Můžeme se stát "mlhou"? A budeme v budoucnu procházet zdí?

17. 12. 2019 8:19:36
Jeden blog "Je to, že se dotýkáme okolním předmětů, jen zdání?" byl o tom, že dotyk je na mikroúrovni něco velmi odlišného od toho, jak kontakt třeba naší ruky s nějakým předmětem vnímáme v našem obvyklém makrosvětě. Dnes se.....

Dnes se pokusíme vymyslet, jak to na mikroúrovni zařídit, aby byly pro nás pevné objekty prostupné podobně jako třeba mlha. Pro elementární částice to ostatně není až tak velký problém. Třeba taková neutrina procházejí celou zeměkoulí úplně bez problémů, jako by Země byla méně než vzduch. To je způsobeno tím, že běžná hmota složená z atomů je kombinací neuvěřitelně kompaktních atomových jader a obrovského prázdného prostoru mezi jádry nebo mezi nimi a "jejich" elektrony.

Ale i méně zvláštní a "neuchopitelné" částice než jsou neutrina, mohou "procházet zdí". Tedy vlastně každá částice může procházet potenciálovou bariérou ("zdí"), která je vyšší než energie částice, tedy vyšší než jakou by mohla částice s danou energií "přeskočit", překonat. Tomu se v kvantové mechanice říká tunelový jev (stručný popis tohoto jevu je třeba na Wiki), neboť tunelování není přeskočení překážky, ale průchod skrze ní. Tunelový efekt v případě elektronů můžete vidět na obrázku dole. Pozorně se dívejte na pravou stranu od bariéry. Je tam vidět, že přece jen některé elektrony "stěnou" prošly.

Elektronový vlnový balík narážející do potenciálové bariéru. Všimněte si matné skvrny vpravo, která představuje tunelující elektrony.
Elektronový vlnový balík narážející do potenciálové bariéru. Všimněte si matné skvrny vpravo, která představuje tunelující elektrony. (Wiki free animation)

Jestli se vám výše uvedený obrázek nehýbe, klidněte na něj nebo klikněte sem, abyste viděli pohyblivou verzi.

Elektrony tunelují s určitou pravděpodobností. Tato pravděpodobnost je ale v případě tak velkého makroobjektu jako je člověk, opravdu mizivá, ale překvapivě není nulová. Mohli bychom narážet milióny let do zdi, a stejně bychom jí neprošli, nicméně se zdá, že extrémně výjimečně bychom projít mohli. V zásadě může tunelovat cokoliv, třeba atom, a v jeho případě čím více má nukleonů v jádře a elektronů ve svých elektronových "obalech", tím je pravděpodobnost tunelování menší. Velmi zhruba řečeno, čím více fermionů (o tom, co je to fermion viz níže) objekt má, tím je nižší pravděpodobnost tunelování. A také čím pevnější překážka, tedy vyšší potenciál bariéry, tím nižší pravděpodobnost průchodu.

Wolfgang Pauli
Wolfgang Pauli (Wiki free photo)

Základ problému je hlavně v tom, že atomy pevných objektů mají ve slupkách elektrony a tyto elektrony se vzájemně zejména kvantově (nejen elektricky) odpuzují, takže nemohou být na stejném místě. To popisuje tzv. Pauliho vylučovací princip, který se opírá o to, že elektrony jsou fermiony, tedy částice s poločíselným spinem ("rotací"). (Vzpomínám si, jak jsem byl z tohoto principu vykulenej, když jsem ve 13 letech chodil na přednášky kvantové chemie na universitě. A už tam mi tenkrát vysvětlili, že je to ještě o něco složitější a že elektrony mají 4 kvantová čísla a na jednom místě nemohou být dva se všemi čtyřmi kvantovými čísly stejnými.) Fermiony se prostě odpuzují a nemohou být tedy dva na jednom místě. Kdybychom ale elektrony mohli nějak změnit na neodpuzující se bosony, tedy částice s celočíselným spinem, bylo by vyhráno. Ty by mohly být na jednom místě. Jako analogii pro vysvětlení bosonových vlastností můžeme použít třeba vlny na vodě. Těch vln může být také mnoho na jednom místě, volně se prostupují a neodpuzují se. Takže kdyby překážka, bariéra byla z bosonů nebo objekt, který má překážkou projít, nebylo by prolínání objektů zcela neřešitelný problém. :-)

Kouzlo je v tom, že je v podstatě možné spojit dva či sudý počet kvantově se odpuzujících fermionů a udělat z nich jeden boson (což ale neplatí vždy). A už se dá procházet zdí, že? :-) Tohle ale zaprvé určitě nebude technologicky vůbec jednoduché. Možná to bude stejně obtížné jako realizovat teleportaci člověka, o které jsme pojednali v blogu Jak nezabít člověka při teleportaci. Ale při procházení zdí za pomoci "bosonizace" fermionů je jeden zásadní problém. Kvantové odpuzování fermionů je základ pevnosti objektů složených z atomů. Kdybychom je tedy "bosonizovali", ztratily by pevnost a zhroutily by se. Vůbec bych to tedy nezkoušel u člověka, protože člověk "v podobě mlhy" by asi nepřežil. :-) A také by se "bosonizace" nepovedla proto, že některé fermiony v různých bosonech by měly všechny kvantové vlastnosti stejné, tedy by na ně platil zpětně Pauliho vylučovací princip. Proto by se tedy dva různé bosony na jednom místě jako bosony nechovaly, a mohly by se přesto, že jsou bosony, fermionově odpuzovat. (Mimochodem, Pauli (na obrázku), dostal za svůj vylučovací princip v roce 1945 Nobelovu cenu.)

Proto bych doporučoval na procházení zdí přece jen teleportaci lidského těla skrz, a to raději tak, že bychom nejdříve vytvořili kopii našeho těla za překážkou a pak teprve bezbolestně zničit originál. Takováto operace ale zase s sebou nese otázku, bude-li ta kopie za stěnou ještě naše já nebo ne, jak jsem o tom přemítali právě v blogu v blogu Jak nezabít člověka při teleportaci.

Ale oba blogy, tento i ten o teleportaci, pokud jde o makroobjekty, jsou zatím opravdu jen sci-fi. :-(

Autor: Jan Fikáček | úterý 17.12.2019 8:19 | karma článku: 39.87 | přečteno: 2841x

Další články blogera

Jan Fikáček

Nahraďte svou ženu a děti umělou trpělivostí (inteligencí?)!

Tak jo, uznávám, že ženu a děti nelze umělou inteligencí nahradit ve většině případů, ale v jednom by to asi šlo, ne? :)

20.3.2024 v 9:07 | Karma článku: 21.69 | Přečteno: 613 | Diskuse

Jan Fikáček

Mašínové: Padouch nebo hrdina, my jsme jedna rodina!

Film Bratři o skupině Mašínů dostal v sobotu cenu za nejlepší film roku na Českém lvu. Jeho tvůrce na večeru prohlásil, že to byli hrdinové. Tak se pojďme podívat na jejich činy.

11.3.2024 v 9:07 | Karma článku: 45.70 | Přečteno: 6277 | Diskuse

Jan Fikáček

Jak nás intuice vede na scestí v otázce, co je to realita

V hollywoodských filmech často nějaký hrdina, astronaut nebo detektiv, vyřeší problém intuicí. Když selže rozum a důkazy, intuice zaskočí. Jenže intuice není vždy spásné řešení, někdy tomu řešení naopak brání..

27.2.2024 v 9:07 | Karma článku: 30.21 | Přečteno: 2106 | Diskuse

Jan Fikáček

Dá se v padesáti naučit anglicky?

Mnohokrát jsem slyšel názor, že pokud se člověk nenaučí nějaký cizí jazyk do třiceti, už se ho nenaučí nikdy. A proto když jsme se přestěhovali s rodinou před tímto mým věkem do Belgie, ani jsem se nový jazyk naučit nesnažil.

13.2.2024 v 9:07 | Karma článku: 39.56 | Přečteno: 7005 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (3) - přírodní červená

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)

28.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 12.81 | Přečteno: 120 | Diskuse

Zdenek Slanina

Problém co začal už Arrhenius: Kysličník uhličitý a doba ledová - a teď i sopečné aktivity

Už S. Arrhenius řešil vztah obsahu CO2 v atmosféře i k době ledové. Tehdy hlavně ukázal, že jeho navyšování v atmosféře povede k nárůstu její teploty. Nyní výzkumy z univerzity v Sydney ukazují na roli sopek v nástupu ochlazování.

26.3.2024 v 5:22 | Karma článku: 24.05 | Přečteno: 513 |

Martin Tuma

Berte Viagru, dokud si na to vzpomenete

Rozsáhlá studie odhalila významné snížení výskytu Alzheimerovi nemoci u pravidelkných uživatelů Viagry

25.3.2024 v 14:17 | Karma článku: 13.60 | Přečteno: 303 | Diskuse

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (2) - průmyslová žlutá

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)

25.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 14.43 | Přečteno: 189 | Diskuse

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (1) - přírodní žlutá

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? První díl seriálu o barvách.

21.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 18.10 | Přečteno: 289 | Diskuse
Počet článků 307 Celková karma 31.92 Průměrná čtenost 3139

Vystudoval chemii (SŠ), kybernetiku, řízení, ekonomii a teorii systémů (interdisciplinární studia - VŠ), je obecně uvažujícím člověkem někde na pomezí mezi přírodními vědami a filosofií. Roky vyučoval filosofii fyziky a virtuální reality na PřF a MFF UK v Praze. Od září 2021 Ph.D. se zaměřením na filosofii fyziky a matematiky. Pracoval jako evropský expert pro "Future Technologies", 7 let pak v jedné z nejvyšších evropských pozic v počítačové bezpečnosti. Momentálně finanční expert na evropské úrovni. V letech 1991-7 byl předsedou společnosti Mensa ČR. Je členem světové vědecké Společnosti pro filosofii času. Absolvent Oxfordského kurzu Filosofie vědy. Více informací zde.

Chcete-li sledovat diskuse v "jeho" skupině, připojte se do Vědecké filosofie & Fyziky (nejen). jfikacek@gmail.com
 
Upozornění: Toto je popularizační blog pro veřejnost, neberte ho tedy jako vědeckou dizertační práci. Někdy je to jen divoká fantazie. Na druhé straně se snaží udržovat jistou vědeckou kvalitu, takže "esoterické" komentáře nejsou vítány. P.S.: Osobně útočné a odborně velmi nekvalitní komentáře, zejména velmi dlouhé, budou mazány.

Rána pro britskou monarchii. Princezna Kate má rakovinu, chodí na chemoterapii

Britská princezna z Walesu Kate (42) se léčí s rakovinou. Oznámila to sama ve videu na sociálních sítích poté, co se...

Smoljak nechtěl Sobotu v Jáchymovi. Zničil jsi nám film, řekl mu

Příběh naivního vesnického mladíka Františka, který získá v Praze díky kondiciogramu nejen pracovní místo, ale i...

Rejžo, jdu do naha! Balzerová vzpomínala na nahou scénu v Zlatých úhořích

Eliška Balzerová (74) v 7 pádech Honzy Dědka přiznala, že dodnes neví, ve který den se narodila. Kromě toho, že...

Pliveme vám do piva. Centrum Málagy zaplavily nenávistné vzkazy turistům

Mezi turisticky oblíbené destinace se dlouhá léta řadí i španělská Málaga. Přístavní město na jihu země láká na...

Kam pro filmy bez Ulož.to? Přinášíme další várku streamovacích služeb do TV

S vhodnou aplikací na vás mohou v televizoru na stisk tlačítka čekat tisíce filmů, seriálů nebo divadelních...