Můžeme se stát "mlhou"? A budeme v budoucnu procházet zdí?
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.
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.
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. :-(
Jan Fikáček
Proč jsou izraelská média daleko méně proizraelská než česká?
A nejde jen o izraelská média. USA jsou přece dlouholetý a věrný spojenec Izraele, ale ani ony nestojí teď vždy na straně Izraele. Proč? Proč se snaží válečné tažení Izraele brzdit a volají po příměří?
Jan Fikáček
Tak přece má foton hmotnost!?
Fyzika je úžasná věda, která proměnila celou naši civilizaci. Stačí vzpomenout třeba jen elektřinu bez níž by nebyly počítače, mobily, TV, osvětlení našich bytů atd. Ovšem výjimečně se v ní objeví i dost iracionální tvrzení.
Jan Fikáček
Solvay institut - Einstein, Schrödinger, Planck, Heisenberg, Bohr atd.
Od roku 1911 se konají Solvayovské konference, kterých se ve dvacátých letech účastnili dnes nejslavnější fyzici jako Einstein, Planck, Bohr, Heisenberg. Tyto konference jsou známé hromadnými fotografiemi nejslavnějších fyziků.
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? :)
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.
Další články autora |
Stovky amerických obrněnců se v řádu dnů nepozorovaně přemístily do Česka
Několik set vozidel americké armády včetně obrněnců Bradley nebo transportérů M113 se objevilo ve...
Nahá umělkyně za zvuků techna házela před dětmi hlínou. Už to řeší policie
Policie prošetřuje vystoupení, ke kterému došlo na Akademii výtvarných umění (AVU). Umělkyně a...
Auto vyjelo z vozovky a srazilo tři lidi. Žena zemřela, dvě vnučky jsou zraněné
Osobní auto srazilo dnes odpoledne v Čáslavicích na Třebíčsku ženu a dvě děti. Žena srážku...
Podvod století za 2,4 miliardy. Ortinskému hrozí osm let a peněžitý trest 25 milionů
Luxusní auta, zlaté cihly, diamanty a drahé nemovitosti. To vše si kupoval osmadvacetiletý Jakub...
Vyváděla strašné věci. Zahradil označil Jourovou za nejhorší z eurokomisařů
Premium Když Česko vstoupilo 1. května do Evropské unie, byl tam matador ODS Jan Zahradil kooptován...
Mexičtí narkos už nepašují peníze, platí si šmouly. Je to legální a bez rizika
Premium Vsaďte se, že nevíte, jak mexičtí narkos pašují peníze z Ameriky. Jistě, viděli jste v seriálech na...
Nová vlna podvodů. Vyluxovaným účtem to nekončí, přeprodávají se osobní data
Premium Kyberzločinu dlouhodobě přibývá, v Česku se s končící lhůtou pro daňová přiznání podvodníci...
Životní prostředí v Československu patřilo k nejhorším na světě, líčí vědec
Premium V roce 1989 se stal vůbec prvním ministrem životního prostředí. Profesor Bedřich Moldan patří mezi...
Auto za tahačem s tankem zastavilo. Už ale ne kamion, který osobák sešrotoval
Při nehodě tří aut zemřel na dálnici D1 mezi Bohumínem a Polskem jeden člověk, další dva jsou...
- Počet článků 310
- Celková karma 30,45
- Průměrná čtenost 3149x
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.