Transcription: Andrzej Dragan - "Ile wymiarów ma czas? O związku między teorią względności a teorią kwantową"

Description generated by Skrybot

No description has been generated for this video.

Transcription generated by Skrybot

Bardzo dziękuję za zaproszenie, mam bardzo miłe wspinnia z Bydgoszczą, ostatni raz byłem tu bardzo dawno, jakieś 28 lat temu dokładnie, przed chwilą liczyłem na palcach i jak byłem tu ostatnio, to jako nastolatek wygrałem konkurs na muzykę na komputerach 16-bitowych. W związku z tym bardzo mi się to miło wspomina i potem spędziłem wspaniały wieczór, nie do końca legalnie w klubie Mózg, który chyba jeszcze istnieje do dzisiaj, jak rozumiem. Będę mówił trochę o rzeczach, które sam popełniłem i takim nieortytoksyjnym spojrzeniu na teorie względności i o jej związku z terium kwantową, ale chciałem zacząć od czegoś innego.

Ja całe życie unikałem gry w szachę, starałem się, broni może nie nauczyć się zasad, bo wiedziałem jak to się skończy, to skończy się tak, że się po prostu wciągam w to i nie mogę się odkleić, ale niestety mnie dziecko mnie z zaskoczenia wzięło, bo wróciło z zerówki i mnie nauczyło. No i teraz gram w szachy i dowiedziałem się ciekawych rzeczy o szachach. Tam jest kilka takich niestandardowych ruchów. Kto z Państwa w ogóle zna reguły szachowe, to ręka w górę? No prawie wszyscy.

Są różne ciekawe reguły takie niestandardowe, na przykład trzymancy króla i wieży można wykonać ruch, który się nazywa Roshadą i można go robić tylko raz w partii i pod pewnymi warunkami, to znaczy nie można wcześniej tego króla ruszyć, nie można wcześniej wieży ruszyć, jeszcze parę warunków musi być spełnionych. Ile takich możliwych Roshad jest? Znania są podzielone. Legalne są dwie Roshady, to znaczy można przesunąć się królem albo w stronę tej gierzy po prawej stronie, albo po lewej stronie, to jest krótka i druga Roshada. Natomiast w 1918 roku ktoś odkrył, że jest jeszcze trzeci rodzaj Roshady, której nikt wcześniej nie znał.

To jest zainteresujące, bo szachistów się uważa za ludzi inteligentnych, a mimo wszystko po dwóch tysiącach lat grania w te szachy nie połapali się, że jest jeszcze trzeci rodzaj Roshady. I to zostało odkryte zupełnie przypadkiem i po parunastu latach dopiero pojawiły się nowe reguły, które tą możliwość usuwają, ale przez parnaście lat można było jeszcze grać trzeci rodzaj Roshady. I to jest taki, w którym biały pionek jest tuż przed promocją, może wskoczyć na ostatnie pole promocyjne i zamiast zamieniać się w Hetmana, jak to się tutaj wybiera, może zamienić się na wieżę. I w tej sytuacji będzie taka okoliczność, że mamy wieżę, która nie została ruszona, król, który nie został ruszony i w zasadzie możliwa jest Roshada pionowa.

Można przeskoczyć królem od dwa pola w stronę wieży, wieżą przeskoczyć nad królem i będzie nowy rodzaj Roshady. Więc ciekawe jest to, że to jest zupełnie nowa rzecz. W tak prostej grze, jaką są szachy, gdzie jest zbiór tak prostych reguł, ciągle znajdują się jeszcze zaskakujące sytuacje, których nikt nie przewidział. I tym bardziej mówię o tym dlatego, że w Fidyce jest o wiele więcej takich sytuacji, gdzie nagle się dzieją rzeczy, których nikt też nie przewidział i czasami prowadzą one do tego zaskoczenia. I chciałem o takich sytuacjach trochę opowiedzieć.

Ale zacznę od tego, co to jest w ogóle ruch, bo to, o czym będę mówił, jest związane z definicją ruchu i taki naiwny pogląd, który się wbija do głów szkolek, jest taki, że ruch to jest zmiana położenia w czasie. Jak ja się zaczynam poruszać, to cały świat zaczyna się zmieniać, jak się zmienia położenie. Teraz na przykład sobie idę i w moim układzie odniesienia wszyscy przesuwacie się do tyłu. Teraz zmieniłem układ odniesienia, poruszam się w drugą stronę i teraz wy się poruszacie w drugą stronę. Ale okazuje się, że ten ruch to nie jest wcale zmiana położenia w czasie. To jest coś zupełnie innego. I żeby zrozumieć, co to jest, ja lubię na to patrzeć w ten sposób.

Otóż wyobraźmy sobie, że jak w przestrzeni i w czasie zachodzi jakieś zdarzenie, w jakiejś chwili, w jakimś miejscu coś się stało, np. bomba wybuchła, cokolwiek. I ten wybuch bomby miał miejsce w określonej miejscu, w określonym położeniu i w określonej chwili mierzonej jakimś tam zegarem. I ciekawe, że jest tak, że jeżeli wezmę chwilę, w której zaszło to zdarzenie, pomnożę przez dwa, natomiast położenie, w którym to zdarzenie zaszło, pomnożę przez pierwiastek z trzech i wyrażę te wielkości we wspólnych jednostkach w taki sposób, żeby się dało to dodawać, to okazuje się, że w wyniku dodawania czasu i przestrzeni powstaje coś, co jest po prostu czasem, tylko czasem dla obserwatora, który się porusza.

Co to znaczy? To znaczy, jak wymieszam czas i przestrzeń, to dostaję w wyniku tego mieszania czasu, tylko dla innego obserwatora. W tym przypadku to jest obserwator, który się porusza prawie z prędkością światła, z prędkością bliską prędkości światła. Co więcej, jak wymieszam czas i przestrzeń, ale w odwrotnych proporcjach, czyli pomnożę czas przez pierwiastek z trzech, a przestrzeń przez dwa, to dostaję przestrzeń obserwatora, który się porusza. I ten poruszający się obserwator, ja teraz jestem takim poruszającym się obserwatorem, mam swój zegar i mam swoją linikę, której używam do pomiaru w przestrzeni, mój czas nie różni się fizycznie od waszego czasu. Odczuwam go dokładnie w taki sam sposób jak wy.

A mimo wszystko mój czas jest mieszaniną tego, co wy nazywacie czasem i przestrzenią, tylko dlatego, że się poruszam. I pierwsza zaskakująca rzecz jest taka, że w ogóle czas i przestrzeń można mieszać ze sobą, dlatego że czas i przestrzeń, jak wszyscy doskonale wiedzą, są to zupełnie różne rzeczy. Przestrzeń jest czymś kompletnie innym niż czas. Percepcja nasza nam to podpowiada, że to jest zupełnie inne zjawisko. Nie rozumiemy co to jest czas, nie rozumiemy co to jest przestrzeń, należy coś zupełnie różnego. A jednak to są takie wielkości, które można sobie mieszać i w wyniku tego mieszania można dostać jedną z nich. A jak się zamieni proporcje, dostaje się tą drugą. Jeżeli coś takiego zrobić jakąkolwiek inną parą substancji, np.

z dżem i musztardę, wymieszać, no to jak wiadomo, jak zmiesza się jedno z drugim, to nie ma szans dostać dżemu ani musztardy. To będzie jakieś świnstwo. A tutaj mam do czynienia z sytuacją, w której mieszczamy jedno z drugim, dostajemy ciągle jedno z nich. I to pokazuje, że czas i przestrzeń w odróżnieniu od tego, co nam się wydaje, są do siebie bardzo podobne. Nam się wydaje, że one są różne, ale z perspektywy teori względności, a to co tutaj pisze to są konsekwencje szczegółowe tej względności, czas i przestrzeń są wielkościami bardzo do siebie podobnymi. I z matematycznego punktu widzenia, teori względności, czas różni się od przestrzeni tylko i wyłącznie jednym drobnym znakiem minus w jakimś tam równaniu.

Wszystkie sposoby, jakie opisujemy czas i przestrzeń w teorie względności, różni się tylko i wyłącznie znakiem minus. I teraz pytanie, które nie jest do końca jasne, na które odpowiedź nie jest do końca jasna, jest takie, czy jedyna różnica między czasem przestrzenią to jest ten jeden znak minus i czy to on jest odpowiedzialny za całą naszą percepcję, która jest tak odmienna w przypadku tych dwóch zjawisk, czy coś jeszcze, że wyraźne od siebie różni? I póki co na to pytanie nie ma dobrej odpowiedzi. Nie jesteśmy pewni po prostu.

Być może jest tak, że jedyna różnica to jest ten znak minus, który w fundamentalnych równaniach gdzieś tam głęboko nad nie praw przyrody, ten jeden znak minus powoduje, że ta zmiana jest przed nas odbierana tak jak właśnie odbieramy czas i przestrzeń jako zupełnie różne zjawiska. Teraz z matematycznego punktu widzenia to, co powiedziałem, to się wyraża takimi napisami. I studenci fizyki doznają te wzory na pierwszym roku, gdzie ich tego uczy. Państwo nie muszą wiedzieć, co tutaj chodzi, to nie ma żadnego znaczenia. Ważne jest tylko to, że w tych wzorach jest opisowane, w jaki sposób czas i przestrzeń się zamieniają rolami, w jaki sposób, przepraszam, się mieszają ze sobą, w zależności od tego, jak szybko porusza się obserwator.

Każdy obserwator ma swój zegar, każdy obserwator ma jakiś swój sposób bierzania przestrzeni i te wzory opisują, jak opis czas i przestrzeni dla jednego obserwatora, który spoczywa, transformuje się do układu, który się porusza taką prędkością V. I to, co ciekawe jest w tych wzorach, to jest to, że one mają sens tylko, kiedy prędkość ruchu jest mniejsza od prędkości światła. W innym przypadku te wzory tracą sens, dlatego że pod pierwiastkiem się zrobią rzeczy ujemne i nie wiadomo, co to w ogóle znaczy.

Natomiast z geometrycznego punktu widzenia, jak sobie wyobrazimy, że jeden obserwator używa jakiejś osi czasu, jakiejś osi przestrzeni do opisu zjawisk i punkt na tym wykresie oznacza, że jakieś zdarzenie, które zaczęło w jakiejś chwili w jakimś punkcie, to dla obserwatora, który się porusza z jakąś prędkością, jego ruchomy czas i jego ruchoma przestrzeń jest pochylona pod pewnym kątem. Ten kąt zależy od prędkości. Im większa prędkość, tym większy kąt nachylenia. Ale najważniejsze w tym wszystkim jest to, że oś czasu obserwatora poruszającego, św. czerwona, jest mieszaniną przestrzeni i czasu obserwatora spoczywającego. I odwrotnie. I to ograniczenie na prędkość światła, której nie można przekraczać, mówi tyle, że czas i przestrzeń nie mogą się nigdy zetknąć.

Ta oś czerwona czasu i przestrzeni będą się do siebie bardzo zbliżać, mogą się dowolnie blisko do siebie zbliżyć, ale nie mogą minąć się nawzajem. Natomiast okazuje się, że jest jeszcze druga możliwość, mniej znana, która w zasadzie z matematycznego punktu widzenia spełnia wszystkie warunki, które muszą spełniać ta transformacja, którą podają wcześniej. Jak się studentów uczy na pierwszym roku teorii względności, to się im te wzory wyprowadza, które wynikają z jakichś prostych założeń. Grubsze to są takie założenia, że wszyscy obserwatorzy, którzy się poruszają ze stałą prędkością, są nieodróżnialni w tym sensie, że w każdym układzie poruszającym się ze stałą prędkością prawa fizyki są takie same.

I na przykład to znate, że teraz siedzimy na ziemi, która pędzi przez układ słoneczny z wielką prędkością względem Słońca, a my tego w ogóle nie zauważamy, czujemy się jakby ta Zima spoczywała, bo prawa fizyki w układzie, który się porusza ze stałą prędkością są takie same. I z tego założenia, ewentualnie jeszcze z założenia, że prędkość światła zawsze jest taka sama we wszystkich układach odniesienia, wyprowadza się całą teorię względności, wyprowadza się tamte równania, ale okazuje się, że jest jeszcze druga rodzina rozwiązań, która spełnia wszystkie warunki, jest legalna z matematycznego punktu widzenia i to są takie alternatywne wzory, przy czym te wzory działają tylko i wyłącznie, kiedy prędkość obserwatora jest większa od prędkości światła. I to jest trochę tak jakby z tą roszadą, o której mówiłem wcześniej, jest jeszcze druga możliwość.

I teraz pytanie jest, co te wzory oznaczają, co one w ogóle opisują. Czy obserwatorzy, którzy się poruszają z prędkością większą niż z prędkością światła są w ogóle sensowni, dopuszczalni i czy należy ich traktować poważnie? I standardowa odpowiedź jest taka, że to jest bez sensu. Może matematycznie jest dopuszczalne, ale z fizycznego punktu widzenia nie ma sensu się nad tym zastanawiać, dlatego że istnienie obserwatorów nadświetleń, czyli takich, co się poruszają szybciej od światła, albo jakichkolwiek fizycznych procesów, które zachodzą z prędkością większą niż prędkość światła, nie ma za bardzo sensu, dlatego że gdyby dopuścić istnienie takich procesów, to to prowadzi do różnych paradoksów przyczynowo-skutkowych.

Można pokazać, że tak się uzasadnia, że gdyby takie sygnały nadświetleń mogły istnieć, albo obserwatorzy nadświetleń mogli istnieć, to by to prowadziło do różnych dziwnych konsekwencji zaburzających prawa przyczynowo-skutkowe. Interpretacja geometryczna tych wzorów jest taka, gdyby ja brać poważnie. Otóż jest to znowu taka sytuacja, że osie się pochylają pod pewnym kątem, ale tym razem przestrzeń, oś przestrzeni obserwatora poruszącego się, przekroczyła tę przerywaną linię, a oś czasu tego obserwatora poruszącego się też przekroczyła tylko na drugą stronę. I w skrajnym przypadku, gdyby interpretować te wzory poważne, gdyby taki obserwator poruszał się nieskończenie szybko, to on by patrzył na naszą rzeczywistość z punktu widzenia, w którym czas i przestrzeń są zamienione rolami. Czas zamienić się przestrzenią miejscami. Cokolwiek by to znaczyło. No i to zdziwienie, które pewnie państwo towarzyszy, jest zupełnie naturalne.

No i naturalny wniosek z tego jest taki, że to jest bez sensu, nie ma się co tym zajmować, bo to jest jakiś science fiction.

Natomiast myśmy z kolegą dwa lata temu napisali taką pracę, w której trochę pod włos stawiamy taką tezę, że rzeczywiście, jeżeli uwzględnić te matematycznie dopuszczalne rozwiązania, które się pojawiają w tej względności, jeżeli dać im prawo żyć i nie wyrzucać ich z teorii, tylko zobaczyć, jak dokładnie wyglądałby świat, gdyby wziąć pod uwagę istnienie takich nadświetnych obserwatorów jako pełnoprawnych uczestników ruchu drogowego powiedzmy, to okazuje się, że rzeczywiście prawa przyczynowo-skutkowe ulegają zaburzeniu, ale nie w sposób prowadzący do jakichkolwiek paradoksów, takich, że mamy wewnętrzną sprzeczność teorii, natomiast nie ma żadnych wewnętrznej sprzeczności, natomiast te zaburzenia przyczynowości wyglądają dokładnie tak, jak wiemy tu już od 100 lat, jak wygląda świat na poziomie kwantowym, na poziomie pojedynczych mikroskopowych cząstek, gdzie nie ma praw przyczynowo-skutkowych i nie ma zasady przyczyna i skutek.

Mogę dwukrotnie powtórzyć ten sam eksperyment, dostanę z jakaś razem inny wynik. Nie da się przewidywać przyszłości w ogólności, dlatego że prawa przyczynowo-skutkowe po prostu nie istnieją. I to, że my jesteśmy przyzwyczajeni, że jak jest skutek, to musiała być jakiś przyczynak, to to jest do pewnego stopnia przybliżenie wynikające z tego, że żyjemy w bardzo dużych skalach w porównaniu z tymi mikroskopowymi skalami z tego kwantowego chaosu jakoś wyłania się przybliżony porządek, ale na fundamentalnym poziomie w świecie nie ma determinizmu, nie da się przewidywać przyszłości. I okazuje się, że tę tajemniczą rzecz, która fizyków trapiła od 100 lat, da się w bardzo elementarny sposób wyredukować z takich prostych rozważań opartych o teorie względności rozszerzoną o tych obserwatorów, którzy się poruszały z pędkością nad świetłem.

Tam się dzieją jeszcze inne ciekawe rzeczy. W mechanice kwantowej taką kolejną zagadką, która spada z nieba, jest to, że dopóki się nie obserwuje położenia cząstki czy jakiegokolwiek obiektu właśnie w tej skali mikroskopowej, to taki obiekt zachowuje się tak, jak gdyby poruszał się wieloma drogami naraz, jak by był w wielu miejscach naraz. I to też spada z nieba w formie postulatów w mechanice kwantowej. Natomiast tę prostą rzecz też można w elementarny sposób zobaczyć, posługując się tymi argumentami opartymi o szczególną tory względności. Żeby było zabawniej, tę szczególną tory względności, te równania, które napisałem, po raz pierwszy one się pojawiły pod koniec XIX wieku i pisał je Lorentz i Poincarek, później Einstein zrozumiał to trochę lepiej i opisał, zinterpretował w ciekawy sposób i tak powstała teoria względności.

Natomiast te równania w zasadzie mógłby wyprowadzić jeszcze Galileusz 400 lat wcześniej, dlatego że one są, jak się okazuje, naturalną konsekwencją takiej zasady, którą zauważył, że ruch ze stałą prędkością nie zmienia praw fizyki. To jest to, o czym wspomniałem wcześniej, że jeżeli ja się poruszam ze stałą prędkością, to prawa fizyki w moim układzie odniesienia są takie same jak w waszym. I jak ja zrobię jakikolwiek eksperyment poruszając się, to wynik tego eksperymentu musi być taki sam jak wynik waszego eksperymentu w waszym układzie odniesienia. Ruch ze stałą prędkością jest niewykrywalny, mówiąc inaczej, albo ruch ze stałą prędkością jest wyłącznie względny, jest tylko relacją między dwoma układami odniesienia. Galileusz to wiedział albo podejrzewał i zapostulował jako taką zasadę ogólną.

Później ta zasada została zmieniona, to znaczy, później pojawiały się te rozgłębności, pojawiły się te równania, które napisałem wcześniej, które miały sens tylko dla prędkości, która jest mniejsza niż prędkość światła. I tę zasadę Galileusza nieco przycięto, albo mówiąc bardzo brutalnie wykastrowano, mówiąc, że ok, wszystkie układy inercjalne poruszającemi się ze stałymi prędkościami są równe, ale niektóre są równiejsze, nie mogą się poruszać z prędkością większą niż prędkość świata, bo by się działy dziwne rzeczy. Natomiast okazuje się, że jeżeli zrezygnować z tej dodatkowej zasady usuwającej z teorii drugą możliwość rozwiązań, to nic strasznie dziwnego się nie dzieje, nie pojawiają się żadne paradoksy, teoria cały czas ma sens, tylko że prowadzi do zjawisk kwantowych i świat klasycznych można pokazać, że nie ma sensu, że trzeba zrezygnować mechaniki klasycznej na rzecz opisu kwantowego.

Można by sądzić, że Einstein z tego wszystkiego się przewraca w grobie, bo on, mimo że się przyczynił do powstania teorii względności, to jej nie lubił, do śmierci się z tym nie mógł pogodzić, ale okazuje się, że Einstein ciągle żyje i ma konto na Twitterze, nawet i zachęcał do przeszczelności pracy, więc kto wie. Chciałbym teraz krótko pokazać Państwu jeden albo dwa eksperymenty myślowe, które pokazują, co się dzieje, w jaki sposób pojawiają się te nieprzewidywalności kwantowe, jeśli dopuścić istnienie nadświetnych procesów. I w tym celu chciałbym, żebyście Państwo patrzyli sobie na taki prosty diagram, który teraz narysowałem.

To jest taki diagram, na którym na pionowej osi płynie czas, na poziomej osi jest przestrzeń i to jest taki zapis różnych zdarzeń, które mogą się wydarzyć w różnych miejscach i w różnych chwilach. Na przykład tutaj mam taką linię pionową przechodzącą przez punkt A i to jest tak zwana linia świata, to jest trajektoria obserwatora, który spoczywa, nie rusza się. Jego linia jest pionowa, to znaczy, że jego położenie na osi X jest prawie cały czas takie same i obok w jakiejś odległości od niego jakiś drugi gość sobie stoi i on z kolei przychodzi przez zdarzenie B i drugi obserwator tu jest w jakiejś odległości od tego pierwszego, też jest nieruchomy.

Jeżeli sobie zastanowimy się, co by się stało, gdyby ten pierwszy obserwator wysłał jakiś sygnał do tego drugiego i ten sygnał jest wystrzelony w punkcie A i porusza się z dużą prędkością i ląduje u tego drugiego gościa w punkcie B, to jeżeli ten sygnał byłby nadświetlny, gdyby się poszło szybciej od światła, to mogą się zdarzyć bardzo dziwne rzeczy. I to są te dziwne rzeczy, o których wspominałem. Otóż z perspektywy kogoś, kto na tą samą historyjkę patrzy z poruszającego się układu odniesienia, czyli jedzie ze stałą prędkością, na przykład na rowerze, to ta sama historia będzie wyglądać tak.

Ten drugi obserwator używa innego zegara, używa innej linijki, też jest zdarzenie A, też jest zdarzenie B, też jest dwóch gości, które sobie wysyłają sygnał, ale tym razem w tym drugim układzie odniesienia dla gościa, który jedzie rowerem, zdarzenie B jest najpierw, a zdarzenie A jest później. I to w zasadzie jest paradoksalna sytuacja, o której mówiłem wcześniej, bo ona oznacza, że jeżeli w pierwszym układzie gość wysyłał z punktu A do punktu B jakąś wiadomość, to w drugim układzie odniesienia wiadomość jest wysyłana z punktu B do punktu A, czyli tak jakby adresat wysyłał wiadomość do nadawcy.

Co jest paradoksalne, bo odwraca związki przyczynowo-skutkowe i na przykład jeżeli w tej wiadomości jest napisane coś bardzo ważnego, to odbiorca może się o tej wiadomości dowiedzieć jeszcze zanim ona została wysłana, zanim nadawca ją w ogóle poznał, więc ta sytuacja prowadzi do różnych tego typu paradoksów i z tego powodu ludzie mówią, ok, nie ma sensu mówić o nadświetlnych sygnałach, bo z tego się rozwiązyło, to był paradoksy i związki przyczynowo-skutkowe by zostały pogrzebane, a jak wiemy, żyjemy w świecie, w którym jakieś związki przyczynowo-skutkowe zachodzą. I to jest też argument, który się podaje studentom, jak się je chudzy w terenności, dlaczego nie ma sensu mówić o nadświetnych sygnałach i nic się nie poszło szybciej od światła, to jest taki slogan, który się często powtarza.

Ale teraz ja bym chciał jeszcze raz uważnie się przyjrzeć temu rozumowaniu i dostrzec z nim pewną subtelność. Otóż jak mówię o wysyłaniu sygnału z A do B, to żeby wysyłać jakikolwiek sygnał, to muszą być spełnione dwa warunki. Po pierwsze muszę mieć jakiś nośnik tego sygnału, muszę wysyłać list, albo muszę mieć gołębia, którego chcę wysyłać, który latach, albo sprzelam z pistoletu i w ten sposób wysyłam bity 0 albo 1 strzelając albo nie strzelając z pistoletu. Mam różne sposoby komunikacji, ale muszę mieć jakiś nośnik, który tę informację przenosi. To jest pierwsza rzecz. A po drugie, żeby to była informacja, a nie jakiś bezsensowny szum, to ja muszę być w stanie kontrolować treść, którą wysyłam.

Muszę być w stanie wpływać na treść tego listu, który chcę wysyłać. Czyli na przykład jeżeli strzelam z pistoletu i wystrzał z pistoletu oznacza, że wybuchła wojna, w związku z tym będę sygnalizował, że strzałem z pistoletu, to ja muszę być w stanie kontrolować ten pistolet, muszę być w stanie zdecydować, kiedy strzelam, kiedy nie strzelam, bo w innym przypadku nie będzie to żadna komunikacja. To znaczy, że poniżej punktu A, w tym pierwszym układzie odniesienia, musi istnieć jakiś proces fizyczny, chemiczny, obojętny, który ja kontroluję i mogę spowodować, że na przykład gołąb, którego wypuszczam, albo wylatuje z klatki, albo nie wylatuje z klatki. Mogę tę klatkę otworzyć albo nie i nad świetny gołąb może tę informację zanieść albo nie.

Czyli musi być coś, co ja kontroluję, mam wpływ na decyzję, czy otwieram klatkę czy nie. Z kolei poniżej punktu B ten odległy obserwator, który tego gołębia dostanie, on nic o tym gołębie wcześniej nie wie. I analizując jego historię, czyli to, co się działo przed punktem B, nie da się stwierdzić, że za chwilę dostanie ten gość w punkcie B gołębia, bo przyczyna wysłania gołębia jest zupełnie gdzie indziej. Nie da się przewidzieć, że gołąb trafi w punkcie B do tego drugiego gościa, tylko i wyłącznie patrząc na historię tego gościa i analizując fizykę, która tam wewnątrz niego zachodzi.

I teraz tak, jeżeli zmienię układ odniesienia, spojrzę na dokładnie to samo z perspektywy kogoś, kto się porusza, jedzie rowerem, to ta historia przenosi się na ten drugi wariant po prawej stronie i oczywiście jest też tak, że te kółka zębate, ten proces, który był odpowiedzialny za wysłanie sygnału jest po lewej stronie, a po prawej stronie go nie ma. Natomiast w tym drugim układzie odniesienia sytuacja wygląda tak, jak gdyby ten gołąb został wysłany z punktu B do punktu A. Jak gdyby się odwróciły te zdarzenia, były podane w odwróceniu kolejności. Teraz jest pytanie, na którym się należy chwilę zastanowić.

Co spowodowało, gdzie jest przyczyna tego, że ten gołąb wyleciał z punktu B? Gdzie jest ten proces fizyczny czy chemiczny, który powoduje, że gołąb tamtąd wyleciał? Z całej pewnością nie ma tej przyczyny poniżej zdarzenia B. Tam nic takiego o tym nie decyduje. Więc jedyna sensowna albo bezsensowna odpowiedź byłaby taka, że przyczyna, że gołąb zostanie wysłany w punkcie B jest gdzieś daleko koło punktu A, nawet być może w przyszłości. Tego typu uzasadnienie jest jakieś absurdalne, jest nielokalne przede wszystkim, bo przyczyna tego, co się dzieje tu, zajdzie w przyszłości gdzieś daleko stąd, co jest bez sensu.

Natomiast gdybyśmy poszukiwali jakiejś lokalnej teorie, która stara się przewidzieć chwilę wysłania gołębia z punktu B w tym drugim układzie odniesienia na podstawie tego, co się dzieje przed tym zdarzeniem, to tam żadnej przyczyny nie ma. Ten gołąb wyleci i z perspektywy kogoś, kto stoi obok tego gościa B, ten gołąb wyleci bez żadnej przyczyny w jakimś losowym momencie, którego się nie da przewidzieć. I dokładnie tak samo jest, dokładnie tak zachowują się w sposób nieprzewidywalny atomy, na przykład emitujące fotony.

Jak mamy atom, który pochłonął światło i wzbudził się, elektron przeskoczył do jakiegoś wyższego stanu, to przez jakiś czas ten elektron tam będzie w tym wzbudzonym stanie, a po chwili spadnie i wyemituje foton, ten foton za gdzieś poleci, ale nie da się przewidzieć w chwili ani kierunku emisji tego fotonu. To jest kompletnie nieprzewidywalne i zgodnie z tymi, co mówi mechanika kwantowa, nie ma żadnej przyczyny, dla której atom emituje foton w tym ani innym kierunku, w tej ani innej chwili. To jest fundamentalnie nieprzewidywalne i to nie jest tylko nasza nie znajomość praw fizyki, tylko to, że jeszcze nie mamy wystarczającego wglądu w to, co tam w atomie siedzi. Zgodnie z tym, co mówi mechanika kwantowa, ta przyczyna po prostu nie istnieje.

Rzeczywistość jest nieprzewidywalna. I to jest bardzo podobna sytuacja do tego, co jest w tym punkcie B. Ten gołąb czy ten pocisk wydaje się uciekać z punktu B w sposób nieprzewidywalny. I ostatni krok jest taki, który tu można postawić. W tym drugim układzie odniesienia proces wydaje się nie mieć żadnej przyczyny, być czysto spontaniczny, a w tym pierwszym układzie odniesienia przyczyna była, bo pociągnąłem za spust albo otworzyłem klatkę i wleciał gołąb, nie sądząc moją wiadomość, ale taka sytuacja wyróżnia pewien układ odniesienia. Mówi, że w tym drugim układzie odniesienia nie ma determinizmu, a w pierwszym jest. Co w sposób skrajny łamie zasadę względności, o której mówił Galileusz, że w każdym układzie odniesienia prawa fizyki powinny być takie same.

I jedyny sposób, żeby tą zasadę zachować, a jednocześnie mieć nadświetne sygnały czy obiekty czy tego typu procesy, to jest wyciągnąć wniosek, że jeżeli miałbym wysyłać nadświetne sygnały, to one musiałyby być wysłane w sposób losowy, nieprzewidywalny, bez żadnej przyczyny. I tylko wtedy da się utrzymać zasadę względności Galileusza i mieć nadświetne obiekty w naszej teorii. I ciekawa rzecz, jak mam sygnały, gołęby, które uciekają z klatki w nieprzewidywalnych chwilach, to ja nie jestem w stanie przy ich pomocy wysyłać jakiejkolwiek informacji. Bo jak mówiłem, żeby wysyłać informacje, to ja muszę kontrolować chwilę, w której gołąb uciekł z klatki, albo w której wystrzeliłem pocisk z pistoletu, a możliwość jest tylko taka, że te zdarzenia będą czysto losowe, nieprzewidywalne.

Co powoduje, że nie mogę wysłać informacji takimi gołębiami? Więc paradoksalnie, nawet gdybym miał nadświetnie latające gołębie albo pociski, które latają z większą prędkością niż prędkość światła, to bym nie mógł ich w oczywisty sposób użyć do wysyłania informacji. W związku z tym wszelkie paradoksy teorii względności wynikające stąd, że tak uważa informacja jest wysłana od adresata do nadawcy, nie zachodzą, bo to nie jest żadna informacja, to jest jakiś szum. To nie jest informacja. I to jest ciekawy przykład pokazujący, że jak ta pionowa roszada tutaj cały czas jest, można znaleźć w chytry sposób omienienia tych wszystkich problemów i utrzymania pozornie bezsensownych zjawisk w teorii względności i bez naroszenia jakiejkolwiek znanej nam zasady w fizyce.

Jedyna cena, którą płacimy, to jest odejście od opisu deterministycznego, gdzie możemy przewidzieć, co się stanie, ale to też nie jest żadna cena, bo my od stu lat wiemy, że i tak takiego jest niepotrzebne, bo świat nie jest deterministyczny. Jeszcze jeden przykład, bo tam takiego ciekawego rozumowania, które można przeprowadzić w oparciu o taką szpotezę, że dopuszczamy obserwatorów poruszających się z prędkością nadświetlnymi. Chciałem, żebyśmy teraz wyobraźli sobie inny proces, w którym leci sobie jakaś cząstka światła, foton, został wysłany w punkcie A, leci sobie z prędkością świata w stronę lustra, które jest znaczone w punkcie M, potem się odbija, zawraca i ląduje w punkcie B. Nic szczególnie ekscytującego.

I co więcej, jakbym chciał złapać foton, to fotony mają to do siebie, że jak je złapie, to jak je zarejestruje ich położenie, to muszę je pochłonąć, muszę je zniszczyć. Nie da się zaobserwować fotonu nie pochłaniając go. Jest to jedno z fundamentalnych praw zachowania fotonów. I mógłbym wstawić detektor, który sprawdza, czy ten foton tam gdzieś jest, czy go nie ma, na drodze od A do M i sprawdzić, czy ten foton tam będzie. I jak złapię foton, to na pewno wiem, że ten foton nie dotrze do punktu B, bo został pochłonięty wcześniej. Więc jakbym wstawił drugi detektor między punktem M a punktem B, to ten drugi detektor nie wychwyci fotonu.

Z kolei jak drugi detektor umieszczony między punktem M a punktem B tam na górze złapie foton, to mam pewność, że nic wcześniej tego fotonu nie zaobserwowało, nie złapało i drugi detektor, który umieściłem na tej niższej części od A do M, na pewno fotonu nie złapał. Nic tutaj mądrego nie ma. Natomiast jeżeli na tę samą sytuację spojrzę z perspektywy obserwatora, który się porusza nieskończenie szybko, hipotycznego, to, jak powiedziałem, taki obserwator zamienia czas i przestrzeń miejscami. To jest transformacja, która temu odpowiada. Czyli de facto muszę na ten sam rysunek spojrzeć zamieniając osie albo odwracając rysunek o 90 stopni, prawo odbijając go. I tak ten sam proces wygląda w układzie nieskończenie szybko poruszającym się.

I teraz co widzimy? Sytuacja znowu jest paradoksalna i to jest też jeden z powodów, dla których można by powiedzieć, że to jest bez sensu. Otóż w tym drugim układzie odniesienia to wygląda tak, jak gdyby w punkcie M rodziły się nie jeden foton, tylko dwa. Jeden foton leci w lewo, drugi leci w prawo, jeden leci w kierunku punktu B, drugi leci w kierunku punktu A, więc jest to jakaś przedziwna sytuacja. Ale jeżeli wstawię dwa detektory na drogę tych dwóch fotonów, to okazuje się, że tylko jeden może kliknąć, tylko jeden może ten foton złapać, a dwa nie. To jest to, co widzimy z analizy w poprzednim układzie odniesienia.

Co oznacza, że jak chcę zmierzyć, gdzie te dwa fotony są, to okazuje się, że jest tylko jeden. Jest albo tu, albo tu i nikt nie złapa tego fotonu w dwóch miejscach naraz, ale jak te detektory wyciągnę i pozwolę fotonowi lecieć tak, jak mu się podoba, to on jest charakteryzowany, jego ruch jest charakteryzowany nie jedną linią, tylko dwiema, dwiema liniami naraz. W każdej chwili czasu foton jest w dwóch położeniach. I to dokładnie wygląda tak jak zasada superpozycji w mechanice kwantowej, w której jeżeli jakiś obiekt kwantowy może się poruszać jedną drogą albo drugą i nie sprawdzam, gdzie on jest, to on się zachowuje tak, jak gdyby podróżywał dwiema drogami naraz.

To jest słynny eksperyment z podwójną strzeliną, to jest właśnie ta słynna superpozycja kwantowa i zarówno ta zasada o superpozycji kwantowej, jak i zasada o tym, że zachowanie fotonów i cząstek jest nieprzewidywalne, są w mechanice kwantowej postulatami. Lądują nie wiadomo skąd, ludzie się od dawna zastanawiają, skąd to się wszystko bierze, skąd cała mechanika kwantowa się bierze. Jest taki piękny wstęp do podręcznika mechaniki kwantowej Feynmana, w którym on właśnie nad tym się zastanawia i mówi, że nie mamy zielonego pojęcia, skąd to się bierze. To jest postulat, który spada z nieba i jest to zagadka fizyki.

Okazuje się, że to nie jest nic bardzo skomplikowanego, bo w elementarny sposób wynika to jako konsekwencja uwzględnienia nadświetnych obserwatorów, którzy matematycznie są dopuszczalni, prowadzą do dziwnych konsekwencji, ale te dziwne konsekwencje to są właśnie te dziwności, które znami historię kwantowej. I taką pracę też zrobiliśmy na ten temat z Arturem Eckertem, który zresztą jest twórcą czegoś, co się nazywa kryptografia kwantowa i zapewne przyszłym noblistą. Natomiast jest jeden problem. Na tych prostych rysunek, które tutaj Państwu pokazuję, jest czas, który biegnie pionowo i przestrzeń, która jest poziomo, ale jest tylko jeden wymiar przestrzenny, jest tylko jedna oś przestrzenna, a my żyjemy w świecie, w którym nie ma jednego wymiaru przestrzennego, tylko są trzy.

Powinna być oś X, Y i Z, której tu nie narysowałem, bo trudno się rysuje te czterowymiarowe twory na ekranie. Co z tym zrobić? Pytanie, czy ten pomysł ma sens tylko i wyłącznie w przypadku, kiedy mamy taki uproszczony obraz sytuacji, kiedy zapominamy o tym, że przestrzeń ma trzy wymiary, czy też da się coś z tym zrobić i da się tę teorię uogólnić na przykład, jak kiedy mamy prawdziwą czterowymiarową czasob przestrzeń, gdzie jest jeden wymiar przestrzenny, a są trzy wymiary przestrzenne. I okazuje się, że się da to zrobić i parę tydzień czy dwa tygodnie temu, żeśmy wypuścili taką pracę z kolegami, w której pokazujemy, jak tę teorię uogólnić i co by się działo, gdyby uwzględnić fakt, że mamy czterowymiarową czasob przestrzeń.

I ciekawy wniosek. Znowu jest tak, że obserwatorzy podświetli i nadświetli się od siebie różnią. Mamy dwie rodziny obserwatorów. Ci, co się poruszają zawsze z prędkością mniejszymi od prędkości światła, mamy tych, co się poruszają zawsze z prędkością większymi od prędkości światła i nadal jest tak, że jak poruszam się nadświetlnie, to czas i przestrzeń mi się zamieniają rolami, tylko że teraz ta zamiana jest czterowymiarowa.

I jeżeli zaufać interpretacji matematycznej tego, co w teorii względności jest ta sama, co jest przestrzenią, a o tym decyduje znak w tych prostych równaniach, to te równania mówią, że jeżeli tę zasadę przyjąć, że to, co ma minus, to jest czas, to ma plus, to jest przestrzeń albo coś w tym stylu, to się okazuje, że równania mówią, że w układzie poruszającym się z prędkością nadświetlną jest jeden wymiar przestrzenny i trzy wymiary czasowe. I teraz co to w ogóle znaczy? No i ta praca jest napisana po to, żeby zrozumieć, co to w ogóle znaczy. Czy to ma sens? Jak w ogóle definiować te elementarne pojęcia w fizyce, bo w fizyce się używa taki pojęciak prędkość, przyspieszenie, położenia, siła, cokolwiek.

Te wielkości mają sens w świecie, w którym jest czas i trzy wymiary przestrzenne, a nie odwrotnie. No i okazuje się, że o dziwo da się to wszystko konsystencyjnie opisać w świecie, który ma tę geometrię odwróconą. I żeby było zabawniej, ten świat, w którym są trzy czasy, jedna przestrzeń, to nie jest jakiś inny świat, tylko to jest nasz świat, ten, w którym my żyjemy, tylko obserwowany z perspektywy kogoś, kto się porusza z prędkością nadświetlną. I okazuje się, że całą tą teorię w względności da się uogólnić, właśnie dopuszczając tych nadświetlnych obserwatorów. Prawa fizyki się robią bardzo dziwne wtedy niektóre i okazuje się też, że tę teorię można uogólnić pod pewnymi warunkami.

To znaczy nie jest tak, że możemy mieć jakąkolwiek teorię, która jest opisywana przez nadświetlnych obserwatorów. Okazuje się, że ta teoria ma sens tylko pod jednym warunkiem, mianowicie świat nie może być klasyczny. Nie możemy mieć po pierwsze determinizmu, o czym mówiłem, nie możemy oczekiwać, że trajektoria obiektu będzie zawsze pojedynczna, że obiekty mogą się poruszać po wielu drogach na raz, ale jak się dodatkuje do tego wymiary, to się pojawia coś jeszcze. Okazuje się, że jakichkolwiek obiektów w ogóle nie da się opisywać pojedynczą teorią, czy podwójną, czy podtrójną, ale jedyne obiekty, które mają sens w fizyce wtedy w takiej teorii, to są pola. To są pola, które się rozciągają w przestrzeni w sposób ciągły, są wszędzie.

Tak jak pole elektryczne jest wszędzie, pole magnetyczne jest jakieś wszędzie, pole grewitacyjne jest wszędzie. Tylko teoria pola ma sens w takim opisie, w którym mamy nadświetlnych obserwatorów. W związku z tym przypadek jest taki, że nie mogą istnieć w przyrodzie zwykłoklasyczne cząstki, które mają konkretne położenia, tylko wszystkie ich obiekty muszą być wzbudzeniami pewnych pól. To widać w dosyć elementarny sposób, już nie będę w te szczegóły wchodził. Tak się składa oczywiście, że od 100 lat, czy nawet więcej, wiemy, że wszystkie cząstki, które znamy, wszystkie obiekty, które znamy, fotony, elektrony i inne obiekty, z których jest zbudowana jest nasza rzeczywistość, są wzbudzeniami jakichś elementarnych pól. To też jest pewnym fundamentalnym prawem przyrody, który nie wiadomo skąd się bierze.

Okazuje się, że to nie jest jakaś głęboka wiedza, która jest głęboko oszukująca, bo to już wynika z tego, co mówił Galileusz 400 lat temu. To wynika z tego, że ruch z dowolną prędkością nie zmienia brak fizyki. Jeżeli się trzymać tej reguły i od niej nie odstępować, uwzględniać wszystkie rozwiązania, które wynikają z tej reguły, łącznie z tymi nadświetnymi, które na początku wyglądają dziwnie, to wszystkie te zaskakujące rzeczy, które odkryto w XX wieku w fizyce, dostajemy jako dosyć elementarne konsekwencje zasady Galileusza. Także to jest, jak widać, ta cała analiza, co jest czas, co jest przestrzeń, to sprowadza się do pytania o znak plus albo minus.

Oczywiście nie wiemy na pewno, czy czas i przestrzeń różnią się tylko tym znakiem, minus czy nie. To jest coś, czym się teraz zajmujemy, żeby to trochę lepiej zrozumieć. Natomiast jeżeli przyjmujemy taką zasadę, to to, o czym mówię, to nie są moje wymysły, tylko to jest po prostu konsekwencja równania. To jest patrzymy na równanie, patrzymy, co ono mówi i przyjmujemy zasadę, że równanie jest mądrzejsze od nas i należy mu przyznać rację i tyle. Tak już nieraz w filce było, że równanie jest mądrzejsze od fizyka.

Paul Dirac napisał słynne równanie Diraca opisując elektron i wszystko byłoby dobrze, gdyby nie to, że z tego równania wynikało, że muszą istnieć jakieś inne cząstki, których nikt wtedy na oczy nie widział, co było problemem na początku. Dirac sądził, że to jest jakiś problem z jego równaniem, że coś jest nie tak. Ale potem po paru dniach uznał, że nie. To mi mówi moje równanie, to znaczy, że te nowe cząstki muszą istnieć, tylko jeszcze je nie odkryliśmy. I tu okazało się, że parę lat później takie dokładnie te cząstki, o których mówił równanie Diraca, zostały odkryte i to był wielki sukces równania Diraca, które było mądrzejsze od samego Diraca. On napisał równanie, co równanie przerosło jego przewidywania.

Natomiast pytanie jest takie, czy te nadświetlne cząstki w ogóle mogą istnieć czy nie? Na ile to jest science fiction, na ile to jest opis jakaś matematyczna abstrakcja, na ile to jest coś, co ma związek ze rzeczywistością? Bo teoria względności dopuszcza istnienie różnych, być może obserwatorów albo cząstek nadświetlnych, podświetlnych, ale w końcu żyjemy w świecie, w którym istnieją konkretne cząstki, elektrony, miony, protony, a inne nie. Nie istnieje taka cząstka, która ma na przykład masę połowy elektronu i nie wiadomo czemu. Bo mogłaby istnieć, ale nie istnieje i nie wiemy, czemu tak jest. O tym mówił model standardowy, który też spada z nieba, że istnieją pewne rodzaje cząstek, a inne nie.

Zastanowię, czy wśród tych cząstek istnieją cząstki nadświetlne czy nie istnieją? I mi się teraz bardzo długi czas wydawało, że to jest zapewne niemożliwe, że one istniały, bo wśród tych cząstek, które znamy, zapewne tych nadświetlnych cząstek nie ma. Co prawda niektórzy fizycy podejrzewają, że wśród neutrin mogą być jakieś nadświetlne cząstki, ale nie ma to do tego żadnej pewności. Natomiast jakiś czas temu zwróciłem uwagę na taki ciekawy fakt, który ma związek z tak zwaną cząstką HIXa, o której mogliście Państwo słyszeć. To jest cząstka, za której odkrycie przyznano nagrodę na Blaparty temu.

I okazuje się, że jak się weźmie podręcznik do kwantowej teorii pola, która o tej cząstce HIXa mówi, i otworzy go na odpowiednim rozdziale o tej cząstce, to wszystko zaczyna się od takiego rysunku. I mowa jest o tym, że jak wyobraźmy sobie, że istnieje pewne pole kwantowe, które jest opisane tego typu geometrycznym kształtem, nie będę wchodził w szczegóły, co ten kształt oznacza, ale ten kształt, który ma taki trochę kształt kapelusza meksykańskiego, jest tutaj potrzebny i pole kwantowe, które się rozwada, to są takie pole kwantowe, które żyją w przestrzeni, w której takie kształty występują. I żeby cząstka HIXa, ten mechanizm istnienia cząstki HIXa opiera się na istnienie tego typu kapeluszy.

Później mówi się tak, że ta cząstka HIXa, jakby ją położyć na górze tego kapelusza, to ona się stoczy i spadnie gdzieś tam na dół i ona tam w zasadzie będzie żyć ciągle w okolicy tego dołka. I jeżeli opisać zachowanie tej cząstki HIXa w okolicy tego dołka, to ona się zachowuje tak, jak dokładnie to obserwuje się w eksperymencie. Teoria cząstki HIXa wokół tego dołka jest dobrze określona i ta cząstka HIXa ma określone właściwości, które można zmierzyć i pokrywają się z eksperymentami, porusza się z prędkością mniejszej prędkość światła i tak dalej. Natomiast to, co mnie zszokowało, czego nie byłem świadomy wcześniej, to to, że żeby taki kapelusz istniał, to pole kwantowe, które taki kapelusz opisuje, to jest pole cząstek nadświetlnych.

To jest dokładnie tak zwane pole tachionowe. I gdyby tylko tej cząstce HIXa nadać odpowiednią dużą energię, żeby ona mogła wyjść z tego dołka i zacząć się poruszać po całym tym obrębie kapeluszach, to ona powinna mieć pewne właściwości cząstek nadświetlnych. I okazuje się, że tego typu kapelusza można wytworzyć tylko dla tachionowych pól, czyli pól, jak to się mówi mądrze, z ujemnym kwadratem masy, że tylko wtedy tego typu kapelusze się pojawiają i cały mechanizm łamania symetrii HIXa, za który była nagrodna Nobla, opiera się na samym początku od rozwadzenia pól nadświetlnych, a potem te pola się opisuje przybliżeniem tylko tam w okolicy tego dołka i w tej okolicy te pola zachowują się kulturalnie, tak jakby oczekiwać tego od pól cząstek zwykłych podświetlnych.

I tylko to ludzi interesuje. A co się dzieje dla dużych energii, to jest to zbytko opłatliwe pytanie, żeby je zawać. Ale w każdym razie wniosek z tego jest taki, że jest niewykluczone, jeżeli w tych równoniach jest cokolwiek z sensem, to być może jest tak, że miejsce na tą pionową roszadę w przyrodzie ciągle istnieje. I być może te nadświetlne zjawiska mają miejsce właśnie w tym mechanizmie HIXa. To jest hipotezą, którą teraz sprawdzamy z grupą kolegów. Nie wiemy do czego to nas doprowadzi, ale póki co w zasadzie nie jest to zupełnie wykluczone i nie jest to aż tak strasznie głupie, jak na pierwszy rzut doka wygląda.

I oprócz tego zachęcam jeszcze do zerknięcia na książkę, w której o tym trochę piszę i dziękuję za uwagę. – Dziękuję. – Applauding – I chętnie odpowiem na wszystkie pytania. – Proszę państwa, ja mam mikrofon dostępny, także będę podawać, jeśli państwo chcą zadać jakieś pytania. Proszę podnieść rączkę, ja przyniosę mikrofon. – Na każdym zebraniu jest taki moment, że ktoś musi zadziałać o pierwsze. – Las rąk, już bieg. – Dobry wieczór. Ja mam takie pytanie do pana profesora.

Chodzi właśnie o doświadczenie Yanga i czy istnieje, bo wiem, że fizycy przypuszczają coraz większe cząstki w doświadczeniach i czy jest jakaś finalna cząstka, gdzie wiemy, że już w tej chwili jest to, że super pozycja kwantowa nie będzie zachodzić pomiędzy tymi cząsteczkami? – W tym roku przystanę na Gordon Obla dla trzech ludzi, z których dwóch na nią czekało już od dawna, trzeci był trochę zaskoczeniem. Wśród tych ludzi jest Anton Zeilinger, doświadczalnik, który słynie z eksperymentów, w których bada odpowiedź na te pytania, które pana interesuje. I on robi eksperymenty z coraz większymi obiektami. Za 20 lat temu robił taki słynny eksperyment, w którym przez dwie szczeliny przepuszczał cząsteczki fullerenów.

To są takie obiekty, które się składają z 60 atomów węgla i to już jak na standardy kwantowe to jest olbrzymie bydle, to jest wielki obiekt. I one wykazywały właściwości interferencyjne, to znaczy one zachowały się właśnie w ten sposób dziwne, jakby szły dwiema drogami naraz. Problem z zrobieniem tego eksperymentu dla większych cząstek jest taki, że te fullereny prawie że utykały w szczelinach, już się nie przeciskały przez niebo, bo były za duże. I większe obiekty po prostu nie można zinterferować, tylko dlatego, że się nie mieszczą w szczelinach. Ale ludzie wymyślili inne sposoby robienia tych eksperymentów, gdzie sprawdza się, czy w pewnym sensie jakiś obiekt jest w wielu miejscach naraz.

I na przykład była 20 lat temu jakaś mniej więcej nagrodna nobla za eksperymenty z kondensatami Bozego-Einsteina, czyli z takimi gazami cząstek schłodzonych do temperatury bliskich 0 bać względnego. Takie chmurki gazu, które też są rozdzielone na pół, rozdzielone, wysłane w dwa miejsca, potem na siebie nakładane i znowu jest interferencja. I tę interferencję widać nawet kiedy w tych chmurkach jest po parę, albo parędziesiąt milionów atomów. Taką chmurkę już widać gołym okiem. Jak się zrobi eksperyment i się właśnie widać, to widać taki kondensat gołym okiem w pewnych okolicznościach. Więc są to takie skalę mezoskopowe, bliskie skaly makroskopowe już. Parę lat temu były doniesienia o zjawiskach interferencyjnych pokazujących to bycie w dwóch miejscach naraz dla substancji białkowych, dla cząsteczek białka.

Mój kolega z Gdańska był zaangażowany w taki eksperyment, żeby oni twierdzili, że niesporczaki, czyli takie mikroby, też da się wprowadzić w dziwny stan superpozycji. Jakieś kontrowersje były, ale generalnie ludzie robią te eksperymenty i póki co nie widzę takiej granicy, o którą pan pyta. Nie dość, że ta granica nie jest widoczna póki co dla coraz większych obiektów, to też jeśli chodzi o skalę odległości nie ma jakichś widocznych ograniczeń. Zeilinger też był znany z innego eksperymentu, w którym robił teleportację kwantową, do której potrzeba jest wysyłanie takich cząstek, które są w wielu miejscach naraz i rozseperowaniu ich na odległość w tym przypadku ponad 120 km.

Zrobił teleportację między dwiema wyspami ganarojskimi i nie było widać jakichkolwiek oznak, że zjawiska kwantowe się załamują w tak dużych skalach. Niedawno, parę lat temu były eksperymenty z komunikacją kwantową z satelitą, to jeszcze większe skale, tu już w tysiącach kilometrów liczone i póki co nie widać jakichkolwiek granic stosowalności teorii kwantowej. Coraz trudniej te zjawiska zobaczyć, coraz bardziej się trzeba napracować, żeby je dostrzec, a to z bardzo prostego powodu. Te zjawiska kwantowe są widoczne tylko jeżeli ich nie obserwujemy, jeśli pozwolimy temu układowi zachowywać się tak jak chce. A o ile jest łatwo odizolować elektron od otoczenia i pozwolić mu zachowywać się tak jak chce, o tyle im większe obiekty trudniej go odizolować od otoczenia. To jest zasadnicza trudność.

Ale w zasadzie wygląda na to, że tych ograniczeń teorii kwantowej nie widać. Natomiast jest jeszcze jedna bariera, która być może spowoduje, że zjawiska kwantowe przestają działać w skalach klasycznych, które jeszcze nie udało się sprawdzić i są pomysły jak to robić w skalach powiedzmy 30 lat. I tym zjawiskiem, które może być hipotetyczne odpowiedzialne za załamanie zjawisk kwantowych w naszych skalach jest grawitacja. Większość fizyków, w tym ja raczej nie dowiadam taką możliwość, ale są tacy, którzy są gorącymi orędownikami takiej hipotezy, między innymi Roger Penrose, też noblista sprzed roku bodajże, czy przed dwóch lat już nie pamiętam.

W każdym razie on uważa, że zjawiska kwantowe się załamują w momencie, kiedy te obiekty, które są w dwóch miejscach naraz, są na tyle duże, że wytwarzają pole grawitacyjne, które jest niezaniedbywalne, ma jakąś rolę w całym tym procesie. I on twierdzi, że to grawitacja jest odpowiedzialna za przejście ze świata kwantowego do świata klasycznego. Natomiast w konwencjonalnej teorii, którą mamy, nic takiego się nie pokazuje, eksperymenty nie wskazują na nic takiego i jest niewykluczone, i wielu ludziom się wydaje, że teoria kwantowa działa we wszystkich skalach, w których my istniejemy, tylko nie jesteśmy tego świadomi, bo cały czas jesteśmy pod obserwacją otoczenia, które na nas patrzy, zdrżamy się z powietrzem i z innymi obiektami oddziałowujemy i to jest tak, jakbyśmy byli obserwowani.

Dlatego te zjawiska ukrywają się w pewien sposób. Ale z perspektywy, jak ktoś by na nas spojrzał z zewnątrz, co by to znaczyło, to dla takiego obserwatora, który na nas z nami nie oddziałowuje, patrzy spoza naszego układu, to jeżeli prawa kwantowo obowiązują w naszych skalach, a nic nie wskazuje, żeby tak miało nie być, to by znaczyło, że nasza historia, którą tworzymy, też dzieje się na wielu różnych sposobów naraz. Tak, to jest taka tak zwana, to się nazywa interpretacja wielu światów, to nie jest żadną interpretacją, tylko to jest tak, że jeżeli rzeczywiście… to nie jest kwestia interpretacji, to jest pytanie, czy prawa kwantowe działają w naszych skalach, czy nie działają, to się załamują.

Jeśli prawa kwantowe się załamują w naszych skalach, to nie ma czym mówić, ale jeżeli się nie załamują, jeżeli mechanika kwantowa działa w naszych skalach, to to nie jest żadna interpretacja, tylko po prostu jest tak, że żyjemy w jednym z możliwych wariantów, a wszystkie inne się dzieją naraz, o czym nie jesteśmy świadomi. Więc to jest pytanie właśnie… to pytanie, które pan zadał, ma poważne konsekwencje, bo jeżeli nie ma granic stosowo lecz i praw kwantowych, to znaczy, że żyjemy w jednej z wersji światów, które się równolegle toczą w innych wariantach, nieskończenie być może innych wariantach, które są dla nas w pewnym sensie przedroczyste. Już biegnę z mikrofonu.

To teraz jak się przemieścić do innej wersji rzeczywistości? Panie profesorze, zostając przy eksperymencie Yanga, chciałbym zapytać, bo to jest dla mnie dość takie fundamentalne i nie potrafię tego zrozumieć, w jaki sposób obserwacja może wpłynąć na wyniki eksperymentu? Czy to jest kwestia świadomości, czy coś się za tym kleje? To jest pierwsze pytanie. Natomiast drugie pytanie, to też czytałem o rozszerzonym eksperymencie Yanga, w którym też wygląda na to, że ten eksperyment działa wstecz w czasie i czy to się jakoś łączy z tą teorią nadświętych obserwatorów? To znaczy tak, jeśli chodzi o rolę obserwatora, to tutaj nie ma nic mistycznego, nie ma tutaj absolutnie żadnego znaczenia, czy obserwator ma jakąś świadomość, czy jej nie ma. Nie chodzi o obserwatora, który patrzy i do jego mózgu coś dociera.

To w ogóle nie o to chodzi. Chodzi wyłącznie o to, czy na drodze fotonu jest jakikolwiek obiekt, który zaburza jego trajektorię, czyli zaburza jego ruch. Jak pan nam stawi na przykład rękę zamiast oka, to efekt będzie dokładnie taki sam. Jak pan utnie sobie rękę i ją tam postawi, to ona jest odcięta od pana świadomości, a foton jest obojętny, czy ta ręka coś wie, czy nie wie. Chodzi tylko o to, czy ruch fotonu jest obserwowany z zewnątrz, czy jest zaburzony przez jakiś inny obiekt, który stoi na jego drodze. Jeżeli cokolwiek, co tam wstawimy, zaburza ruch fotonu, to jednocześnie to jest trochę tak, że w teorii kwantowej nie da się nic zaobserwować bez zaburzenia.

Ja chcę sprawdzić, gdzie jest foton, to muszę zaburzyć jego stan. I odwrotnie, jeżeli zaburzam stan fotonu, to ten foton też zaburza mój stan, bo na przykład ta ręka, którą tam stawiłem, zostanie trafiona fotonem, ten foton zostanie pochłonięty i ręka się trochę podgrzeje. I jakiś ślad ten foton po sobie pozostawi. I obojętnie, czym go zostawia na mózgu czy na jakimś bezmyślnym tworze, jeżeli jest jakikolwiek ślad po obecności fotonu zostawiony na czymkolwiek, to to zabija te zjawiska interreferencyjne. Więc obserwator nie musi być w jakiś sposób świadomy. Mówię, że często ludzie nadużywają tego mocno i wygadują jakieś dydury na ten temat.

Nic mi nie wiadomo i nikomu o ile wiem nie wiadomo na temat tego, żeby miało to cokolwiek wspólnego ze świadomością, z psychologią itd. Natomiast jeśli chodzi o te eksperymenty, w których wygląda trochę tak, jak gdyby przyszłość zaburzała przeszłość, to są takie ciekawe eksperymenty, w których trochę, jak się odpowiednio nagiąć, to można tego typu interpretacje przyjmować. Jest też w ogóle zupełnie inna interpretacja teorii kwantowej z Aharonowa, w której on wyobraża sobie, że w ogóle przyczyna każdego zjawiska jest nie tylko w przeszłości, ale też w przyszłości. Jedno i drugie trzeba wziąć pod uwagę, żeby przewidzieć, co się stanie.

I okazuje się, że jeżeli tak zmodyfikować przyczynowość, że dopuszczamy, że przyczyny zjawisk dopiero zajdą, to tak zdefiniowany determinizm jest dopuszczalny i wówczas stała teoria deterministyczna i przewidywalna. Tylko, że żeby wiedzieć, co się stanie, trzeba dopiero wiedzieć, co będzie w przyszłości. A tego nikt nie wie. Taka śmieszna sytuacja. Ale generalnie tego typu interpretacje się pojawiają, nie mamy pewnego zrozumienia, co się dzieje i w ogóle teoria kwantowa, jak każda teoria Fidzica, jest wewnętrznie sprzeczna i ma pewne pytania, które nie mają dobrej odpowiedzi, nie rozumiemy jej wystarczająco dobrze. To znaczy, teorię kwantową rozumiemy, tylko ona prowadzi do problemów, które nie wiemy jak rozwiązać, raczej tak należało by uleczyć.

Być może, jeżeli to, co tam wygadywałem ma jakiś związek z rzeczywistością, to jak widać te związki przemowoskutkowe, co jest w przyszłości, to jest w przyszłości, trochę się zacierają. Być może to jest jakiś trop, który można podjąć, ale póki co nie wiemy. Panie Profesorze, jeśli. . . Nie używaj tych dług naukowych, bo to jest wypad. Dobrze, więc sześć Andrzej.

Jeśli przyjmiemy coś takiego, jak dopuścimy istnienie cywilizacji na etapie, na poziomie ostatnim w skali Kardaszewa, czyli takiej, która może pozyskiwać energię z całego wszechświata, czyli może stworzyć inny wszechświat, powiedzmy, to czy sama hipoteza symulacji i superpozycji fotonów, generalnie czy superpozycja fotonów ma jakiś związek z tąże hipotezą, już nie mówię o światach równoległych, ale o tym, że w sumie bardziej prawdopodobne jest według mnie to, że żyjemy w symulacji niż w oryginalnym wszechświecie. To tak rzucam. Dziękuję. Nie wiem, czy coś sensowego o tym mogę powiedzieć. Natomiast jedna obserwacja jest taka, że wszystkie osoby, które są wierzące, tak naprawdę wierzą w przypadek symulacji.

Religię, treść religii zgrubsza właśnie taka, że jest jakiś obiekt, jakiś twór, byt czy cokolwiek, które stworzyło nasz świat i sam na niego patrzy z zewnątrz, stworzyło sobie jakieś prawa przyrody i na to patrzy. To jest zupełnie hipoteza symulacji. To się nie różni według mnie, jakąś zasadniczą. Więc ta hipoteza symulacji to jest inny sposób ujęcia i to jest innego rodzaju religia, którą można sobie wyobrażać. Nie jest wykluczone, że tak jest. Nie da się tego wykluczyć. Może tak jest, może tak nie jest. Nie wiemy na ten temat nic. To jest też ciekawe, że szalona hipoteza nie ma żadnych oczywistych skuteczności z tym, co widzimy, więc kto wie.

Natomiast jeśli chodzi o te istoty, które są od nas, przekraczają nas w sposób nie wyobrażalny itd. Mogą robić rzeczy, których my jeszcze nie możemy, to ciekawe jest to, że stworzenie istot, które są od nas mądrzejsze, wydaje się dużo łatwiejsze niż podróżowanie między gdazdami. My jesteśmy teraz na progu jednej z największych rewolucji chyba w wiejach świata. Naszego przynajmniej. Stworzymy sztuczną inteligencję, która rozwija się w takim tempie, że czegoś takiego jeszcze nikt na oczy nie widział. Coś, co teraz jest możliwe, 3 lata temu by nikt to nie uwierzył. 3 lata temu by nikt to nie uwierzył. Postęp jest niewyobrażalny i to jest kwestia czasu, kiedy te algorytmy uczenia maszynowego osiągną możliwości, które nas przekraczają w sposób spektakularny.

A jesteśmy jeszcze bardzo daleko od technologii, która nam pozwala podróżować między gwiazdami. Więc ja sobie wyobrażam, że kiedyś do tego dojdzie, że jakieś nasi spadkobiercy biologiczni albo cyfrowi nas zastąpią i nauczą się wreszcie podróżować między gwiazdami, to po życiu biologicznym na Ziemi nie zostanie śladu. Dlatego, że nie będzie to efektywny sposób na funkcjonowanie, a wiele efektyniejszy i lepszy sposób jest po prostu stworzyć wszystko od nowa w formie sztucznej. I takie twory, jeżeli będą kiedyś świadome i inteligentne, a zapewne nic nie wskazuje na to, żeby tak miało nie być, to nie będą żyć w świecie biologicznym, tylko w świecie spadanym w oparty jakiejś innej, innej formy materii.

W związku z tym, jak swoją drogą, jak kiedyś jakaś ufa strącimy i zajrzymy do środka, tam nie będzie żadnych zielonych ludzików, tylko będzie jakaś maszyna. No bo właśnie dlatego, że o wiele łatwiej zrobić maszynę niż ufę, która tutaj przylatuje z drugiego końca świata. Natomiast czy to ma jakikolwiek związek z teorią kwantową? Nie sądzę. Przede wszystkim nie wiemy, skąd się biorą prawa fizyki, które odkrywamy. My tylko odkrywamy prawa fizyki, które są jakieś tam. Tak jakbyśmy, Feynman mówił, że coś jest tak jak patrzenie na gry w szachy. Ktoś dał nam szachy, patrzymy jakie są reguły gry, odkrywamy te reguły gry patrząc na czerwonych partii i odkrywamy taką regułę, taką regułę itd.

Potem odkrywamy przez kładek, jakąś inną regułę, której nikt się nie zauważył. Ale dlaczego są takie a nie inne reguły gry w szachy? Dlatego nikt nie wie. Nikt nie pamięta, skąd się wzięły szachy. I w fizyce nie mamy pojęcia, skąd się wzięły prawa fizyki. My po prostu odkrywamy i wiemy, jakie są, badamy coraz lepiej, jakie one są, ale dlaczego są takie, jakie są, tego nie wiemy. Więc to pytanie jest w tym momencie, po co zasięgiem nauki? Oczywiście nauka krąg swoich zainteresowań poszerza sukcesywnie i być może kiedyś się dowiemy, dlaczego, a nie tylko jak.

Póki co na razie takich pytań nie potrafimy formułować ze skutkiem jakimś pozytywnym, więc skąd się biorą prawa tych superpozycji, czy to się wzięło stąd, czy tamtą tego nie wiemy. Więc snucie hipotez na ten temat jest nieuzasłownione. Ja chciałam powiedzieć, że nie zgadzam się z rolą obserwatora w psychologii, bo uważam, że jest kluczowa, no ale to jest temat dłuższy. Ale pytanie chciałam zadać, jak zbadać te cząstki nadświetlne, skoro my nie możemy się zbliżyć, znaczy możemy się zbliżyć do prędkości światła. Nie rozumiem tego. To znaczy, jest ciekawe to, że na przykład jak wezmę butelkę i ją rozpędzę do prędkości bardzo dużej, to im więcej energii w nią wsadzę, tym będzie się poruszać szybciej.

Ale nie jestem w ten sposób w stanie rozpędzić tej butelki do prędkości większej niż prędkość świata, bo to wymaga obień skończonej energii. Więc ta butelka się nie nadaje do tego, żeby się poruszać nad świetną prędkością, bo musi mieć nie skończenie dużo energii, która w nią pompuje. Natomiast jest niewykluczone, że istnieją inny rodzaj materii, który się porusza zawsze z prędkością nadświetlną. I z kolei tej materii nie da się spowolnić do prędkości niż prędkość światła. I to wiemy akurat stąd, bo możemy przeanalizować to, co mówi Szczegół Natorów, zgodno się na ten temat. I ona mówi, że jakbym miał nadświetną butelkę, to musiałbym wkładać w nią energię, żeby ją spowolnić. Im mniejsza prędkość butelki, tym większa energia.

I dlatego też nie mogę spowolnić tej butelki do prędkości podświetnej, bo to wymagało nieskończonej energii. Więc to jest trochę tak, że być może istnieją dwardzaje materii. Których nie znamy, drugich, którego jeszcze nie znamy. I one są rozdzielone tą granicą prędkości światła. Nie da się żadnej z tych materii rozpędzić, ani spowolnić przez granicę prędkości światła. Natomiast jeśli te różne rodzaje materii oddziałowują ze sobą, to jakiś ślad obecności tej materii nadświetnej być może da się wykryć. I to jest nasza nadzieja, żeby patrzeć na ten model spontanicznego łamania symetrii i z nadzieją na to, że być może w mechanizmie HIXa jest jakiś ślad tej nadświetnej materii.

Co do zjawisk kwantowych w psychologii, bo nie wiem, o co Pani chodziło, bo generalnie obserwator i psychologia to jest… Pojęcie obserwatora w ogóle ma wiele różnych znaczeń. Nie wiem, czy mówimy o tym samym, ale w teorii kwantowej przynajmniej pojęcie obserwatora jest… ta personifikacja jest tylko metaforyczna. Tam nie ma żadnego prawdziwego obserwatora, który cokolwiek czuje. Przynajmniej nie ma żadnych powodów, żeby tak twierdzić. Którebym znał. Ja mam pytanie odnośnie też jeszcze superpozycji. No bo jeżeli przyjmiemy, że cząsteczka może mieć różne pozycje, czyli może na przykład mieć dwa kolory w jednym czasie, poruszać się w różnych kierunkach, czy kręcić się w prawo i w lewo jednocześnie. I dopiero przyjmuje tę pozycję w momencie, kiedy ją zaobserwujemy, czyli zbadamy w jakiś sposób tam.

I ona przyjmuje wtedy jakąś konkretną pozycję. To skąd wiemy, że zanim ją zaobserwowaliśmy, ona właśnie się tak zachowywała i miała różne pozycje? Tak. Ten eksperyment z podwórną szczeliną to jest przykład takiego rozumowania, które na wczesnym etapie teorii kwantowej pokazywało, że jeżeli nie sprawdzamy, gdzie ta cząstka jest, ona się zachowuje tak jak była w dwóch miejscach naraz, dlatego że cząstka ma właściwości falowe i okazuje się, że jeżeli dać cząstce dwie drogi, to te dwie fale, którymi jest opisywana, mogą się w tym momencie nałożyć po przejściu przez dwie różne szczeliny, a jak się dwie fale nakładają, to mogą się albo skasować, albo wzmocnić, jak górka trafi na górkę, albo dołek na dołek, to się fale wzmacniają, a jak odwrotnie, to się kasują.

I tego typu efekty kasowania, co się mądrze nazywa interferencją, się obserwuje, co sugeruje, że pojedynka cząstka zostawiona sama sobie, która interferuje, bo widać te efekty tej interferencji, zachowuje się jak fala, która jest w dwóch miejscach naraz. Jedna fala sama, aby takich efektów nie wytworzyło, ale jak dwie fale, które się nakładają, to wzmocnienie i kasowanie jest możliwe. Ale to są takie eksperymenty, które znały i Einstein, i Schrodinger, i de Broglie dawno temu, a i tak w teorii kwantowo nie wierzyli, ich to nie przekonywało. Więc ludzie się kłócili właśnie na to ze sobą, czy to jest bzdura, czy to mówi mechanika kwantowa, czy to jest jakiś fundamentalny obiekt rzeczywistości.

I kilkadziesiąt lat później przyszedł taki fizyk, nazywał się John Bell, i zaproponował sposób, w którym można odróżnić dwie hipotezy. Jedna hipoteza jest taka, że mechanika kwantowa to jest bzdura, i świat jest klasyczny, i w środku tego fotonu są jakieś ukryte parametry, które decydują o jego zachowaniu, tylko my ich jeszcze nie znamy, jeszcze nie znamy teorii, która by tam te parametry opisywała. Być może za 100 lat się kiedyś dowiemy, jak to jest w środku tego fotonu, i zrozumiemy to lepiej, i się okaże, że mechanika kwantowa to było tylko przybliżenie. To jest jedna hipoteza. I druga hipoteza, że mechanika kwantowa jest prawdziwa, i rzeczywiście świat jest nieprzewidywalny, nie ma żadnej przyczyny i tak dalej.

John Bell zaproponował eksperyment, który rozstrzygnie, czy mechanika, czy może istnieć jakaś teoria jeszcze nieznana, która tę kwestię w ten sposób rozstrzygnie, czy nie. To jest zaskakujące, bo twierdzenie Bella było bardzo ogólne i nie mówiło w ogóle co to za teoria. Mówiło tylko, że jakakolwiek teoria decydująca o wynikach wszystkich eksperymentów istnieje, tylko jeszcze nie znamy, i gdyby taka teoria istniała, to by to niosło pewne realne konsekwencje w pewnym eksperymencie, który mogła wykonać. I tego roczna nagałda Nobla była przyznana trzym ludziom, trzym doświadczalnikom, którzy tego typu eksperymenty robili. Pierwszy to był John Clauser, który bardzo naiwne wersję tego eksperymentu wykonywał dawno temu, w latach chyba 70. Później John Bell, przepraszam, à la un espèce, zdecydowanie te eksperymenty usprawnił.

I wreszcie Anton Zeilinger się rozstrzygnił do tego postępu i ostatecznie w okolicy 2015 roku udało się wreszcie te eksperymenty wykonać w pełnej krasie, bez żadnych luk i spełnione wszystkie warunki. I te eksperymenty jednoznacznie stwierdzają, że wszystkie hipotezy o tym deterministycznym świecie, że tam są jakieś ukryte parametry w tym fotonie, które decydują o jego zachowaniu, tego typu teorie są sprzeczne z obserwacjami. I za to była nagroda Nobla, właśnie za potwierdzenie, że nie ma dobrej klasycznej alternatywy dla mechaniki kwantowej, która byłaby zgodna z eksperymentami. John Bell nie dotykał się nagrody Nobla, bo umarł chyba w 90. roku, czy w okolicy 90. roku.

Natomiast w tego rocznej nagrodzie Nobla było jego nazwisko wymieniane wiele razy i pewnie gdyby żył, to by dostał zamiast Clausera. Byłby inny skład tej nagrody. Natomiast to te eksperymenty de facto są takim gwoździem do trumny wszystkich idei mówiących, że świat jest klasyczny, tylko nie do końca to rozumiemy dlaczego. I to nie znaczy, że mechanika kwantowa jest prawdziwa. Mechanika kwantowa może być nieprawdziwa, może być tylko teorią przybliżoną i pewnie tak jest. Pewnie nasz opis rzeczywistości jest tylko tymczasowy, jak zwykle.

Natomiast to co te eksperymenty pokazują, to one pokazują, że jak kiedyś odkryjemy jakąś lepszą teorię od teorii kwantowej, na przykład kwantową grawitację, która jest jakimś uogólnieniem tej teorii, to to nie będzie powrót do newtonowskiej fizyki, gdzie wszystko jest przewidywalne. O tym można zapomnieć. Innymi słowy, jakieś inne teorie, które nastaną kiedyś w przyszłości, będą zapewne o wiele bardziej abstrakcyjnej i skomplikowanej niż teorie kwantowe, więc nie będzie powrót do najmnego obrazu XIX-wiecznego świata, w którym wszystko jest przewidywalne i tak dalej. Ja mam takie pytanie. A, dobra. Bo mówił pan, że jakbym… Kurczę, teraz już się zgubiłem trochę. Ale dobra, zacznijmy od początku.

Mówił pan, że dla układów nadświetlnych, dla układów nadświetlnych zjawiska, jakby zjawiska dla tych układów nadświetlnych zaczynają przypominać zjawiska występujące w mechanice kwantowej. Czy, jeżeli by założyć, że w mechanice kwantowej również występują takie zjawiska nadświetlne, to czy na przykład można by było odwrócić to miejscami, że na przykład te zjawiska mogłyby zacząć być przewidywalne? Właśnie. Wydaje mi się, że nie. To, co ja tutaj pokazałem, to był jakiś taki uproszczony wariant w jednej tych dwóch sytuacjach, ale wydaje się, że świat jest w pewien sposób kwantowy i tak powinno być w każdym układzie odniesienia.

I jeżeli miałbym na przykład determinacyjny mechanizm w jakimś eksperymencie, który jest pełnym przewidywalny, są gdzieś kółka zębatek, które decydują o losach fotonu czy czegokolwiek, a jak tylko zaczynam się poruszać, te kółka znikają i nie ma żadnej fizyki, która za tym stoi, to to byłoby sprzeczę z ideą Galileusza, który powiedział, że rzeczywistość się nie zmienia tylko dlatego, że się poruszam, tylko zdarzenia są ciągle takie same, procesy są ciągle takie same, tylko wyglądają inaczej z poruszającego się układu odniesienia. Ale nie jest tak, że jakiś proces znika albo się pojawia tylko dlatego, że zaczynają się poruszać i patrzę na niego jadąc rowerem albo autobusem. Więc idea jest taka, że jeżeli przyjąć tę symetry między wszystkimi obserwatorami, to świat powinien być kwantowy w wszystkich układach odniesienia.

I to jest ciekawe, że ja pokazałem, że z perspektywy nadświetlnego obserwatora ten foton się zachowuje tak, jak był w dwóch miejscach naraz, ale proszę zwrócić uwagę, że mógłbym to samo rozumowanie powtórzyć dokładnie w ten sam sposób, jak to zrobiłem, tylko zacząć od fotonu, który był w nadświetlnym układzie odniesienia, odbijał się od lustra, a z podświetlnego układu odniesienia patrzę na niego, znamiając tacy przestrzeń i widzę to jak kwantowy zjawiska. Więc można ten rozumowanie prowadzić w obu kierunkach i to nie tyle jest tak, że w podświetlnym układzie jest deterministycznie, a w nadświetlnym nie jest, bo my mówimy, że jeżeli dopuścić możliwość obserwowania wszystkiego z dwóch perspektyw, takiej i takiej, na równych prawach, to świat klasyczny jest niemożliwy i powinien być kwantowy i tutaj i tutaj.

Można? Jestem. Ja mam takie pytanie po dzisiejszym wykładzie, czy jeśli założymy, że rzeczywiście tachniony istnieją, czy to implikuje w skali kosmologicznej, że możemy zauważyć, może szukać jakichś oddziaływań świata z poza horyzontu zdarzeń na ten świat? No tak, to znaczy przede wszystkim własności. Szczegóła toja względności nie wyklucza takich obiektów nadświetlnych. Te równania pokazują, że po prostu matematycznie jest to dopuszczane. Teraz czy te cząstki istnieją czy nie istnieją, to jest inna sprawa i to nie zależy od tory względności, tylko od jakichś innych teorii, które są na tą teorię narzucone. Np. model standardowy, kwantowa toria, pola itd. One dopiero doprecyzowują, że możliwe jest to, to i tamto, chociaż w zasadzie sama szczegóła tory względności dopuszcza jeszcze więcej możliwości.

Więc to są jakieś dodatkowe więzy, które narzucone są na te teorie. I nie wiemy, czy te cząstki istnieją, nie wiemy, jakie są ich właściwości, jeżeli by ich istniały, tak jak powiedziałem, jest jakiś cien nadziei, że gdzieś tam w mechanizmie HIX-a być może coś da się z tego zaobserwować, to może tam mieć jakiś punkt zaczepienia. Natomiast gdyby taką spodę zaprzyjąć, że tego typu obiekty istnieją, to też nie jest do końca jasne, jakie będą ich właściwości. To też jest śmieszne, że te nadświetlne tachiony, one wcale nie muszą się poruszać z prędkością nadświetlną, dlatego że jeżeli oddziaływują z innymi rodzajami cząstek, to na skutek tych oddziaływań, oddziaływania zmodyfikują ich właściwości i mogą efektywnie takie cząstki wyglądać, jak były zwykle podświetlne cząstki, tak jak np.

cząstka HIX-a, tak się zachowuje i tak sądzimy, że tak być może jest. Więc tutaj są subtelności, których jeszcze nie rozumiemy i dopiero jesteśmy trochę na początku tej całej przygody z tym. I próbujemy teraz starać się skonstruować jakąś kwantową wersję tej teorii, ale to nie jest takie proste, bo z wielu powodów nie jest to proste. Natomiast w jednym z wariantów można sobie wyobrażać, rzeczywiście jeżeli bym miał takie cząstki nadświetlne, to nie ma nic, co by je powstrzymywało przed przekroczeniem horyzontu z darzym czarnej dziury w drugą stronę. Tak swoją drogą w ogólnej teorii względności oprócz czarnych dziur jeszcze istnieją białe dziury i one mają dokładne odwrotne właściwości, teoretycznie mogłyby istnieć.

To są takie obiekty, które wszystko emitują, a niczego nie pochłaniają, to jest taka czarna dziura odwrocona w czasie. Tak swoją drogą nawet w takich bardziej egzotycznych hipotezach sformułowanych w obrębie kwantowej grawitacji, na przykład w pętlowej kwantowej grawitacji, Carlo Roveri i moi koledzy też się wiedziały, że się tym specjalizują, oni mają takie hipotezy, że czarna dziura, czy taka zapadająca z trzech gwiazdach w końcowej fazie tego zapadania, która następuje po bardzo długim czasie, może zamienić się na tych procesów kwantowych w samym środku w białą dziurę. Czarna dziura może się zamienić w białą dziurę i za bardzo długi czas wszystko, co tam wpadło do środka, wyleci na zewnątrz.

I to wszystko się stało bez żadnych tachionów po prostu w teorii, kwantowej teorii grawitacji w tym wariancie, ale ze zwykłą materią. Ale gdyby tachiony istniały, to jak najbardziej mogłyby siedzieć i w środku i na zewnątrz czarnej dziury, zresztą tak jest, że obserwatorzy obserwatorzy podświetlnych, tak jak my, mogą żyć tylko na zewnątrz czarnej dziury. Jak wpadną do środka, to już nie mają szans powstrzymać wpadania do osobliwości i wylądują w samym środku w osobliwości czarnej dziury. Natomiast nadświetlni obserwatorzy mogliby istnieć i mogliby być w skończonej odległości od osobliwości pod chruzątym zdarzeń, tylko że jeżeli by tak było, to czas i przestrzeń pod tą czarną dziurą musiały być, pod chruzątym zdarzeń musiały być odwrócone, musiały być zamienne miejscami.

I dla osób, które coś wiedzą o ogólnej teorii względności, to rzeczywiście mogą zwrócić uwagę, że czas i przestrzeń pod chruzątym zdarzeń rzeczywiście ma takie właściwości, to wygląda jakby czas i przestrzeń się zamieniały miejscami. Więc trochę to tak wygląda, że o ile z tej ogólnej teorii względności raczej wywalić tych nadświetlnych obserwatorów i cząstki, to ogólnej teorii względności, na przykład w opisie tego, co się dzieje wokół czarnej dziury, i nadświetlni obserwatorzy de facto się pojawiają z powrotem. I tam tak łatwo ich stanąć nie da się usunąć.

Jeżeli dopuścimy właśnie nadświetlnych obserwatorów, to co się dzieje z masą i co się dzieje z równoważnością energii i masy? Gdyby takie obiekty istniały, to miałoby swój rodzaj masy, jakiś inny gatunek masy, to byłby też jakiś parametr, który charakteryzuje takie cząstki i to byłby inny rodzaj masy, jakiś parametr można nazwać masą tachionową czy czymś takim. Jeśli chodzi o to, co się dzieje z polem grawitacyjnym takich cząstek i jak one reagują na polę grawitacyjne, to w ogólności nie wiadomo.

Natomiast jeśli przyjąć hipotezę, na której została oparta cała ogólna teoria względności, która mówi, że wpływ przyspieszenia jest nieodróżnialny od wpływu grawitacji, na przykład teraz jesteśmy w pokoju, w którym działa nam pola grawitacyjna i powoduje, że nie latamy w stanie nieważkosci, tylko siedzimy na podłodze, ale dokładnie taki sam efekt można by uzyskać wyłączając pola grawitacyjne i włączając zamiast tego przyspieszenia. Gdyby to pomieszczenie przyspieszało z przyspieszeniem G, to efekt byłby taki sam, w dobrym przybliżeniu. Oznacza to tyle, że jeżeli rzeczywiście taka równowazność obowiązuje między przyspieszeniem a grawitacją, co postulował Einstein, co się nazywa zasada równoważności, to ta zesta podwala odpowiedzieć na kilka ciekawych pytań, na przykład na pytanie, co się dzieje ze światłem polu grawitacyjnym.

Gdybyśmy mieli tutaj strumień światła, który leci przez to pomieszczenie, a jest takich strumień tutaj dużo, to te wszystkie strumienie, te fotony, które tu latają w tym pokoju spadają w dół, pleonazm, z przyspieszeniem G tak samo jak wszystko inne. Fotony spadają z przyspieszeniem G, tak jak jabłka, kamienie itd. Jest tak dlatego, że fotony spadałyby, gdyby nie było pola grawitacyjnego, ale pomieszczenie by przyspieszało w górę. Czyli gdybyśmy włączyli silniki rakietowe pod podłogą i cały ten pokój zaczął startować w górę bez grawitacji, to światło, które leci w tym pokoju, by się zaczęło zbliżać do podłogi, bo podłoga by się zbliżyła do światła, co jest właśnie spadaniem.

Więc z tej hipotezy Einsteina można wydedukować, że fotony muszą spadać i tak samo można wydedukować, że cząstki na światło też musiałyby spadać i można zbadać dokładnej właściwości grawitacyjnej tych cząstek. Jeśli przyjąć hipotezy dla zasada rozumaczności obowiązuje, to zachowania fotonów, tachionów i wszystkiego innego jest już jednoznacznie określone. OK, to ja mam jedno pytanie. W założeniu, że mamy tych nadświetnych obserwatorów, które się poruszają, jak ma się to do naszej zasady entropii, czyli do tego nieuporządkowania? Czy ona będzie kierowała się w drugą stronę i wszystko będzie zmierzało do tego punktu? Nie mam pojęcia. Znaczy nie mam żadnego pojęcia. Termodynamika jest za trudna w tym momencie.

Staram się zrozumieć, jak się zachowuje jedna cząstka albo dwie, a układy termodynamiczne to jest w tym momencie daleko temat w przyszłości chwybykający. To ja mam dwa pytania. Jedna jest takie, jeżeli jesteśmy w stanie sobie wyobrazić tego obserwatora, takiego, który się porusza z normalną prędkością, w sensie podświetlną, to jakoś sobie wyobrażamy ten świat, to jakby wyglądał ten świat z perspektywy obserwatora, który się jakby porusza z prędkością naświetlną, w sensie jaki byłby odbiór tego świata, to jest jedno. A drugie, czy jak pracujesz od tylu lat z fizyką kwantową, to jest tak, że w pracy cię wszystko dziwi, czy już cię nic nie dziwi na co dzień? Więc jeśli chodzi o prawa fizyki w tym nadświetlnym układzie odniesienia, to one są inne.

I myśmy na przykład w tym artykuliku, co żeśmy wypuścili go ostatnio, analizowali jak wyglądają równania Maxwella, czyli jak wyglądają równania opisujące elektryczność i magnetyzm. I to są inne równania. Pole elektryczne i magnetyczne mają inne właściwości, zachowuje się to w zupełnie inny sposób. No to jest trochę pytanie, jak się żyje w świecie, w którym są trzy umiery czasowe, jeden umier przestrzenny. I żeby na to nie odpowiedzieć, myśmy analizowali wszystko od samego początku, czyli w ogóle musieli zdefiniować, co to jest prędkość w ogóle. To jest zmiana położenia w czasie. Trzeba zobaczyć, ile się przesunęło i podzielić przez ile czasu płynęło w tym czasie.

Ale jak są trzy umiery czasowe, to co to znaczy, że się porusza to z jakąś prędkością? Przede wszystkim to trochę jest tak, że w tym nadświetlnym układzie odniesienia, to jak mam trzy umiery czasowe, to położenie ciała nie jest parametryzowane jednym parametrem, jednym czasem. Mam butelkę, to ona w tym momencie jest tu, w innym momencie jest tam. Jest jeden parametr, który parametryzuje jej położenie. W trzech umierach czasowych są trzy parametry. Ale to skoro jest nadal ta butelka nie porusza się po linii, i trajektoria to nie jest linia, tylko to jest jakaś objętość. To jest taki taki. . . ta butelka musi się poruszać w różnych kierunkach czasu na raz. I to brzmi absurdalnie.

Tylko że z naszej perspektywy podświetlnych obserwatorów, taka butelka, która się porusza we wszystkich kierunkach czasu na raz, to jest obiekt, który się porusza we wszystkich kierunkach przestrzeni na raz. I teraz zabawna rzecz jest taka, to dokładnie tak się dzieje. Wszystkie obiekty, które znamy w przyrodzie, elektrony, fotony, protony, są falami, które się propagują we wszystkich kierunkach przestrzeni. Więc twierdzimy, że to ta zasada Hohensach, którą znały ludzie jeszcze tam w XVII wieku czy XVIII, która mówi, że światło się porusza jako fala we wszystkich kierunkach, to jest nic innego jak konsekwencja tego, że z perspektywy obserwatorów nadświetlnego ten foton się porusza we wszystkich kierunkach czasu na raz.

Więc z jednej strony ten świat jest niewyobrażalny na pierwszy rzut oka, a z drugiej strony jak się popatrzy na konsekwencje, jakie byłyby dla nas konsekwencje tego obrazu sytuacji, to otwala się do tego, co świetlnie znamy od bardzo dawna. Więc z całą pewnością jest tak, że prawa fizyki będą inne w nadświetlu każde odniesienie. Te zasadzki względności Gelbiusza musi być trochę złagodzona. Wszyscy obserwatorzy podświetlni są nieodróżnialni, wszyscy obserwatorzy nadświetlni są odróżnialni, ale jest między jedną a drugą rodziną obserwatorów różnica i są wykrywane te różnice. No więc tak, idea Galileusza daje się utrzymać tylko częściowo. Natomiast jeśli chodzi o tą drugą część, to rzeczywiście jest tak, że w ogóle to rekwentowanie jest wcale trudne, tylko jest dziwna.

I to o tym wiedzą przez studenci, którzy się jej uczą, bo się nie mogą nadziwić. Natomiast ja już zapomniałem, chyba niestety, na czym ta dziwność polega. I szczerze mówiąc teraz, jak z Państwem rozmawiam, no to ja trochę jestem podekscytowany tym, że mogę z Wami pogadać, ale to mnie nie dziwi, ja już się przyzwyczaiłem, ja już zapomniałem, że to jest dziwne. I to trochę tak jest z ludźmi, że ludzie odchodowani przez ewolucję, przez miliony lat zapomnieli, że prawa nietona są dziwne. I jesteśmy przyzwyczajeni, że ciała spadają, że coś tam. A czemu nie spadają ciała? Dlatego są prawa nietona spełnione, a nie jakieś inne. Dla nas to jest oczywiste, ale to nie jest dana oczywistość, tylko że jesteśmy przyzwyczajeni.

To jest niestety przyka konsekwencja, jak się z czymś długo zajmuje człowiek, to się tylko przyzwyczaje i zapomnę, że to jest dziwne. Natomiast prawa nietona nie są wcale mniej dziwne od praw kwantowych. Jesteśmy na nich bardziej przyzwyczajeni. Dla mnie osobiście prawa nietona są wiele dziwniejsze niż prawa kwantowe. Ale to jest ta choroba zawodowa niestety. Jakby w związku z jakimś dziwnym zbiegiem okoliczności obudził się pan za tysiąc lat, zagładając, że nasza cywilizacja jeszcze istnieje i byłoby możliwość zadania, pytania albo sprawdzenia czegoś, jakie by było pierwsze zagadnienie, które by pan chciał zobaczyć, poznać, dowiedzieć się? Jakbym się przeniósł za tysiąc lat, to nie wiedziałbym się, co się dzieje dookoła. Po pierwsze naszej cywilizacji już nie będzie zapewne w tej formie.

Nie mówię o tym, że sobie sami zrobimy krzywdę, tylko algorytmy sztuczne są nas przerosną i zapewne one będą tutaj rządzić. Natomiast jak się weźmie nie mnie, tylko jakiegoś wybitnego człowieka, naprawdę najwybitniejszego przedstawiciel naszego gatunku, np. newtona, i przyniesie w przyszłość o 300 lat do naszych czasów, Newton by niczego nie zrozumiał. Teorie fizyczne, które mamy obecnie, mają się nie jak do teorii Newtona. To jest w ogóle zupełnie inny świat. Wszystkie pojęcia, które on używał, są nieadekwatne, są przestarzałe i nieaktualne. Więc wyobrażam sobie, że on by musiał się u tych wszystkiego zupełnie odnować.

I nawet nie jest tak, że pytanie, które on kiedyś zadawał, teraz by dostał odpowiedź, tylko by się dowiedział po 300 latach, że pytanie, które zadawał, było źle postawione. To pytanie nie miało sensu. Więc przypuszczam, że pytania, które teraz my sobie zadajemy, nie mają sensu. Jak się poczeka nawet nie 1000 lat, tylko 100 czy 200, to się okazuje, że te pytania są bez sensu. Tak było dotychczas, że 100 lat, 200 lat wystarczało, żeby pytania się dezaktualizowały, jako bezsensowne. I myślę, że tego bym się dowiedział, że wszystko, co mi się wydawało, to zupełnie nie tak. To nie te pytania, to wszystko trzeba zacząć od nowa. Pytanie? Witam, taka jedna, drobna prośba.

Jakby mógł pan wyjaśnić, czy są cząstki wirtualne i czy to nie jest tak, że cząstki wirtualne są manifestacją tego świata nadświetlnego, który występuje u nas? Nie wiadomo, są różne interpretacje tego, to są cząstki wirtualne. To znaczy, to jest tak, że w kwantowej teorii Polak nie da się wylity tych procesów, o których tam się mówi w tej teorii w sposób analityczny, czyli nie da się na przykład obliczyć, jakie jest prawdopodobieństwo, że fotom dotrze z punktu A do punktu B. Można to rachunek zrobić tylko w przybliżeniu i można robić coraz lepsze przybliżenia, coraz lepsze przybliżenia, coraz więcej poprawek uwzględniać, żeby dostać wynik.

I tych poprawek jest coraz więcej, coraz więcej, coraz więcej, one dają coraz większą zgodność teorii z eksperymentem, ale ściśle nie da się tego policzyć, bo po prostu te narzędzia analityczne, które mamy, są do tego nieodpowiedni. Trochę tak jak z epicyklami Ptolemeusza, on mógł sobie dokręcać coraz więcej epicykli, coraz specjalniej ustalać trajektorię planet, co swoją drogą jest niczym innym, jak konsekwencją analizy furierowskiej, którą w XIX wieku ludzie zrozumieli lepiej. Te cząstki wirtualne to są takie… te cząstki się pojawiają jako interpretacja kolejnych elementów w przybliżeniu jakiegoś procesu. I Feynman wprowadził taką nemotechnikę usystematyzowania tych kolejnych poprawek do prawdopodobieństw i jedna z tych poprawek odpowiadał o jakiś rysunek.

I te rysunki wyglądają bardzo sugestywnie, bo tam są jakieś takie linie, że tam cząstka leci z A do B, rozpada się na inną cząstkę, coś tam robi po drodze. I on miał taką intuicję, że jak cząstka leci z A do B w pustej przestrzeni, to to nie jest tak, że ona sobie leci i się nic nie dzieje po drodze, tylko że ponieważ tej cząstki nie obserwujemy po drodze, tylko wysłaliśmy ją w A, złapaliśmy ją w B, a nie patrzyliśmy co się dzieje po drodze, to ona po drodze robiła różne dziwne rzeczy. I on taką hipotezę postawił, że ta cząstka robi wszystko, co się da po kolei.

Rozpada się, nie rozpada się, zamienia się w inną cząstkę, zdręża się z tym, co się pojawiło znikąd i zniknęło. I tam ten proces przejścia z A do B jest bardzo skomplikowanym procesem, który się składa z bardzo wielu różnych procesów, które zachodzą naraz. I każdy z tych mikroprocesów to jest jeden z kolejnych poprawek do wyrażenia na prawdopodobieństwo przejścia z A do B. Teraz czy można mówić, że ta cząstka naprawdę robi wiele rzeczy naraz czy nie, to jest kwestia interpretacji i trochę nie ma jak tego sprawdzić. Dlatego, że te procesy, które się dzieją po drodze, zachodzą tylko pod warunkiem, że na nie nie patrzymy, że nie sprawdzamy co ta cząstka robi naprawdę. Tylko wtedy te procesy są.

I cząstki wirtualne to są takie hipotetyk, to są właśnie uczestnicy tego całego zamieszania, które się dzieje po drodze. Na przykład leci się elektron z A do B, ale jest szansa, że nagle wyskoczy jakaś cząstka nie wiadomo skąd, zdarzy się z tym elektronem i zniknie. I ta cząstka, co tak zrobiła, to jest ta cząstka wirtualna. I ciekawe z tych cząstek wirtualnych jest to, że o ile zwykłe cząstki, które znamy, muszą spełniać pewne reguły gry, typu zachowanie energii, zachowanie pędu, prędkość podświetlna i tak dalej, to te wirtualne cząstki, które formalnie są takimi elektronami, jak wszystko inne, fotonami, tylko że nieograniczonymi prawami zachowania pędu, energii i tak dalej, mogą się poruszać z prędkością nadświetlną.

Więc jeżeli nadać fizyczną interpretację tym procesom, co nie jest do końca uprawnione, ale gdyby taką szalący podozę przyjąć, to te cząstki wirtualne się mogą poruszać z prędkością nadświetlną i wręcz to jest niezbędne, żeby teoria się trzymała kupy. Natomiast te nadświetnie poruszące się cząstki, które zachowują energię i tak dalej istnieją tylko pod warunkiem, że ich nie obserwujemy, więc wszystko jest dosyć dziwne.

Więc można na to patrzeć jako na ten sposób, że te cząstki istnieją i tak dalej, a można mówić, nie, nie ma żadnych cząstek, po prostu, żeby wyliczyć prawdopodobieństwo przejścia z A do B, muszę rozłożyć moje wyrażenie na szereg, nie skończenie wielu wyrazów i każdy z tych wyrazów jest coraz mniejszy, ma coraz mniejszą ważność i do każdego z nich mogę dorosować rysunek, który jest jakoś mnemotechniką wyobrażenia sobie, jak ten proces, jaką hierarchię mu nadać, jak ustawiamotyzować te kolejne poprawki, więc skończenie wiele, trzeba je ułożyć w odpowiedniej kolejności i tak dalej. Więc czy to jest mnemotechnika, czy za tym stoi jakaś głęboka fizyka, to jest trochę kwestia interpretacji. Pytanko, czy oprócz Doja W.

Busha jeszcze ktoś potrafi zastosować w praktyce teorię kwantową? Chodzi mi o, jak pan sądzi, praktyczne zastosowania, są komputery kwantowe, kryptografia kwantowa jako pojęcia, ale jak to w praktyce wygląda, jakie to ma przełożenie na nasze życie takie przyziemne? No, na przykład teraz jest kryzys współprzewodnikowy, nie wiadomo jak współprzewodniki robić, bo tylko mają technologię tego, mają Amerykanie i teraz Kinczyko ją zabierają i chcą ich jakoś przycisnąć z matą o okoliczność. W współprzewodniku się robi transestory. Wszystkie komputery, które mamy, w telefonach itd. całe elektroniczne są miliony tranzystorów. Tranzystor to jest urządzenie kwantowe. Ono działa tylko dlatego, że teoria kwantowa działa. Więc w zasadzie to każde urządzenie elektroniczne, które mamy na co dzień, to jest oparte o tranzystory, czyli oparte o prawa teorii kwantowej.

Laser to jest urządzenie, które jest czysto kwantowe, więc jak pan kiedyś jeszcze się słuchał muzyki na płytach CD, filmy się ogląda na Blu-ray jeszcze, to są wszystko kwantowe urządzenia. Laser jest urządzeniem kwantowym, wskaźnik laserowy. Jest bardzo wiele konsekwencji kwantowych w naszym świecie, natomiast nie są one na tyle spektakularne, żeby jakoś się tym bardzo ekscytować być może. Natomiast kryptografia kwantowa, którą pan zapytał, to jest urządzenie, które można obecnie kupić komercyjnie jako urządzenie do szlifowania komunikacji i jeżeli przyjąć, że teoria kwantowa jest prawdziwa, a nie wskazuję, żeby nie było, to urządzenia do kryptografii kwantowej pozwalą zaszyfrować informacje w sposób fundamentalnie niepodsłuchiwalny.

Jest tak dlatego, że jak ktoś podsłucha informację kwantową, czyli informację zakodowaną w pojedynczych cząstkach, to z fundamentalnych powodów musi podsłuchując tę informację i zaburzyć ją w jakiś sposób. Na tym bazuje idea kryptografii kwantowej, że jeżeli ktoś podsłuchuje naszą komunikację, to jest to natychmiast wykrywalne i tą komunikację można od razu przerwać. Więc w momencie, kiedy zaczynamy być podsłuchiwani, to o tym się natychmiast dowiadujemy.

Więc w tym sensie jest to coś, co być może nam pozwoli komunikować w sposób bezpieczny, a jest to ważne też dlatego, że z drugiej strony jest wyścig w roli odbudowania komputera kwantowego i to jest urządzenie, które gdyby w tym momencie powstało, a nie ma go jeszcze, to co się mówi o tym, o czym doroszą prasowe nagłówki, to to jest nie ten komputer, który jeszcze chodzi. Gdybyśmy mieli komputer kwantowy, to by można natychmiast złamać zabezpieczenia wszystkich potykałów szyfrujących Internet i byłoby poznacane, jeśli chodzi o komputer kwantowy. Komputer kwantowy mógłby okraść wszystkie banki w ciągu 1 sekundy, bo szyfrowanie transakcji bankowych by oparto o klasyczną kryptografię, bo po prostu jest za słabe dla komputerów kwantowych.

I jedyny sposób, żeby się bronić przed takim atakiem komputerem kwantowym, którego jeszcze nie ma, ale wkrótce będzie pewnie, to jest szyfrować informacje w inny sposób, nie klasycznymi protokolami kryptografii kwantowej, tylko kryptografią kwantową, którą zresztą właśnie jednym z moich kolegów, o którym wspomniałem. A te urządzenia można już kupić? Tak, jest wiele filmów, które sprzedają urządzenia do szyfrowania kwantowego. Takie start-upy powstawały po raz pierwszy z 15 lat temu już. Wtedy już były te pierwsze rzeczy. One się coraz bardziej udoskonalają, ale rynek generalnie tego istnieje. To była 5 lat temu bodajże, była pierwsza szyfrowana kwantowo wideokonferencja między chyba Pekinem a Wiedniem przeprowadzoną. Byli jakieś pierwsze połączenia przez Zuma, żeby zrobili szyfrowane kwantowo. Czy jeszcze ktoś z Państwa ma pytanie? Ja mam tylko jedno pytanie.

Może jest ono głupie, ale praca fizyku polega tym, że dostajemy świat i sobie próbujemy go rozpracować, na jakich zasadach on działa. Wyprowadzamy z tego wzorzy itd. Jako mamy pewność, że my to robimy dobrze? Że to nie są np. wersje uproszczone, a może być tak, jak było z stanu kosmologicznego Einsteina. Znaczy nie, powiem inaczej. Jak mam pomysł, to mam przeświadczenie graniczące z pewnością, że to jest głupi pomysł i jest bez sensu. Większość pomysłów, które mamy jest głupi i bez sensu. Einstein się mylił nie tylko w przypadku ustawu kosmologicznej. Jeden z najwybitniejszych, możemy przyjąć na poprzednie dyskusje, że to jest najwybitniejszy naukowiec, jaki kiedykolwiek chodził po ziemi.

On się mylił w sposób spektakularny, wielokrotnie w odniesieniu do swojej własnej teorii. I to nie w bardzo trudnych pytaniach, które są trudne do rozprzygnięcia, tylko w pytaniach, na które odpowiedź jest albo tak, albo nie. On wielokrotnie udzielał złej odpowiedzi, myląc się spektakularnie. Na przykład Einstein nie wierzył w istnienie czarnych dziur. Napisał pracę na ten temat, że czarne dziury na pewno nie istnieją, że to jest tylko artefakt. Nie wierzył w istnienie fal grawitacyjnych. Napisał artykuł na ten temat chyba z Winfeldem, Polakiem, czy z Rosenem. Tam tych artykułów było parę. Twierdzą, że też te fale grawitacyjne nie mogą istnieć.

Przypomnę, że parę lat temu była nagroda na oblacę o odkrycie fal grawitacyjnych, które powstały w wyniku zdarzenia się dwóch czarnych dziur. I to ogłoszone jako wielki sukces Einsteina tak swoją drogą. Zawsze mnie to bawiło. To jest sukces teorii Einsteina, bo z teorii Einsteina wynika istnienie czarnych dziur i fal grawitacyjnych. Teorię, którą sam odkrył, a mimo wszystko nie wierzył. Uważam, że ta teoria po prostu jest jakoś niedoskonała czy cokolwiek. Z innych praktycznych powodów te rozwiązania nie mają sensu.

Einstein, jak odkrył EUR 8mc2 i go się pytali, jaka jest szansa wykorzystać tą energię w praktyce, co by powstawało w wyniku fuzji jakiejś nuklearnej, to powiedział na jakiejś konferencji pracowej, że prawdopodobieństwo, że to zostanie użyte do czegoś praktycznego, to jest szansa, że się trafi kamieniem ptaka po ciemku w nocy, będąc w okolicy, w której w ogóle ptaków nie ma tak naprawdę. Dwa lata później przeprowadzono pierwszą reakcję jądrową w kontrolowany sposób w eksperymencie. Wtedy chyba 10 lat później wybucha bomba atomowa. Einstein nie wierzył w teorię kwantową. Powstawał do śmierci, żeby klinik gra w kości. Więc on się mylił w spektakularny sposób w bardzo wielu momentach.

Więc jakiś przecięty naukowiec, który się zajmuje czymś i próbuje zadać pytanie albo postawić tezę, która jest jakaś nieortodoksyjna, najprawdopodobniej gada bzdury. Więc największa szansa. Jedyny ratunek przed tym, ponieważ jesteśmy tego świadomi, że możemy wybrać nasze wybraźnie, z eksperymentem. Np. teoria kwantowa, o której tutaj wygadywałem, nikt przy zdrowych zmysłach w nią nie uwierzył. Zresztą Einstein w nią nie wierzył, Schrodinger nie wierzył, de Brogne nie wierzył, połowa twórców teorii kwantowej nie wierzyła. I my ją przyjmujemy w tym momencie nie dlatego, że w nią wierzymy, tylko że jesteśmy zmuszeni, żeby ją przyjąć, bo zgodność przewidywań teorii kwantowej z eksperymentami, które zrobimy, niektórymi precyzyjnymi eksperymentami, że NGEL przekracza 10 miejsc w podkrocinku.

Z tak dużą dokładnością teoria się zgadza ze wszystkimi eksperymentami i nie istnieje jakichkolwiek eksperymentów, który byłby niezgodny z teorem kwantową. Więc jakimś zbiegiem okoliczności, jakimś wielkim wysiłkiem, po omacku ta teoria została odkryta przez 10 ludzi albo więcej i potwierdzona tak niezliczona liczbą eksperymentów, nie tyle potwierdzona, co nie udało się jej obalić jakimkolwiek eksperymentem i wszystkie eksperymenty, które przewidują, wszystkie eksperymenty, które mierzy jakieś wielkości kwantowe i robimy rachunek na podstawie teorii kwantowej, żeby porównać z eksperymentem, dają tą wielką, niesamowitą zgodność. Więc jedynym wyznacznikiem tego, czy się mylimy czy nie, czy gadałem zdury czy nie, nie jest nasze przekonanie albo autorytec albo stopień naukowy, tylko eksperyment. Mam hipotezę, że rzeczywistość robi tak, a nie inaczej. Robię eksperyment, jak robi inaczej, to piękna teoria, ale brzydki fakt. Tyle.

Więc tylko dzięki temu idziemy naprzód z naszym rozumieniem rzeczywistości, że w przeciwieństwie do filozofów nie stujemy sobie jakiejś swoich teorii i podpieramy się autorytetem albo jakimś rozumowaniem, tylko robimy eksperyment. I to jest arbiter, który rozstrzyga, czy teoria ma sens czy nie. I jak ma sens, to idziemy dalej, a jak nie, to wracamy i zaczynam od nowa. Więc Einstein mógł sobie mówić, że czarna dziura nie istnieje, mógł sobie mówić, że fale krewitacyjne nie istnieje, mógł sobie mówić, że teorekvantowanie jest bez sensu. Mógł sobie mówić, no i mówił. Eksperymenty mówią coś innego. Z całym szacunkiem dla Einsteina, który był najwybitniejszym naukowcem, fizykiem przynajmniej, który chodził po ziemi, z całym szacunkiem dla jego autorytetu, to eksperyment ma rację i koniec.

Mylił się po prostu, jak każdy inny. Dobry wieczór, mogę? Tak, tak. W pewnym wywiadzie, ostatnio chyba często odtwarzanym, powiedział Pan, że Pana głównym narzędziem pracy jest kartka i długopis. I kosz na śmieci. I kosz na śmieci, tak. Bardzo mnie to ujęło, ale mam pytanie innego typu. Czy w dziedzinie, w której Pan pracuje, mamy ograniczenie mocy obliczeniowej na przykład komputerów, które byłyby takie teorie w stanie by sprawdzać? W sensie zmierzam do tego, czy mamy podobny problem, jaki był na przykład przy zderzaczu hadronów, że była jakaś potężna inwestycja potrzebna, żeby taki eksperyment wykonać fizycznie? Mówię to w kontekście na przykład właśnie machine learningu albo mocy obliczeniowej, która taki proces rozwijania tej nauki by po prostu zdynamizowała. Dziękuję.

Tak jak powiedziałem, John Bell, który nie dostanął odnależenia, bo umarł, a powinien. Twój eksperyment, te tak zwane nierówności Bella, wyprowadził na kartce i to można zrobić w trzy linijki. Jak wpłynczę tego studentów, to mi zajmie 20 minut, wyprowadzamy te nierówności w trzy linijki dosłownie. Mój kolegak na piętrze, wybitny w fizyce, który się zajmuje elektroniką kwantową, robi obliczenia i porównuje z tymi eksperymentami, o których mówiłem, bardzo precyzyjnie. I to są te obliczenia, które są zgodne z teorią, z eksperymentem do kilkunastu miejsc po trzecinku to sami. Żeby te obliczenia ono robić, on potrzebuje kluster komputerowy.

Takie komputery mają tam w tym klustrze, każdy ma po 500 GB ramu i on je odpala z jakimś bardzo efektywnym algorytmem napisanym w jakimś szybkim języku programowania na pół roku. I komputery se liczą, liczą, liczą, liczą te kolejne poprawki, które tak więc biorą do kupy i pornują wynikli obliczeń z eksperymentem i dostają tę zgodność do tam 10 miejsc po trzecinku. Więc on na przykład mówi, że John Bell nie powinien dostać tego rdę dobra, ale to w ogóle jest śmieszny rachurek, co to jest w ogóle. Jeszcze z niego śmieję, że jak generalnie człowiek nie ma 500 GB ramu i nie robi takich obliczeń numerszych, to generalnie to jest nie warte jakiejkolwiek uwagi.

Więc to jest tak, że można coś na coś paść w długopisu, a można coś odkryć, licząc coś niezwykle skomplikowanymi technikami. I wydaje się, że przyśpieszenie obliczeń, gdyby ten gość miał nie 500 GB ramu, tylko 500 TB ramu i tych komputurów rząd wielkości więcej, to by był w stanie te obliczenia mocno posunąć na przód i być może nie na dziesiątym, ale na 15 miejsc po przecinku. Będzie jakiś odstęp z teorii kwantowej do eksperymentu, na jakąś lukę w teorii, której nie znamy. Być może tak jest. W tym momencie jesteśmy na tym etapie, w którym te obliczenia zostaną zrewolucjonizowane, tylko nie przez takie liczenia, jak on robi, tylko przez algorytmy uczenia maszynowego, które już teraz zrewolucjonizowały np. biologię molekularną.

I w tym roku została przyznana nagroda Breakthrough z biologii, czyli z Life Sciences dokładnie, dla dwóch programistów, twórców firmy DeepMind, która została wykupiona przez Google, która to firma początkowo pisała algorytmy uczenia maszynowego do gry w szachy i najpierw słabili się tym, że jak napisali algorytm alfa, nie alfa god, tylko wcześniej to się nazywa alfa zero, który znając tylko reguły gry w szachy i nie znając jakichkolwiek gier, natomiast grając sam ze sobą przez 40 minut oszono taką umiejętność gry w szachy, która pokonał wszystkich ludzi, bo to jest oczywiste. Pokonał wszystkie istniejące algorytmy wówczas. Rozłożył na łopatki wszystkie algorytmy szachowe po 40 minutach nauki samym ze sobą. To był algorytm uczenia maszynowego.

Potem ci ludzie wykorzystali ten sam zmodyfikowany algorytm do pokonania najlepszego gracza w grę Go, ten słynny pojedynek z Lissadolem, gdzie on przegrał 4-1. Udało mu się jeszcze jedną grę wygrać, to był ostatni taki moment w historii ludzkości, że człowiek wygrał z komputerem w Go. Potem oni rozwalili pokerzystów i teraz wygrywają w pokera tymi algorytmami. Wszystkie gry komputerowe, jakieś takie StarCrafty bodajże i inne takie gry strategiczne też wygrywają tymi algorytmami. Zaczeli w ogóle jakieś gier 8-bitowych typu Pong, jakiś Arkanoid i jakieś takie gry z Atari, które też te algorytmy się uczyły i wygrywały. Obecnie im się znudziło bawienie w gry i postanowili się zająć jednym z najtrudniejszych problemów w biologii molekularnej.

Problem, jak się tworzy struktura trójwymiarowa białek na podstawie informacji genetycznej, czyli kodu genetycznej. Informacji genetycznej, jaka jest struktura trójwymiarowa białka, dlaczego te białka się skręcają w taką strukturę a nie inną. To jest problem, który ma kolosalne znaczenie w biologii molekularnej i jego rozwiązanie pewnie zrewolucjonizuje poszukiwanie leków na wiele chorów. Które obecnie jest strasznie mozolne. Przed tym algorytmem rozwiązanie tego zagadnienia dla jednej cząstki białkowej zajmowało 4 lata i jednego doktoranta. Tyle mniej więcej trwało rozwiązanie tego problemu dla jednej cząstki. Potrzebowało 4 lata i jednego doktoranta, żeby takiego rozwiązać. Oni tym algorytmem w przerwie świąteczną, bodajże 20-dniową, znaleźli rozwiązanie tego problemu dla 20 tys. cząstek białkowych. Generalnie zamknęli całą dyscyplinę, po prostu rozwiązali problem. I dostali nagrodę breakthrough.

Ja myślałem, że dostam nagrodę dobrobla w tym roku, a jeszcze nie w tym roku, pewnie za jakiś czas. Ale to już jest moment, kiedy algorytmy genetyczne, czy twórcy algorytmów niby, dostają nagrody, tylko że ci twórcy nie wiedzą, jak te algorytmy działają. Jedyne co oni wiedzą, to jak ten algorytm się ma uczyć. Tworzą algorytm uczenia się, co ten algorytm ma robić, jak ma tę naukę prowadzić, ale czego ten algorytm się nauczył, jak on dokładnie ten problem rozwiązuje, to oni mają źrednego pojęcia. Więc to jest ten moment, kiedy oni teraz przechodzą do zajmowania się nauką.

I zresztą rozmawiałem z tymi ludźmi i próbuję ich namówić do zrobienia jakichś tam zagadnień związanych właśnie z elektronomiką kwantową, gdzie obecnie przeszukuje się jakieś wielowymiarowe przestrzenie algorytmami poszukiwania Monte Carlo i tymi stymulacjami przez pół roku na dużych klastrach, a uczenie maszynowe wydaje się być idealnym narzędziem, żeby ten problem przyśpieszyć o żadnej wielkości. Więc najprawdopodobniej wkrótce informatycy będą kosić nagrody na obraz fizyki. Więc tak, jest tutaj pole do manewru niezwykłe, w których nowe narzędzia informatyczne mogą zrewolucjonować całe dziedzinę, całe gauęzie nauki. I tak się będzie działo. Póki co jeszcze to my mówimy maszyną, co mają liczyć i jakie problemy rozwiązywać, to też jest kwestia tasu. Dziękujemy bardzo. Chyba nie ma już więcej pytań.

Mam nadzieję, Panie Profesorze, że jeszcze raz Pan odwiedzi. Dziękujemy Państwu za dzisiejszy udział w wykładzie. Zapraszamy na inne wykłady na Bydgoskie uczelnie i do nas do Mórnów Rotera w najbliższą sobotę świętować w Bydgoskiej Festiwal Nauki przez cały dzień. Będą w tej sali odbywać się wykłady, pokazy popularnonaukowe, ciekawe prezentacje. Także zapraszamy. Już dziś zapraszam Państwa do Mórnów Rotera na pierwszą wystawę stałą w przyszłym roku do tej sali w tym pięknym zabytkowym budynku. Bardzo dziękuję za spotkanie. Dziękujemy. .

Młyny Rothera

Andrzej Dragan - "Ile wymiarów ma czas? O związku między teorią względności a teorią kwantową"

Description generated by Skrybot

Transcription generated by Skrybot

S K R Y B O T

Skrybot. 2023, Video transcriptions from YouTube