0. Wstępniaczysko.
Już bez cukierkowych tłumaczeń, obwiniania się nawzajem, bo doskonale wiemy, że to z winy Czytelników nie pisałem tak długo. Lajki sypały się jak z rękawa i uśpiliście moją czujność, rozślimaczyliście i rozleniwiliście mnie. Obrosłem w piórka, pasąc się samymi polubieniami. A jak wiadomo, 'tylko płodny jest artysta głodny, artysta syty chce picia i jedzenia, nie chce nic zmieniać'. To z jakiejś zmurszałej piosenki Kultu bądź Kazika, nie wiem, nie orientuję się, pisałem z głowy, więc mi tu proszę nie wytykać literówek. Jakoś takoś to szło; tymczasem - Bohrem Nielsem i lasem - proszę już nigdy nic nie lajkować! To mnie tylko usypia. Najlepiej zalajkować, a potem odlajkować, jak to niektórzy czynią. Narobią apetytu i co? I blog się posypał! Mówię przecież, to przez Was.
Jest to wypowiedź niespójna logicznie, bo najpierw na Was zwalam, że lajkujecie, potem nie lajkujecie, i tak źle, i tak niedobrze. Ha! A dlaczego? Czy jestem już gupim głupolem?
Otóż nie - lajki mają być w superpozycji, macie lajkować i nie lajkować jednocześnie ;)
Do roboty!
1. Dawno temu (2018 rok) w odległej Galaktyce (Drodze Mlecznej)…
Rok 2018 obfitował w sensacyjne doniesienia z branży kwantowej. Branża kwantowa, przypominam, polega na sprzedawaniu i kupowaniu produktów jednocześnie (tzw. superpozycja zakupowa), im mniej pieniędzy masz, tym więcej kupujesz (zasada nieoznaczoności Handel-berga), oraz falowanie eko-groszku w pobliskim zaopatrzeniowcu na zimowy węgiel (cząstka i fala jednocześnie, co się czepiacie?).
Dobra, nie będę już marudził. Bo 2018 to był naprawdę dobry rok na odkrycia w dziedzinie fizyki naszej kwantowej jedynej. Zapomniałem, są jeszcze szybkie wirtualne kwantówki (jak cząstki wirtualne, pożyczasz trochę kwantów i nie oddajesz, bo Ci je zabierają). Jedną z Szybkich Wirtualnych Kwantówek jest... każdy nowy post 'Fizyki dla Laika, czyli...' ;) Nie dokończyłem nazwy ponieważ nie chcę obrażać Czytelników. Samo istnienie mojego bloga obraża niejedną Czytelniczą Inteligencję.
Do rzeczy zatem.
2. Konkrety.
a.) Postęp w dziedzinie informacji kwantowej.
Komputery kwantowe to ciekawe zagadnienie, pewnie niedługo je poruszę, ale na to potrzeba osobnego tematu. W wielkim skrócie: w klasycznych, tranzystorowych komputerach, bit, czyli jednostka informacji ma dwie możliwe stany: 1 lub 0 (całe nasze Windowsy są zapisane, na podstawowym poziomie, zapisane w formie zer i jedynek w niezliczonej ilości konfiguracji. Dlatego czasem mói się, że coś jest dyskretne, zdigitalizowane, tak jak dyskretne są wielkości kwantowe). Czyli, na przykład, na osiem bitów czyli jeden bajt informacji przypadnie 8 zer i jedynek, w dowolnej ilości i kombinacji ułożenia. Bit może być zerem lub jedynką. W informatyce kwantowej bit może być zerem, jedynką, bądź superozycją 0 i 1 czyli... 0 i 1 jednocześnie. Czyli - dla klasyków istnieją 2 możliwe stany zapisania informacji w bicie. W kwantowym obliczaczu, czy też mózgu elektronowym (takiego określenia użył kiedyś Stanisław Lem, bożyszcze sci-fi, nie tylko polskiego; co ciekawe Lem podobno do końca życia - 2006 roku - nie nauczył się obsługi komputera) jest ich o wiele więcej. Kubit to całe mnóstwo wartości pośrednich między 1 i 0. I o ile pojedynczy wynik obliczenia, załóżmy, operacji typu 24 + 12 nie będzie pewny (coś jak dla 7 latków, w końcu komputery kwantowe dopiero raczkują) i będzie obarczony sporym błędem, o tyle komputery kwantowe będą mogły wykonywać wiele operacji jednocześnie, o wiele więcej, niż tradycyjne komputery. Po serii obliczeń wykorzystuje taki kwantowy kalkulator wartość średnią; wniosek - im trudniejsze obliczenie, tym komputer kwantowy będzie dokładniejszy, oraz tym większa będzie jego przewaga czy też różnica między nim a klasycznym komputerem.
W 2018 osiągnięto postęp w dziedzinie magazynowania informacji w q-bitach. 18 kubitów wpakowano do 6 fotonów! Procesory wielkości cząsteczek? Proszę bardzo. To rekord jeśli chodzi o dotychczasowe osiągnięcia informacji kwantowej.
Kiedyś już pewnie totalnie się zbłaźnię i porwę się na temat o komputerach kwantowych. Raz zbratałem się z matematyką, teraz informatyka, ten świat stanął na głowie, a z nim 'Fizyka dla Laika...'. Czysty obłęd!
b.) Termometr Schroedingera.
To coś jak z kotem, pewnie zmierzyli mu temperaturę bo za bardzo miauczałł w pudełku i okazało się że jest chory, a nie żywy i martwy jednocześnie. Swoją drogą, zwróciliście uwagę na takie organizmy jak wirusy? Są one uznawane za obiekty z pogranicza materii ożywionej i nieożywionej - gdy nic się nie dzieje, zachowują się jak martwe i nie przejawiają aktywności jak inne żywe żyjątka. Składają się z osłony białkowej i RNA bądź DNA. Jednak kiedy tylko pojawia się żywiciel, replikują się i... wariują! Ożyły nagle! No proszę! To są prawdziwe Koty Schroedingera :)
W naszym świecie temperatura to niby taka prosta rzecz. Mamy lodówkę, wkładamy garnek z wodą a po chwili otrzymujemy garnek z lodem (po co komu garnek z lodem? nie wiem, jestem od kwantów a nie od równi pochyłych i innych stanów skupienia bądź ruchów jednostajnych prostoliniowych ;)). Mechanika kwantowa pozwala na zachowanie superpozycji. Lód i woda jednocześnie? Dobrze kombinujecie. W 2018 odkryto, że zasada superpozycji może odnosić się również do temperatury. Pewne cząstki mogą być niejako ciepłe i zimne jednocześnie, odkryli panowie naukowcy.
c.) Życie i fizyka kwantowa.
Teoretycznie, mechanika kwantowa powinna działać dla obiektów o dowolnych rozmiarach. Jednak uważa się, że obiekty makroskopowe, w tym istoty żywe, są zbyt skomplikowane by można było dostrzec na ich przykładzie zjawiska kwantowe. W 2016 roku zaobserwowano, iż bakteria oddziaływała kwantowomechanicznie ze światłem w prawie niezauważalny, acz jednak tak, sposób ;)
2018 to rok, kiedy przyjrzano się bliżej temu samemu doświadczeniu i okazało się, że coś może być na rzeczy. To znaczy, że życie i mechanika kwantowa mogą mieć jednak ze sobą coś wspólnego w relacji bezpośredniej. Być może u źródeł niektórych procesów, na przykład myślowych, stoją pewne zasady fizyki kwantowej, ale to już spekulacje bardziej filozoficzne niż naukowe, na drodze ku saj-faj.
d.) Światło zgubiło się w czasie, gdy oświetlało sobie drogę żarówką.
Poważka!
Jesteśmy na kręgielni. Facet czy też babka staje, turla tę kulę i wturluwowywuje ją w kręgle. Kręgle upadają, wszyscy zadowoleni, impreza na sto dwa. A nie odwrotnie! Impreza nie powoduje, że kręgle upadają, a to nie powoduje toczenia się kuli.
W świecie mechaniki kwantowej nawet te sprawy mogą ulegać modyfikacji i pewnego rodzaju rozmyciu. W 2018 roku zespół badaczy wysłał foton (te, foton, skocz po zapałki, coś tu ciemno ;)) oczekując, że odbędzie podróż drogą A, następnie B, albo w pierwszej kolejności drogą B po czym obierze trasę A. Tymczasem foton nie wybrał kolejności, przebył drogę A i B, bez obierania najpierw jednej, potem drugiej...
f.) Dr Jake Yll i Pan Schowaj Się.
Okazuje się, że istnieje więcej niż jeden rodzaj molekuł wody. Tak dowiódł pewien eksperyment z zakresu fizyki kwantowej. Nie jeden typ cząstki wody, a dwa. Molekuła wody to jeden duży atom tlenu i dwa wystające po bokach jak czułki (bez skojarzeń z mrówkami, ale wiem dlaczego mogliście o nich pomyśleć ;)) atomy wodoru. Jednak w tzw. 'orto-wodzie' atomy wodoru mają spiny skierowane w jednym kierunku, a w tzw. 'para-wodzie' spiny atomów wodoru skierowane są przeciwnie do siebie.
g.) Einstein miał rację!
Dokonano badania tzw. splątania kwantowego. Działa ono nawet na sporych, kwantowomechanicznie rozumując, wielkościach. 600 atomów nadal wykazało cechy splątania, co spowodowało, że złapano się za głowy, naukowcy za swoje, laboranci za głowy kotów z pudełek. To naprawdę dużo, te 600 atomów ;)
h.) Splątania ciąg dalszy.
Kubity, było już o nich, więc nie będę się rozdrabniał. to podstawowa jednostka informacji w teorii informacji kwantowej. Przeprowadzono eksperyment, w którym splątano 20 kubitów i pozwolono, aby 'przekazały' sobie informację. Następnie odczytano, co tam sobie szeptały do siebie te skwarki i bizony. Wynikiem okazało się coś w rodzaju krótkotrwałej pamięci w systemach informacji kwantowej.
i.) Kwantowy Radar? No, ile pan jechał? Z prędkością światła pewnie? ;)
Radar wojskowy działa na zasadzie odbijania fal radiowych od obiektów latających po naszym niebie. Ale w rejonach magnetycznego bieguna północnego Ziemi, te sygnały mogą ulec zakłóceniu. Na domiar złego, istnieją samoloty nie dające się wychwycić radarem. W 2018 roku kanadyjscy naukowcy opracowali radar kwantowy, który pozwala odbijać fotony od samolotów, po splątaniu tych fotonów z innymi fotonami znajdującymi się w bazie radaru. Zdecydowanie, postęp radarowy ;)
j.) Kwantowa nieokreśloność i jej już bardziej ludzkie oblicze.
Losowość jest bardzo istotna dla bezpieczeństwa w cyberprzestrzeni. Jednakże prawdziwa losowość, która jest niemożliwa to przewidzenia, jest zaskakująco trudna do uzyskania. Jednym ze źródeł losowości w naszym świecie jest mechanika kwantowa, której tajemnica są przed większością z nas zakryte. W 2018 roku stworzono sieciowe źródło generatora liczb losowych, do którego dostęp może miec każdy z nas.
k.) Einstein się mylił!
Einstein wierzył w ideę tzw. 'lokalnego realizmu', która mówi, że... 'Prasłowiańska Grusza chroni w swoich konarach...' hmmm, nie ten film. Einstein nie grał w 'Misiu' ;) obiekty mają swoje właściwości niezależnie od tego, czy są obserwowane czy nie. Oraz że informacja o tych właściwościach nie może podróżować z prędkością większą od prędkości światła. 2018. Ludzie stają na głowie, by udowodnić coś Einsteinowi ;) I udało się! Kolejne wielkie eksperymentowanie, gruntowne i rzetelne, potwierdza kolejny raz to samo. Cząstki splatane kwantowo wydawały się, w pewnym doświadczeniu, wybierać stany zgodne szybciej niż światło mogło przetransferować informację między nimi. Od teraz sytuacja się komplikuje: otrzymujemy dwa scenariusze wykraczające poza nasze zwyczajne rozumowanie. Albo nasze obserwacje świata faktycznie mają na niego wpływ, lub cząstki komunikują się między sobą w sposób, jakiego nie możemy dostrzec bądź mieć na niego wpływ. Lub obie rzeczy na raz ;)
l.) Wyjaśnienie zjawiska pioruna kulistego.
Kula prądu? Owszem, zjawisko pioruna kulistego od lat spędza sen z oczu naukowców wszystkich krajów. Nigdy nie dane było jednak zbadać owego zjawiska w laboratorium bądź w warunkach pozwalających na dokładne przyjrzenie się mu. Najnowsze badania wskazują jednak, że mogą pioruny te być efektem działania tzw. skyrmionów magnetycznych, ciasno zebranych pól magnetycznych. W 2018n roku po raz pierwszy wytworzono skyrmion w laboratorium, a jego profil magnetyczny pasował do przewidywań dla układu magnetycznego niezbędnego do wytworzenia pioruna kulistego.
o.) Piąty stan skupienia materii w Kosmosie.
Nie. Nie odkryto ufoludka w stanie zamrożonym, ciekłym, bądź plazmy. Wystrzelono w Kosmos satelitę z pewnym zadaniem: stworzyć tam coś niebywałego - kondensat Bosego-Einsteina. I nie chodzi tu o to, że jeden to kondensat Einsteina-W-Butach a drugi Bosego-Einsteina ;) Ten stan skupienia materii to nic innego jak schłodzone do temperatury bliskiej zera bezwględnego atomy, a ich właściwości kwantowe ujawniają się przy niespotykanie wielkich skalach. Może nie arbuza, ale wielkości na pewno kilkudziesięciu atomów. Arbuza Schroedingera jeszcze nie zaobserwowano. No i rozumiecie, ten bosy kondensat stworzono na orbicie okołoziemskiej. I to wszystko, niby nic niezwykłego, a Einstein w zaświatach się cieszy. Bose pewnie też, nawet nie wiem, może jeszcze żyje? ;)
p.) Superświetnie szybki 'zegarek' mierzy nam elektron w akcji.
Elektrony to szybkie bestie. Poruszają się tak bystrze, że w warunkach laboratoryjnych nie można ich uchwycić w jednym miejscu w przestrzeni. 2018 rok przyniósł 'attozegar', który napieprza elektrony tak silnym źródłem promienia laserowego, że taki zegarek może nosić tylko Superman (jako że ma lasery z oczu) oraz Cyklop z X-Menów (ten ma też niezłe ślepia, prądem razi, czy inną plazmą) ;). Tak silny jest to laser, że wybija elektrony z orbity atomowej. Attozegar wie kiedy dokładnie wystrzelić laserem i mierzy gdzie atom ląduje po tym, jak już opuści rodzinne strony. Dzięki tej informacji zegar określa gdzie elektron znajdował się na orbicie okołoatomowej kiedy dostał w dziób.
r.) Leptokwark.
Lepiący się skwarek?
Nie do końca. Leptokwark nie został jeszcze odnaleziony, ale uważa się, że istnieje cząstka spajająca leptony i kwarki - leptokwark. 2018 rok nie przyniósł jeszcze donośnego niczym trąby jerychońskie odkrycia, ale powstała praca badawcza jaśniej opisująca jego naturę i zachęcająca biednych naukowców do dalszego ślęczenia nad mikroskopami.
s.) Promienie kosmiczne na Antarktydzie.
Zwykle, promieniowanie kosmiczne uderza w Ziemię z przepastnej przestrzeni pozaziemskiej. Zwykle, normalnie, dzień jak co dzień ;) W 2018 roku badacze wykazali, że niestety promienie wystrzeliwują z lodów Antarktydy. Pewnie jakaś starożytna rasa kosmitów chce zniszczyć ziemian, pożreć ich znienacka. Bo na to wygląda, mnie nic innego nie przekona ;) A poważniej - uważa się, że to skutek działania jakiejś wysokoenergetycznej cząstki, która przelatuje wesoło przez Ziemię i nic nie robi sobie z lodowców czy innych piasków pustyni.
t.) Wysokoenergetyczne neutrino w końcu wygadało się, skąd pochodzi.
Wysokoenergetyczne neutrina to, w normalnych warunkach, kosmiczna zagadka. Można je wykryć tylko pod pewnymi założeniami, na domiar złego nie wiemy za bardzo skąd pochodzą. I nagle to! 2018 rok, niespodziewanie, uderza - neutrino mające 4 miliardy lat (jak ten czas leci, Ziemianie ;)) uderza w atom na Antarktydzie. Od razu skierowano teleskopy w miejsce, skąd neutrino-dziadek (a może babcia? nie znamy płci neutrin, jeszcze). I co ujrzano? Czarną jak smoła czarną dziurę z galaktyką do niej przylepioną niczym makieta. I ta dziura, rozumiecie, strzela sobie do nas wysokoenergetycznym promieniowaniem gamma, bez względy na ptaki i chrabąszcze, które przecież mogłoby uszkodzić. Po raz pierwszy udało się wyśledzić tak dokładnie źródło pochodzenia neutrina.
u.) I coś mi się wydaje, że mamy nowe neutrino!
Najpierw neutrino-dziadek, teraz neutrino-dziecko.
Dzięki rokowi 2018 jesteśmy bogatsi o nową wiedzę. Naukowcy kierują się ku stwierdzeniu, że we Wszechświecie,
dzieje się coś co sprawia, że niektóre z najbardziej zaawansowanych doświadczeń fizycznych są ze sobą sprzeczne. Nieraz odsłania się przebłysk jakby kolejnego, czwartego 'zapachu' neutrina (raczej nie fiołkowego), jednakże informacja ta nie powtarza się we wszystkich laboratoriach. Czyli nie jest oficjalna i potwierdzona. Dane z roku 2018 mówią, że być może mamy kolejne, nieodkryte dotąd neutrino, o roboczej nazwie 'sterylne'. Mogłoby ono wypełnić lukę w fizyce teoretycznej, jako że do tej pory istnieje tylko jako cząstka hipotetyczna.
v.) Czyli 'V' for Victory!
Hurra! Dobrnęliśmy do końca. A, zaraz, zapomniałem, jeszcze 2019 rok. Chcecie teraz, już, głodni i żądni wiedzy? Teraz, teraz, teraz…
Potem? Jak se życzycie. Do niedługiego zobaczyska.
Aha, zapraszam na Patronite! To nie takie trudne założyć tam konto i wesprzeć klikanie w klawiaturę! :)
patronite/DiesPhys
Oraz na Facebook fanpage; więcej nas, jest ciaśniej ale weselej! ^_^
fanpage/DiesPhys
