Neskoršie experimenty tohto typu však odhalili, že podobne sa správajú aj spomínané elektróny. Hoci ich človek bežne vníma ako „častice“ – ktoré sa po odpútaní z atómu podieľajú na efektoch ako horenie či elektrina –, v Youngovom pokuse z jedného elektrónu akoby „vznikli“ dva, ktoré sa následne prekryli.

Podobne známe „nepochopiteľno“ je aj Heisenbergov princíp neurčitosti. Historický laureát Nobelovej ceny Werner Karl Heisenberg v roku 1927 dokázal, že ak meriame polohu častice v priestore, nie je možné zároveň zmerať jej rýchlosť (hybnosť) a naopak.

Podobne známy je aj Einsteinov-Podolského-Rosenov paradox: ak existujú dva kvantové systémy a vedci uskutočnia meranie v jednom, výsledný stav má okamžitý vplyv na stav v druhom systéme. Tomu zodpovedá ďalšia paradoxná teória známa ako kvantové previazanie (entanglement). Častice v skúmanom systéme nie je možné opisovať nezávisle, ale iba ako súčasť daného systému.

Kvantová mechanika svojimi bizarnosťami v konečnom dôsledku pripomína diela ako Alica v krajine zázrakov či Kráľovstvo krivých zrkadiel. Ako údajne povedal jeden z priekopníkov tejto disciplíny Richard Feynman: „Ak si myslíte, že rozumiete kvantovej fyzike, tak jej nerozumiete.“. Je preto fascinujúce, ak je možné tieto paradoxy pozorovať v systéme, ktorý je viditeľný voľným okom.

Pokus s čipom

Jednou z hlavných otázok kvantovej mechaniky dneška je podľa kráľovskej akadémie v Štokholme „maximálna veľkosť systému, ktorý môže demonštrovať kvantovomechanické efekty“. Hlavnými predstaviteľmi experimentálnej stránky tejto vedy sú totiž zariadenia ako švajčiarsky CERN, ktorý pracuje s mierkami zodpovedajúcimi veľkosti „priestoru“ subatomárnych častíc.

V polovici 80. rokov minulého storočia však Clarke, Devoret a Martinis viedli sériu pokusov s elektronickým čipovým obvodom, na ktorom pozorovali kvantové efekty v doposiaľ najväčšej mierke.

Obvod, ktorý v rokoch 1984 a 1985 použila trojica fyzikov, bol skonštruovaný zo supravodičov, teda z látok, ktoré vedú elektrický prúd s nulovým odporom. Jednotlivé supravodivé komponenty boli v čipe oddelené tenkou vrstvou nevodivého izolantu, „čo je konštrukcia známa ako Josephsonov spoj“, vysvetlila akadémia.

V newtonovskom vesmíre by nebolo možné, aby jednotlivé častice opustili svoj „materský“ atóm bez pridania veľkého množstva energie. V kvantovom vesmíre to však možné je, pričom prechod častice cez bariéru sa nazýva tunelovanie.

Nabité častice, v tomto prípade elektróny, prechádzali supravodičom spôsobom, „akoby boli jednou časticou, ktorá vypĺňala celý obvod“, a to napriek tomu, že by im mali akosi stáť v ceste vlastné častice obvodu – jadrá atómov.

Elektrický prúd sa v čipe vyskytoval bez akéhokoľvek napätia, no v momente, keď elektróny prekročili nevodivú bariéru, napätie pozorovateľne stúplo. Týmto spôsobom tak Clarke, Devoret a Martinis dokázali, že správanie elektriny v čipe je podmienené kvantovým správaním elektrónov. Zároveň to podľa švédskej akadémie ponúka možnosti ďalšieho vývoja kvantových technológií.

História fyzikálnych nobeloviek

Švédsky chemik a inžinier Alfred Bernhard Nobel bol na sklonku života presvedčeným pacifistom. Keď mu v roku 1888 zomrel brat Ludvig (dostal infarkt v Paríži), francúzske noviny údajne priniesli nekrológ s chybným uvedením mena – toho Alfredovho.

Denníky v mylnom nekrológu uviedli Alfreda Nobela ako „obchodníka so smrťou“, ktorý „zbohatol na vynájdení nových spôsobov, ako sa môžu ľudia navzájom zabíjať“. Práve on v roku 1867 namiešal prvý dynamit a treba dodať, že nebol jedinou trhavinou či vojenskou technológiou, ktorú vytvoril.

Na stránkach jeho nadácie je celý zoznam patentov, ktoré dokazujú jeho zbrojárske zameranie – od samohybných projektilov s vlastnou rotáciou [náboje tohto typu so špirálovým výbrusom sú dnes bežným strelivom, pozn. red.] cez prototyp nábojnice s izolovaným pušným prachom, prvé prototypy rakiet až po systém prečisťovania železnej rudy.

Keď si teda Alfred Nobel prečítal svoj nekrológ, uvedomil si ťažobu svojich vynálezov, a preto spísal závet, na základe ktorého sa výnosy z jeho majetku každoročne udeľujú vedcom, ktorí sa v predošlom roku najviac zaslúžili o blaho ľudstva. V poslednej vôli zároveň uviedol kategórie vedných odborov, v ktorých sa môžu vedci zaslúžiť o jeho ocenenie.

Nobelovku tak možno získať za fyziku, chémiu, fyziológiu alebo medicínu, literatúru a mier. Švédska kráľovská banka zároveň v roku 1969 založila separátnu Cenu za ekonomické vedy na pamiatku Alfreda Nobela. Tá sa neoficiálne nazýva nobelovkou za ekonómiu.

Spomínaný príbeh o mylnom nekrológu sa len traduje, Nobelov závet je však skutočný. V tom čase boli Švédsko a Nórsko v personálnej únii, po siahodlhých rokovaniach politických reprezentantov sa ustanovil takýto systém: cenu za mier udeľuje Nobelov výbor, každoročne vymenovaný nórskym parlamentom, zvyšné ceny odovzdáva švédska akadémia.

Okrem ekonómie – ktorá údajne vznikla ako náhrada za neexistujúce ceny za matematiku – teda siaha zoznam odovzdaných cien až do roku 1901. V tomto roku získal ocenenie za fyziku nemecký experimentálny fyzik Wilhelm Röntgen za objav vysokofrekvenčného žiarenia, ktoré nazval „lúčmi X“ a ktoré sa dnes nazývajú podľa neho.

Medzi ďalších svetoznámych fyzikov treba bezpochyby započítať Francúza Henriho Becquerela „za objav spontánnej rádioaktivity“ a manželov Curieovcov, ktorí pracovali s jeho objavom. Všetci traja získali cenu v roku 1903.

Netreba opomenúť ani Guglielma Marconiho a Karla Ferdinanda Brauna, ktorých v roku 1909 ocenili za „bezdrôtovú telegrafiu“, objaviteľa „kvánt“ (subatomárnych častíc) Maxa Plancka, Alberta Einsteina za objav fotoelektrického javu (1921), Nielsa Bohra za odhalenie štruktúry atómu (1922), Heisenberga za objav izotopov vodíka (1932), Erwina Schrödingera a Paula Diraca za rozvoj teórie atómov (1933), Enrica Fermiho za objav, že neutróny vedia spôsobiť rádioaktívny rozpad (1938), Pavla Čerenkova a kolegov za objav rovnomenného žiarenia (1958), Rogera Penrosea za výpočty, ktoré potvrdili súvis medzi vznikom čiernych dier a všeobecnou teóriou relativity (2020), a mnohých ďalších.

Laureáti z obdobia 20. až 40. rokov minulého storočia sú zároveň známi spoluprácou na aplikovaní teórií kvantovej fyziky pri vývoji prvej atómovej bomby (Projekt Manhattan).

Niekoľkí držitelia nobelovky za fyziku sa zviditeľnili v známom seriáli Teória veľkého tresku, najmä George Smoot (2008) za objav „čierneho telesa“, Saul Perlmutter (2011) za dôkaz o rozpínaní vesmíru a Kip Thorne (2017) za potvrdenie existencie gravitačných vĺn. V seriáli vystúpila aj laureátka ceny za chémiu Frances Arnoldová, ktorá napodobnila efekt „prirodzeného výberu“ pri vývoji enzýmov a za „riadenú evolúciu“ získala cenu v roku 2018.