Dacă aruncați o minge în sus
puteți prezice mișcarea mingii după ce aceasta părăsește mâna?
Sigur, e simplu.
Mingea urcă până ajunge în cel mai înalt punct,
apoi se întoarce și aterizează înapoi în mână.
Desigur, asta se întâmplă,
și știi asta datorită nenumăratelor experiențe anterioare.
Ai observat fenomenele fizice de zi cu zi toată viața.
Dar să presupunem că explorăm un aspect legat de fizica atomică,
de exemplu, cum arată mișcarea unui electron
în jurul nucleului atomului de hidrogen?
Putem răspunde bazat pe experiența cu legile fizicii de zi cu zi?
Categoric, nu. De ce?
Deoarece legile fizice ce guvernează sistemele la o scară atât de mică
e foarte diferită de cea a obiectelor macroscopice
pe care le vedeți mereu în jur.
Lumea de zi cu zi pe care o cunoaștem
se comportă conform legilor mecanicii clasice.
Dar sistemele la scară atomică
se comportă în conformitate cu legile mecanicii cuantice.
Această lume cuantică pare a fi un loc foarte bizar.
O exemplificare a ciudățeniei cuantice e dată de un experiment celebru:
pisica lui Schrödinger.
Un fizician, care nu îndrăgește neapărat pisicile, pune o pisică într-o cutie,
împreună cu o bombă ce are o șansă 50% de a exploda după ce cutia e închisă.
Până nu redeschidem capacul, nu putem ști
dacă bomba a explodat sau nu,
și nici dacă pisica e sau nu în viață.
Putem spune că înainte să deschidem cutia și să vedem rezultatul,
pisica se află într-o stare de superpoziție.
Nu era nici vie nici moartă, ci într-o suprapunere de două posibilități.
cu o probabilitate de 50% pentru fiecare.
Același lucru se întâmplă la sistemele fizice la scara cuantică,
precum un electron orbitând într-un atom de hidrogen.
De fapt, electronul nu orbitează deloc.
Este peste tot în spațiu, în același timp,
cu o probabilitate mai mare în anumite locuri decât în altele,
și numai după ce îi determinăm poziția
putem indica locul în care se află în acel moment.
La fel ca în cazul în care nu știam dacă pisica e vie sau moartă
până nu deschideam cutia.
Asta ne aduce la frumosul și straniul fenomen
numit entanglament cuantic.
Să presupunem că în loc de o pisică într-o cutie, avem două pisici în două cutii.
Dacă repetăm experimentul lui Schrödinger cu cele două pisici,
rezultatul experimentului e una din patru posibilitați.
Fie ambele pisici vor fi în viață, sau amândouă vor muri,
ori una va fi vie iar cealaltă moartă, și invers.
Sistemul celor două pisici e din nou o superpoziție
cu fiecare rezultat având o probabilitate de 25%, în loc de 50%.
Dar iată partea interesantă:
mecanica cuantică ne spune că rezultatele în care
ambele pisici sunt vii și ambele sunt moarte se pot elimina din superpoziție.
Cu alte cuvinte, poate exista un sistem cu două pisici,
astfel încât să rezulte una vie și cealaltă moartă.
Termenul tehnic pentru asta este că starea pisicilor e corelată.
Dar există ceva incredibil legat de această corelare cuantică.
Dacă pui cele două pisici corelate fiecare într-o cutie
și apoi muți cutiile la două capete opuse ale universului,
rezultatul experimentului va fi mereu același.
O pisică va fi întotdeauna vie, iar cealaltă va fi întotdeauna moartă,
chiar dacă nu se știe care dintre ele trăiește și care moare
înainte de evaluarea rezultatului.
Cum e posibil?
Cum se poate ca starea pisicilor în colțuri opuse ale univerului
să fie conectată astfel?
Sunt prea departe ca să comunice între ele,
cum e posibil ca cele două bombe să conspire astfel încât
una să explodeze și cealaltă nu?
Ai putea crede:
„Astea-s doar fetișuri teoretice.
Așa ceva nu se poate întâmpla cu adevărat."
Dar se pare că entanglamentul cuantic
a fost confirmat în realitate prin lucrări de laborator.
Două particule subatomice conectate într-o stare de superpoziție,
dacă una se rotește într-un sens, cealaltă se rotește invers,
vor avea mereu aceste stări, chiar dacă nu există posibilitatea
ca informația să treacă de la o particulă la cealaltă
ca să indice în ce sens să se rotească ca să respecte regulile entanglamentului.
Nu ne surprinde atunci că entanglamentul este miezul
științei informațiilor cuantice,
un domeniu emergent ce studiază legile ciudatei lumi cuantice
în cadrul lumii noastre macroscopice,
ca într-o criptografie cuantică, prin care spionii își pot trimite mesaje sigure
sau ca într-un proces cuantic de spargere a codurilor secrete.
Legile fizice de zi cu zi pot părea acum un pic mai asemănătoare lumii cuantice.
Teleportarea cuantică ar putea progresa așa mult
încât într-o zi pisica ta ar putea fugi către o galaxie mai sigură
unde nu există nici fizicieni și nici cutii.