Gość: doku
IP: *.chello.pl
08.05.03, 23:11
Granice fizyki kwantowej.
Tyle było tutaj bezładnej dyskusji na temat efektu tunelowego, że warto
uporządkować podstawy. Fizyka kwantowa opisuje świat na dwa sposoby. Pierwszy
w uproszczeniu opisuje zachowanie cząstki samotnej, która nie oddziałuje z
otaczającą ja materią. Drugi opisuje oddziaływania cząstki z innymi.
Opis samotnej cząstki zawiera jej funkcję falową i diagramy Feynmana jej
nieustannych przemian w inne cząstki wirtualne. Cząstka taka jest zdolna do
tunelowania, czyli przebicia się przez przeszkodę bez żadnego oddziaływania z
nią. Cząstka taka jest zdolna do interferencji, czyli przejścia przez dwa
otwory tarczy jednocześnie, bez żadnego oddziaływania z tą tarczą.
Opis cząstki oddziałującej zawiera zasadę nieoznaczoności, czyli upraszczając
prawo mówiące, że każde oddziaływanie zajmuje jakąś niezerową „objętość” w
czasie i przestrzeni, nawet jeśli założymy, że cząstki są punktowe. Jeżeli
jedna punktowa cząstka uderza w drugą, to przekazanie energii trwa niezerową
długość czasu, a przekaz pędu odbywa się na drodze o niezerowej długości.
Jeżeli próbujemy zbyt dokładnie sprecyzować miejsce (lub czas) zderzenia, to
nie możemy wiedzieć, czy obserwowana cząstka jest już po czy przed
przekazaniem pędu (energii).
Cząstki w trakcie oddziaływanie nie mogą być opisane w pierwszy sposób:
funkcje falowe tych cząstek nie istnieją, a diagramy Feynmana opisują cząstki
rzeczywiste a nie wirtualne. Oddziaływanie niszczy funkcję falową i
urzeczywistnia to, co wirtualne. Cząstka w trakcie oddziaływania nie jest
zdolna ani do tunelowania ani do interferencji.
Następny krok w opisie oznacza, że oddziaływania są na tyle częste, że nie ma
w ogóle czasu ani miejsca na powstanie funkcji falowej – dostajemy więc opis
na poziomie fizyki statystycznej, zwanej dawniej termodynamiką.
Tak więc granicą opisu kwantowego jest ilość oddziaływań wykluczająca
istnienie funkcji falowej. Im mocniejszy mikroskop, tym mniej materii
znajduje się w zasięgu opisu. Im mniej materii, tym mniej oddziaływań. Jeżeli
opis dotyczy bardzo małej ilości materii, powinien już uwzględniać możliwość
pojawienia się jednej wspólnej funkcji falowej.
Inaczej mówiąc, ciało zdolne jest (w całości) do tunelowania tylko w takim
wypadku, gdy zakończą się wszystkie oddziaływania cząstek wchodzących w skład
tego ciała i żadna cząstka tego ciała nie zacznie jeszcze żadnego nowego
oddziaływania. Tylko w takim stanie ciało jest zdolne do tunelowania ze
znikomym (ale większym od zera) prawdopodobieństwem. Ciało oddziałujące z
otoczeniem lub takie, w którego wnętrzu zachodzą jakiekolwiek oddziaływania,
nie jest zdolne do tunelowania.
Taki jest dokładnie sens fizyczny tego, co pisałem, że prawdopodobieństwo
przetunelowania bakterii jest równe zero. W odniesieniu do żywej bakterii
jest to liczba równo zero, a nie jakaś bardzo mała liczba dodatnia.
Ci, którzy nie rozumieją fizyki kwantów, najczęściej nie potrafią zrozumieć,
że każda obserwacja jest oddziaływaniem, a każde oddziaływanie – obserwacją.
Kot w pudełku jest zawsze żywy lub martwy i jest niemożliwe go przetunelować.