Dobytie Carihradu Turkami r. 1453 je vďačnou témou historických geopolitických diskusií, menej sa však diskutuje čisto vojenský aspekt celej operácie a keď už, dáva sa do popredia militárny génius mladého sultána Mehmeta, ktorý sa odvážil premiestniť po suchej zemi časť svojho loďstva do zálivu Zlatý roh (lode boli ťahané po guľatine). V skutočnosti devätnásťročný Mehmet bol vizionárom aj pokiaľ išlo o technickú budúcnosť vojenstva, pretože uveril jednému maďarskému inžinierovi menom Orbán, ktorý mu sľúbil odliať delo schopné preraziť najmocnejšie vtedajšie hradby na svete tj. hradby carihradské. Keď si uvedomíme, že delostrelecká veda bola vtedy v samých začiatkoch, bol to počin odvážny, avšak vyplatil sa. Orbán odlial osemmetrový kanón, ktorý strieľal na hradby 600 kilogramové gule. Navzdory zložitému nabíjaniu, ktoré obmedzovalo frekvenciu streľby na sedem výstrelov za deň i navzdory veľmi slabej presnosti, strela po strele erodovala hradby až do chvíle, kedy nočné opravy obrancov nestihli zalátať jednu zo vzniknutých dier v hradobnom múre, cez ktorú na svitaní prenikli turecké vojská do obliehaného mesta.
Orbánov kanón použijeme aj my v niečom, čo fyzici nazývajú "myšlienkovým experimentom". Predstavme si teda opevnené stredoveké mesto tvaru štvorca (napr. Aigues Mortes v Južnom Francúzsku) a tiež ulicu nachádzajúcu sa hneď pod hradbami. Na tej ulici stoja domy očíslované prirodzenými číslami 1,2,3,... a ich vlastníci či nájomníci nielenže nemajú pekný výhľad, lebo vidia z okna iba hradobný múr z jeho vnútornej strany, ale sú aj najviac "na rane" v prípade obliehania ich mesta. Vskutku, predstavme si, že obliehateľ používa Orbánov kanón, ktorý pomaly prestrieľa prvú dieru v hradobnom múre na úrovni domu číslo 17, a, na rozdiel od Carihradu, pokračuje v ostreľovaní. Ďalšia delostrelecká paľba takto nielenže po čase úplne zničí dom 17, ale tiež ťažko poškodí blízke domy 16 a 18 a eventuálne ľahko poškodí domy 15 a 19. Ak stále pokračujúca paľba prestrieľa v múre ešte jednu dieru napr. na úrovni domu číslo 25, ďalšie ostreľovanie napokon zničí nielen dom 25, ale tiež ťažko poškodí domy 24 a 26 a ľahko poškodí domy 23 a 27. Ak by teda zostalo pri dvoch prestrelených dierach, záverečná bilancia ostreľovania by bola takáto: zničené domy 17 25, ťažko poškodené 16 18 24 26 a ľahko poškodené 15 19 23 27. Domy ukryté pred paľbou uprostred dvoch dier, tj. domy 20 21 22, by zostali nepoškodené. Skúsme si to znázorniť na obrázku
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Obyčajne napísané sú teda domy, ktorým sa pri ostreľovaní nič nestalo, škrtnuté sú zničené domy, tučne značené sú tie ťažko poškodené a podčiarknuté sú tie ľahko poškodené.
Poďme teraz ku kvantovej fyzike a konkrétne ku dvojštrbinovému experimentu, ktorý sa zvyčajne približuje laikom alebo študentom takto: Ak by Orbánov kanón strieľal nie s klasickými ale s kvantovými delovými guľami, tak v prípade jedinej prestrieľanej diery 17 by veci vyzerali tak isto ako predtým, tj. ďalšia paľba by po čase úplne zničila dom 17, ťažko poškodila blízke domy 16 a 18 a ľahko poškodila domy 15 a 19. Avšak v prípade pokračujúcej paľby kvantovou muníciou cez DVE prestrieľané diery 17 a 25 by obrázok zničených a poškodených domov vyzeral inakšie ako v klasickom prípade. Zničené by boli domy 17 21 25, ťažko poškodené 16 18 20 22 24 26 a ľahko poškodené by boli 15 19 23 27, viď obrázok
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Rozdiel oproti klasickému prípadu je samozrejme v domoch 20 21 22, konkrétne 21 by bol kvantovou paľbou úplne zničený, kým 20 a 22 by zostali ťažko poškodené.
Tento výsledok kvantového ostreľovania je čudný. Čím to je, že dom 21, ktorý sa zdá byť prinajmenšom rovnako dobre keď nie lepšie ukrytý pred paľbou ako 19, je zničený, kým 19 je iba ľahko poškodený? A prečo delové gule, ktoré prechádzali cez dieru 17 a nikdy netriafali dom 21, keď bola zatvorená diera 25, ho náhle začali veselo triafať, keď sa diera 25 otvorila? Vedela nejakým spôsobom kvantová delová guľa prechádzajúca cez dieru 17, či diera 25 je otvorená alebo nie, a podľa toho si to namierila alebo nenamierila na dom 21? Čudné, že?
Skôr než sa pustíme do interpretácie, zdôraznime, že ten čudný výsledok kvantového ostreľovania nie je akademický výmysel, lež je to experimentálne overený FAKT, keď si za ostreľovacie delo vezmeme zdroj elektrónov, za hradobný múr obyčajnú dosku s dvoma štrbinami a za rad domov fotografickú dosku. Zničenému domu odpovedá úplne zčernalé miesto na fotodoske, kam hojne dopadali elektróny, ťažko poškodenému o niečo menej sčernalé, kde tých elektrónov dopadlo o niečo menej a napokon nezničenému biele neexponované miesto, kde nedopadol žiaden elektrón.
Rozumieme tomu, čo sa vlastne v tom dvojštrbinovom experimente deje? V istom zmysle rozumieme a totiž v tom, že ak budú otvorené ľubovoľné dve diery, trebárs diera 3 a diera 41, dokážeme predpovedať, ktoré domy na ulici budú zničené a ktoré ťažko či ľahko poškodené a dokonca dokážeme presne vypočítať kvantitatívnu mieru poškodenia každého domu. Čo však nevieme je to, ktorý dom trafí štvrtý zo siedmich výstrelov dela dňa 9. septembra 2022. Kvantoví fyzici dokonca tvrdia, že to z princípu nemôžeme vedieť, lebo príroda je raz taká, že to neumožňuje predvídať.
Výsledok dvojštrbinového experimentu je napriek svojej podivuhodnosti holým faktom a je taktiež potešujúce, že veda dokáže vypočítať mieru poškodenia toho ktorého domu po DLHODOBOM ostreľovaní. Mnohých ľudí však na celej veci vyrušujú niektoré vcelku prirodzené a nezodpovedané otázky typu: "Cez ktorú z dvoch dier prešla kvantová guľa, ktorá zasiahla 9 septembra o 16 hodine dom 21?". Kvantoví fyzici vám odpovedia, že táto otázka nemá v kvantovej teórii zmysel. Dokonca ak sa tú guľu pokúsite "ošáliť" a pri obidvoch otvorených dierach nainštalujete fotoaparáty, aby zistili, cez ktorú z nich guľa prešla, guľa sa síce nechá vyfotiť, ale začne sa správať klasicky, tj. prestane triafať domy 20 21 a 22. Taktiež podivuhodné správanie gule, že? Ďalej kvantoví fyzici dôvodia, že kvantová guľa (tj. elektrón) je v istom zmysle zároveň všade ale presne nie je nikde, a pravdepodobnosť, ktorý ten dom nakoniec trafí sa počíta zo znalosti tzv. amplitúdy pravdepodobnosti, ktorá sa správa ako vlna a na dvoch dierach interferuje podobne ako interferuje vlna na vode, keď prechádza cez dva otvory v hrádzi. Inými slovami, letiaci elektrón svojím spôsobom VIE, či je v hradbách otvorená jedna, alebo dve diery, lebo to "vie" jeho amplitúda pravdepodobnosti atď atď.
I keď sa vo svete vedcov akosi nepatrí vŕtať sa vo všeobecne akceptovanej interpretácie dvojštrbinového experimentu, predsa sa mi žiada podotknúť, že táto interpretácia vychádza zo starej paradigmy kvantovej mechaniky a nebola modernizovaná z pohľadu kvantovej teórie poľa. Keď sa na veci začíname pozerať z toho modernejšieho pohľadu, niektoré veci vyzerajú o niečo menej čudne. Vypichnem tu pár bodov, ktoré podľa môjho názoru stoja za úvahu, i keď sa priznám, že som nenašiel čas ani chuť pustiť sa do ich podrobnejšieho kvantitatívneho štúdia.
Začnem tým, že podľa starých teoretických predstáv kvantovej mechaniky je kvantová častica základný stavebný kameň hmoty, ktorý existuje NEPRETRŽITE v čase. Ak napríklad meníme geometriu experimentu a miesto jednej diery v hradbách otvárame dve, tak podľa kvantovej mechaniky tá kvantová častica čakajúca na vystrelenie z dela v tom medzičase zmeny stále EXISTUJE. Ona akoby si "dala šlofíka", počká si, až tú druhú dieru otvoríme, nejako zoberie na vedomie, že už je otvorená a následne prispôsobí svoj pohyb tak, že začne s istom pravdepodobnosťou triafať dom 21. Podľa kvantovej teória poľa však častica nie je fundamentálny objekt, ktorý by vynikal samostatnou existenciou, fundamentálnym objektom je samotná kvantová teória poľa, ktorá sa môže nachádzať v rôznych STAVOCH (podobne ako človek sa môže nachádzať v rôznych stavoch, či už triezvosti, bdelosti, zamilovanosti atď). Niektoré zo stavov kvantovej teórie poľa interpretujeme za istých okolností ako kvantové častice, ale sú aj stavy, ktoré ako kvantové častice interpretovať nemôžeme a predsa hrajú v teórii dôležitú úlohu. Kvantová teória poľa bez hradieb, a či v prítomnosti jednej alebo dvoch dier v hradbách, nie je tá istá kvantová teória poľa a je teda potrebné v prítomnosti hradieb, dier atď vyjasniť, ktorý stav je považovaný za stav kvantovej častice a ktorý nie je, (alebo dokonca vyjasniť, či celý proces strieľania z dela a triafania domov sa dá stricto senso interpretovať časticovo...). Ak teda meníme geometriu experimentu a prechádzame od jednej diery k dvom, meníme tým relevantnú kvantovú teóriu poľa a s ňou interpretáciu jej stavov. Stav, ktorý sme v prítomnosti jednej diery interpretovali ako kvantovú časticu už nemusí byť interpretovaný ako kvantová časticou v prítomnosti dvoch dier, dokonca vôbec nemusí spojite prechádzať do nejakého stavu novej teórie. Samotný pojem toho, čo to je elektrón vystrelený z dela sa teda mení v závislosti od toho, či sú prítomné hradby a koľko je v tých hradbách dier. Diskutabilná je takto samotná predstava nepretržite existujúceho elektrónu, ktorý by bol elektrónom i z hľadiska jednodierovej kvantovej teórie poľa i z hľadiska dvojdierovej a ktorý by si zachoval svoju identitu kvantovej častice pri otvorení druhej diery v hradbách. Na druhej strane predstava, že samotná kvantová teória poľa VIE o tom, či je otvorená jedna či dve diery vôbec nepôsobí rušivo lež skôr prirodzene, keďže samotná definícia tejto teórie závisí od toho, koľko dier je otvorených.
Poviete si, prečo teda nerozpracovať podrobnejšie dvojštrbinový experiment z pohľadu kvantovej teórie poľa? Nuž možno preto, že je to technicky príliš ťažké a tiež nie je jasné, či je to aj dôležité pre budúci rozvoj vedy. Kedysi pred rokmi na mňa ako na mladého študenta zapôsobila prozaická reakcia nositeľa Nobelovej ceny Weinberga na otázky o záhadnostiach kvantového správania. Odpovedal v podstate vyhýbavo slovami, že jeho prístup k týmto veciam je prístupom barbara, tj. človeka, ktorý nad tým príliš nehĺba. A veru je to vo vede tak, že nie všetky otázky, ktorá vzrušujú verejnosť, sú vysoko aj v hierarchi dôležitosti z pohľadu odborníkov. Dá sa dokonca trochu nadnesene povedať, že kariéra vedca príliš nezávisí od toho, čo si myslí alebo nakoľko sa venuje interpretácii dvojštrbinového experimentu. Pokiaľ sa to niektorým laikom, filozofom atď nepáči a myslia si, že je načim podobné interpretačné problémy prioritne riešiť, tak nech to teda skúsia. Avšak keď ich úvahy nebudú založené na nejakej poctivej matematike, ale len na nekvantitatívnych rečiach, tak je málo pravdepodobné, že niečo hlboké vymyslia.
