Tak tady je něco divokého k zamyšlení.
Představte si to: Držíte atom – jeden jediný, maličký atom – a uděláte něco, aby existoval na dvou místech současně. To je kvantová superpozice a je to jedna z těch věcí, které znějí naprosto šíleně, dokud si neuvědomíte, že atomy to ve skutečnosti dělají neustále, když se nedíváte.
Teď ho pusťte.
Co se stane?
Přesně to právě testoval tým fyziků a upřímně? Odpověď, kterou našli, je zároveň zřejmá i naprosto fascinující.
Dva králové fyziky (kteří si nerozumí)
Pojďme si rozebrat, proč je tento experiment důležitý, protože se v něm setkávají dvě největší hvězdy celé vědy, které spolu nevycházejí.
Na jedné straně máte kvantovou mechaniku – teorii, která vysvětluje, jak se chovají atomy a drobné částice. Je divná, protiintuitivní a funguje nádherně. Částice mohou být ve více stavech současně. Mohou tunelovat skrze zdi. Mohou být propojeny způsoby, které dělaly i Einsteinovi nepříjemnosti (slavně to nazval „strašidelným působením na dálku“).
Na druhé straně máte Einsteinovu teorii gravitace – obecnou teorii relativity. To je teorie, která vysvětluje, proč věci padají, jak obíhají planety a proč čas plyne jinak v závislosti na tom, jak rychle se pohybujete nebo jak blízko jste k masivnímu objektu. Je elegantní, byla countlesskrát potvrzena jako správná a popisuje vesmír v kosmickém měřítku.
Tady je ten problém: tyto dvě teorie se nenávidí.
Myslím, že se ve skutečnosti nenávidí – to je hloupé – ale fyzikové se téměř sto let snaží je sloučit do jedné sjednocené teorie a nikomu se to zatím nepodařilo. Každá z nich funguje perfektně ve své vlastní doméně, ale ve chvíli, kdy se pokusíte aplikovat obě současně, věci se rozpadnou.
Je to jako mít dva přátele, kteří jsou každý zvlášť skvělí, ale když jsou ve stejné místnosti, stanou se naprostou katastrofou.
Co tedy tito vědci vlastně udělali?
Experiment, publikovaný ve vědeckém časopise Science Advances, vedli výzkumníci z Ben-Gurionovy univerzity v Negevu, Univerzity v Ulmu a Oxfordské univerzity – včetně legendárního Rogera Penrosea, který doslova získal Nobelovu cenu za svou práci ve fyzice.
To, co postavili, se nazývá kvantový Galileův interferometr. Víím, vím – to je hodně fancy slov. Ale tady je jednoduchá verze:
Vzali mraky atomů rubidia (extrémně studené, téměř na absolutní nulu) a rozdělili kvantovou vlnu každého atomu na dvě oddělené dráhy. Jedna dráha zůstala na místě, udržovaná pečlivě kontrolovanými magnetickými poli. Druhá dráha byla ponechána volnému pádu, jako míč, který jste hodili do vzduchu.
Pak – a tady je ta skvělá část – ty dvě dráhy znovu spojili a sledovali, jak spolu vlny interferují.
Představte si to jako hození dvou kamínků do rybníka v mírně odlišných časech a sledování, jak spolu interagují vlnky. Rozdíl v těchto vlnkách vám řekne něco o tom, co se stalo s každým kamínkem během jeho malé cesty.
Princip ekvivalence dostává kvantový upgrade
A teď se do hry vrací Einstein.
Einsteinův princip ekvivalence je jedním ze základů jeho teorie gravitace. Základní myšlenka je nádherně jednoduchá: gravitace a