Student World

Emmy stojí na okenní římse a rozčileně vrtí ocasem. Kouknu ven, ale zahrada je prázdná. „Na co se díváš?“ ptám se.

„Na králíčky ze sýru,“ povídá. Kouknu se znova, dvůr je pořád prázdný.

„Žádní králíci tam nejsou,“ povídám. „A ti ze sýra teprve ne. Není tam nic.“

„Ale částice se rodí z prázdna každou chvíli, nemám pravdu?“

„Pořád ještě čteš moje knížky o kvantové fyzice?“

„Když nejsi doma, tak se nudím. A vůbec, neodpověděl jsi mi!“

„Jo, v jistém smyslu ano. Říká se jim virtuální částice. Za jistých příznivých okolností se nulová energie vakua může zhmotnit v podobě páru částic, jedné normální a jedné antičástice.“

„Vidíš?“ tváří se spokojeně. „Králíčci ze sýra.“

„Nechápu, k čemu by ti mohly být virtuální částice dobré. Téměř okamžitě anihilují, jinak by došlo k porušení relací neurčitosti energie a času. Virtuální elektron-pozitronový pár existuje asi tak sekundy, pak zmizí. Nežijí dost dlouho na to, aby to byly skutečné částice.“

„Ale můžou se z nich stát reálné částice, ne?“ Teď vypadá maličko nejistě. „Nebo, jak je to s tím Hawkingovým zářením?“

„No, ano – výjimečně. Jde o to, že když dojde k vytvoření páru virtuálních částic poblíž černé díry, jedna částice může být vstřebána černou dírou, a pak ta druhá odletí a stane se z ní normální reálná částice.“

Optimistické vrtění ocasem je zpět. „Králíčci ze sýra!“

„Cože?“

Podrážděný povzdech. „Ty virtuální částice se rodí pořád, ne? Včetně naší zahrádky?“

„Ano, to je pravda.“

„Včetně králíčků, ne?“

„No, přesně vzato, musel by to být pár králík-antikrálík…“

„A ty králíčci, mohli by být i ze sýra…“

„No moc pravděpodobné to není, ale řekněme, že ve smyslu teorie Maxe Tegmarka, že ‚pro všechno možné existuje vesmír‘, se možná narodí na zahrádce za domem pár králík-antikrálík, který je ze sýra (a antisýra), ale –“

„A když jednoho sním, druhý se stane reálným.“ Vrtí ocasem tak vehementně, že se jí třese celý zadek.

„Ale moc dlouho ti nevydrží, okamžitě anihilují.“

„Já jsem zatraceně rychlá!“

„Když vezmeme v úvahu hmotnost jednoho králíka, tak vydrží asi tak sekundy. Nanejvýš.“

„V tom případě bys mě měl urychleně pustit na zahradu, abych ty sýrové králíky mohla chytit.“

Povzdechl jsem si. „Jestli ti šlo o to, abych tě pustil ven, tak jsi to mohla říct rovnou.“

„To by nebyla žádná legrace. Sýroví králíci!“

Kouknu se z okna. „Králíky žádné nevidím, ale pod krmítkem je veverka.“

„Žjóó! Veverky!“ Otevřu dveře a Emmy se vyřítí ven na veverku, která taktak stihne vylézt na strom.

V kapitole 2 jsme mluvili o tom, že vlnová povaha hmoty má za následek existenci nulových kmitů, jinými slovy, že kvantové částice nemohou být nikdy v naprostém klidu, že vždycky mají určitou minimální energii. Překvapivě to platí i o prázdném prostoru. Podle kvantové mechaniky dokonce i dokonalé vakuum je dějištěm nepřetržité bouřlivé aktivity: virtuální částice se na prchavý okamžik zrodí a vzápětí zase zanikají.

Představa virtuálních částic, které se uprostřed prázdného prostoru nepřetržitě rodí a zanikají je jednou z nejpodmanivějších a nejbizarnějších představ moderní fyziky. V této kapitole si povíme o kvantové elektrodynamice (krátce KED), teorii, která s představou virtuálních částic přišla. Také si povíme o experimentech, které učinily z KED pravděpodobně nejpřesněji prověřenou teorii v historii vědy. Paradoxně náš výklad této superpřesné teorie začneme Heisenbergovým principem neurčitosti.

(Max Tegmark je kosmolog na MIT, jenž se proslavil tvrzením, že náš vesmír je jeden z obrovské spousty vesmírů ve větším „multivesmíru“. Podle Tegmarka, tento multivesmír obsahuje všechny vesmíry, které lze matematicky popsat, i takové, které nám nedávají žádný smysl. Tegmarkova práce je trochu podobná „modálnímu realismu“ filozofa Davida Kellogga Lewise.)

***

Tento text je úryvkem z knihy:

Chad Orzel: Jak naučit fyziku svého psa

Argo a Dokořán 2011

O knize na stránkách vydavatele

Anotace knihy: Mnoho lidí už někdy slyšelo o slavné Schrödingerově kočce, ale Chad Orzel a jeho fenka Emmy vás přesvědčí, že kvantová fyzika se týká především psů a jejich výsostných zájmů. Emmy je totiž zvídavý pes a velice ji zajímá, jak využít principů kvantového světa k praktickým účelům. Bombarduje proto svého pána dotazy jako Můžu s pomocí kvantového tunelování projít plotem k sousedům a chytat tam králíky? Nedala by se kvantová teleportace využít k tomu, abych chytila veverku dřív, než stihne vyšplhat moc vysoko? A kde vlastně jsou ty možné vesmíry, v nichž Chad pravidelně upouští na zem maso?

autor