Care este efectul cuantic al zenului?

efect cuantic Zenon este un fenomen în fizică cuantică unde observarea unei particule o împiedică să cadă așa cum ar fi în absența observației.

Numele provine din paradoxul clasic (și științific) prezentat de filosoful antic Zeno din Elea. Într-una din formulările mai simple ale acestui paradox, pentru a ajunge la orice punct îndepărtat, trebuie să parcurgi jumătate din distanță până la acel punct. Dar pentru a ajunge la asta, trebuie să parcurgi jumătate din distanță. Dar mai întâi, jumătate din distanța respectivă. Si asa mai departe... astfel încât se dovedește că aveți de fapt un număr infinit de jumătate de distanță de parcurs și, prin urmare, nu puteți efectua asta vreodată!

Efectul cuantic de Zeno a fost prezentat inițial în lucrarea din 1977 "Paradoxul lui Zeno în teoria cuantică" (Journal of Mathematical Physics, PDF), scrisă de Baidyanaith Misra și George Sudarshan.

În articol, situația descrisă este o particulă radioactivă (sau, așa cum este descris în articolul original, un „sistem cuantic instabil”). Conform teoriei cuantice, există o probabilitate dată ca această particulă (sau „sistem”) să treacă printr-o descompunere într-o anumită perioadă de timp într-o stare diferită de cea în care a început.

Cu toate acestea, Misra și Sudarshan au propus un scenariu în care observarea repetată a particulei împiedică efectiv trecerea în starea de descompunere. Acest lucru poate aminti cu siguranță de idiomul comun „un vas urmărit nu fierbe niciodată”, decât în ​​locul unei simple observații despre dificultatea răbdării, acesta este un rezultat fizic real care poate fi (și a fost) confirmat experimental.

Explicația fizică în cuantică fizică este complex, dar destul de bine înțeles. Să începem gândindu-ne la situația așa cum se întâmplă doar normal, fără efectul cuantic Zeno la locul de muncă. „Sistemul cuantic instabil” descris are două stări, să le numim starea A (starea nedeclarată) și starea B (starea de descompunere).

Dacă sistemul nu este observat, atunci în timp, acesta va evolua de la starea nehotărâtă la o superpoziția statului A și a stării B, cu probabilitatea de a se afla în oricare stat timp. Când se face o nouă observație, funcția de undă care descrie această superpoziție de stări se va prăbuși în starea A sau B. Probabilitatea în care stare se prăbușește se bazează pe perioada de timp care a trecut.

Este ultima parte cheie a efectului cuantic de Zenon. Dacă faceți o serie de observații după perioade scurte de timp, este posibil ca sistemul să fie în funcțiune starea A în timpul fiecărei măsurători este dramatic mai mare decât probabilitatea ca sistemul să fie în stare B. Cu alte cuvinte, sistemul continuă să se prăbușească înapoi în starea nedeclarată și niciodată nu are timp să evolueze în starea de descompunere.

Oricât de contra-intuitiv sună, acest lucru a fost confirmat experimental (la fel ca efectul următor).

Există dovezi pentru un efect opus, care este descris în al lui Jim Al-Khalili Paradox ca „echivalentul cuantic de a privi un ibric și de a-l face să vină la fierbere mai repede. În timp ce este încă oarecum speculativă, astfel de cercetări se află în inima unora dintre cele mai profunde și domenii posibile importante ale științei în secolul XXI, cum ar fi lucrul la construirea a ceea ce este numit a computer cuantic"Acest efect a fost confirmat experimental.