Obsah blogu ve formátu Markdown
Dobře, chci, abyste si něco představili.
Víte, když si nalijete horkou kávu, teplo vždy proudí ven? Šíří se do chladnějšího vzduchu kolem. Vždy. Bez výjimek, že? To je druhý termodynamický zákon – entropie, tendence vesmíru k neuspořádanosti, vždy roste. Teplo proudí z horkých věcí do studených. Konec příběhu.
Kromě toho… co kdybych vám řekl, že vědci právě objevili způsob, jak nechat teplo proudit zpětně?
Vím. I mému mozku se při prvním čtení o tom udělal salto.
Skvělá (horká?) věda za tím
Tady je to divoké: mezinárodní tým výzkumníků prokázal, že za velmi specifických kvantových podmínek můžete skutečně nechat teplo proudit z chladnější oblasti do teplejší. Je to jako sledovat řeku tekoucí do kopce. Nemělo by se to stát. Vesmír má pravidla, lidi!
Jak se jim to podařilo? Využili jednu z nejvíce matoucích vlastností kvantové fyziky: superpozici. Pravděpodobně znáte základy – kvantové částice mohou existovat ve více stavech současně, dokud je nepozorujete. Tento tým využil tuto vlastnost k vytvoření něčeho, čemu se říká „neurčitý kauzální řád“ (zkráceně ICO), což je přesně tak divné, jak to zní.
Představte si to takto: místo toho, aby se stalo A, pak B – nebo B pak A – kvantový systém jakoby… dělá obojí současně. Nastavení ve skutečnosti nikdy „neví“, která strana je horká a která studená, až do samého konce. A v této nejistotě se děje magie (no, fyzika).
Seznamte se s Maxwellovým démonem – kvantová verze
Výzkumníci se ve skutečnosti inspirovali slavným myšlenkovým experimentem, který vymyslel James Clerk Maxwell v roce 1867. Představoval si malého „démona“ sedícího u přepážky mezi dvěma plynovými komorami – jednou horkou, jednou studenou. Tento malý tvor by teoreticky mohl třídit částice, nechávat studené unášet na horkou stranu a blokovat horké, aby nevstoupily na studenou stranu. Teoreticky byste snížili entropii. Což by porušilo druhý zákon.
Ale tady je háček: aby to skutečně fungovalo bez porušení fyziky, musí se paměť tohoto démona občas vymazat. Jakmile započítáte energii potřebnou k vymazání této paměti, entropie opět stoupne. Vesmír si vyrovnává účty.
Tento nový výzkum přebírá tento koncept a dává mu kvantový upgrade. Nazývají to kvantový přepínač – nastavení, kde qubit (kvantový ekvivalent běžného počítačového bitu) může být v podstatě ve stavu „0“ i „1“ současně a určuje pořadí, ve kterém se věci dějí. Díky této kvantové neurčitosti je druhý zákon… řekněme, jemně přesvědčen, aby se trochu uvolnil.
Ověření v praxi
Teď přichází ta ještě skvělejší část (slovní hříčka záměrně). Nešlo jen o matematické úvahy. Tým skutečně postavil reálný experiment s – počkejte – paprskem světla.
Rozdělili paprsek fotonů, aby vytvořili superpozici, a pak uspořádali dva výsledné sub-paprsky tak, aby reprezentovaly různé pořadí dvou rezervoárů částic. Cíl? Zjistit, zda může teplo v praxi skutečně proudit zpětně.
A víte co? Fungovalo to. Jejich experimentální výsledky odpovídaly teoret