Nejprve to byl hrozný šok. Pak pomohla jedna velmi speciální kočka, která je zároveň živá i mrtvá. Ale vesmír, jak říkají někteří, je od té doby rozbitý. Od položení základů kvantové mechaniky už uplynulo prakticky století a dneska nejsme o moc blíž pochopení všech těch kolabujících vlnových funkcí, koček v krabici nebo efektu pozorovatele. Obklopuje nás realita, ale přitom jí vlastně nerozumíme.
Někteří fyzici hledají odpovědi na přízračném území nikoho, které se rozkládá mezi říší kvant a panstvím obecné relativity. Tým fyziků americké University of Chicago, které vedl Daine Danielson, nedávno dospěl k závěru, že černé díry pouhou svou přítomností ničí kvantovou koherenci a násilím nutí částice, aby si vybraly jediný kvantový stav a daly tím sbohem kvantové superpozici.
Danielsonovo trio použilo myšlenkový experiment. Nejspíš nikoho nepřekvapí, že v něm hraje zásadní role krabice. Podle všeho ke kvantové mechanice prostě patří. V této krabice je uzavřený kousek hmoty. V temnotě pod zavřeným víkem přetéká možnostmi. Není na konkrétním místě, nemá konkrétní spin ani konkrétní hybnost.
Když do této tajuplné krabice nakoukne všetečný fyzik, jeho zrak detekuje záření emitované zmíněným kouskem hmoty. Fyzik a také jeho okolí se nevyhnutelně kvantově prováže se zářením dotyčné hmoty, což vede k určité míře dekoherence. Kvantové možnosti začnou mizet. Když se v takové pikantní situaci objeví druhý fyzik a rovněž začne zírat do krabice, taktéž se prováže se zářením kousku hmoty a dekoherence se prohloubí.
Pro kvantovou mechaniku je příznačné, že tohle funguje, i když je onen druhý pozorovatel na exoplanetě, vzdálené spoustu světelných let. Pokud zírá do stejné krabice hodně dobrým teleskopem, opět dojde ke kvantovému provázání. Kvantovou mechaniku přitom moc nezajímá, že světlu trvá roky, než tam doletí. Kvantové provázání je hotové hned.
Co když ale tento druhý pozorovatel zírá do inkriminované krabice ze chřtánu černé díry? Záření zvenčí, tedy s informací o krabici se do černé díry dostane snadno. Ale ven by se nemělo dostat nic. Tohle je další z osudových momentů, v nichž soudobá fyzika selhává, a kvantová mechanika s obecnou relativitou se navzájem rvou na kusy.
Danielson a spol. zaujali vychytralé stanovisko. Podle nich je druhý pozorovatel v černé díře vlastně irelevantní. Černé díry totiž od okolního světa (nejspíš) odděluje horizont událostí. A ten, dle badatelů, sám o sobě funguje jako ultimátní pozorovatel. Horizonty událostí, jak praví autoři studie, nakonec způsobí dekoherenci … prakticky úplně všeho.
Černé díry jsou podle Danielsona a jeho kolegů jako obří oči temnoty, které trpělivě sledují vesmír a ničí v něm superpozice, už jenom tím, že jsou. Tolkien to nejspíš nevěděl, ale jeho velké oči bez víček, ověnčené plameny, či přesněji řečeno Hawkingovým zářením, opravdu existují. Prstenem ale asi zničit nepůjdou. Fyzika, jak je vidět, může přivodit slušné noční můry.
Aby toho nebylo málo, podobný efekt na realitu mohou mít i objekty, které se pohybují rychlostí blízkou rychlosti světla a vytvářejí horizonty podobné horizontům událostí černých děr (Rindler horizons). Jak decentně upozorňuje Mike McRae ve svém komentáři na Science Alert, vesmír je sice stále „rozbitý,“ ale zároveň to neznamená, že by byl vědomým pozorovatelem. Zároveň si dělá naděje, že by temný pohled černých děr mohl konečně vést k usmíření kvantové mechaniky s obecnou relativitou. A s tím nelze než souhlasit.
Video: Daine Danielson - Black Holes Decohere Quantum Superpositions
Video: Talk by DAINE DANIELSON: Gravitationally Mediated Entanglement: Newtonian Field vs. Gravitons
Literatura
Jako much: V Mléčné dráze je možná až 100 milionů černých děr
Autor: Stanislav Mihulka (11.08.2017)
Skrývají se ve vesmíru nebezpečné nahé singularity?
Autor: Stanislav Mihulka (01.12.2020)
Ultraexotické Buchdahlovy hvězdy jsou jako černé díry bez horizontu událostí
Autor: Stanislav Mihulka (21.01.2023)
Diskuze:
Teda nič v zlom,
Vladimír Bzdušek,2023-03-29 00:11:33
ale ak totočlánok niekto dokáže transformovať do niečoho, čo pochopia-uchopia-nebudú z toho magori aspoň 2 ľudia zo 100, poteším sa. Takto je to ako vysvetľovanie parciálnych diferenciálnych rovníc australopitekovi. (Teda ako mne - a nehanbím sa za to !) "obří oči temnoty, které trpělivě sledují vesmír a ničí v něm superpozice" to je čo ?????
Re: Teda nič v zlom,
Zdeněk Kratochvíl,2023-03-29 11:49:34
Neručím za to, že se trefím, nejsem kvantový fyzik, pokud to pomrším, tak mě snad někdo znalejší opraví. Článku rozumím takhle:
Obecně vzato vede k dekoherenci fyzický kontakt. Stalo se (z mého pohledu) nešťastnou módou, to svádět na pozorovatele, málem na nějaké vědomí. Pozorovatel je příkladem spíše proto, že k tomu pozorování provede fyzický úkon, měření, pozorování. Článek patrně říká, že podobný úkon provádějí v celém vesmíru černé díry už svou pouhou existencí. Pokud by to tak bylo, byl by to pěkný výklad toho, proč se podivné kvantové jevy mají tendenci skrývat za "obyčejnou" fyzikou makroskopických obektů, paradoxně díky masivnímu "působení na dálku". Omlouvám se, pokud to motám.
Re: Teda nič v zlom,
Michal Varga,2023-03-29 20:59:18
Je to teória, ale ťažko sa s ňou stotožniť. Ako už Zdeněk naznačil, hmota zostáva v superpozícii, pokiaľ sa nedostane do kontaktu s hmotou ktorá v superpozícii nie je. Nie som si úplne istý, ako by mohla prítomnosť čiernej diery ovplyvniť hmotu v superpozícii, keď pre gravitáciu platí princíp ekvivalencie. Zrejme tým myslel čiernu dieru ako zdroj žiarenia alebo nejaký emitor častíc hawkingovho žiarenia. Lenže to môže mať zase len povahu vlnenia, a nemusí nutne spôsobovať dekohorenciu. Je jasné, že táto rešerš nedáva zmysel, pretože neobsahuje všetky odrazové plochy potrebné pre myšlienkovú úvahu.
Tiež mi nedávajú zmysel niektoré vety, napr.
"Pokud zírá do stejné krabice hodně dobrým teleskopem, opět dojde ke kvantovému provázání. Kvantovou mechaniku přitom moc nezajímá, že světlu trvá roky, než tam doletí. Kvantové provázání je hotové hned."
Pokiaľ pozorovateľ dva niečo sleduje zo vzdialenosti 1 mld svetelných rokov, tak bude trvať 1 mld svetelných rokov, kým odčíta polohu sledovaného objektu. A hodnota, ktorú odčíta bude v súlade s hodnotou, ktorú odčíta pozorovateľ jeden jednu sekundu po začatí experimentu tu a teraz. Ale kvantové previazanie v okamihu merania určite zanikne.
Re: Re: Teda nič v zlom,
Petr Slachta,2023-03-30 13:31:35
Poslední odstavec: nemelo by dojít k provázání s objektem 1mld starym?
Re: Re: Re: Teda nič v zlom,
Michal Varga,2023-03-30 16:24:01
Ako? Jeho pozorovanim?
Teoreticky sa daju previazat dva objekty v case. Ked su koherentne, jeden staci umiestnit niekam, kde cas bezi rychlejsie (napr. v blizkosti ciernej diery, planety a pod) a ponechat ho tam istu dobu a druhy izolovat. Ale nemyslim si ze je to tento pripad.
Re: Re: Re: Re: Teda nič v zlom,
Petr Slachta,2023-03-30 20:47:57
No, když ten pozorovatel pozoruje miliard světelných let daleký objekt v té krabici, tak pozoruje "jen" jeho stav před miliardou let. Ty nosiče té informace se pohybovaly rychlosti světla předpokládám. A k tomu provázání má dojít, až v té chvíli toho pozorování. Takže tipuju, že se provázání uskuteční na tom objektu, který byl před miliardou let. Přece nemůže dojít k provázání s aktuálním objektem. Ten již může být v úplně jiném stavu.
No, rozhodně z té myšlenkové konstrukce vyplývají celkem zajímavé důsledky.
Re: Re: Re: Re: Re: Teda nič v zlom,
Michal Varga,2023-03-31 00:05:10
Pri pozorovani dojde ku kolapsu, nie k previazaniu. Alebo to mam naopak?
No jasně...
Many More,2023-03-28 23:16:07
Na vesmíru je krásné mj. i to, že je úplně v pořádku, i když je při tom (jak říkají někteří) rozbitý :-)
Za tyden to bude zajimave
Jirka Naxera,2023-03-28 07:14:09
Jsem docela zvedav, az/jestli se k tomu vyjadri nekdo z oboru. I kdyz se vyhneme AdS/CFT korespondenci (kde se casto mluvi o vztahu mezi okrajem a casti bulku pod horizontem udalosti slovy jako homomorfni enkrypci), tak jednim z pohledu na informacni paradox cernych der je dobre prijimana hypoteza o tom, ze Hawkingovo zareni je entanglovane s hmotou spadlou do cerne diry. https://physics.aps.org/articles/v9/62
Coz moc nekoresponduje s pohledem na horizont v clanku (nevim jak v originale, ten jsem jeste necetl)
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
