Treść bloga w formacie Markdown
Dobrze, wyobraźmy sobie coś razem.
Wiesz, jak to jest, gdy nalewasz sobie gorącą filiżankę kawy? Ciepło zawsze rozchodzi się na zewnątrz, rozpraszając się w chłodniejszym powietrzu wokół. Zawsze. Bez wyjątków, prawda? To właśnie druga zasada termodynamiki – entropia, czyli tendencja wszechświata do nieporządku, zawsze rośnie. Ciepło przepływa od gorących obiektów do zimnych. Kropka.
A jednak… co, jeśli powiem ci, że naukowcy właśnie odkryli sposób, by sprawić, by ciepło płynęło wstecz?
Wiem. Mój mózg też zrobił fikołka, gdy pierwszy raz o tym przeczytałem.
Fascynująca (gorąca?) nauka stojąca za tym odkryciem
Oto co jest niesamowite: międzynarodowy zespół badawczy wykazał, że w bardzo specyficznych warunkach kwantowych można faktycznie sprawić, by ciepło przepływało z obszaru chłodniejszego do cieplejszego. To jak obserwowanie rzeki płynącej pod górę. Nie powinno się to zdarzać. Wszechświat ma swoje zasady, ludzie!
Jak im się to udało? Wykorzystali jedną z najbardziej zdumiewających cech fizyki kwantowej: superpozycję. Prawdopodobnie znasz podstawy – cząstki kwantowe mogą istnieć w wielu stanach jednocześnie, dopóki ich nie zaobserwujemy. Ten zespół wykorzystał tę właściwość, aby stworzyć coś, co nazywa się „nieokreślonym porządkiem przyczynowym” (w skrócie ICO), co brzmi równie dziwnie, jak wygląda.
Wyobraź to sobie tak: zamiast tego, by najpierw zachodziło A, a potem B – albo B, a potem A – układ kwantowy robi oba jednocześnie. Układ nigdy tak naprawdę nie „wie”, która strona jest gorąca, a która zimna, aż do samego końca. I właśnie w tej niepewności dzieje się magia (a właściwie fizyka).
Poznajcie Demona Maxwella – wersję kwantową
Badacze czerpali inspirację ze słynnego eksperymentu myślowego wymyślonego przez Jamesa Clerka Maxwella w 1867 roku. Wyobrażał on sobie małego „demona” siedzącego przy przegrodzie między dwoma komorami gazowymi – jedną gorącą, drugą zimną. To małe stworzenie mogłoby teoretycznie sortować cząstki, przepuszczając zimne na stronę gorącą i blokując gorące przed wejściem na stronę zimną. Teoretycznie zmniejszyłoby to entropię, co naruszałoby drugą zasadę termodynamiki.
Ale jest haczyk: aby to zadziałało bez łamania praw fizyki, pamięć tego demona musi być od czasu do czasu wymazywana. Gdy uwzględnimy energię potrzebną do wymazania tej pamięci, entropia znów rośnie. Wszechświat bilansuje swoje księgi.
Nowe badania rozwijają tę koncepcję, nadając jej kwantowy upgrade. Nazywają to kwantowym przełącznikiem – układem, w którym kubit (kwantowy odpowiednik zwykłego bitu komputerowego) może zasadniczo znajdować się jednocześnie w stanie „0” i „1”, decydując o kolejności zachodzących zdarzeń. Dzięki tej kwantowej nieostrości druga zasada termodynamiki zostaje… powiedzmy, delikatnie skłoniona do pewnego rozluźnienia.
Testowanie hipotezy
A teraz robi się jeszcze ciekawiej (gra słów absolutnie zamierzona). Nie były to jedynie rozważania matematyczne. Zespół faktycznie zbudował prawdziwy eksperyment, wykorzystując – uwaga – wiązkę światła.
Rozszczepili wiązkę fotonów, aby stworzyć superpozycję, a następnie ustawili dwie powstałe podwiązki tak, by reprezentowały różne kolejności dwóch rezerwuarów cząstek. Cel? Sprawdzić, czy ciepło naprawdę może płynąć wstecz w praktyce.
I wiesz co? Udało się. Wyniki eksperymentalne zgodziły się z przewidywan