Ajnštajnova zabluda

Spravica koja se istovremeno nalazi u dva različita stanja, najveći je naučni prodor u 2010. godini prema proceni uglednog časopisa „Sajens”. Zašto? Zato što se to, kao što znate, opire temeljnom zakonu klasične fizike.

Ništa (ama baš ništa) ne može odjednom da bude na dva odvojena mesta. U čemu je, dakle, začkoljica?

Odgonetka se krije u kvantnom svetu, ljudskom oku nedostupnom, osim kroz najmoćnije elektronske mikroskope. U carstvu najsićušnijih osnovnih čestica, mikronski majušnim (milioniti delić metra) – kao što su elektroni ili atomska jezgra – od kojih je svekoliki kosmos sazdan, pa i mi sami.

Upravo ti najsitniji sastojci materije okreću se u različitim smerovima, zbog čega se da kaže da su u isti mah u dva ili više kvantnih stanja.

(Nije nimalo lako zamisliti koliko je kvantni svet malen, koliko se razlikuje od svega što svakodnevno opažamo. Ako nešto iznosi 10²⁷ (broj se ispisuje s 27 nula iza 10), trebalo bi isto toliko toga naslagati da biste ispunili jedan santimetar. A to je dužina obične kocke šećera. Da pojednostavimo: veličine u kojima vladaju kvantna zbivanja toliko puta su manja od kocke šećera koliko ona od celokupnog kosmosa).

Niko ne razume

Ali otac teorije relativnosti (opšte i specijalne), Albert Ajnštajn, nije želeo da prihvati tumačenje kvantne mehanike, u čije temelje je ugrađen doprinos nekolicine velikana s početka 20. veka, ponajpre Maksa Planka, nazivajući pomenutu pojavu „avetinjskom interakcijom”. I ostao je dosledan tome do kraja života.

Jadajući se da bi umesto fizičara radije bio krupije (delilac karata u kockarnici), krajem 1926. je napisao: „Kvantna mehanika zahteva veliko poštovanje. Ali neki unutarnji glas govori mi da je to poštovanje neopravdano. Teorija nudi mnogo, ali ne približava nas Gospodnjim tajnama. Ja smatram da On ne baca kockice”.

Ako je za utehu, nobelovac Ričard Fejnman, jedan od potonjih izučavalaca, iskreno je priznao: „Sasvim opravdano mogu reći da niko ne razume kvantnu mehaniku”.

Američki naučnici Endru Kliland i Džon Martinis, sa Kalifornijskog univerziteta u Santa Barbari, načinili su mašinicu od tanušnih listića metala, prvu kojom su upravljale tajanstvene kvantne sile, uočljive jedino u uzajamnom delovanju (interakcija) atoma i subatomskih čestica jednih na druge.

U svakodnevnom životu, kao što znate, susrećemo se s predmetima i pojavama koji se podrvrgavaju zakonima klasične (njutnovske) fizike, čiji uticaj prestaje kada se uđe u svet atomskih i subatomskih čestica.

Kvantna teorija nalaže da se najsićušniji delići materije, koji povremeno usisaju najmanje iznose energije – kvante („komadići” zračenja), nikada nisu samo u jednom položaju. Drugim rečima, doslovce se nalaze na dva mesta u isto vreme.

Tako je prvi put u nekom ogledu potkrepljeno ispoljavanje kvantnog učinka.

Ubrzano treperenje

Napravica se, inače, sastoji od neke vrste lopatice (načinjena od superprovodnog metala), i vidljiva je golim okom. Kada se ohladi malo iznad same apsolutne nule (iznosi minus 273 Celzijusova stepena) i upije jedan jedini kvant energije (najmanja ili nedeljiva količina; foton je, na primer, kvant svetlosti), počne da treperi, čak, šest milijardi puta u sekundi i da ispušta električnu struju koju je moguće izmeriti!

I povrh svega: da istovremeno treperi u dva stanja – jačem i slabijem – što je samo moguće po zakonima kvantne mehanike.

Čemu to može da koristi (ukoliko ne šteti)?

Poklonici naučne fantastike su se uveliko uživeli u teleportaciju (prebacivanje s jednog na drugo mesto u kosmosu u istom trenu, svejedno koliko udaljeno) iz „Zvezdanih staza”. Zašto ne bi u putovanje kroz vreme?

Ludo? Možda. Nauka od koje zastaje dah? Svakako.

I to je, nesumnjivo, najveći od deset naučnih podviga u godini koju ispraćamo (sledećih devet pobrojano je u okviru).

ANTRFILE

Sledećih devet

2. Veštački život: prelomni događaj označilo je stvaranje veštačkog genoma (zbirka gena) u laboratoriji pomoću kojeg je jedna vrsta bakterije preobraćena u drugu.

3. Iščitavanje genoma neandertalca: iz kostiju tri neandertalke razvrstana je niska gena čovekovog pretka koji živeo pre, otprilike, 38.000 do 44.000 godina.

4. Zaštita od side: u dva različita opita prijavljen je nedmosmislen uspeh novih pristupa u predupređenju obolevanja od opake boljke.

5. Retko nasledno oboljenje: razvrstavanjem malih delova genoma koji su svojevrsne lozinke (kôdovi) za proteine istraživači su u stanju da prepoznaju osobite promene (mutacije) u desetak i više bolesti.

6. Oponašanje zbivanja u molekulu: dočaravanjem uvijanja i savijanja proteina, što je predstavljalo noćnu moru za naučnike, u veoma snažnom računaru nadgledano je kretanje atoma.

7. Kvantni simulator: istraživači su pronašli prečicu – veštačke kristale u kojima se tačke laserske svetlosti ponašaju kao joni i atomi zarobljeni u svetlosti na položajima elektrona.

8. Genomika novog pokolenja: brži i jevtiniji tehnološki postupci omogućuju proučavanje davnašnje i sadašnje DNK u velikim razmerama.

9. Reprogramiranje RNK: ponovno programiranje ćelija – preokretanjem „časovnika razvića” – koje počinju da se ponašaju kao matične bez ikakve uloge (nespecijalizovane), izvedeno je na veštačkoj RNK.

10. Veliki povratak pacova: miševi vladaju laboratorijama, ali za brojne svrhe istraživači radije koriste pacove jer su anatomski sličniji ljudima.