Fizyka 
 
Pański Kot, Panie Schroedinger…
WGan
Osoby które mieszkają z kotem1, znacznie lepiej przyswajają sobie mechanikę kwantową. Wiem, że brzmi to dziwnie, ale wynika z codziennych obserwacji i (miejscami ciężkich) doświadczeń które pozwalają sobie wykształcić intuicje, zdawałoby się zupełnie sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem. A jednak życie dość pozytywnie je weryfikuje…

Poszedłem na strych powiesić pranie. Postanowiłem zrobić też z tego mini wyprawę dla kotki, która, potrącona przez samochód, od czterech tygodni nie wychodzi z domu. Strych w starym budownictwie, traktowany przez lokatorów jako suszarnia i skład, tego co nie zmieściło się do piwnicy. Jest to więc miejsce tajemne, pełne schowków, zasłon i zakamarków. Słowem – miejsce idealne do zabawy dla kota.

Jesteśmy na miejscu. Ja wyjmuję wyprane rzeczy i wieszam je na sznurach, a kot wędruje sobie po strychu. W pewnym momencie zdaję sobie sprawę, że bydle może wyjść na klatkę schodową, poczekać aż ktoś będzie wchodził, i pójdzie na dłuższy spacer, a że od tyłu jest łysy i w strupach – to może kogoś przestraszyć. No i lekarz kategorycznie zabronił – żadnego forsowania tylnych łap. Miednica ma się zrastać. Ryzyko jest, ale niewielkie. Pora na tyle późna że sąsiedzi się nie kręcą. Poza tym, strych ciekawy, więc raczej nie będzie uciekać. Zaglądam na drugą stronę strychu i widzę łapki wędrujące wzdłuż wiszącego koca. Kątem oka dostrzegam otwarte okno. Kolejne ryzyko. Okno wychodzi na stromy dach. Kot co prawda głupi nie jest, ale temperamentu też mu nie brakuje. Postanawiam zaglądać częściej, ale w pewnym momencie łapię, się na tym, że szacuję prawdopodobieństwo wyjścia kota przez drzwi lub przez okno, na podstawie tego gdzie kota poprzednio zaobserwowałem. No i w jakim kierunku (i z jaka prędkością) się poruszał. Przecież to takie oczywiste – pomyślałem, a potem przyszła druga myśl – to przecież doskonały przypadek rozpływania się paczki falowej.

Polega ono na tym, że gdy kota zaobserwujemy, możemy dokładnie określić jego położenie. Jednak gdy przestajemy na niego patrzeć, jego położenie w określonych miejscach, będzie zaledwie – prawdopodobne. Kot znajduje się (redukcja paczki falowej), w momencie kolejnej obserwacji.

Oczywiście kot pomiędzy momentami kiedy na niego patrzymy istnieje w ściśle określonym miejscu, natomiast cząstka kwantowa – nie. Po prostu łatwiej było mi przyjąć położenie, jako pewien rozkład prawdopodobieństwa, bo jak szukałem wzrokiem kota – to zaczynałem o miejsc o największym prawdopodobieństwie, zostawiając lodówkę w piwnicy i bagażnik w samochodzie – raczej na koniec.

Dlatego koncepcja cząstek, które zamiast podlegania ścisłym prawom Newtona, szlajają się po okolicy i jedyne co pozwala je znaleźć, to wiedza które miejsca lubią – nie budziła jakiegoś wewnętrznego sprzeciwu a nawet wydawała się logiczna.

Wspomniałem tu o lodówce i bagażniku, bo koty wykazują niezwykła zdolność, by pokonywać bariery nie do pokonania i przełazić przez dziury znacznie mniejsze niż te które podejrzewalibyśmy o wystarczające dla kota. Robią to przy tym na tyle dyskretnie, że trzeba nie lada podstępu by zobaczyć jak to robią. Mój kiedyś znalazł przejście na sąsiedni stych. Zanim się zorientowałem miałem wrażenie, że kot na strychu po prostu znika, po czym za jakiś czas, jak gdyby nigdy nic, się pojawia. Na początku to jeszcze mogło dziwić, a nawet lekko przerażać, ale z czasem się przyzwyczaiłem.

Dlatego kwantowo-mechaniczne „tunelowanie” polegające na tym, ze cząstka może się znaleźć po drugiej stronie przeszkody która jest dla niej (z punktu widzenia mechaniki klasycznej) nie do pokonania, nie jest specjalnie dziwne. Podobnie jak w przypadku kotów – jest to tylko kwestia czasu.

Jeśli mamy szczęście na posiadanie (bycie posiadanymi przez) więcej kotów, mamy możliwość obserwacji doskonałej manifestacji pewnej hierarchii w której na każdym miejscu może być co najwyżej jeden kot. Tu nie ma miejsc ex equo. Kot jest albo wyżej albo niżej od innego kota. Twa koty na tym samym miejscu nie są stanem stabilnym, chociaż mogą w pewnych warunkach (na przykład w obecności obcego kota) – pokusić się o hybrydyzację i zajęcie wspólnego stanowiska wobec wspólnego wroga. Ale także i tu mamy do czynienia ze specjalizacją. Każdy kociarz powie, że to przecież absolutnie naturalne i nie ma w trym nic dziwnego. Ano nie ma. A co jest dziwnego w zakazie Pauliego który nie pozwala dwóm cząstkom być w tym samym stanie? Czy dlatego, że słowo „zakaz” budzi nasz automatyczny sprzeciw, na wieść, że dwie cząstki elementarne, nie mogą być w tym samym stanie, bo wtedy stałyby się nierozróżnialne – a na to nie mogą sobie pozwolić mając nieparzystą funkcję falową. Bo w zasadzie dlaczego nie? Wzory nie trafiają do wyobraźni, a intuicje wyniesione z codziennych wizyt w sklepach wyraźnie mówią, że dowolnie wiele takich przedmiotów może być w tym samym stanie. Żadna torebka cukru na półce w supermarkecie nie przestanie być słodka tylko dlatego, że się nie wyróżnia. Dlaczego elektrony mają być lepsze?

Jeśli dysponujemy kotem wychodzącym, jeżeli ponadto jest to kocur, a pora jest raczej ciepła i pogodna, to łatwo będzie nam uwierzyć w „dowody pośrednie” od jakich roi się w mechanice kwantowej, gzie dowodem istnienia cząstki, może być na przykład – brak śladu cząstek wykrywalnych na pewnej drodze. W końcu o tym, że mamy kota i że jest on wciąż żywy nie jest jego obecność, lecz ślady ziemi na parapecie i dywanie oraz obniżający się co jakiś czas poziom suchej karmy w misce. Woda z sąsiedniego spodeczka mogła się wylać albo wyparować, ale kocie chrupki nie sublimują. Przynajmniej nikt tego nie zaobserwował, w odróżnieniu od częstych obserwacji wynoszenia ich z domu na dwór we wnętrzu kota2. Przy odrobienie wprawy możemy nawet zaobserwować pojawianie się wirtualnych kotów, to znaczy takich, które pojawiają się tylko na jakiś czas, albo nieoznaczoność ich położenia oraz pędu jest nie mniejsza niż… A nie, to zasada nieoznaczoności Heisenberga. Ten z pewnością mieszkał w dzielnicy pełnej kotów.

I może właśnie dlatego, to akurat kota użył Schroedinger w swoim słynnym eksperymencie myślowym próbując wyjaśnić istotę stanów mieszanych.

Bo kot, kierujący się własną wolą i samodzielnie podejmujący decyzje stanowi doskonałą przeciwwagę dla świata mechanistycznego. Kot który lubi obserwować, ale nie lubi być obserwowany, pod wpływem aktu obserwacji – zmienia swój stan. Pies też, ale reakcja psa jest tak przewidywalna, że aż mechaniczna. Za to kot… Kot zachowuje się kwantowo.


1
 albo raczej „u Kota”
2
 podobno towarzyszą temu złożone procesy chemiczne, ale nie o chemii teraz mowa
 
Opinie
 
Facebook
 
  
25814 wyświetleń

numer 6/2017
2017-06-04

Od redakcji
Dla młodszych
Dydaktyka
Elektronika
Felieton
Informatyka
Kącik poezji
Psychologia
Rozmaitości

nowyOlimp.net na Twitterze

nowy Olimp - internetowe czasopismo naukowe dla młodzieży.
Kolegium redakcyjne: gaja@nowyolimp.net; hefajstos@nowyolimp.net