Probajte da bacite loptu pravo u vazduh.
Možete li da predvidite kretanje lopte posle bacanja?
Naravno, to je lako.
Lopta će ići nagore dok ne dostigne najvišu tačku,
a onda će se vratiti nadole, ponovo u vašu ruku.
Naravno, to je ono što će se desiti,
a to znate, jer ste tako nešto videli nebrojeno puta.
Gledate fiziku svakodnevnih događaja celog života.
Ali, recimo da istražujemo pitanje fizike atoma.
Na primer: kako izgleda kretanje elektrona
oko jezgra atoma vodonika?
Da li možemo da damo odgovor na osnovu svakodnevnog iskustva sa fizikom?
Definitivno ne. Zašto?
Jer fizika koja upravlja ponašanjem tako malih sistema
mnogo je drugačija od fizike makroskopskih predmeta
koje stalno viđate.
Ovaj svakodnevni svet koji poznajete i volite
ponaša se po zakonima klasične mehanike.
Ali sistemi veličine atoma
ponašaju se po zakonima kvantne mehanike.
Izgleda da je taj kvantni svet vrlo čudno mesto.
Tu kvantnu čudnovatost ilustruje poznati misaoni eksperiment:
"Šredingerova mačka".
Fizičar, koji baš i ne voli mačke, stavlja mačku u kutiju
zajedno s bombom koja ima 50% šanse da eksplodira kad se poklopac zatvori.
Dok ponovo ne otvorimo poklopac, nema načina da saznamo
da li je bomba eksplodirala ili nije,
pa tako ni da li je mačka živa ili mrtva.
U kvantnoj fizici, mogli bismo da kažemo da je pre našeg posmatranja
mačka bila u stanju superpozicije.
Nije bila ni živa ni mrtva, već pre u miksu između ove dve mogućnosti,
sa 50% šanse za ostvarenje jedne ili druge.
Slična stvar se dešava u fizičkim sistemima u kvantnim razmerama,
kao što je elektron koji orbitira u atomu vodonika.
Elektron, u stvari, uopšte ne orbitira.
On je otprilike svuda u prostoru u isto vreme,
sa većom verovatnoćom da bude na jednom mestu, umesto na drugom,
i tek pošto izmerimo njegov položaj
možemo da odredimo gde je u tom momentu.
Slično kao što ne znamo da li je mačka živa ili mrtva
dok ne otvorimo kutiju.
To nas dovodi do neobičnog i divnog fenomena
kvantnog uplitanja.
Recimo da umesto jedne mačke u kutiji, imamo dve mačke u dve kutije.
Ako ponovimo eksperiment "Šredingerove mačke" sa ove dve mačke,
rezultat eksperimenta će biti jedna od četiri mogućnosti:
ili će obe mačke biti žive, ili će obe biti mrtve,
ili će jedna biti živa, a druga mrtva, ili obrnuto.
Sistem sa dve mačke je opet u stanju superpozicije,
sa 25% šansi za svaku mogućnost, umesto 50%.
Ali, evo šta je ovde super:
kvantna mehanika nam kaže da je moguće izbrisati
iz stanja superpozicije dve mogućnosti: obe mačke žive, i obe mačke mrtve.
Drugim rečima, može postojati sistem sa dve mačke
u kome će ishod uvek biti: jedna mačka živa, a druga mrtva.
Tehnički izraz za to bi bio da su stanja mačaka "upletena".
Ali ima nešto zaista neverovatno kod kvantnog uplitanja.
Ako napravite sistem dve mačke u kutijama u ovom stanju upletenosti,
i odnesete kutije na suprotne krajeve svemira,
ishod eksperimenta će i dalje uvek biti isti.
Jedna mačka će uvek izaći živa, a druga uvek mrtva,
iako je neodređeno koja je tačno mačka preživela a koja nije
pre nego što izmerimo rezultat.
Kako je to moguće?
Kako stanja mačaka na suprotnim krajevima svemira
mogu biti ovako upletena?
One su predaleko da bi komunicirale.
Pa kako se onda dve bombe uvek dogovore
da jedna eksplodira a druga ne?
Možda ćete pomisliti:
"To je samo besmisleno teoretisanje.
Takve stvari se ne dešavaju u stvarnom svetu."
Ali kvantno uplitanje je potvrđeno
laboratorijskim eksperimentima u stvarnom svetu.
Dve subatomske čestice upletene u stanju superpozicije,
gde ako se jedna okreće u jednom smeru, druga se mora okretati u drugom,
učiniće upravo to, iako informacije
ne mogu da pređu s jedne čestice na drugu
da bi rekle kako treba da se okreću da bi ispoštovale pravila "uplitanja".
Nije iznenađujuće da se "uplitanje" nalazi u osnovi
kvantne informatike, oblasti u razvoju
koja proučava kako se koriste zakoni neobičnog kvantnog sveta
u našem makroskopskom svetu,
kao na primer u kvantnoj kriptografiji,
da bi špijuni mogli bezbedno da šalju poruke,
ili u kvantnom računarstvu, za razbijanje tajnih kodova.
Svakodnevna fizika počinje više da liči na neobični kvantni svet.
Kvantna teleportacija bi mogla da napreduje toliko
da jednog dana vaša mačka možda pobegne u neku bezbedniju galaksiju
gde nema ni fizičara, ni kutija.