Τι είναι το Quantum Zeno Effect;

ο κβαντικό φαινόμενο Zeno είναι ένα φαινόμενο κβαντική φυσική όπου η παρατήρηση ενός σωματιδίου την εμποδίζει να αποσυντεθεί όπως θα ήταν χωρίς την παρατήρηση.

Το όνομα προέρχεται από το κλασσικό λογικό (και επιστημονικό) παράδοξο που παρουσίασε ο αρχαίος φιλόσοφος Zeno της Elea. Σε μια από τις πιο απλές διαμορφώσεις αυτού του παράδοξου, για να φτάσετε σε οποιοδήποτε απομακρυσμένο σημείο, πρέπει να περάσετε το ήμισυ της απόστασης σε εκείνο το σημείο. Αλλά για να επιτευχθεί αυτό, πρέπει να περάσετε μισή απόσταση. Αλλά πρώτα, το ήμισυ αυτής της απόστασης. Και ούτω καθεξής... έτσι ώστε να αποδειχθεί ότι έχετε στην πραγματικότητα έναν άπειρο αριθμό μισών αποστάσεων για να διασχίσετε και, συνεπώς, δεν μπορείτε πραγματικά να το καταφέρετε ποτέ!

Το κβαντικό φαινόμενο Zeno παρουσιάστηκε αρχικά στο έγγραφο του 1977 "The Paradox of the Zeno's in Quantum Theory" (Εφημερίδα της Μαθηματικής Φυσικής, PDF), που γράφτηκε από τους Baidyanaith Misra και George Sudarshan.

Στο άρθρο, η περιγραφόμενη κατάσταση είναι ένα ραδιενεργό σωματίδιο (ή, όπως περιγράφεται στο αρχικό άρθρο, ένα "ασταθές κβαντικό σύστημα"). Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, υπάρχει μια δεδομένη πιθανότητα ότι αυτό το σωματίδιο (ή "σύστημα") θα περάσει από μια αποσύνθεση σε μια ορισμένη χρονική περίοδο σε μια διαφορετική κατάσταση από εκείνη στην οποία άρχισε.

Ωστόσο, οι Misra και Sudarshan πρότειναν ένα σενάριο στο οποίο η επανειλημμένη παρατήρηση του σωματιδίου εμποδίζει στην πραγματικότητα τη μετάβαση στην κατάσταση αποσύνθεσης. Αυτό σίγουρα μπορεί να θυμίζει το κοινό ιδίωμα "μια βάζα που παρακολουθείται ποτέ δεν βράζει", εκτός από μια απλή παρατήρηση για τη δυσκολία της υπομονής, αυτό είναι ένα πραγματικό φυσικό αποτέλεσμα που μπορεί (και έχει) πειραματικά επιβεβαιωθεί.

Η φυσική εξήγηση στην κβαντική η φυσικη είναι περίπλοκο, αλλά αρκετά καλά κατανοητό. Ας αρχίσουμε να σκεφτόμαστε την κατάσταση καθώς συμβαίνει κανονικά, χωρίς την κβαντική επίδραση του Zeno στην εργασία. Το "ασταθές κβαντικό σύστημα" που περιγράψαμε έχει δύο καταστάσεις, ας τις ονομάσουμε κατάσταση Α (κατάσταση που δεν έχει καταγραφεί) και κατάσταση Β (η κατάσταση που έχει καταστραφεί).

Εάν το σύστημα δεν παρατηρείται, τότε με την πάροδο του χρόνου θα εξελιχθεί από την κατάσταση που δεν έχει καταγραφεί σε a την υπέρθεση του κράτους Α και του κράτους Β, με την πιθανότητα να βασίζεται σε κάθε κράτος χρόνος. Όταν γίνεται μια νέα παρατήρηση, η κυματομορφή που περιγράφει αυτήν την υπερβολή των καταστάσεων θα καταρρεύσει σε κάθε κατάσταση Α ή Β. Η πιθανότητα της κατάστασης στην οποία καταρρέει βασίζεται στο χρονικό διάστημα που έχει περάσει.

Είναι το τελευταίο μέρος το οποίο είναι το κλειδί για το κβαντικό φαινόμενο Zeno. Αν κάνετε μια σειρά παρατηρήσεων μετά από σύντομες χρονικές περιόδους, η πιθανότητα να είναι το σύστημα κατάσταση Α κατά τη διάρκεια κάθε μέτρησης είναι δραματικά υψηλότερη από την πιθανότητα ότι το σύστημα θα είναι σε κατάσταση ΣΙ. Με άλλα λόγια, το σύστημα συνεχίζει να καταρρέει πίσω στην κατάσταση που δεν έχει υποστεί βλάβη και ποτέ δεν έχει το χρόνο να εξελιχθεί σε κατάσταση φθοράς.

Ως αντίθετο-διαισθητικό, όπως αυτό ακούγεται, αυτό επιβεβαιώθηκε πειραματικά (όπως έχει το ακόλουθο αποτέλεσμα).

Υπάρχουν ενδείξεις για ένα αντίθετο αποτέλεσμα, το οποίο περιγράφεται στον Jim Al-Khalili's Παράδοξο ως "το κβαντικό ισοδύναμο του κοιτάζοντας σε ένα βραστήρα και το κάνει να έρθει στο βρασμό πιο γρήγορα. Ενώ είναι ακόμα κάπως κερδοσκοπικό, μια τέτοια έρευνα πηγαίνει στην καρδιά κάποιων από τις πιο βαθιές και πιθανώς σημαντικούς τομείς της επιστήμης στον εικοστό πρώτο αιώνα, όπως η εργασία για την οικοδόμηση του τι είναι ονομάζεται a κβαντικό υπολογιστή"Αυτό το αποτέλεσμα ήταν πειραματικά επιβεβαιώθηκε.