7 dīvainas parādības fizikā133

Šrēdingera kaķis

Šo domu eksperimentu izdomāja Ervīns Šrēdingers 1935. gadā, lai demonstrētu kvantu mehānikas absurdumu. Lai cik absurdi tas nebūtu, šis eksperiments lieliski ilustrē mikroskopiskajā limenī notiekošo. Dzīvu kaķi ievieto kastē, kurā atrodas pudelīte ar indi cianīdu un radioaktīva viela. Ja kaut viens no radioaktīvās vielas atomiem sabruks, tad tas izraisīs ķēdes reakciju, kas sadauzīs indes pudelīti un tā izlīs kastē nogalinot kaķi. Tā nu mēs kaķi, indi un radioaktīvo vielu ievietojam kastē un aizslēdzam to. Līdz ar šo brīdi mēs vairs nevaram pateikt, vai kāds no atomiem ir sabrucis un pudelīte saplīsusi. Saskaņā ar kvantu mehānikas likumiem kaķis vienlaicīgi ir gan dzīvs, gan mirs. Tas atrodas superpozīcijā. Tikai atverot kasti jeb veicot mērījumu mēs varam pateikt, vai tas ir dzīvs vai miris. To sauc par novērotāja paradoksu - mērījuma jeb novērojuma veikšana (kastes atvēršana) ietekmē rezultātu. Tas nozīmē, ka nekāds rezultāts neeksistē līdz brīdim, kamēr tiek veikts novērojums. Līdz brīdim, kamēr tiek veikts novērojums, eksistē visi iespējamie novērojuma rezultāti. Šis viss ļoti labi tiek pierādīts ar iepriekš aprakstīto eksperimentu, kur viens fotons izlido cauri abiem robiem vienlaicīgi - tas atrodas superpozīcijā. Pats Šrēdingers par to visu bija tik sašutis, ka vēlāk atzinis - "Es vēlētos kaut nekad nebūtu saticis to kaķi."

Dažkārt tu pārvietojies ātrāk par gaismu

Gaismas ātrums vakuumā ir konstants jeb nemainīgs lielums (aptuveni 300'000 km/s) un nekas pagaidām nespēj kustēties ātrāk par to. Taču mums apkārt nav vakuums, savukārt gaisma dažādās vidēs pārvietojas ar dažādu ātrumu, piemēram, ūdenī gaisma pārvietojas jau vien ar aptuveni 225'000 km/s. Kodolreaktoros dažādas atomāras daļiņas dažkārt tiek iekustinātas līdz milzīgiem ātrumiem. Ūdenī, kas atdzesē kodolreaktora stieņu, šādas daļiņas spēj kustēties ātrāk nekā gaisma tiem apkārt. Veidojas kaut kas līdzīgs skaņas triecienvilnim un reaktora ūdeņi tumsā spīd - to sauc par Čerenkova starojumu. Lēnākais gaismas ātrums, kuru zinātniekiem ir izdevies iegūt, ir vien 17 m/s. Šādā ātrumā gaisma pārvietojās rubīdija kristālā, kas tika atdzesēts gandrīz līdz absolūtajai nullei - veidojās tā saucamais Bozes-Einšteina kondensāts (vēl viens vielas agregātstāvoklis). Jāatzīst, ka tiem pašiem pētniekiem ir izdevies gaismu apstādināt pavisam tajā pašā Bozes-Einšteina kondensātā.

Citā visumā tu esi ASV prezidents

Jau tajā visuma daļā, kuru mēs novērojam, eksistē miljardiem galaktiku un triljoniem triljonu zvaigžņu ar neskaitāmu daudzumu planētu. Taču saskaņā ar pēdējām teorijām eksistē bezgalīgs daudzums šādu visumu, kuri eksistē blakus viens otram gluži kā burbuļi alus putās. Tā kā šādu visumu skaits ir neskaitāmi liels, tad kopumā ir izspēlēti visi iespējamie vēstures varianti (atcerieties Šrēdingera kaķi un superpozīciju? Tas ir līdzīgi) - kādā tu esi Latvijas prezidents, kādā tev pieder Microsoft kompānija, citā tu šodien neaizgāji uz tualeti, vēl kādā tu esi transvestīts, kas cenšas adoptēt suni, lai cik absurdi tas arī neizklausītos. Bet iespējamo variantu skaits nav bezgalīgs. Tas ir galīgs jeb nosakāms lielums, taču šis skaitlis ir neiedomājami liels. Pats interesantākais ir tas, ka ir aprēķināts, cik tālu no mums atrodas tuvākais visums ar mūsu kopiju. Tava tuvākā kopija atrodas desmit desmitajā divdesmit astotajā jeb 10^10^28 pakāpē metru attālumā. Tas ir skaitlis ar desmit miljardiem miljardiem miljardiem nuļļu. Diez vai jums izdosies satikties.

Pagātne, tagadne un nākotne tā īsti nemaz neeksistē

Saskaņā ar speciālo relativitātes teoriju nav tādu jēdzienu kā pagātne, tagadne un nākotne. Tie ir relatīvi jeb nenoteikti jēdzieni - mans laiks atšķiras no tava, tavs laiks atšķiras no tava suņa vai kaķa laika un tā tālāk. Mēs tos izjūtam līdzīgi tikai tādēļ, ka kustamies ar līdzīgu ātrumu un atrodamies uz vienas planētas. Ja mēs katrs kustētos ar ļoti atšķirīgiem ātrumiem, tad viens no mums novecotu ātrāk, bet cits lēnāk. Tas pats notiek, ja mēs esam tuvāk kādam spēcīgam gravitācijas laukam, piemēram, zemei vai tālāk no tā. Tas vērojams ar uz satelītiem uzstādītajiem pulksteņiem - tajos laiks rit lēnāk nekā mūsu zemes pulksteņos. Daudz dažādu aprēķinu tiek izdarīti visu laiku, lai tos sinhronizētu un tu nenokavētu savu tv raidījumu.

Daļiņa, kas atrodas uz zemes, var tajā pašā mirklī ietekmēt citu daļiņu, kas atrodas otrā visuma pusē

Kad elektrons sastopas ar savu antimatērijas daļiņu jeb pozitronu, tad tie iznīcina viens otru, kā rezultātā izdalās vistīrākā enerģija. Šīm pašām daļiņām piemīt īpašība, kuru sauc par spinu. "Spin" no angļu valodas nozīmē griezties, taču daļiņas negriežas burtiskā nozīmē - tā īsti nemaz nav skaidrs kā spinu izskaidrot, tādēļ to salīdzina ar griešanos. To, vai daļiņa "griežas" pulksteņrādītāja virzienā vai pretēji, nav iespējams tā vienkārši pateikt. Lai to noteiktu, vajag daļiņu novērot (atceraties superpozīciju?). Šajā brīdī tā sāk "griezties" vienā vai otrā virzienā. Interesantākais, ka šīs daļiņas antidaļiņa, lai kur visumā tā arī nebūtu, sāk "griezties" pretējā virzienā. Kādā veidā tās "uzzina", uz kuru pusi "griezties" nav zināms. Šis viss ir pierādīts eksperimentāli. Starp citu, ar spinu ir saistīta vēl kāda dīvaina parādība. Ja spinu salīdzina ar griešanos, bet daļiņu ar lodi, tad, lai lode veiktu vienu apgriezienu ap savu asi, tai ir jāpagriežas par 360 grādiem - šajā gadījumā spins būs 1 (mēs to novērojam ikdienas dzīvē, kad pagriežot jebkuru objektu par 360 grādiem, tas atgriežas sākumpozīcijā). Taču spins var būt, piemēram, 0,5 vai 1,5 - tas nozīmē, ka, lai lode apgrieztos vienu reizi ap savu asi, tai vajag pagriezties par 180 vai 540 grādiem. Šādu triku tu nekad nevarēsi paveikt ar savu futbola bumbu.

Ja tev šķiet, ka Tu visu saprati, tad tu nesaprati neko, jo paši fiziķi tā īsti nesaprot, kas pie velna tur notiek.

Patika? gribi vēl dīvainību? Tad droši saki. :)