Mokslo ir technologijų pasaulis

Kino teatruose gruodžio viduryje pasirodžiusio „Žvaigždžių karų“ serijos filmo herojė Rei siekė iš senstelėjusio ir nuo visuomenės atsiskyrusio Luko Skaivokerio išmokti „galios“ paslaptis. O mokslininkams, bežiūrintiems šį filmą, kilo labai pagrįstų klausimų, leidinyje „The Conversation“ rašo Vinipego universiteto (Kanada) kvantinės fizikos profesorius Christopheris Wiebe.

Ar moksle – konkrečiai kvantinėje fizikoje – yra ko nors, kas primintų „galią“? Ar įmanoma manipuliuoti objektais per atstumą ir nedelsiant? Turėti atsakymų šiuolaikinė fizika gali.

Tai – ne visai tokios galios

Obi van Kenobis Lukui Skaivokeriui pirmajame „Žvaigždžių karų“ filme sakė, kad „galia supa mus, skverbiasi per mus ir sujungia galaktiką“.

Šiuolaikinei fizikai yra žinoma, kad fundamentaliosios jėgos yra keturios: dvi atominės, elektromagnetinė ir gravitacinė. Visos jos atlieka savo vaidmenį sujungiant medžiagas – nuo mažiausių atomų iki didžiausių kosminių kūnų.

Tačiau tikriausiai filme kalbama ne apie tokias galias. Senasis Benas Kenobis, Joda ir ilgainiui Lukas gebėjo telepatiškai bendrauti milžiniškais atstumais bei fiziškai judinti daiktus savo mintimis.

Ar tai yra įmanoma? Ką apie tai sako fizikos dėsniai?

Alberto Einsteino reliatyvumo teorija nubrėžė griežtus komunikacijos greičio apribojimus – bendravimo greitis negali būti didesnis už šviesos greitį.

Taigi, jeigu norėtumėte išsiųsti žinutę į Alderaano planetą norėdami įspėti vietos gyventojus apie gresiančią Imperijos ataką, to akimirksniu padaryti negalėsite – žinutės keliavimo greitį ribos šviesos greitis. Todėl net jeigu norėtumėte, negalėtumėte jų įspėti laiku taip, kad jie spėtų evakuotis.

Benas Kenobis niekaip negalėjo pajusti „galios“ sutrikdymo praėjus vos kelioms akimirkoms po to, kai Mirties žvaigždė sunaikino Alderaaną. O gal galėjo?

Tai tiesa. Visa tai tiesa

Ką apie informacijos perdavimą dideliais atstumais sako kvantinė fizika? Deja, A. Einsteino nustatytos greičio ribos negalėtume įveikti net skriedami „Tūkstantmečio sakalu“. Šį kartą ignoruosime Hano Solo absurdiškai skambantį, bet logiškai paaiškinamą teiginį, kad su šiuo laivu Kesselio trasą įveikė mažiau nei per 12 parsekų – parsekas yra ne laiko, o nuotolio mato vienetas.

Bet pasinaudojus vienu kvantinės mechanikos triuku dvi daleles galima susieti ypatingu būdu, po to jas atskirti ir stebėti, kaip viena jų per didelį atstumą veikia kitą. Tokia sąveika yra vadinama kvantiniu susietumu – dviejų objektų patalpinimu į kvantiškai susietą būseną. O tai jau yra šis tas gerokai keistesnio, nei kad George'as Lucasas sugebėjo įgyvendinti kino juostoje.

Susietumą galima pademonstruoti laboratorijoje, su šviesos dalelėmis. Kai tokios dvi dalelės – fotonai – yra atskiriamos dideliu atstumu, jos vis dar išlaiko tarpusavio sąsajas. Ir jeigu išmatuotumėte vienos iš šių dalelių savybes, kitos susietos dalelės būsena taip pat būtų apibrėžta akimirksniu, nepriklausomai nuo to, koks atstumas tas daleles skiria.

A. Einsteinui tokia idėja nepatiko – jis tai vadino „pamėklišku poveikiu per atstumą“. Bet šiuolaikinės fizikos eksperimentai parodė, kad susietumas yra tikrai egzistuojantis reiškinys – daleles galima sujungti per didelius atstumus.

Kaip pasakytų Hanas Solo, „Tai tiesa. Visa tai tiesa.“

Tiesą sakant, George'as Lucasas, rašydamas „Žvaigždžių karų“ scenarijus, viena akimi žvilgčiojo į kvantines teorijas. Tai vyko praėjusio amžiaus septintojo ir aštuntojo dešimtmečių sandūroje, kuomet „Naujojo amžiaus“ mąstytojai iškėlė hipotezę, jog kvantinis susietumas yra „galia“, kuri iš tiesų visus mus sujungia.

Iš fizikos eksperimentų gerai žinoma, kad stebėtojas gali tapti susietu su stebimuoju objektu, tokiu būdu pakeičiant stebėjimo rezultatus.

Dėl to kilo idėja, kad visi mes esame kažkokiu būdu susiję, kad iš tiesų egzistuoja kažkoks ryšys tarp visko, kas egzistuoja galaktikoje.

Bet ne viskas taip paprasta. Mat kvantinio susietumo efektai kasdieniams objektams yra itin silpni.

Tad jeigu Kylo Renas būtų fizikas, jis galėtų manipuliuoti dviem šviesos dalelėmis taip, kad jos taptų kvantiškai susietomis. Tačiau sustabdyti visą lazerio spindulį būtų kur kas sunkiau.

Kita vertus, tankiosios medžiagos – kietųjų kūnų – fizikoje susietumas yra įprastesnis reikalas. Kietojo kūno tyrėjai analizuoja ištisų milijardų dalelių bendrą susietumą, o jų tyrimai kartais baigiasi neįtikėtinais naujais rezultatais – pavyzdžiui, superlaidumo atradimu.

Štai tokie nauji reiškiniai – tokie, kaip superlaidininkas, levituojantis virš magneto dėl Meissnerio efekto – yra elektronų kvantinio susietumo makroskopinio lygio reiškinys.

Taigi, kaip pasakytų Benas Kenobis, žvelgiant iš tam tikro taško, „galios“ idėjoje esama šiokios tokios tiesos.

Kvantinis susietumas yra svarbus reiškinys šiuolaikinėje fizikoje, tai yra materijos ir energijos sujungiantysis principas. Bet didelio masto kvantinis susietumas yra sunkiai pasiekiamas reiškinys – jo stebėjimas gyvuose organizmuose yra dar mažiau tikėtinas.

Tai ką belieka pasakyti apie „galią“, kuri filme kartais vadinama „energijos lauku, sukurtu visų gyvų būtybių“?

Fizikai tik dabar pradeda tyrinėti kvantinio susietumo efektus biologinėje aplinkoje – kuriasi nauja mokslo sritis, vadinama „kvantine biologija“.

Bet jau dabar esama netiesioginių įrodymų, kad didelėse biologinėse molekulėse vykstančius procesus gali veikti kvantinio susietumo efektai.

Žinoma, būtina paminėti, kad tikimybė, jog susietumas yra svarbus reiškinys biologiniuose procesuose, yra menkas. Bet, kaip pasakytų Hanas Solo, „Nieko nepasakok apie tikimybes!“