Kai tik nebandome nustatyti, ar ji elgiasi kaip dalelė, elektronas pasireiškia kaip banga. Taigi stebėtojas renkasi, kaip apsireikš elektronas.

Objekto bangos ilgis yra h/mv ir vadinamas De Broglie bangos ilgiu ir ši savybė taikoma be išimčių visiems objektams. Dideliems objektams bangos ilgis yra neįtikėtinai mažas, kad leistų pastebėti kokias nors bangų savybes. Tas universalumas verčia manyti, kad yra koreliacija tarp stebėjimo rezultatų ir matavimų prigimties. Stebimas reiškinys ir stebėtojas kartu sudaro sudėtingą sistemą. Joje, iš esmės, nėra objektyvumo ir ji iš esmės keičia priežasties ir pasekmės supratimą. Pasak Boro, neegzistuoja jokia realybė ir nėra nuo stebėtojo nepriklausomų dėsnių. Stebėtojo negalima izoliuoti nuo to, kas stebima. Jis yra reiškinio dalis.

Neapibrėžtumo principas

Jei norite nustatyti elektrono padėtį, reikia, kad šviesa ar fotonai nuo jo atšoktų – kad galėtume jį išvysti. Tačiau fotonas neišvengiamai pakeičia elektrono judėjimą. Tai įvardinta Heizenbergo neapibrėžtumo principu. Jis sako, kad iš principo neįmanoma vienu metu išmatuoti dalelės padėtį ir jo momentą – nesvarbu kokiu tikslumu. Abiejų atributų kombinacija visada viršija Planko konstantą. Kuo daugiau galime sužinoti apie vieną, tuo mažiau – apie kitą. Tai mums duoda mažiausią dydį, kuriuo pasaulį galime padalinti į stebėtoją ir stebimąjį.

Šis principas išreiškia Papildymo apraišką. Viena kitą papildančios dalys negali vienu metu egzistuoti. Boras sakė, kad nėra prasminga kalbėti apie tikslias susijusių porų reikšmes – jų tiesiog nėra. Tai aiškindamas Boras netgi panaudojo kinų In-Yan simbolį.

EPR paradoksas

Tuo metu Einšteinas kartu su kitais dviem mokslininkais sukūrė garsųjį EPR eksperimentą, publikuotą 1935-ųjų gegužę ir pavadintą „Ar kvantinės mechanikos realybės aprašas gali būti pilnas?“ – jis tapo labiausiai cituojamu straipsniu mokslo ir filosofijos literatūroje.

Galima sukurti dalelių poras skriejančias viena nuo kitos ir besisukančių į priešingas puses. Jei jas išskirsime į priešingas visatos puses, jos tebesisuks. Tad pamatavę vienos dalelės sukinį sužinosime ir kitos dalelės jos neišmatavę. Tad EPR tvirtina, kad visata turėtų būti nepriklausoma nuo stebėtojo.

Apie EPR paradoksą plačiau skaitykite >>>>>

¹⁾ Viljamas Vūtersas (William "Bill" Kent Wootters, g. 1951 m.) - amerikiečių fizikas teoretikas, vienas iš kvantinės informacijos teorijos kūrėjų. 1982  m. kartu su V.H. Zureku įrodė neklonavimo teoremą. Žinomas indėliu į kvantinio susiejimo teoriją apimant kiekybinius jo matavimus, susiejimu pagrįstą komunikaciją (ypač kvantinę teleportaciją, atrastą 1993 m.) ir susiejimo distiliaciją. Terminas „kubitas“ atsirado 1992 m. jo pokalbyje su B. Šumacheriu. Parašė knygą „Informacijos apsauga: nuo klasikinės klaidų korekcijos iki kvantinės kriptografijos“ (2006; su Susan Loepp).

²⁾ Donas Peidžas (Don Nelson Page, g. 1948 m.) - JAV gimęs kanadiečių fizikas teoretikas, Albertos un-to profesorius (nuo 1990 m.). Mokslinių tyrimų pagrindinės kryptys yra kvantinė kosmologija ir gravitacijos fizika. 1993 m. jis teigė, kad jei juodoji skylė prasideda grynoje kvantinėje būsenoje ir visiškai išgaruoja vieningo proceso metu, Hokingo spinduliuotės fon Neimano entropija iš pradžių padidėja, o tada, kai juodoji skylė išnyksta, sumažėja iki nulio. Tai žinoma kaip Peidžo kreivė, o kreivės apsisukimo taškas – Peidžo laikas. Anot jo, mes gyvename Visatoje „su santykinai paprastais fizikos dėsniais ir stipria termodinamine laiko strėle“.