U svemiru svjedočimo konstantnom otkrivanju novih objekata – zvijezda, planeta i satelita.
Slike i percepciju vizualnih podražaja dobivamo putem svjetlosti. Međutim, kako svjetlost i energija funkcioniraju na mikrorazini?
Problemi kvantne fizike
Fizika kao znanost dijeli se na mnogo grana. Jedna od njih je i kvantna fizika, koja istražuje kvantne čestice kao najmanja tijela s energijom koja mogu međudjelovati.
Početkom 20. stoljeća, vladala je rasprava o fundamentalnoj prirodi svjetla. Znanstvenici nisu se mogli složiti da je svjetlost ili val ili čestica. Imalo je obilježja valova i čestica – na kraju, samo su došli do takvog zaključka.
Svjetlost je specifična u smislu da je nije moguće opisati na nama možda logičan način. Štoviše, takav zaključak se ispostavio da vrijedi i za kvantne čestice, kao i subatomske čestice poput elektrona.
Heisenbergov princip neodređenosti
Trenutno živimo u 21. stoljeću, no još uvijek ne znamo dosta toga o česticama. Kako je to moguće?
Ipak je tehnologija toliko napredovala zadnjih nekoliko desetljeća da bi nam detaljnije proučavanje čestica trebalo biti puno lakše.
Odgovor na to pitanje ponudio je Werner Heisenberg već 1925. godine. Koliko god priroda ima stabilne zakonitosti, izgleda da čak i ona postavlja određenu granicu u istraživanju. Prema Heisenbergu, detaljno istraživanje čestica nemoguće je. Točnije, nemoguće je odrediti točnu poziciju i zamah čestica u isto vrijeme.
Princip neodređenosti u praksi
Kako bi se lakše ilustriralo, zamislimo da se nalazimo u mračnoj sobi s teniskim reketom. Naš jedini zadatak bio bi pronaći lopte za tenis. Zatim bismo brzo primijetili da ih netko baca u sobu kad osjetimo jednu od njih na našim leđima.
Ipak, nakon nekog vremena, uspijemo udariti jednu loptu reketom. Međutim, kako smo to ostvarili, dobivamo novi zadatak: “Gdje se ta lopta sada nalazi?”
Izvor: Depositphotos
Analogno tome, kvantne čestice funkcioniraju na sličan način kada ih pokušamo promatrati, ili “pronaći”.
Kako oprema poput mikroskopa zahtijeva korištenje svjetlosti – koja se sastoji od elementarnih fotona – energija koju posjeduje svjetlost prenosi se na čestice koje se promatraju. Ako bismo im pokušali odrediti položaj, čestice bi se u kontaktu s fotonima pomaknule.
U drugom slučaju, ako bismo pokušali samo odrediti zamah čestica, ne bismo bili u mogućnosti odrediti njihov točan položaj jer su u stalnom pokretu. Kvantna priroda je time puno kompleksnija i dinamičnija nego što se na prvu čini.
Zaključak
Heisenberg je stoljeće prije uspio odrediti ograničenja istraživanja prirode.
Iako poprilično jednostavan, njegov princip neodređenosti objašnjava zašto nije moguće promatrati elementarne čestice u velikom detalju.
Pošto nam je svjetlost potrebna za percepciju svijeta, a sadrži energiju, promatranje čestica za sada nije moguće, barem na način koji mi možda očekujemo.
Izvori:
- ZME Science (28. rujna 2020.). Certainly Uncertain: What’s Heisenberg’s Uncertainty Principle.
Ja sam Marko Matas. Diplomirao sam studij pedagogije i nastavničkog smjera anglistike u Zadru. Bez obzira, vrlo sam znatiželjan te obožavam istraživati i druge znanosti. U slobodno vrijeme najviše proučavam astronomiju, povijest i biologiju te pronalazim manje poznate činjenice o istima.
