"Kočku bez šklebu, to už jsem viděla kolikrát," pomyslila si Alenka,"ale škleb bez kočky! Něco tak zvláštního jsem jakživ neviděla!".
V bezmezně fascinují kočce Šklíbě jako by Lewis Carroll tušil přízraky kvantového světa, které za pár generací začnou vyvolávat poděšení fyzici. Ve většině adaptací je to vlastně velký kocour s úžasným šklebem, který na Alenku sype jednu zničující filozofickou trivialitu za druhou a přitom si mizí a zase se objevuje. Kočka Šklíba, v překladu Jaroslava Císaře také „čínská kočka“, je v originále známa jako „Cheshire Cat“, čili kočka z (hrabství) Cheshire. Použití tohoto jména Carrollem je obestřeno tajemstvím, jako ostatně celý život Lewise Carrolla.
Mohlo by jít o staré přirovnání „šklebí se jako kočka z Cheshire“, které měl Carroll zpopularizovat, původně snad související s mléčnými produkty hrabství. Mnozí mají za to, že Carrolla inspirovala šklebící se kočka, která je vytesaná na zdi kostela sv. Wilfrida ve vesnici Grappenhall, pochopitelně v hrabství Cheshire, nedaleko od Carrollova rodiště. Anebo některý z vícera podobných výjevů, jenž jsou dodnes k vidění v Cheshire i jinde v Anglii a mohly na Carrolla zapůsobit. Leckterý majitel kočky by také jistě zvážil hypotézu, že Carroll prostě jenom byl všímavým pozorovatelem těchto subtilních šelem a utkvělo mu v paměti jejich podivuhodné zívnutí, zvláště pokud k němu dojde ve zšeřelém domě uprostřed noci.
Kočka Šklíba se od vydání Alenky v říši divů v roce 1865 mocně otiskla do moderní kultury, jak je ale vidět, stále ji obklopuje závoj nejasností, ještě umocňující její přízračný charakter. A toho si nemohli nevšimnout kvantoví fyzici, pro které jsou právě takové jevy denním chlebem. Nakonec to byl Jakir Aharonov z izraelské Tel Avivské univerzity a jeho spolupracovníci, kdo nedávno zavedli kočku Šklíbu do vybrané společnosti kvantových paradoxů, s nezbytnou citací příslušné pasáže Alenky v říši divů na začátku inkriminované vědecké studie v časopisu New Journal of Physics.
Podle Aharonova a spol. je škleb vlastností kočky a podobně je vlastností fotonu zase jeho polarizace. Vtip je v tom, že v džungli kvantové mechaniky může existovat polarizace fotonu bez fotonu. Stejně jako je škleb tím posledním, co zbylo z mizející kočky Šklíby. Vědci navrhli experiment, v němž foton může se 100 procentní jistotou projít jednou částí interferometru, zatímco jeho polarizaci bude možné změřit ve druhé části interferometru, kde se ovšem dotyčný foton vyskytuje s pravděpodobností rovnou nule. V takovém experimentu je ale zároveň háček – původně totiž neměřil umístění a polarizaci téhož fotonu, ale fotonů různých. Nemohlo by změření polarizace fotonu vést ke změně jeho dráhy a tím i ke zrušení předpokládaného paradoxu Kočky Šklíby?
Teoretické propočty ukazují, že kdybychom natvrdo změřili umístění a polarizaci téhož fotonu, tak ano, kočku Šklíbu tím zrušíme. Něco podobného doposud bylo standardním řešením mnoha paradoxů kvantové mechaniky. Jenže Aharonov a spol. to nevzdali. Navrhli nové uspořádání experimentu, v němž vyměnili i přístroje. Například původní detektory nahradili CCD snímačem a optickým prvkem, čímž zásadně snížili míru ovlivnění zkoumaného fotonu samotným měřením. Tento kvantový trik před lety vynalezl s dalšími vědci právě Aharonov a říká mu slabé měření (weak measurement). Není sice tak přesné, zároveň ale při něm nedojde k narušení vlnové funkce měřeného fotonu.
Metoda slabého kvantového měření zase vrací kočku Šklíbu do hry a s ní celou řadu pozoruhodných otázek. Například, může foton oddělený od své polarizace přenést tuto polarizaci na jeden objekt a tlak záření na druhý objekt? Anebo, protože kvantovou kočkou Šklíbou by nemusely být jen fotony, jak by třeba elektron s nábojem odděleným od hmotnosti působil na okolní elektrony? Nakonec, nemusí zůstat jen u kočky Šklíby. Slabé měření by mohlo oživit i řadu dalších, momentálně pohřbených kvantových paradoxů. Lewis Carroll by byl jistě spokojený.
Literatura
PhysOrg 25. 11. 2013, New Journal of Physics 15: 113015, Wikipedia (Cheshire Cat, Weak measurement).
Diskuze:
