Powiedzcie mi moi mili iloletnie mamy zapóźnienie z wiedzą o świecie? :) Niesporczak Schrödingera >;P

[Lothar.]

Niesporczak Schrödingera – polski fizyk wprowadził zwierzę w stan kwantowej superpozycji. Jak to możliwe?
27.04.2022
Michał Rolecki

Niesporczak to pierwsze w historii wielokomórkowe zwierzę wprowadzone w nieokreślony, kwantowy stan. Czy niesporczak podzielił los słynnego kota Schrödingera?
W tym artykule:

    Kwantowo splątane diamenty, bakteria, a teraz niesporczak
    Nie kot, a niesporczak Schrödingera
    Czy kot Schrödingera może w ogóle istnieć? A niesporczak?

Niesporczaki to mikroskopijne zwierzęta, których rozmiar nie przekracza milimetra długości. Znane są jednak ze swej niezwykłej odporności. Mogą przeżyć w ekstremalnie wysokich i niskich temperaturach, olbrzymich ciśnieniach, a także kosmicznej próżni.

Niedawno grupa uczonych – wraz z dr hab. Tomaszem Paterkiem z Uniwersytetu Gdańskiego – wprowadziła te zwierzęta w niezwykły stan. To kwantowe splątanie, w której stan jednego układu jest nierozerwalnie związany ze stanem drugiego.

Efekt ten potwierdzono w setkach eksperymentów. Taka właściwość świata kwantów bardzo nie podobała się Albertowi Einsteinowi. Mówił o niej „upiorne oddziaływanie na odległość”. Oznacza to, że zmiana stanu jednej cząstki natychmiast wywołuje zmianę stanu drugiej. Dzieje się tak niezależnie od dzielącej je odległości, zaś między cząstkami nie zachodzi wymiana informacji. Ta bowiem musiałaby przekroczyć prędkość światła, a z teorii względności wynika, że to niemożliwe. Dlatego niektórzy fizycy sądzą, że odległość jest rodzajem złudzenia.
Kwantowo splątane diamenty, bakteria, a teraz niesporczak

Jeszcze 30 lat temu fizycy potrafili wprowadzić w stan splątania tylko pojedyncze cząstki. Z czasem udawało się splątywać ich ze sobą coraz więcej. W 2011 roku splątano ze sobą dwa milimetrowej wielkości – widoczne gołym okiem – diamenty. W 2017 roku w stan kwantowego splątania wprowadzono zaś po raz pierwszy organizm żywy: bakterię.
niesporczaki_1
Naukowcy odkryli niesporczaka sprzed 16 milionów lat!

Grupa fizyków, wśród których jest Polak, dr hab. Tomasz Paterek, wprowadziła w stan splątania wielokomórkowe zwierzę. Był to niesporczak. Eksperyment był możliwy ze względu na niebywałą odporność tych organizmów.

Stany kwantowe są bardzo podatne na zakłócenia. Wytrącić z nich może nawet pojedynczy kwant promieniowania cieplnego. Dlatego do celów eksperymentu niesporczaki schłodzono do temperatury zaledwie o jedną setną stopnia wyższej od najniższej możliwej – zera bezwzględnego, czyli 0 K.

W takiej temperaturze umieszczono je na tzw. kubicie. To kwantowy układ, który – choć przeczy to codziennej logice – może znajdować się w dwóch kwantowych stanach jednocześnie. Gdy badacze zmierzyli naturalne drgania kubitu i niesporczaka, pomiary wykazały, że oba te obiekty znalazły się w stanie splątania kwantowego.
Nie kot, a niesporczak Schrödingera

Dwa niesporczaki nie przeżyły takiej próby. Nie wróciły do życia po ogrzaniu. Trzeciemu jednak się udało. Biolodzy zaczęli się spierać, czy w temperaturze jednej setnej kelwina zwierzę żyło, czy znajdowało się w stanie głębokiej hibernacji. Dr Paterek sądzi, że nie żyło. Jak powiedział tygodnikowi „New Scientist”, w trakcie eksperymentu nie zaobserwowano żadnego śladu reakcji biochemicznych.
Niesporczak
Niesporczaki i małe kałamarnice lada dzień polecą w kosmos. Czeka je szereg eksperymentów

To przywodzi na myśl inny eksperyment, choć dotychczas wyłącznie myślowy. Chodzi o słynnego kota Schrödingera. To zwierzę znajduje się w swoistym stanie zawieszenia, gdzieś pomiędzy życiem a śmiercią. Nie chodzi o hibernację, lecz o superpozycję. To kwantowy stan, w którym można przebywać w dwóch stanach naraz. Czyli można być np. jednocześnie żywym i nieżywym.

Ten eksperyment myślowy opisał fizyk Edwin Schrödinger w 1935 r. Wyobraźmy sobie, że umieszczamy w jednym pojemniku żywego kota, promieniotwórczy pierwiastek (który w wyniku rozpadu emituje cząstkę promieniowania) oraz detektor promieniowania (np. licznik Geigera). W chwili wykrycia cząstki promieniowania detektor uwalnia trujący gaz.

Rozpadem promieniotwórczym rządzą prawa fizyki kwantowej. Nie można określić, kiedy jądro atomu się rozpadnie. Wiadomo jednak, że statystycznie po upływie pewnego czasu – zwanego czasem połowicznego rozpadu – prawdopodobieństwo, że jądro się rozpadnie, wynosi 50%. Zanim to zmierzymy, jądro znajduje się (według większości interpretacji fizyki kwantowej) jednocześnie i w jednym, i w drugim stanie.
Czy kot Schrödingera może w ogóle istnieć? A niesporczak?

Przed pomiarem (a więc otwarciem pudełka), a po upływie czasu połowicznego rozpadu, prawdopodobieństwo, że kot jest martwy i że jest nadal żywy, będzie takie samo. Czyli będzie równe 50%. Choć przeczy to zdrowemu rozsądkowi, kot powinien znajdować się w stanie kwantowej superpozycji stanów.

Fizycy od dawna próbują stwierdzić, gdzie leży granica tej kwantowej nieoznaczoności. Na co dzień nie obserwujemy przecież samochodów, domów, ani ludzi w dwóch stanach naraz. Być może takie kwantowe i nieokreślone stany mogą przybierać tylko małe układy, złożone z niewielkiej liczby cząstek. Gdy cząstek jest zbyt wiele, stan kwantowego układu ustala się samorzutnie.
Po raz pierwszy w historii zaobserwowano interakcję między kryształami czasu (fot. Getty Images)
Przełom w badaniach nad kryształami czasu. To drzwi do budowy urządzeń kwantowych

Być może dzieje się tak, bowiem cząstki bezustannie wchodzą ze sobą w interakcje. Przeprowadzano wiele eksperymentów, które miały tego dowieść. Najpierw w stan kwantowej superpozycji wprowadzano grupy kilkudziesięciu, potem kilku tysięcy atomów. Odpowiednio izolowane od wpływów otoczenia, znajdowały się one w stanie superpozycji. Wcale nie zamierzały „określić się”, czyli przybrać jakiegoś określonego, znanego nam na co dzień stanu.

Czy niesporczak w eksperymencie opisywanym przez fizyków był żywy, czy martwy? A może istniał w jednym i drugim stanie naraz – czyli był to pierwszy na świecie niesporczak Schrödingera? Po tym eksperymencie rozpoczęły się dyskusje fizyków, biologów, a nawet filozofów. I pewnie prędko się nie skończą...

Źródła: New Scientist, ArXiv; Nature; Small.

https://www.national-geographic.pl/artykul/naukowa-sensacja-niesporczak-schrodingera-polak-z-innymi-fizykami-schlodzil-zwierze-i-wprowadzil-w-stan-kwantowej-superpozycji-211220122545

[Biegnij Lola biegnij]

ZAWARTOŚCI USUNIĘTE

Autor usunął wiadomość.

[Lothar.]

Cześć Ewo, odzywaj się trochę, bo już kombinowałem, czy nie masz kłopotów >;) A teraz sobie wyobraź że masz takich splątanych cząstek "parę" jedne pobudzasz inne nie i tak przesyłasz informacje z szybkością większą niż światło na dowolną odległość i to jest nie do podsłuchania. Wiesz jaki to skok jakościowy telekomunikacji? 5G idzie na śmietnik.

[Biegnij Lola biegnij]

ZAWARTOŚCI USUNIĘTE

Autor usunął wiadomość.

[Lothar.]

W świecie makro brzmi jak bajki >;))) Czy Czary w Fizyce są możliwe? >;PPP Dawno temu oglądałem, ale dziękuję za przypomnienie >;))



W dylemacie więźnia :) milczenie ma zawsze ukryty plus >;)) Co ciekawe na zaufaniu się można rozwijać, a zdrada ma zawsze pewne ciągnące się konsekwencje, nawet jak nigdy nie wyjdzie na jaw >;)))) Lubię takie rozważania intelektualne >;PP A składanie się na UE wydaje mi się nieprzekładalne na równowagę nasha >;PP Bo musimy zakładać brak moralności w biznesie >;PP

[Lothar.]

Oko za oko, są biznesowe, bo jest "wielkoduszna" >;P Odpłacić w miarę szybko i ..... nie mścić się..... za długo >;))

[Lothar.]

Równowaga Nasha (ang. Nash equilibrium) – profil strategii teorii gier, w którym strategia każdego z graczy jest optymalna, przyjmując wybór jego oponentów za ustalony[1]. Jeśli każdy z graczy wybrał strategię (plan działania), wybierając ją na podstawie tego, co do tej pory wydarzyło się w grze, a jednocześnie żaden z graczy nie może zwiększyć własnej oczekiwanej wygranej poprzez zmianę swojego planu działania, podczas gdy pozostali gracze pozostają przy swojej, pierwotnie wybranej strategii, wówczas zestaw wybranych przez poszczególnych graczy strategii nazywamy równowagą Nasha.

Każda skończona gra ma przynajmniej jedną równowagę Nasha, niekoniecznie w strategiach czystych.

Równowaga Nasha nie musi być efektywna w sensie Pareta. Klasycznym przykładem tej nieefektywności jest paradoks znany jako dylemat więźnia.

Rozważmy grę dwuosobową. Równowagą Nasha jest następujący wybór: wybór gracza A jest optymalny dla wyboru gracza B, i wybór gracza B jest optymalny przy danym wyborze A. Inaczej: wybieram to, co jest dla mnie najlepsze, gdy ty robisz to, co robisz; ty robisz to, co jest dla ciebie najlepsze, gdy ja robię to, co robię.
Spis treści

    1 Zastosowania
    2 Przykłady
        2.1 Gra koordynacyjna
            2.1.1 Gracz 1 przyjmuje strategię A
            2.1.2 Gracz 1 przyjmuje strategię B
        2.2 Dylemat więźnia
            2.2.1 Kooperacja
            2.2.2 Zdradzenie
    3 Gry w postaci normalnej
    4 Zobacz też
    5 Przypisy
    6 Bibliografia
    7 Linki zewnętrzne

Zastosowania

Teoretycy gier wykorzystują równowagę Nasha do analizy wyników interakcji strategicznych kilku decydentów. W strategicznej interakcji wielu decydentów, wynik dla każdego z nich zależy od decyzji innych, jak również jego własnych. Proste spostrzeżenie leżące u podstaw idei Johna F. Nash’a polega na tym, że nie jesteśmy w stanie przewidzieć czyichś wyborów, jeśli analizujemy je w oderwaniu od siebie. Trzeba zatem zapytać o to, co każdy z graczy zrobiłby, biorąc pod uwagę to, czego oczekuje od innych. Równowaga Nasha wymaga zatem również by decyzje poszczególnych graczy były ze sobą spójne, tj. żaden z graczy nie będzie chciał cofnąć swojej decyzji, biorąc pod uwagę to, co zamierzają zrobić inni.

Koncepcja równowagi Nasha została wykorzystana m.in. do analizy wrogich sytuacji, takich jak np. wojny i wyścigi zbrojeń (dylemat więźnia), a także tego, jak te konflikty mogą zostać złagodzone przez powtarzające się interakcje. Wykorzystano ją również do badania w jakim stopniu osoby o różnych preferencjach mogą współpracować (bitwa płci) i czy podejmują ryzyko, by osiągnąć efekt współpracy („polowanie na jelenie”). Współcześnie równowaga Nasha znajduje zastosowanie głównie w podejmowaniu decyzji strategicznych przez przedsiębiorstwa, a także całe gałęzie gospodarcze.
Przykłady
Gra koordynacyjna

Gra koordynacyjna jest klasyczną (symetryczną) grą, w której bierze udział dwóch graczy, a dla każdego z nich dostępne są dwie strategie, z przykładową macierzą wypłat znajdującą się poniżej. Gracze powinni więc skoordynować swoje działania w celu uzyskania jak największego zysku.
Gracz 2

Gracz 1
        Gracz 2 przyjmuje

strategię A
        Gracz 2 przyjmuje

strategię B
Gracz 1 przyjmuje strategię A
4, 4 1, 3
Gracz 1 przyjmuje strategię B
3, 1 2, 2

W tego typu grze często mamy do czynienia z więcej niż jedną równowagą Nasha.

Jednym z najlepiej znanych przykładów gry koordynacyjnej jest „polowanie na jelenia”. W przykładzie tym dwóch graczy może wybrać czy chce polować na jelenia, czy na królika, z których pierwszy dostarcza więcej mięsa (4 jednostki użyteczności) niż drugi (1 jednostka użyteczności). Zastrzeżenie jest takie, że jeleń musi być upolowany wspólnie, więc jeśli jeden z graczy spróbuje upolować jelenia, podczas gdy drugi upoluje królika, nie uda mu się nic upolować (0 jednostek użytkowych), natomiast jeśli obaj na niego zapolują, podzielą się ładunkiem (2, 2). Gra wykazuje więc dwie równowagi Nasha (jeleń, jeleń) i (królik, królik) i dlatego optymalna strategia graczy zależy od ich oczekiwań, co drugi gracz może zrobić.

Jeśli jeden z myśliwych ufa, że drugi upoluje jelenia, powinien upolować jelenia, a jeśli jednak podejrzewa, że drugi upoluje królika, powinien upolować królika. Ta gra była używana jako analogia do współpracy społecznej, ponieważ wiele korzyści, które ludzie zyskują w społeczeństwie zależy od ludzi współpracujących i pośrednio ufających sobie nawzajem, aby działać w sposób odpowiadający współpracy.
Dylemat więźnia

     Osobny artykuł: Dylemat więźnia.

Wyobraźmy sobie dwóch więźniów przetrzymywanych w oddzielnych celach, są oni przesłuchiwani jednocześnie i oferowane im są układy (lżejsze wyroki więzienia) za zdradę współwięźnia. Mogą oni współpracować (z drugim więźniem), nie przyznając się do winy, lub nie współpracować, zdradzając drugiego. Istnieje jednak haczyk – jeśli obaj gracze zdradzą, obaj będą musieli odbyć dłuższą karę, niż gdyby żaden z nich nic nie powiedział.
Gracz 2

Gracz 1
        Kooperacja Zdradzenie
Kooperacja
-1, -1 -3, 0
Zdradzenie
0, -3 -2, -2

Dylemat więźnia ma podobną macierz jak w przypadku gry koordynacyjnej, ale maksymalną nagrodę dla każdego z graczy (w tym przypadku minimalna strata 0) uzyskuje się tylko wtedy, gdy decyzje graczy są różne. Każdy z graczy poprawia swoją własną sytuację, przechodząc od „współpracy” do „porażki”, mając świadomość, że najlepszą decyzją drugiego gracza jest „porażka”. Dylemat więźnia ma więc jedną równowagę Nasha, a jest nią sytuacja obaj gracze decydują się na zdradzenie współwięźnia.

To, co od dawna sprawia, że jest to interesujący przypadek do zbadania, to fakt, że ten scenariusz jest globalnie gorszy od „obu współpracujących”. To znaczy, że obaj gracze byliby w lepszej sytuacji, gdyby obaj zdecydowali się na „współpracę”, a nie na porażkę. Jednakże każdy z graczy mógłby poprawić swoją sytuację poprzez przerwanie współpracy, niezależnie od możliwości lub pewności co do zmiany decyzji przez drugiego gracza.
Gry w postaci normalnej

     Osobny artykuł: Gra w postaci normalnej.

Równowaga Nasha w grach o postaci normalnej to profil gry x ∗ = ( x 1 ∗ , … , x n ∗ ) , {\displaystyle x^{*}=(x_{1}^{*},\dots ,x_{n}^{*}),} {\displaystyle x^{*}=(x_{1}^{*},\dots ,x_{n}^{*}),} który dla każdego i ∈ N {\displaystyle i\in N} i\in N i dla każdej strategii mieszanej x i ( a ) {\displaystyle x_{i}(a)} x_{i}(a) gracza i {\displaystyle i} i-tego spełnia

        u i ( x ∗ ) = u i ( x 1 ∗ , … , x i ∗ , … , x n ∗ ) ⩾ u i ( x 1 ∗ , … , x i , … , x n ∗ ) . {\displaystyle u_{i}(x^{*})=u_{i}(x_{1}^{*},\dots ,x_{i}^{*},\dots ,x_{n}^{*})\geqslant u_{i}(x_{1}^{*},\dots ,x_{i},\dots ,x_{n}^{*}).} {\displaystyle u_{i}(x^{*})=u_{i}(x_{1}^{*},\dots ,x_{i}^{*},\dots ,x_{n}^{*})\geqslant u_{i}(x_{1}^{*},\dots ,x_{i},\dots ,x_{n}^{*}).}

Zatem równowaga Nasha to taki profil gry, że żadnemu z graczy nie opłaca się zmieniać swojej strategii mieszanej.

Równowaga Nasha w strategiach czystych jest to taki profil strategii czystych a ∗ ∈ A , {\displaystyle a^{*}\in A,} {\displaystyle a^{*}\in A,} że dla każdego i ∈ N {\displaystyle i\in N} i\in N i dla każdej strategii czystej a i {\displaystyle a_{i}} a_{i} gracza i {\displaystyle i} i-tego spełnia

        u i ( a ∗ ) = u i ( a 1 ∗ , … , a i ∗ , … , a n ∗ ) ⩾ u i ( a 1 ∗ , … , a i , … , a n ∗ ) . {\displaystyle u_{i}(a^{*})=u_{i}(a_{1}^{*},\dots ,a_{i}^{*},\dots ,a_{n}^{*})\geqslant u_{i}(a_{1}^{*},\dots ,a_{i},\dots ,a_{n}^{*}).} {\displaystyle u_{i}(a^{*})=u_{i}(a_{1}^{*},\dots ,a_{i}^{*},\dots ,a_{n}^{*})\geqslant u_{i}(a_{1}^{*},\dots ,a_{i},\dots ,a_{n}^{*}).}

Zobacz też

    John Nash Jr – noblista
    strategia stabilna ewolucyjnie

Przypisy

    Nasha równowaga, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2021-07-30].

Bibliografia

    Mark P. Taylor, N.Gregory Mankiw, Mikroekonomia, Warszawa, 2015
    David Begg, Gianluigi Vernasca, Stanley Fischer, Rudiger Dornbusch, Mikrekonomia, Warszawa, 2014
    Hal R. Varian, Mikroekonomia – ujęcie nowoczesne, 2016

Linki zewnętrzne

    Weisstein E.W., Nash Equilibrium, [w:] MathWorld [online], Wolfram Research [dostęp 2020-12-12] (ang.).

[michalina]

Lothar. napisał/a

Niesporczak Schrödingera – polski fizyk wprowadził zwierzę w stan kwantowej superpozycji. Jak to możliwe?
27.04.2022
Michał Rolecki

Niesporczak to pierwsze w historii wielokomórkowe zwierzę wprowadzone w nieokreślony, kwantowy stan. Czy niesporczak podzielił los słynnego kota Schrödingera?
W tym artykule:

    Kwantowo splątane diamenty, bakteria, a teraz niesporczak
    Nie kot, a niesporczak Schrödingera
    Czy kot Schrödingera może w ogóle istnieć? A niesporczak?

Niesporczaki to mikroskopijne zwierzęta, których rozmiar nie przekracza milimetra długości. Znane są jednak ze swej niezwykłej odporności. Mogą przeżyć w ekstremalnie wysokich i niskich temperaturach, olbrzymich ciśnieniach, a także kosmicznej próżni.

Niedawno grupa uczonych – wraz z dr hab. Tomaszem Paterkiem z Uniwersytetu Gdańskiego – wprowadziła te zwierzęta w niezwykły stan. To kwantowe splątanie, w której stan jednego układu jest nierozerwalnie związany ze stanem drugiego.

Efekt ten potwierdzono w setkach eksperymentów. Taka właściwość świata kwantów bardzo nie podobała się Albertowi Einsteinowi. Mówił o niej „upiorne oddziaływanie na odległość”. Oznacza to, że zmiana stanu jednej cząstki natychmiast wywołuje zmianę stanu drugiej. Dzieje się tak niezależnie od dzielącej je odległości, zaś między cząstkami nie zachodzi wymiana informacji. Ta bowiem musiałaby przekroczyć prędkość światła, a z teorii względności wynika, że to niemożliwe. Dlatego niektórzy fizycy sądzą, że odległość jest rodzajem złudzenia.
Kwantowo splątane diamenty, bakteria, a teraz niesporczak

Jeszcze 30 lat temu fizycy potrafili wprowadzić w stan splątania tylko pojedyncze cząstki. Z czasem udawało się splątywać ich ze sobą coraz więcej. W 2011 roku splątano ze sobą dwa milimetrowej wielkości – widoczne gołym okiem – diamenty. W 2017 roku w stan kwantowego splątania wprowadzono zaś po raz pierwszy organizm żywy: bakterię.
niesporczaki_1
Naukowcy odkryli niesporczaka sprzed 16 milionów lat!

Grupa fizyków, wśród których jest Polak, dr hab. Tomasz Paterek, wprowadziła w stan splątania wielokomórkowe zwierzę. Był to niesporczak. Eksperyment był możliwy ze względu na niebywałą odporność tych organizmów.

Stany kwantowe są bardzo podatne na zakłócenia. Wytrącić z nich może nawet pojedynczy kwant promieniowania cieplnego. Dlatego do celów eksperymentu niesporczaki schłodzono do temperatury zaledwie o jedną setną stopnia wyższej od najniższej możliwej – zera bezwzględnego, czyli 0 K.

W takiej temperaturze umieszczono je na tzw. kubicie. To kwantowy układ, który – choć przeczy to codziennej logice – może znajdować się w dwóch kwantowych stanach jednocześnie. Gdy badacze zmierzyli naturalne drgania kubitu i niesporczaka, pomiary wykazały, że oba te obiekty znalazły się w stanie splątania kwantowego.
Nie kot, a niesporczak Schrödingera

Dwa niesporczaki nie przeżyły takiej próby. Nie wróciły do życia po ogrzaniu. Trzeciemu jednak się udało. Biolodzy zaczęli się spierać, czy w temperaturze jednej setnej kelwina zwierzę żyło, czy znajdowało się w stanie głębokiej hibernacji. Dr Paterek sądzi, że nie żyło. Jak powiedział tygodnikowi „New Scientist”, w trakcie eksperymentu nie zaobserwowano żadnego śladu reakcji biochemicznych.
Niesporczak
Niesporczaki i małe kałamarnice lada dzień polecą w kosmos. Czeka je szereg eksperymentów

To przywodzi na myśl inny eksperyment, choć dotychczas wyłącznie myślowy. Chodzi o słynnego kota Schrödingera. To zwierzę znajduje się w swoistym stanie zawieszenia, gdzieś pomiędzy życiem a śmiercią. Nie chodzi o hibernację, lecz o superpozycję. To kwantowy stan, w którym można przebywać w dwóch stanach naraz. Czyli można być np. jednocześnie żywym i nieżywym.

Ten eksperyment myślowy opisał fizyk Edwin Schrödinger w 1935 r. Wyobraźmy sobie, że umieszczamy w jednym pojemniku żywego kota, promieniotwórczy pierwiastek (który w wyniku rozpadu emituje cząstkę promieniowania) oraz detektor promieniowania (np. licznik Geigera). W chwili wykrycia cząstki promieniowania detektor uwalnia trujący gaz.

Rozpadem promieniotwórczym rządzą prawa fizyki kwantowej. Nie można określić, kiedy jądro atomu się rozpadnie. Wiadomo jednak, że statystycznie po upływie pewnego czasu – zwanego czasem połowicznego rozpadu – prawdopodobieństwo, że jądro się rozpadnie, wynosi 50%. Zanim to zmierzymy, jądro znajduje się (według większości interpretacji fizyki kwantowej) jednocześnie i w jednym, i w drugim stanie.
Czy kot Schrödingera może w ogóle istnieć? A niesporczak?

Przed pomiarem (a więc otwarciem pudełka), a po upływie czasu połowicznego rozpadu, prawdopodobieństwo, że kot jest martwy i że jest nadal żywy, będzie takie samo. Czyli będzie równe 50%. Choć przeczy to zdrowemu rozsądkowi, kot powinien znajdować się w stanie kwantowej superpozycji stanów.

Fizycy od dawna próbują stwierdzić, gdzie leży granica tej kwantowej nieoznaczoności. Na co dzień nie obserwujemy przecież samochodów, domów, ani ludzi w dwóch stanach naraz. Być może takie kwantowe i nieokreślone stany mogą przybierać tylko małe układy, złożone z niewielkiej liczby cząstek. Gdy cząstek jest zbyt wiele, stan kwantowego układu ustala się samorzutnie.
Po raz pierwszy w historii zaobserwowano interakcję między kryształami czasu (fot. Getty Images)
Przełom w badaniach nad kryształami czasu. To drzwi do budowy urządzeń kwantowych

Być może dzieje się tak, bowiem cząstki bezustannie wchodzą ze sobą w interakcje. Przeprowadzano wiele eksperymentów, które miały tego dowieść. Najpierw w stan kwantowej superpozycji wprowadzano grupy kilkudziesięciu, potem kilku tysięcy atomów. Odpowiednio izolowane od wpływów otoczenia, znajdowały się one w stanie superpozycji. Wcale nie zamierzały „określić się”, czyli przybrać jakiegoś określonego, znanego nam na co dzień stanu.

Czy niesporczak w eksperymencie opisywanym przez fizyków był żywy, czy martwy? A może istniał w jednym i drugim stanie naraz – czyli był to pierwszy na świecie niesporczak Schrödingera? Po tym eksperymencie rozpoczęły się dyskusje fizyków, biologów, a nawet filozofów. I pewnie prędko się nie skończą...

Źródła: New Scientist, ArXiv; Nature; Small.

https://www.national-geographic.pl/artykul/naukowa-sensacja-niesporczak-schrodingera-polak-z-innymi-fizykami-schlodzil-zwierze-i-wprowadzil-w-stan-kwantowej-superpozycji-211220122545

He,he,jak im sie to udało?;)

[Lothar.]

Ciekawe jak go namówili na eksperyment na sobie >;)) Choć sądząc po niedalekiej .... analogii :) to jest do zrobienia >;))

[Lothar.]

Gdański naukowiec zdradza jak niesporczak przeżył splątanie kwantowe
Piotr Kallalas
17 kwietnia 2022, godz. 09:00
Opinie (61)
- W 2019 r. niesporczaki wysłano z kolei na Księżyc na pokładzie izraelskiego lądownika - pojazd rozbił się i niestety nie wiemy jak mają się księżycowe niesporczaki. Naukowcy na Ziemi próbowali symulować tę sytuację, aby zbadać możliwości ich przeżycia - opowiada Tomasz Paterek. - W 2019 r. niesporczaki wysłano z kolei na Księżyc na pokładzie izraelskiego lądownika - pojazd rozbił się i niestety nie wiemy jak mają się księżycowe niesporczaki. Naukowcy na Ziemi próbowali symulować tę sytuację, aby zbadać możliwości ich przeżycia - opowiada Tomasz Paterek.

- W 2019 r. niesporczaki wysłano z kolei na Księżyc na pokładzie izraelskiego lądownika - pojazd rozbił się i niestety nie wiemy jak mają się księżycowe niesporczaki. Naukowcy na Ziemi próbowali symulować tę sytuację, aby zbadać możliwości ich przeżycia - opowiada Tomasz Paterek.

fot. rf123/Eraxion

- Eksperyment zajął 2,5 tygodnia. Było kilka takich doświadczeń, każdy z pojedynczym organizmem, przy czym tylko jeden raz udało się przywrócić niesporczaka do stanu aktywnego. Kluczowe jest delikatne ochłodzenie i potem ocieplanie niesporczaka. Mamy do czynienia z ogromną zmianą temperatury i ogromną zmianą ciśnień - wyjaśnia dr hab. Tomasz Paterek z Instytutu Fizyki Teoretycznej i Astrofizyki Uniwersytetu Gdańskiego, który brał udział w międzynarodowych badaniach nad splątaniem kwantowym niesporczaka.

Interesujesz się fizyką kwantową?
tak, to fascynująca dziedzina wiedzy 41%
tak, chociaż muszę jeszcze dużo poczytać 25%
nie, ale chciał(a)bym zacząć się zagłębiać 13%
nie, zupełnie mnie to nie interesuje 21%
Łącznie głosów: 449
zakończona
Kilka miesięcy temu nagłówki portali popularnonaukowych skupiły się na doniesieniach międzynarodowej grupy naukowców informującej o tym, że niewielki organizm - niesporczak przeżył splątanie kwantowe. Pan również brał udział w eksperymencie, jednak zanim przejdziemy do samej fizyki kwantowej, chciałbym zapytać, dlaczego akurat niesporczak?

Dr hab. Tomasz Paterek: - Aby mieć szansę przetrwania w warunkach, w których typowo obserwujemy zjawiska kwantowe (bardzo zimno i wysoka próżnia) potrzeba naprawdę wyjątkowego organizmu. O tym, że niesporczaki mają wyjątkowe cechy związane z ich wytrzymałością, wiemy od dawna. W 2007 r. wysłano je w przestrzeń kosmiczną na niską orbitę okołoziemską i okazało się, że te niewielkie organizmy wielokomórkowe przetrwały w próżni. (Ten sam eksperyment pokazał, że zabójcze okazało się promieniowanie kosmiczne.) W 2019 r. niesporczaki wysłano z kolei na Księżyc na pokładzie izraelskiego lądownika - pojazd rozbił się i niestety nie wiemy jak mają się księżycowe niesporczaki. Naukowcy na Ziemi próbowali symulować tę sytuację, aby zbadać możliwości ich przeżycia.

Wracając do pytania - niesporczaki to złożone, wielokomórkowe organizmy - mają osiem nóg, żyją w wodzie, żywią się m. in. mchami. Ich trik polega na tym, że w niesprzyjających warunkach zwijają swój organizm do formy przetrwalnikowej i ograniczają metabolizm do absolutnego minimum. Naukowcom udało się przywrócić do życia niesporczaka, który był w tym stanie przetrwalnikowym przez 120 lat. Innym badaczom udało się ożywić niesporczaki zamrożone przez 30 lat na Antarktydzie. Morał z tego jest taki, że organizmy są czułe na promieniowanie, natomiast dzięki zamknięciu nie mają większych problemów z bardzo niskimi temperaturami i bardzo niskimi ciśnieniami.

Czytaj też: Rzeźba odkrywa świat kwantów

- Niesporczaki to złożone, wielokomórkowe organizmy - mają osiem nóg, żyją w wodzie, żywią się m. in. mchami. - Niesporczaki to złożone, wielokomórkowe organizmy - mają osiem nóg, żyją w wodzie, żywią się m. in. mchami.

- Niesporczaki to złożone, wielokomórkowe organizmy - mają osiem nóg, żyją w wodzie, żywią się m. in. mchami.

fot. mat. Tomasz Paterek
Dlaczego fizyk zaczyna interesować się organizmami?

Na co dzień zajmuję się mechaniką kwantową i od mniej więcej 10 lat patrzę na możliwość kwantowych efektów u zwierząt. Ta dziedzina nauki nazywa się kwantową biologią. Interesuje mnie np. magnetorecepcja. Jak to się dzieje, że zwierzęta czują pole magnetyczne ziemi? Np. rudziki wykorzystują tę informację podczas wędrówek. W organizmach wielu ptaków znaleziono materiały magnetyczne, można więc domniemywać, że magnetyczne wrażenia zmysłowe pochodzą przynajmniej po części od obrotów małych igieł magnetycznych (fizyka pokazuje, że nawet magnetyczne nanocząsteczki są w stanie zachowywać się jak kompasy w polu magnetycznym ziemi i spokojnie zmieszczą się w komórce). Jednak wątpliwe jest, by wyłącznie nano-kompasy odpowiadały za zmysł magnetyczny. Doświadczenia z rudzikami pokazują, że zmysł magnetyczny zależy również od światła! W ciemności i w świetle czerwonym ptaki się dezorientują. Sugeruje to, że potrzebna jest minimalna energia, żeby wzbudzić tę aktywność. To mnie zainteresowało i zajmuje do dziś.

A niesporczaki?

Jeśli chodzi o niesporczaki, dobrze jest zacząć od pewnego doświadczenia z bakteriami z dna wód, które wykształciły światłoczułe anteny - życie tych bakterii zależy bowiem wręcz od pojedynczych fotonów. Naukowcy pokazali, że jeśli umieścimy bakterie w mikroskopowej wnęce, obserwujemy silne oddziaływanie między światłem a antenami bakterii. W pewnych modelach to silne oddziaływanie przekłada się na kwantowe splątanie. W mechanice kwantowej obiekty eksplorują jednocześnie kilka alternatywnych rzeczywistości. Jeśli takie eksplorowanie dotyczy kilku cząstek mówimy o kwantowym splątaniu. W tym wypadku ilość fotonów jest splątana z oscylacjami ładunków elektrycznych w antenach bakterii. Np. dwa fotony powodują, że ładunek oscyluje w jeden sposób, a 10 fotonów, że ładunek oscyluje w inny sposób i te dwie możliwości są eksplorowane naraz. Wykazano również, że podczas doświadczenia bakterie były żywe, co sprawdzono poprzez zastosowanie substancji wnikającej tylko do martwych komórek.

Możliwość obserwacji typowo kwantowych efektów w organizmie żywym jest fascynująca, jednakże światło użyte w tym doświadczeniu nie miało znamion kwantowych, a więc i cały przedstawiony model można zakwestionować. W naszym eksperymencie chcieliśmy użyć układu, który niewątpliwie jest kwantowy i przy okazji wykorzystać organizm znacznie bardziej złożony, wielokomórkowy. Wybór naturalnie padł na niesporczaka.

- Moi koledzy z Singapuru dysponują laboratorium i urządzeniami, które dają możliwości wytworzenia, kontroli i analizy kwantowych bitów - zaznacza Tomasz Paterek. - Moi koledzy z Singapuru dysponują laboratorium i urządzeniami, które dają możliwości wytworzenia, kontroli i analizy kwantowych bitów - zaznacza Tomasz Paterek.

- Moi koledzy z Singapuru dysponują laboratorium i urządzeniami, które dają możliwości wytworzenia, kontroli i analizy kwantowych bitów - zaznacza Tomasz Paterek.

fot. mat. Tomasz Paterek
Mówimy o wprowadzeniu organizmu żywego do miejsca z bardzo niskim ciśnieniem i temperaturą. Czy to nie wymaga nadzwyczajnych środków? Skąd wiadomo, że mamy do czynienia z mechaniką kwantową?

Najprostszy układ niewątpliwie kwantowy to tak zwany kwantowy bit. Moi koledzy z Singapuru dysponują laboratorium i urządzeniami, które dają możliwości wytworzenia, kontroli i analizy kwantowych bitów. W ich przypadku jest to układ elektryczny składający się z kondensatora i odpowiednio dobranej indukcyjności. Okazuje się, że do opisu urządzenia w niskiej temperaturze (10 milikelwinów) i niskim ciśnieniu (miliard-krotnie niższym od atmosferycznego) wystarczają dwa poziomy energetyczne ("0" i "1") i doświadczalnicy potrafią przygotować jednoczesną eksplorację poziomów "0" i 1". Jedyny sposób wytłumaczenia zachowania takiego układu to sposób kwantowy. Intuicyjnie można myśleć, że poziom "0" odpowiada nienaładowanemu kondensatorowi, a poziom "1" odpowiada ładunkowi elektrycznemu, który oscyluje w układzie. Kwanty wchodzą w momencie jednoczesnej eksploracji tych dwóch możliwości.

Co działo się dokładnie z biednym niesporczakiem?

Niesporczak w formie przetrwalnikowej został umieszczony pomiędzy okładkami kondensatora jednego (górnego) z dwóch kubitów (typowy żargon kwantowy na określenie kwantowego bitu). W eksperymencie nie mamy dostępu do samego niesporczaka, ale kwantowy bit ma pewną szczególną częstość z jaką oscyluje i tę wielkość możemy zmierzyć. Przed umieszczeniem organizmu częstości obu kubitów zostały scharakteryzowane i po wprowadzeniu niesporczaka, zmierzyliśmy częstość łącznego układu górnego i osobno kubitu dolnego. Okazało się, że częstość układu górnego zmalała, zaś kubitu dolnego nie zmieniła się. Świadczy to o oddziaływaniu między niesporczakiem a kubitem. Na tym etapie nie mówimy jeszcze o splątaniu - opisane oddziaływanie nie musi wymagać jednoczesnej eksploracji różnych możliwości. De facto już Faraday pokazał, że w substancjach umieszczonych w polu elektrycznym indukują się ładunku elektryczne, co wpływa na własności kondensatora i w efekcie przekłada się na obserwowaną zmianę częstości.

Drugi etap doświadczenia polegał na użyciu odpowiedniej sekwencji mikrofal, które splątują dolny kubit z układem górnym, a więc z górnym kubitem oraz niesporczakiem. Ta sekwencja jest tak dobrana, by stany obu kubitów były różne. Mamy teraz do czynienia z eksploracją następujących możliwości. Kiedy dolny kubit jest w stanie "1", górny jest w stanie "0", jego kondensator jest nienaładowany i w niesporczaku nie indukują się ładunki elektryczne. Ta możliwość zachodzi jednocześnie z sytuacją, w której dolny kubit jest w stanie "0", górny w stanie "1", jego ładunek elektryczny wytwarza pole, które indukuje ładunki w niesporczaku.

Organizm przeżył?

Eksperyment zajął 2,5 tygodnia. Było kilka takich doświadczeń, każdy z pojedynczym organizmem, przy czym tylko jeden raz udało się przywrócić niesporczaka do stanu aktywnego. Kluczowe jest delikatne ochłodzenie i potem ocieplanie niesporczaka. Mamy do czynienia z ogromną zmianą temperatury i ogromną zmianą ciśnień.

Czy ten niesporczak był żywy podczas eksperymentu, a więc podczas splątania kwantowego?

To jest kluczowe pytanie, na które odpowiedź zależy od naszej definicji czym jest życie. Kiedy zastanawialiśmy się nad nim jako fizycy, przyszedł nam do głowy argument bazujący na ciągłości życia. Wydaje się, że jeśli dorosły osobnik jest żywy dziś, to również był żywy wczoraj i dwa i pół tygodnia temu. Ciągłość życia pokazuje wobec tego, że zwierzę było żywe w trakcie splątania. Oczywiście dyskutowaliśmy również z biologami kwestię definicji życia i pojawiły się dwa główne nurty. W pierwszym organizm jest żywy, jeśli jest aktywny metabolicznie - z tej perspektywy zwierzę w eksperymencie nie było więc żywe. Co więcej, doświadczenie to pokazuje (poprzez tak długą ekspozycję na praktycznie zero absolutne), że stan przetrwalnikowy jest niemetaboliczny. Druga definicja życia opiera się na argumentach ewolucyjnych - coś jest żywe, jeśli może wytworzyć następne pokolenia. Nasz wybudzony niesporczak zachowywał się normalnie i najprawdopodobniej byłby do tego zdolny.

Mam nadzieję na następne doświadczenia tego typu. Idealnie byłoby zmierzyć niesporczaka zupełnie niezależnie od kubitu lub pomyśleć nad układami, w których podczas splątania zwierzę jest metabolicznie aktywne. Wszystko przed nami.

    Piotr Kallalas
    Piotr Kallalas
    [e-mail]

Miejsca

    Uniwersytet Gdański Gdańsk, Jana Bażyńskiego 8 Mapa


Opinie (61) 4 zablokowane

    2022-04-17 14:49

    Opinia wyróżniona
    Cieszy mnie to zainteresowanie.

    Cieszy mnie to zainteresowanie, Tomek jest naprawdę tęgim mózgiem. Jednocześnie polecam poszukać dość obszernej dyskusji środowiska fizyków nad tym wynikiem
    dr Jan. M. Wieśniak

33
3

2022-04-18 03:37

Opinia wyróżniona
Biolog i fizyki (1)

Bardzo się cieszę że w Polsce robi się już badania nad zagadnieniami z biologii kwantowej. Jedna i druga dziedzina są mi bliskie. Czekam na kierunek podyplomowy " Biologia kwantowa "
KDH

3
2

2022-04-17 18:46

Opinia wyróżniona
Niesporczak był w stanie przeżyć splątanie kwantowe (6)

... a sporo ludzi ma problem z założeniem maski, uznaniem, że pandemia to wydarzenie prawdziwe, albo głosuje na populistów. Chce być niesporczakiem.
No zabobon area

38
41

Wszystkie opinie

    2022-04-17 09:04
    (7)

    Mnie zastanawia tylko jedno.Kiedy odkryją lek na raka,kiedy zbudują wehikuł czasu i czy faktycznie jest jakies inne życie na odległych planetach?
    Dr Svencjusz

17
10

2022-04-17 09:10
W sam raz na święta artykuł. (1)

28
1

2022-04-17 10:11
Pasjonujące (1)

20
1

2022-04-17 11:00
Był splątany czyli był teraz i nigdy? Był i go nie było jednocześnie (9)

Dobrze to rozumiem?
Plko

16
2

2022-04-17 13:11
Fajny , pocieszny taki niesporczak :) (4)

Gdzie je można kupić?
Magda

14
4

2022-04-17 13:23
Moze ktos powinien wytkumaczyc panu naukowcowi, (1)

ze albo w kosmos, albo niska orbita ziemi.

5
10

2022-04-17 13:27
A co na to obrońcy zwierząt?! (1)

16
0

2022-04-17 13:27
Nie przed śniadaniem Kolasa, nie przed śniadaniem! (1)

7
1

2022-04-17 14:00
(1)

No dobra ale jak się pozbyć słoików bo ich nie rusza ani inflacja ani ceny paliw ani v gazy ani bomba atomowa

6
2

2022-04-17 14:15
swietne zwierzeta

mam fermę niesporczaków,moje hodowlane dochodzą do 5kg, nawet Państwo nie wieci jakie to inteligentne i miłe

Opinia wyróżniona
Cieszy mnie to zainteresowanie.

Cieszy mnie to zainteresowanie, Tomek jest naprawdę tęgim mózgiem. Jednocześnie polecam poszukać dość obszernej dyskusji środowiska fizyków nad tym wynikiem
dr Jan. M. Wieśniak

33
3

2022-04-17 16:24
I teraz można sobie wyobrazić (4)

Że my ludzie też pełnimy rolę takich niesporczaków w jakimś większym boskim laboratorium
Wielokropek

16
7

2022-04-17 18:46

Opinia wyróżniona
Niesporczak był w stanie przeżyć splątanie kwantowe (6)

... a sporo ludzi ma problem z założeniem maski, uznaniem, że pandemia to wydarzenie prawdziwe, albo głosuje na populistów. Chce być niesporczakiem.
No zabobon area

38
41

2022-04-17 20:13
Niesporczak Schrödingera

Czyli był to tak zwany niesporczak Schrödingera, odpowiednik sławnego kota Schrödingera... :-)
Kocur

3
0

2022-04-17 20:40
Chyba to ślepa kiszka

No bo jeśli niesporczak był w tym czasie można powiedzieć przedmiotem martwym a nie organizmem, to jednak nie mógł realizować potencjału jako żyw! Na mój rozum to jednak do niesporczaka Schrodringera jeszcze daleka droga.....
Ewa

7
0

2022-04-17 20:56
Zasadnicze pytanie to nie, czy niesporczak byl żywy,

tylko czy był żywy, potem nieżywy i z powrotem ożył? Tzn. czy proces życiowy może być przerwany i wznowiony.
Artykuł w sam raz na Wielkanoc..

6
0

2022-04-17 23:18
No ale te izraelskie nieboraczki nie moga wyslac wiadomosci?

Chociaz krotka" uns get git"
hr.Lolo

4
0

2022-04-18 03:37

Opinia wyróżniona
Biolog i fizyki (1)

Bardzo się cieszę że w Polsce robi się już badania nad zagadnieniami z biologii kwantowej. Jedna i druga dziedzina są mi bliskie. Czekam na kierunek podyplomowy " Biologia kwantowa "
KDH

3
2

2022-04-18 04:20
Czy szczury są zwięrzętami splątanymi kwantowo?

mam na myśli badania, w których okazywało się, że w żaden sposób nie połączone i nie "świadome" swgo istnienia osobniki, odlegle od siebie o setki i tysiące kilometrlw, nabywaly "wiedzę do rozwiązywania " problemów , swoich odległych geograficznie ziomków.

5
1

2022-04-18 07:39
Moi koledzy z Singapuru dysponują laboratorium i urządzeniami - zaznacza Tomasz Paterek.

Mogli pracować nad bronią biologiczna ,ale test PCR im nie wyszedł. Rada medyczna wraz ze specjalistami poradziła sobie jednak .Badania nad niesporczakiem to pikuś, Całe społeczeństwo miało większe splątanie, a i na tym podobno nie koniec.

Ciekawe, ciekawe. Niedawno obszerny materiał na ten temat opublikowała również prof. hab. Alexis Texas.
Erazmus

1
1

2022-04-18 08:38
99.9% ludz nie bedzie w stanie pojąć co to jest splątanie kwantowe

Tak to jest
Zibi

0
1

2022-04-18 08:47
"Fizyki teoretycznej"... i wszystko jasne. Naukowcy ...

Ciekawe czy zbudowano też model psychologiczny tego niesporczaka... w Instytucie Psychologii teoretycznej księżycowej.