Quantum Mechanics: Animation explaining quantum physics

Mekanika kuantike shpjegohet nga eksperimenti vijues. Supozojme se kemi nje mur me dy vrima Supozojme se gjuajme sfera drejt tij,1 sfere per kohe. pas murit kemi nje cope. Sa here qe nje sfere godet copen,po e shenjojme me vije te kuqe. Ndërsa mermeret godasin me rroba në të njëjtin vend më shumë se një herë, ne e shënojmë të errët. Disa mermere e bëjnë atë nëpër vrima duke kërcyer në një kënd. Por shumica e mermerit që e bëjnë atë nëpër vrima vazhdojnë në një vijë të drejtë. Pas pak, do të ketë

shumë shenja të kuqe në rroba. Markat më të errëta të kuqe do të jenë drejtpërsëdrejti prapa dy vrimave. Tani, mendoj se dy vrimat janë shumë të ngushta. Supozoni se mermeri është shumë i vogël. Tani rezultati është shumë i ndryshëm. Prodhohet një model me shirita. Mermeret kurrë nuk e goditën leckën në zonat midis shiritave. Të gjitha grimcat e Universit prodhojnë këtë model me shirita, me kusht që të dy ato dhe vrimat janë mjaft të vogla. Pa marrë parasysh sa herë përsërisim këtë eksperiment,

dhe pa marrë parasysh se çfarë lloji të objektit që përdorim për të zëvendësuar mermeret, rezultati është gjithmonë i njëjtë. Vetëm një fenomen i njohur mund të shpjegojë këtë rezultat. Valët! Kur një valë kalon nëpër një vrimë, ajo përhapet në anën tjetër. Nëse ka dy vrima, prodhohen dy valë. Kur keni dy valë, ata ndërveprojnë me njëri-tjetrin. Në disa zona ato forcojnë njëra-tjetrën, dhe në fusha të tjera anulojnë njëra-tjetrën. Kjo krijon një model me shirita. Ky është modeli i saktë i njëjt

ë që pamë më parë. Kjo do të thotë që të gjitha objektet me të vërtetë sillen si valë. Por nëse të gjitha objektet sillen si valë, atëherë pse nuk shohim një model me shirita për mermeret e mëdha? Objekte të mëdha kanë më shumë energji se sa objekte të vogla. Valët kanë më shumë energji duke pasur një frekuencë më të lartë. Kur valët me frekuenca më të larta ndërveprojnë me njëri-tjetrin, modeli është i ndryshëm. Objekte të mëdha kanë më shumë energji dhe prandaj sillen si valë të frekuencave të

larta. Kjo është arsyeja pse objektet e mëdha nuk prodhojnë një model me shirita, por bëjnë objekte të vogla. Por, ka ende një problem. Për një valë për të prodhuar një model me shirita, çdo valë duhet të kalojë në të njëjtën kohë nëpër të dy vrimat, kështu që do të ketë dy valë të reja që ndërveprojnë me njëri-tjetrin. Por ne po gjuajmë mermeret në mur vetëm një mermer në të njëjtën kohë. Kjo do të thotë se çdo mermer duhet disi të kalojë në të njëjtën kohë nëpër të dy vrimat për të krijuar mo

delin me shirita. Le të shohim nëse kjo ndodh në të vërtetë duke bllokuar një nga vrimat. Modeli me shirita zhduket! Shumica e shenjave janë tani drejtpërdrejt pas një vrime të hapur. Tani le të bllokojmë vrimën tjetër në vend. Përsëri, linjat më të errëta janë drejtpërdrejt prapa një vrime të hapur. Por, nëse zhbllokojmë dy vrima, modeli me shirita kthehet. Zonat që u goditën shumë herë kur një nga vrimat u bllokuan, tani nuk janë goditur kur të dy vrimat janë të hapura. Kjo do të thotë që çdo

mermer me të vërtetë duhet të kalojë në të njëjtën kohë nëpër të dy vrimat për të prodhuar një model me shirita. Le të provojmë këtë duke vënë një detektor përpara çdo vrime. Ne duhet të presim që të dy detektorët do të tregojnë njëkohësisht se mermeri kalon përmes saj. Megjithatë, kjo nuk është ajo që ndodh. Çdo mermer kalon vetëm përmes një detektori ose tjetri, por jo të dyja. Gjithashtu, sapo të vendosim detektorë përpara vrimave, modeli me shirita zhduket. Tani, linjat më të errëta janë dre

jtpërsëdrejti prapa dy vrimave, ashtu si kur ne bllokuam një vrimë në një kohë. Le të përpiqemi të vendosim një detektor përpara një prej dy vrimave. Rezulton se edhe vetëm një detektor ka të njëjtin efekt si të ketë dy detektorë, dhe shkakton që modeli me shirita të zhduket. Çdo përpjekje për të zbuluar se nga dy vrimat mermeri kalon përmes forcave detyron mermer të kalojë nëpër një vrimë ose tjetrën, dhe jo të dyja. Një detektor ka të njëjtin efekt si dy, sepse sapo e dimë nëse mermeri kaloi n

ëpër një vrimë, atëherë ne gjithashtu e dimë automatikisht nëse ai kalon nëpër një tjetër. Një mermer shkon përmes dy vrimave vetëm kur nuk po përpiqemi të zbulojmë se cila vrimë ka kaluar. Por kur përpiqemi të zbulojmë, mermeri kalon vetëm një vrimë ose tjetrën. Pra, çka nëse vendosim detektorë para dy vrimave, dhe mbyllim sytë dhe nuk shikojmë? Ne nuk e dimë me siguri se çfarë po ndodh kur nuk po shikojmë, por ne e dimë se çfarë tregon matematika që përshkruan valët. Kur valët kalojnë përmes n

jë detektori, valët ndryshohen kështu që ata nuk mund të ndërveprojnë me njëri-tjetrin. Kjo do të thotë se modeli me shirita do të zhduket edhe nëse nuk po e shikojmë atë. Detektorët do të bëjnë që kjo të ndodhë më vete. Megjithatë, matematika gjithashtu thotë se çdo valë kalon njëkohësisht nëpër të dy vrimat, madje edhe me detektorët e pranishëm. Por, kur i hapim sytë dhe shohim, gjithmonë e shohim detektori që tregon se mermeri kaloi vetëm në një vrimë ose tjetrën, dhe asnjëherë të dyja. Çdo v

alë akoma kalon njëkohësisht përmes të dy vrimave madje edhe me detektorë të pranishëm. Por kur hapim sytë dhe shikojmë, ne gjithmonë shihni detektorin që tregon atë mermeri kalon nëpër vetëm një vrimë ose tjetri, dhe jo të dyja. Kjo do të thotë se mermeri duhet të jetë më shumë se një valë. Vala e përshkruan vetëm probabilitetin se ku do të shohim mermer kur e shohim atë. Probabiliteti i mermerit që ndodhet në një vend të caktuar është dhënë nga amplitudë e valës. Sa më i madh amplitudë e valës

në një vend të caktuar, aq më e lartë është probabiliteti që ne do të shohim mermer atje kur ne shikojmë. Kjo do të thotë që asnjëherë nuk mund ta njohim as pozicionin dhe momentin e një objekti. Para se vala godet detektorin, ne e dimë saktësisht se në çfarë drejtimi është momenti. Megjithatë, ne nuk dimë asgjë për pozicionin e objektit. Menjëherë pas shohim mermer goditi detektor, ne e dimë saktësisht se ku është pozita e saj, por tani nuk dimë asgjë rreth drejtimit të momentit. Jo vetëm që n

uk jemi në gjendje të matim njëkohësisht pozicionin dhe momentin e një objekti, objekti madje nuk ka ndonjë pozitë apo moment të caktuar derisa ta respektojmë atë. Nëse mermeri gjithmonë kishte një pozitë të veçantë, atëherë mermeri nuk do të jetë në gjendje të kalojë nëpër të dy vrimat në të njëjtën kohë, e cila është e nevojshme për të prodhuar modelin me shirita. Por, nëse të gjitha objektet janë vetëm një valë probabiliteti derisa t'i respektojmë ato, atëherë kjo do të thotë se detektorët dh

e të gjitha objektet me të cilat ndërveprojnë mermeret janë vetëm një valë probabiliteti. Supozoni që ne të vendosim një objekt prapa secilës prej dy vrimave. Mermeri do të hedh poshtë një nga dy objektet, varësisht nga vrima që kalon. Nëse mbyllim sytë dhe nuk shikojmë, atëherë vala e probabilitetit kalon nëpër të dy vrimat, dhe çdo objekt duke u rrëzuar gjithashtu bëhet një valë probabiliteti. Ashtu si çdo mermer njëkohësisht kalon nëpër të dy vrimat, secili objekt tani është njëkohësisht i ng

ritur dhe i rrëzuar. Pa marrë parasysh se sa kohë presim pasi mermeret kanë goditur objektet, çdo objekt do të vazhdojë të ketë probabilitet të jetë ende në pozicionin në këmbë, dhe secili objekt gjithashtu do të vazhdojë të ketë probabilitet të jetë në pozicionin e rrëzuar. Sipas matematikës që përshkruan valët e probabilitetit, as rezultati nuk është i sigurt. Vetëm kur hapim sytë dhe shohim se shohim vetëm një rezultat ose tjetrin. Nuk është vetëm se ne vetë nuk e dimë rezultatin derisa ne të

shikojmë. Duket se edhe vetë Universi nuk e di se cili objekt është duke u ngritur dhe cili objekt është rrëzuar, derisa ne të hapim sytë tanë dhe të respektojmë rezultatet. Për të shpjeguar pse ky është rasti, dhe çfarë do të thotë kjo për natyrën themelore të Universit tonë, le të flasim për tjerr. Drejtimi i rrotullimit të një grimce mund të përshkruhet nga një shigjetë imagjinare. Grimcat që rrotullohen në drejtime të kundërta do të kenë shigjetat e tyre duke treguar në drejtime të kundërta

. Particles janë shumë të vogla për të parë tjerr direkt me sytë tanë, por ne mund të ndërtojmë detektorë që na tregojnë nëse rrotullimi është në drejtim të pllakës së kuqe, ose nëse rrotullimi është në drejtim të pllakës blu. Supozoni se ne mendojmë se tashmë e dimë rrotullimin e një grimce para kohe, sepse ne e kemi matur atë më parë dhe ne e rigjenim drejtorin me këtë drejtim. Detektori gjithmonë do të na japë të njëjtin rezultat që kemi matur më parë. Por, nëse rrotullimi i matur më parë nuk

është në të njëjtin drejtim si detektor, atëherë veprimi i matjes së rrotullimit përfundon duke ndryshuar atë. Nuk është e mundur që në të njëjtën kohë të matni rrotullimin e një grimce në më shumë se një drejtim në të njëjtën kohë. Nëse duam të dimë drejtimin e rrotullimit në drejtimin horizontal, atëherë duhet të rrotullohet detektori. Por pse kjo do të thotë se Universi nuk e di se çfarë po bën një objekt deri sa ta respektojmë atë? Përgjigja qëndron në faktin se ne mund të prodhojmë çifte g

rimcash që gjithmonë tjerr në drejtime të kundërta. Nëse të dy detektorët janë në linjë në të njëjtin drejtim, atëherë kur centrifugimi i një grimce matet të jetë në drejtim të pllakës së kuqe, rrotullimi i partnerit të saj matet gjithmonë në drejtim të pllakës blu. Kjo është e vërtetë 100% e kohës. Kjo është akoma e vërtetë shumica dërrmuese e kohës edhe nëse kompensojmë detektorët me 45 gradë. Ne e dimë këtë në bazë të eksperimentit. Nëse ne kompensojmë detektorët me 45 gradë, kur rrotullimi i

një grimce është në drejtim të pllakës së kuqe, rrotullimi i partnerit të saj do të jetë në drejtim të pllakës blu, shumica dërrmuese e kohës. "Shumica e madhe" nënkupton 85% të kohës. Supozoni se dy detektorë janë në mënyrë të përsosur në linjë me njëri-tjetrin, dhe ata janë të dy në pozicionin diagonal. A e di universi para kohe se grimca e parë do të matet drejt pllakës së kuqe, dhe se rrotullimi i grimcave të dytë do të jetë pra në drejtim të pllakës blu? Nëse Universi di përpara kohe se rr

otullimi i grimcave të dytë do të jetë në drejtim të pllakës blu, atëherë kjo do të thotë se Universi duhet ta dijë se rrotullimi i grimcave të parë do të jetë ndoshta në drejtim të pllakës së kuqe, edhe nëse ne e rrotullojmë detektorin e tij me 45 gradë, ose në pozicionin vertikal, ose në pozicionin horizontal. Prandaj, nëse Universi i njeh rezultatet në vëzhgimin diagonal përpara kohe, atëherë Universi gjithashtu do të dijë se nëse një detektor do të rrotullohet në pozicionin vertikal, dhe det

ektor tjetër do të rrotullohet në pozicionin horizontal, të dy grimcat do të vazhdojnë të jenë të tjerat në drejtime të kundërta. Por, kur ne fakt e bëjmë eksperimentin, kjo nuk ndodh. Kur të dy detektorët janë kompensuar nga 90 gradë, nuk ka korrelacion midis rrotullimeve të matura të dy grimcave. Kur të dy detektorët janë kompensuar nga 90 gradë, rrotullimet e dy grimcave janë po aq të ngjarë të lexohen në të njëjtin drejtim siç duhet të lexohen në drejtime të kundërta. Prandaj, nëse fillojmë

duke supozuar se Universi e di përpara se çfarë do të jetë matja, kjo çon në një kontradiktë. Supozimi se Universi i njeh përgjigjet para kohe nënkupton këtë shumica e kohës, spin vertikuar matur e një grimcë duhet të jetë në drejtimin e kundërt të spin horizontale matur të grimcave të dytë. Por ne e dimë se nuk është kështu. Implikimi i dukshëm është se Universi nuk mund të dijë përpara se çfarë do të jetë matja e rrotullimit dhe universi e bën mendjen vetëm kur rrotullohet realisht. Implikimi

i dukshëm është gjithashtu se kur të matet tjerrja e një grimce, ai dërgon një mesazh të menjëhershëm tek partneri i tij, për të rrotulluar në drejtimin e kundërt. Nëse çdo grimcë e bën mendjen për atë drejtim që po rrotullohet vetëm kur shihet, atëherë ne kemi nevojë për këtë mesazh të menjëhershëm nga një grimcë tek tjetra në mënyrë që të garantojë që të dy grimcat gjithmonë do të vendosin të rrotullohen në drejtime të kundërta kur detektorët të jenë në linjë. Kjo është e vërtetë pa marrë para

sysh se sa shumë larg dy grimcat kanë udhëtuar larg njëri-tjetrit. Edhe nëse presim derisa të dy grimcat janë në anët e kundërta të universit para se të bëjmë vëzhgimin tonë, ky mesazh i menjëhershëm akoma duket se ndodh. Derisa të vëzhgojmë grimcat, rrotullimet e tyre nuk janë asgjë më shumë se probabilitetet. Por ne duhet të vëzhgojmë vetëm një nga dy grimcat për të dyja ata të vendosim në të njëjtën kohë se në çfarë drejtimi duhet të rrotullohet. Nëse gjithçka në univers është bërë nga këto g

rimca, duke përfshirë vet detektorët, atëherë detektorët nuk janë asgjë më shumë se një probabilitet derisa ato të respektohen. Sipas matematikës që përshkruan probabilitetet e grimcave, kalimi përmes detektorit nuk është ajo që shkakton rrotullimin e grimcave që të vendosë të tjerr në një drejtim ose në tjetrën. Kalimi nëpër detektor ngatërron detektorin në grimcë, në të njëjtën mënyrë që të dy grimcat janë ngatërruar me njëri-tjetrin. Momenti që ne shikojmë në detektor, duket se i dërgon një m

esazh të menjëhershëm grimcave, në mënyrë që matja e detektorit të bie dakord me rrotullimin e grimcave. Kjo është e njëjta mënyrë në të cilën dy grimcat duket se i dërgojnë mesazhe të menjëhershme njëri-tjetrit. Ka shumë shpjegime të mundshme për atë që po ndodh në të vërtetë, dhe si t'i interpretojmë këto rezultate, dhe kjo është çështje e debatit të konsiderueshëm. Por nëse vërtet kemi këto lloj mesazhi të menjëhershëm, të cilat janë më të shpejta sesa shpejtësia e dritës, atëherë kjo krijon

një situatë interesante me Teorinë e relativitetit të Ajnshtajnit. Sipas Teorisë së relativitetit të Ajnshtajnit, vëzhgues të ndryshëm nuk do të pajtohen rreth asaj se nga dy ngjarjet ndodhën së pari, dhe asnjë vëzhgues nuk është më i saktë se çdo tjetër. Nga pikëpamja e një vëzhguesi, grimca e duhur u vu re së pari, dhe shkaktoi ndryshimin e pjesëzës së majtë. Nga pikëpamja e një tjetër vëzhguesi, pjesa e majtë u vu re së pari, dhe shkaktoi grimcën e duhur për të ndryshuar rrotullimin e saj. Pr

andaj, ne as që mund të dimë se cili prej këtyre ngjarjeve është shkaku dhe cili nga këto është efekti, pasi të dyja këndvështrimet janë njësoj të vlefshme. Në fakt, sipas Mekanikës kuantike, nuk mund të dimë as që është grimca. Supozoni se ne kemi dy grimca në një enë. Çdo grimcë nuk ka valën e saj të veçantë të probabilitetit. Ekziston vetëm një valë probabiliteti, e cila përshkruan probabilitetin e matjes së dy grimcave në çdo kombinim të mundshëm të pozicioneve. Probabiliteti që grimca 1 do

të jetë një pozicion dhe se grimca 2 do të jetë në një pozicion tjetër është saktësisht e barabartë me probabilitetin që të dy grimcat do të jenë në pozicionet e shkëmbyera. Prandaj, ne as që mund të dimë nëse një grimcë që po vëzhgojmë është e njëjta grimcë e matur më parë. Nëse mendojmë për enën tonë si gjithë Universi, atëherë kjo do të thotë se Universi përbëhet nga vetëm një valë probabiliteti, që rregullon probabilitetin e të gjitha grimcave në ekzistencë. Por nëse ne vetë jemi bërë nga kë

to grimca të sakta, atëherë pse është veprimi i nesh që vëzhgojmë diçka kaq thelbësisht të ndryshme nga gjithçka tjetër në Univers? Ky është një nga misteret më të mëdha të pazgjidhura shkencore dhe filozofike të të gjitha kohërave.