Jūs neko nesaprotat fizikā, bet jums vajadzēja dzirdēt par Šrēdera domas eksperimentu, kur kaķis tiek ievietots kastē ar radioaktīvu elementu, un tas var būt gan dzīvs, gan miris. Tā ir dīvaina parādība, ko rada kvantu mehānika.
Pēdējā laikā Exeteras universitātes (Anglija) fiziķi atklāja, ka līdzīga līdzība ir novērojama temperatūrās: objektiem var būt divas temperatūras kvantu līmenī. Šis dīvainais kvantu paradokss ir pirmais pilnīgi jaunais kvantu nenoteiktības sakars, kas tiks formulēts gadu desmitos.
Vēl viens Heisenberga princips
1927. gadā vācu fiziķis Verners Heizenbergs izteica postulātu: jo precīzāk jūs mērāt kvantu daļiņu stāvokli, jo mazāk precīzi jūs sapratīsiet tās impulsu un otrādi. Šo noteikumu tagad sauc par Heisenbergas nenoteiktības principu.
Jaunajai kvantu nenoteiktībai, kur precīzāk jūs zināt temperatūru, jo mazāk jūs varat teikt par enerģiju un otrādi, ir daudz lielāka ietekme uz nanozinātnēm, kas mācās neticami sīkus objektus (mazāku par nanometru). Šis princips mainīs to, kā zinātnieki novērtē ārkārtīgi mazu lietu temperatūru, piemēram, kvantu punktus. 1930. gados. Heisenbergs un Niels Bor ir konstatējuši saikni starp nenoteiktību starp enerģiju un temperatūru kvantitatīvā mērogā. Ideja bija, ka, ja vēlaties uzzināt precīzu objekta temperatūru, labāk būtu iegremdēt to “tvertnē” (vannā ar ūdeni vai kameru ar gaisu) ar zināmu temperatūru, ļaujot organismam lēnām piesātināt ar šo temperatūru. To sauc par termisko līdzsvaru.
Šo termisko līdzsvaru uztur objekts, kamēr rezervuārs pastāvīgi apmainās ar enerģiju. Rezultātā enerģija objektā bezgalīgi mazos daudzumos pārvietojas uz augšu un uz leju, kas padara neiespējamu precīzu noteikšanu. Ja vēlaties uzzināt precīzu objekta enerģiju, jums būs jāizolē tā, lai tā nevarētu sazināties ar kaut ko. Tomēr izolācija neļauj precīzi aprēķināt temperatūru, izmantojot tvertni. Šie ierobežojumi padara temperatūru nenoteiktu, un, pārejot uz kvantu skalu, krāsas vēl vairāk sabiezē.
Jauna nenoteiktības attiecība
Pat ja tipam termometram ir enerģija, kas nedaudz palielinās un samazinās, tas joprojām ir neliels diapazonā. Bet tas nedarbojas kvantu līmenī, kur viss atgriežas pie slavenā Šrēderera kaķa. Šis domāšanas eksperiments ierosināja kaķa aizvēršanu indes lodziņā, ko aktivizēja radioaktīvās daļiņas sabrukums. Saskaņā ar kvantu mehānikas likumiem, daļiņa var sadalīties vai nepazūd vienlaicīgi. Tas ir, līdz brīdim, kad jūs atvērsiet lodziņu, kaķis vienlaikus būs dzīvs un miris. Šī ir superpozīcijas parādība. Pētnieki izmantoja matemātiku un teoriju, lai precīzi prognozētu, kā superpozīcija ietekmē kvantu objektu temperatūras aprēķinu. Izrādās, ka kvantu termometrs būs vienlaicīgi enerģijas stāvokļu superpozīcijā, kas noved pie temperatūras nenoteiktības.
Mūsu pasaulē termometrs var ziņot, ka objekts ir starp 31 un 32 grādiem pēc Fārenheita. Kvantu gadījumā termometrs teiks, ka objektam vienlaicīgi ir abas temperatūras. Kontakti starp objektiem kvantu skalā spēj radīt superpozīcijas un enerģiju. Vecā nenoteiktības attiecība ignorēja šīs sekas, jo tās nebija svarīgas ne-kvantu objektiem. Tagad ir svarīgi, lai noteiktu kvantu punkta temperatūras indeksu.
