• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Andra
    Star Wars sista Jedi kan använda kraften i kvantvetenskapen

    Rey, spelad av Daisy Ridley, tränar på kraftens sätt i Star Wars:The Last Jedi.

    Som Star Wars:The Last Jedi öppnar på bio och dess hjältinna Rey försöker lära sig kraftens sätt av en åldrad och isolerad Luke Skywalker, det väcker några uppenbara och pågående frågor:

    Finns det något inom vetenskapen – särskilt inom kvantfysiken – som liknar Kraften? Kan objekt manipuleras omedelbart på avstånd?

    svar, modern fysik kan ha.

    Det är inte de krafter du letar efter

    Obi-Wan Kenobi berättade för Luke Skywalker i originalet Stjärnornas krig film att Kraften "omger oss och penetrerar oss; den binder samman galaxen."

    Moderna fysiker vet att det faktiskt finns fyra grundläggande krafter:de två kärnkrafterna, den elektromagnetiska kraften och gravitationskraften. Alla dessa spelar en roll för att binda samman materia, från de minsta atomerna till de största planeterna.

    Dock, det är förmodligen inte de krafter vi letar efter. Gamle Ben Kenobi, Yoda, och, så småningom, Luke, kunde kommunicera telepatiskt över stora avstånd och flytta föremål med sina sinnen.

    Är dessa bedrifter möjliga? Vad säger fysikens lagar om detta?

    Jag finner din brist på tro störande

    Einsteins relativitetsteori satte några strikta gränser för hur snabbt vi kan kommunicera – den ultimata hastighetsgränsen är ljusets hastighet.

    Rey, hjältinnan i Star Wars:The Last Jedi, övar sina färdigheter i kraften, i den här förhandsfilmstrailern.

    Så, om du behövde skicka ett meddelande till Alderaan för att varna medborgarna för en kejserlig attack, det skulle alltid vara en försening. Även om du skulle vilja, du kunde inte varna dem i tid för att evakuera eftersom det tar tid för ljuset att färdas för att sända meddelandet.

    Ben Kenobi kunde omöjligt ha känt en störning i kraften bara några ögonblick efter att Dödsstjärnan förstörde Alderaan. Eller kunde han?

    Det är sant, allt av det

    Vad säger kvantfysiken om information som överförs över stora avstånd? Tyvärr kan vi inte bryta Einsteins hastighetsgräns, även om vi hade Millennium Falcon. Vi lägger undan Han Solos kanske inte så absurda påstående att det gjorde Kessel Run på mindre än 12 parsecs – ett mått på avstånd, inte tid.

    Dock, genom ett trick av kvantmekanik, du kan länka två partiklar på ett speciellt sätt, skilja dem åt, och observera sedan effekterna av den ena på den andra över stora avstånd. Detta är känt som kvantintrassling - att placera två objekt i samma intrasslade kvanttillstånd. Och det är konstigare än allt annat Stjärnornas krig skaparen George Lucas kunde komma på (Jar Jar Binks utesluten, självklart).

    Intrassling kan påvisas i labbet med ljuspartiklar. När dessa två partiklar, eller fotoner, är åtskilda över stora avstånd, de är fortfarande korrelerade med varandra. Om du mäter en partikel, den andra partikelns tillstånd kommer att bestämmas omedelbart oavsett hur långt bort den är.

    Einstein gillade inte den här idén, eftersom det var "läskig action på avstånd". Dock, moderna fysikexperiment har visat att intrassling är verklig – partiklar kan kopplas samman över stora avstånd.

    Som Han Solo skulle säga:"Det är sant. Alltihop."

    Faktiskt, George Lucas var influerad av kvantteorin när han skrev originalmanuset till Stjärnornas krig . I slutet av 1960-talet och början av 1970-talet New Age-tänkare föreslog att kvantintrassling är en "kraft" som verkligen binder oss alla tillsammans.

    Ben Kenobi (Alec Guinness) förklarar kraften för Luke Skywalker (Mark Hamill) i Star Wars. Kredit:Lucasfilm

    Det är välkänt i fysikexperiment att observatören kan bli intrasslad med föremålet som de mäter, ändra mätningen.

    Detta ledde till tanken att vi alla är intrasslade på något sätt, och det finns verkligen ett samband mellan allt levande i galaxen.

    Jag har en dålig känsla av det här

    Det finns en hake, fastän. Effekterna av kvantintrassling tenderar att vara mycket små för vardagliga föremål.

    Om Kylo Ren var fysiker, han kunde manipulera några ljuspartiklar för att bli kvanttrasslade, men att stoppa en laserstråle i dess spår skulle vara svårare.

    Dock, i en värld av kondenserad materiens fysik – studiet av fasta ämnen – är intrassling vanligare.

    Fasta tillståndsfysiker studerar intrassling av miljarder och miljarder partiklar tillsammans, ofta med spektakulära nya resultat som supraledning.

    Dessa nya fenomen – som en supraledare som svävar över en magnet i Meissner-effekten – kommer från makroskopiska kvantförvecklingar av elektroner, eller en spöklik "kraft" som verkar över stora avstånd.

    Kvantsammantrasslingens "Kraft" vaknar verkligen i dessa nya "kvantmaterial".

    Fysikern Michio Kaku beskriver ett kvantintrasslat tillstånd av materia - en supraledare - och Meissner-effekten som leder till magnetisk levitation. Kredit:BBC

    Ur en viss synvinkel

    Så, det finns viss sanning i tanken bakom "The Force, "ur en viss synvinkel, som Ben Kenobi skulle säga.

    Kvantförveckling spelar en roll i modern fysik och det är en bindande princip för materia och energi. Dock, kvantintrassling i stor skala är svår att uppnå, och ännu svårare att observera hos levande varelser.

    Hur är det med Kraften som "ett energifält skapat av allt levande?"

    Fysiker studerar först nu effekterna av kvantintrassling i biologi, inom ett relativt nytt område som kallas "kvantbiologi".

    Det finns indicier för att processer i stora biomolekyler kan påverkas av kvantintrasslingseffekter.

    Sannolikheten för att intrassling spelar en betydande roll i livets processer verkar vara låga. Dock, som Han Solo skulle säga:"Berätta aldrig oddsen för mig!"

    Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.




    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com