Thomas Young je 1803. godine usmjerio snop svjetlosti na neprozirni ekran s dva proreza. Umjesto očekivane dvije pruge svjetlosti na projekcijskom platnu, vidio je nekoliko pruga, kao da je došlo do interferencije (superpozicije) dva vala svjetlosti iz svakog utora. Zapravo, u tom trenutku rođena je kvantna fizika, odnosno pitanja u njezinim temeljima. U 20. i 21. stoljeću pokazalo se da se ne samo svjetlost, nego svaka pojedinačna elementarna čestica, pa čak i neke molekule ponašaju kao val, kao kvanti, kao da prolaze kroz oba proreza istovremeno. Međutim, ako se u blizini proreza postavi senzor koji određuje što se točno događa s česticom na tom mjestu i kroz koji određeni prorez ona ipak prolazi, tada se na projekcijskom platnu pojavljuju samo dvije trake, kao da je činjenica opažanja (neizravni utjecaj) ) uništava valnu funkciju i objekt se ponaša kao materija. ( video)

Heisenbergov princip neodređenosti je temelj kvantne fizike!

Zahvaljujući otkriću iz 1927. godine, tisuće znanstvenika i studenata ponavljaju isti jednostavan eksperiment propuštanjem laserske zrake kroz sužavajući prorez. Logično, vidljivi trag lasera na projekcijskom platnu postaje sve uži nakon što se razmak smanji. Ali u određenom trenutku, kada prorez postane dovoljno uzak, mrlja od lasera iznenada počinje postajati sve šira i šira, rastežući se preko zaslona i blijedi sve dok prorez ne nestane. Ovo je najočitiji dokaz kvintesencije kvantne fizike - principa nesigurnosti Wernera Heisenberga, izvanrednog teorijskog fizičara. Njegova suština je da što točnije odredimo jednu od uparenih karakteristika kvantni sustav, to druga karakteristika postaje neizvjesnija. NA ovaj slučaj, što preciznije odredimo koordinate laserskih fotona po sužavajućem prorezu, to je impuls tih fotona neizvjesniji. U makrokozmosu možemo jednako dobro izmjeriti ili točnu lokaciju letećeg mača, uzimajući ga u ruke, ili njegov smjer, ali ne u isto vrijeme, budući da je to u suprotnosti i interferira jedno s drugim. ( , video)

Kvantna supravodljivost i Meissnerov efekt

Godine 1933. Walter Meissner otkrio je zanimljiv fenomen u kvantnoj fizici: u supravodiču ohlađenom na minimalne temperature, magnetsko polje je potisnuto izvan svojih granica. Taj se fenomen naziva Meissnerov efekt. Ako se obični magnet postavi na aluminij (ili neki drugi supravodič), a zatim se ohladi tekućim dušikom, tada će magnet poletjeti i visjeti u zraku, jer će "vidjeti" vlastito magnetsko polje istog polariteta pomaknuto od ohlađenog aluminija, a iste strane magneta odbijaju . ( , video)

Kvantna superfluidnost

Godine 1938. Pyotr Kapitsa ohladio je tekući helij na temperaturu blizu nule i otkrio da je tvar izgubila viskoznost. Taj se fenomen u kvantnoj fizici naziva superfluidnost. Ako se ohlađeni tekući helij izlije na dno čaše, on će i dalje iz nje istjecati uz stijenke. Zapravo, sve dok je helij dovoljno ohlađen, nema ograničenja za njegovo prolijevanje, bez obzira na oblik i veličinu posude. Krajem 20. i početkom 21. stoljeća superfluidnost pod određenim uvjetima otkrivena je i kod vodika i raznih plinova. ( , video)

kvantno tuneliranje

Godine 1960. Ivor Giever proveo je električne pokuse sa supravodičima odvojenim mikroskopskim filmom nevodljivog aluminijevog oksida. Pokazalo se da, suprotno fizici i logici, dio elektrona ipak prolazi kroz izolaciju. Time je potvrđena teorija o mogućnosti kvantnog efekta tuneliranja. To se ne odnosi samo na elektricitet, već i na sve elementarne čestice, one su također valovi prema kvantnoj fizici. Mogu proći kroz prepreke ako je širina tih prepreka manja od valne duljine čestice. Što je prepreka uža, to čestice češće prolaze kroz nju. ( , video)

Kvantna isprepletenost i teleportacija

Godine 1982. fizičar Alain Aspe, budući laureat Nobelova nagrada, poslao je dva istovremeno stvorena fotona višesmjernim senzorima za određivanje njihovog spina (polarizacije). Pokazalo se da mjerenje spina jednog fotona trenutačno utječe na položaj spina drugog fotona, koji postaje suprotan. Time je dokazana mogućnost kvantne isprepletenosti elementarne čestice i kvantna teleportacija. Znanstvenici su 2008. godine uspjeli izmjeriti stanje kvantno zapletenih fotona na udaljenosti od 144 kilometra, a interakcija između njih ipak se pokazala trenutnom, kao da su na jednom mjestu ili da nema prostora. Vjeruje se da će, ako takvi kvantno isprepleteni fotoni završe u suprotnim dijelovima svemira, interakcija između njih i dalje biti trenutna, iako svjetlost istu udaljenost prevladava za desetke milijardi godina. Zanimljivo, prema Einsteinu, nema vremena ni za fotone koji lete brzinom svjetlosti. Je li to slučajnost? Fizičari budućnosti ne misle tako! ( , video)

Kvantni Zeno efekt i vrijeme zaustavljanja

Godine 1989. skupina znanstvenika pod vodstvom Davida Winelanda promatrala je brzinu prijelaza iona berilija između atomskih razina. Ispostavilo se da sama činjenica mjerenja stanja iona usporava njihov prijelaz između stanja. Početkom 21. stoljeća u sličnom eksperimentu s atomima rubidija postignuto je 30 puta usporavanje. Sve je to potvrda kvantnog Zeno efekta. Njegovo značenje je da sama činjenica mjerenja stanja nestabilne čestice u kvantnoj fizici usporava brzinu njenog raspada i, teoretski, može ga potpuno zaustaviti. ( , video engleski)

Kvantna gumica odgođenog izbora

Godine 1999. skupina znanstvenika predvođena Marlanom Scalijem poslala je fotone kroz dva proreza, iza kojih je stajala prizma koja je svaki foton u nastajanju pretvarala u par kvantno zapletenih fotona i razdvajala ih u dva smjera. Prvi je poslao fotone u glavni detektor. Drugi smjer šalje fotone u sustav od 50% reflektora i detektora. Pokazalo se da ako je foton iz drugog smjera stigao do detektora koji su odredili prorez iz kojeg je izletio, tada je glavni detektor zabilježio njegov upareni foton kao česticu. Ako je foton iz drugog smjera stigao do detektora koji nisu odredili prorez iz kojeg je izletio, tada je glavni detektor zabilježio njegov upareni foton kao val. Ne samo da se mjerenje jednog fotona odrazilo na njegov kvantno zapleteni par, već se to dogodilo i izvan udaljenosti i vremena, jer je sekundarni sustav detektora bilježio fotone kasnije od glavnog, kao da je budućnost odredila prošlost. Vjeruje se da je ovo najnevjerojatniji eksperiment ne samo u povijesti kvantne fizike, već iu povijesti cijele znanosti, budući da potkopava mnoge od uobičajenih temelja svjetonazora. ( , video engleski)

Kvantna superpozicija i Schrödingerova mačka

Godine 2010. Aaron O'Connell stavio je malu metalnu ploču u neprozirnu vakuumsku komoru koju je ohladio na gotovo apsolutna nula. Zatim je primijenio impuls na ploču kako bi zavibrirala. No, senzor položaja pokazao je da ploča vibrira i da u isto vrijeme miruje, što je sasvim u skladu s teoretskom kvantnom fizikom. Ovo je bio prvi put da je dokazano načelo superpozicije na makroobjektima. U izoliranim uvjetima, kada nema interakcije kvantnih sustava, objekt može istovremeno biti u neograničenom broju bilo kojih mogućih pozicija, kao da više nije materijalan. ( , video)

Kvantna Cheshire mačka i fizika

Godine 2014. Tobias Denkmayr i njegovi kolege podijelili su tok neutrona u dvije zrake i napravili niz složenih mjerenja. Ispostavilo se da pod određenim okolnostima neutroni mogu biti u istom snopu i njihovi magnetski moment u drugom svežnju. Time je potvrđen kvantni paradoks osmijeha Cheshire mačke, kada se čestice i njihova svojstva mogu nalaziti, prema našoj percepciji, u različitim dijelovima prostora, poput osmijeha osim mačke u bajci "Alisa u zemlji čudesa". Ponovno se pokazalo da je kvantna fizika misterioznija i iznenađujuća od bilo koje bajke! ( , video engleski.)

Hvala na čitanju! Sada ste postali malo pametniji i naš svijet se malo razvedrio zbog ovoga. Podijelite poveznicu na ovaj članak sa svojim prijateljima i svijet će postati još bolji!

Po definiciji, kvantna fizika je grana teorijske fizike koja proučava kvantno-mehaničke sustave i sustave kvantnog polja te zakone njihovog gibanja. Osnovni zakoni kvantne fizike proučavaju se u okviru kvantne mehanike i kvantna teorija polja i koriste se u drugim granama fizike. Kvantnu fiziku i njene glavne teorije – kvantnu mehaniku, kvantnu teoriju polja – stvorili su u prvoj polovici 20. stoljeća mnogi znanstvenici, među kojima su Max Planck, Albert Einstein, Arthur Compton, Louis de Broglie, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Paul Dirac , Wolfgang Pauli .Kvantna fizika spaja nekoliko grana fizike, u kojima temeljnu ulogu imaju fenomeni kvantne mehanike i kvantne teorije polja, koji se manifestiraju na razini mikrokozmosa, ali imaju (što je još važnije) posljedice na razini makrokozmosa.

To uključuje:

kvantna mehanika;

kvantna teorija polja - i njezine primjene: nuklearna fizika, fizika elementarnih čestica, fizika visokih energija;

kvantna statistička fizika;

kvantna teorija kondenzirane tvari;

kvantna teorija čvrstog tijela;

kvantna optika.

Sam pojam kvant (od latinskog quantum - "koliko") je nedjeljivi dio bilo koje količine u fizici. Koncept se temelji na ideji kvantne mehanike koju neki fizikalne veličine može poprimiti samo određene vrijednosti (kažu da je fizikalna veličina kvantizirana). U nekim važnim posebnim slučajevima, ta vrijednost ili korak njezine promjene mogu biti samo cijeli umnošci neke temeljne vrijednosti - a potonja se naziva kvantom.

Kvanti nekih polja imaju posebna imena:

foton - kvant elektromagnetskog polja;

gluon - kvant vektorskog (gluonskog) polja u kvantnoj kromodinamici (omogućuje jaku interakciju);

graviton - hipotetski kvant gravitacijskog polja;

fonon – kvant oscilatorno gibanje kristalni atomi.

Općenito, kvantizacija je postupak za konstruiranje nečega pomoću diskretnog skupa veličina, na primjer, cijelih brojeva,

za razliku od konstruiranja korištenjem kontinuiranog skupa veličina, kao što su realni brojevi.

U fizici:

Kvantizacija - konstrukcija kvantne verzije neke nekvantne (klasične) teorije ili fizičkog modela

prema činjenicama kvantne fizike.

Feynmanova kvantizacija - kvantizacija u smislu funkcionalnih integrala.

Druga kvantizacija je metoda za opisivanje višečestičnih kvantno mehaničkih sustava.

Diracova kvantizacija

Geometrijska kvantizacija

U informatici i elektronici:

Kvantizacija je podjela niza vrijednosti određene veličine na konačan broj intervala.

Šum kvantizacije - greške koje se javljaju kod digitalizacije analognog signala.

U glazbi:

Kvantizacija nota - pomicanje nota do najbližih otkucaja u sekvenceru.

Treba napomenuti da, unatoč nizu izvjesnih uspjeha u opisivanju prirode mnogih pojava i procesa koji se događaju u svijetu oko nas, kvantna fizika danas, zajedno sa čitavim kompleksom svojih poddisciplina, nije cjelovit, cjelovit pojam, a iako se u početku podrazumijevalo da će se u okviru kvantne fizike izgraditi jedna cjelovita, dosljedna i objašnjavajuća sve poznate fenomene disciplina, danas to nije tako, npr. kvantna fizika nije u stanju objasniti principe i predstaviti radni model gravitacije, iako nitko ne sumnja da je gravitacija jedan od temeljnih osnovnih zakona svemira, a nemogućnost objašnjenja sa stajališta kvantnih pristupa samo govori da su nesavršeni, te da nisu potpuni i konačna istina u posljednjoj instanci.

Štoviše, unutar same kvantne fizike postoje različite struje i pravci, od kojih predstavnici svake nude svoja objašnjenja fenomenoloških eksperimenata koja nemaju jednoznačnu interpretaciju. Unutar same kvantne fizike, znanstvenici koji je zastupaju nemaju zajedničko mišljenje i zajedničko razumijevanje, često su njihova tumačenja i objašnjenja istih fenomena čak i suprotna. Čitatelj bi trebao shvatiti da je sama kvantna fizika samo međukoncept, skup metoda, pristupa i algoritama koji je čine, a moglo bi se ispostaviti da će se nakon nekog vremena razviti mnogo potpuniji, savršeniji i dosljedniji koncept , s drugim pristupima i drugim metodama. Ipak, čitatelja će svakako zanimati glavni fenomeni koji su predmet proučavanja kvantne fizike, a koji, kada se modeli koji ih objašnjavaju spoje u jedinstveni sustav, mogu postati osnova za potpuno novu znanstvenu paradigmu. Dakle, evo događaja:

1. Korpuskularno-valni dualizam.

U početku se pretpostavljalo da je dualnost val-čestica karakteristična samo za fotone svjetlosti, koji u nekim slučajevima

ponašaju se kao struja čestica, a kod drugih kao valovi. Ali mnogi eksperimenti kvantne fizike pokazali su da je ovo ponašanje karakteristično ne samo za fotone, već i za sve čestice, uključujući one koje čine fizički gustu materiju. Jedan od naj slavni eksperimenti u ovom području je eksperiment s dva proreza, kada je struja elektrona bila usmjerena na ploču u kojoj su bila dva paralelna uska proreza, iza ploče je bio ekran neprobojan za elektrone, na kojem se moglo vidjeti točno kakve uzorke pojavljuju se na njemu od elektrona. I u nekim slučajevima, ova se slika sastojala od dvije paralelne trake, isto kao dva utora na ploči ispred ekrana, koje su karakterizirale ponašanje elektronske zrake, nešto poput toka malih kuglica, ali u drugim slučajevima, na ekranu se stvorio uzorak karakterističan za interferenciju valova (mnogo paralelnih pruga od kojih je najdeblja u sredini, a tanja na rubovima). Pri pokušaju detaljnijeg istraživanja procesa pokazalo se da jedan elektron može proći kroz samo jedan prorez ili kroz dva proreza istovremeno, što je potpuno nemoguće kada bi elektron bio samo čvrsta čestica. Zapravo, trenutno već postoji stajalište, iako nedokazano, ali očito vrlo blizu istini, i od ogromne važnosti sa stajališta svjetonazora, da elektron zapravo nije ni val ni čestica , već je isprepletenost primarnih energija, ili materija, upletenih zajedno i kruže u određenoj orbiti, au nekim slučajevima pokazuju svojstva vala. a u nekima i svojstva čestice.

Mnogi obični ljudi vrlo slabo razumiju, ali što je elektronski oblak koji okružuje atom, a koji je opisan u

škola, pa šta je to, oblak elektrona, odnosno da ih ima puno, ti elektroni, ne, ne tako, oblak je isti elektron,

samo je nekako razmazan u orbiti, kao kap, i kada pokušavate odrediti gdje se točno nalazi, uvijek morate koristiti

probabilistički pristupi, budući da, iako je proveden ogroman broj eksperimenata, nikada nije bilo moguće točno utvrditi gdje se elektron nalazi u orbiti u određenom trenutku vremena, to se može odrediti samo s određenom vjerojatnošću. I sve to iz istog razloga što elektron nije čvrsta čestica, a prikazivanje, kao u školskim udžbenicima, kao čvrste lopte koja kruži u orbiti, u osnovi je pogrešno i kod djece stvara pogrešnu ideju o \u200b\ u200bkako se stvari zapravo događaju u prirodi, procesi na mikro razini, posvuda oko nas, uključujući i nas same.

2. Odnos promatranog i promatrača, utjecaj promatrača na promatrano.

U istim pokusima s pločom s dva proreza i ekranom, a i u sličnim, neočekivano se pokazalo da je ponašanje elektrona kao vala i kao čestice u potpuno mjerljivoj ovisnosti o tome je li prisutan izravni znanstvenik-promatrač. u eksperimentu ili ne, i ako je bio prisutan, kakva je očekivanja imao od rezultata eksperimenta!

Kada je znanstvenik koji je promatrao očekivao da će se elektroni ponašati kao čestice, oni su se ponašali kao čestice, ali kada je znanstvenik koji je očekivao da će se ponašati kao valovi zauzeo njegovo mjesto, elektroni su se ponašali kao struja valova! Očekivanje promatrača izravno utječe na rezultat pokusa, iako ne u svim slučajevima, ali u sasvim mjerljivom postotku pokusa! Važno je, jako važno shvatiti da promatrani eksperiment i sam promatrač nisu nešto odvojeno jedno od drugoga, već su dio jednog jedinstvenog sustava, bez obzira kakvi zidovi stoje između njih. Izuzetno je važno shvatiti da je cijeli proces našeg života kontinuirano i neprekidno promatranje,

za druge ljude, pojave i predmete, i za sebe. I premda očekivanje uočljivog ne određuje uvijek točno rezultat radnje,

osim toga, postoji još mnogo drugih čimbenika, no utjecaj ovih je vrlo vidljiv.

Prisjetimo se koliko je puta u našim životima bilo situacija da osoba obavi neki posao, priđe mu drugi i počne ga pažljivo promatrati, au tom trenutku ta osoba ili pogriješi ili napravi neki nehotičan postupak. I mnogima je poznat taj neuhvatljiv osjećaj, kada učinite neku radnju, počnu vas pažljivo promatrati, a kao rezultat toga više ne možete učiniti tu radnju, iako ste je prilično uspješno učinili prije pojave promatrača.

A sada se sjetimo da je većina ljudi odgojena i odgojena, kako u školama tako iu institutima, da se sve oko nas, i fizički gusta materija, i svi objekti, i mi sami, sastoje od atoma, a atomi se sastoje od jezgri i kruže oko njih. elektroni, a jezgre su protoni i neutroni i sve su to takve tvrde kuglice koje su međusobno povezane različiti tipovi kemijske veze, a vrste tih veza određuju prirodu i svojstva tvari. A o mogućem ponašanju čestica sa stajališta valova, a time i svih objekata od kojih se te čestice sastoje, pa i nas samih,

nitko ne govori! Većina to ne zna, ne vjeruje u to i ne koristi se! Odnosno, od okolnih objekata očekuje ponašanje upravo kao skup čvrstih čestica. Pa, ponašaju se i ponašaju se kao skup čestica u različitim kombinacijama. Gotovo nitko ne očekuje ponašanje objekta izgrađenog od fizički guste materije, poput struje valova, zdravom razumu se čini nemogućim, iako za to nema temeljnih prepreka, a sve zbog netočnih i pogrešnih modela i shvaćanja svijeta koji nas okružuje. su položeni u ljude od djetinjstva, kao rezultat Kad osoba odraste, on ne koristi ove mogućnosti, on čak i ne zna da postoje. Kako možete koristiti ono što ne znate. A budući da na planeti postoje milijarde takvih nevjerujućih i nesvjesnih ljudi, sasvim je moguće da će sveukupnost javna svijest Svi ljudi na zemlji, kao neka vrsta prosjeka za bolnicu, definiraju kao zadani uređaj svijeta oko sebe kao skup čestica, gradivnih blokova i ništa više (uostalom, prema jednom od modela, svi čovječanstvo je ogromna zbirka promatrača).

3. Kvantna nelokalnost i kvantna isprepletenost.

Jedan od temeljnih i definirajućih koncepata kvantne fizike je kvantna nelokalnost i s njom izravno povezana kvantna isprepletenost, odnosno kvantna isprepletenost, što je u osnovi ista stvar. Upečatljivi primjeri kvantne isprepletenosti su, primjerice, pokusi koje je proveo Alain Aspect, u kojima je provedena polarizacija fotona emitiranih iz istog izvora, a primljenih na dva različita prijamnika. I pokazalo se da ako promijenite polarizaciju (orijentaciju spina) jednog fotona, polarizacija drugog fotona se mijenja u isto vrijeme, i obrnuto, a ta promjena polarizacije se događa trenutno, bez obzira na udaljenost na kojoj su ti fotoni su jedno od drugog. Čini se kao da su dva fotona emitirana iz jednog izvora međusobno povezana, iako između njih ne postoji očita prostorna povezanost, a promjena parametara jednog fotona trenutno dovodi do promjene parametara drugog fotona. Važno je razumjeti da fenomen kvantne isprepletenosti, odnosno isprepletenosti, vrijedi ne samo za mikro, već i za makro razinu.

Jedan od prvih pokaznih eksperimenata u ovom području bio je eksperiment ruskih (tada još sovjetskih) torzijskih fizičara.

Shema eksperimenta bila je sljedeća: uzeli su komad najobičnijeg smeđeg ugljena iskopanog u rudnicima za spaljivanje u kotlovnicama i razrezali ga na 2 dijela. Budući da je čovječanstvo već jako dugo upoznato s ugljenom, on je vrlo dobro proučen objekt, kako u pogledu njegovih fizikalnih tako i kemijskih svojstava, molekularnih veza, topline koja se oslobađa prilikom izgaranja po jedinici volumena i tako dalje. Dakle, jedan komad ugljena ostao je u laboratoriju u Kijevu, drugi komad ugljena je odvezen u laboratorij u Krakovu. Svaki od tih komada je pak izrezan na 2 identična dijela, rezultat je bio - 2 identična komada istog ugljena bila su u Kijevu, a 2 identična komada u Krakovu. Potom su u Kijevu i Krakowu uzeli po jedan komad i oba istovremeno spalili, te izmjerili količinu topline koja se oslobađa pri izgaranju. Ispalo je otprilike isto, očekivano. Zatim je komad ugljena u Kijevu ozračen torzionim generatorom (onaj u Krakowu nije ničim ozračen) i opet su oba ta komada spaljena. I ovaj put su oba ova komada dala učinak oko 15% više topline pri spaljivanju nego pri gorenju prva dva komada. Povećanje oslobađanja topline tijekom izgaranja ugljena u Kijevu bilo je razumljivo, jer je bio pod utjecajem zračenja, kao rezultat toga, promijenila se njegova fizička struktura, što je uzrokovalo povećanje oslobađanja topline tijekom izgaranja za oko 15%. Ali taj komad, koji je bio u Krakovu, također je povećao oslobađanje topline za 15%, iako nije bio ničim ozračen! I ovaj je komad ugljena promijenio svoje fizička svojstva, iako nije on bio ozračen, nego neki drugi komad (s kojim su nekada bili dio jedne cjeline, što je temeljno važna točka za razumijevanje suštine), a udaljenost od 2000 km između tih dijelova uopće nije bila prepreke, promjene u strukturi oba komada ugljena dogodile su se trenutno, što je utvrđeno ponovnim ponavljanjem pokusa. Ali morate shvatiti da ovaj proces ne mora nužno vrijediti samo za ugljen, možete koristiti bilo koji drugi materijal, a učinak će, sasvim očekivano, biti potpuno isti!

Odnosno, kvantna isprepletenost i kvantna nelokalnost vrijede i u makroskopskom svijetu, a ne samo u mikrokozmosu elementarnih čestica - općenito, to je sasvim točno, jer se svi makro objekti sastoje upravo od tih elementarnih čestica!

Iskreno radi, treba napomenuti da su torzijski fizičari mnoge kvantne fenomene smatrali manifestacijom torzijskih polja, a neki kvantni fizičari, naprotiv, smatrali su torzijska polja posebnim slučajem manifestacije kvantnih učinaka. Što, općenito, ne čudi, jer i jedni i drugi proučavaju i istražuju isti svijet oko sebe, s istim univerzalnim zakonitostima, kako na mikro tako i na makro razini,

i neka koriste različite pristupe i različitu terminologiju u objašnjavanju pojava, bit je i dalje ista.

No vrijedi li taj fenomen samo za nežive objekte, kakva je situacija sa živim organizmima, je li moguće detektirati slične učinke tamo?

Pokazalo se da da, a jedan od onih koji je to dokazao je američki liječnik Cleve Baxter. U početku se ovaj znanstvenik specijalizirao za testiranje poligrafa, odnosno uređaja, detektora laži, koji se koristi za ispitivanje ispitanika u laboratorijima CIA-e. Proveden je niz uspješnih eksperimenata da se registriraju i utvrde različite emocionalna stanja ovisno o poligrafskim očitanjima, te razvijen učinkovite metode, a danas se koristi za ispitivanje putem detektora laži. S vremenom su se liječnikovi interesi proširili, pa je započeo eksperimente s biljkama i životinjama. Među nizom vrlo zanimljivih rezultata treba izdvojiti jedan koji je izravno povezan s kvantnom isprepletenošću i kvantnom nelokalnošću, a to su sljedeći - sudioniku eksperimenta uzete su žive stanice iz usta i stavljene u epruvetu (to poznato je da stanice uzete za uzorak

ljudi žive još nekoliko sati), ova je epruveta spojena na poligraf. Tada je osoba od koje je uzet ovaj uzorak proputovala nekoliko desetaka, pa i stotina kilometara, i tamo doživjela razne stresne situacije. Tijekom godina istraživanja, Cleve Baxter je dobro proučio koja konkretna poligrafska očitanja odgovaraju određenim stresni uvjeti osoba. Vođen je strogi protokol u kojem se jasno bilježilo vrijeme ulaska u stresne situacije, a vodio se i protokol za bilježenje očitanja poligrafa spojenog na epruvetu s još živim stanicama.sinkronic između ulaska osobe u stresna situacija i gotovo istodobna reakcija stanica u obliku odgovarajućih poligrafskih dijagrama!Odnosno, iako su stanice uzete od osobe za testiranje i sama osoba bile odvojene u prostoru, među njima je još uvijek postojala povezanost, te promjena emocionalnog i mentalno stanječovjeka gotovo odmah odražava u reakciji stanica in vitro.

Rezultat je ponovljen više puta, bilo je pokušaja ugradnje olovnih zaslona kako bi se epruveta izolirala poligrafom, ali to nije pomoglo,

svejedno, čak i iza glavnog paravana bilo je gotovo sinkrono registriranje promjena stanja.

Odnosno, kvantna isprepletenost i kvantna nelokalnost vrijede i za neživu i za živu prirodu, štoviše, potpuno je prirodna prirodna pojava događa svuda oko nas! Mislim da mnoge čitatelje zanima, pa čak i više od toga, je li moguće putovati ne samo u svemiru, već iu vremenu, možda postoje neki eksperimenti koji to potvrđuju, a vjerojatno tu mogu pomoći kvantna isprepletenost i kvantna nelokalnost? Pokazalo se da takvi eksperimenti postoje! Jednu od njih proveo je poznati sovjetski astrofizičar Nikolaj Aleksandrovič Kozirev, a sastojala se u sljedećem. Svima je poznato da položaj zvijezde koju vidimo na nebu nije istinit, jer za tih tisuća godina koliko svjetlost leti od zvijezde do nas, ona se sama za to vrijeme već pomaknula na sasvim mjerljivu udaljenost. Znajući procijenjenu putanju zvijezde, možemo pretpostaviti gdje bi trebala biti sada, a štoviše, možemo izračunati gdje bi trebala biti u budućnosti u sljedećem trenutku (u vremenskom razdoblju, jednako tome vrijeme potrebno svjetlosti da putuje od nas do ove zvijezde), ako približno odredimo putanju njezina kretanja. A uz pomoć teleskopa posebnog dizajna (refleksni teleskop), potvrđeno je da ne samo da postoji vrsta signali,

šireći se svemirom gotovo trenutačno, bez obzira na udaljenost od tisuća svjetlosnih godina (zapravo, "razmazuje" se po svemiru, poput elektrona u orbiti), ali je također moguće registrirati signal iz budućeg položaja zvijezde, odnosno položaj u kojem još nije, Neće je uskoro biti! I to je na ovoj izračunatoj točki putanje. Ovdje se neizbježno javlja pretpostavka da, poput elektrona "razmazanog" duž orbite, i budući da je u biti kvantno-nelokalni objekt, zvijezda koja rotira oko središta galaksije, poput elektrona oko jezgre atoma, također ima neka slična svojstva. Također, ovaj eksperiment dokazuje mogućnost prijenosa signala ne samo u prostoru, već iu vremenu. Ovaj eksperiment se prilično aktivno diskreditira u medijima,

s pripisivanjem mitskih i mističnih svojstava, ali treba napomenuti da je ponovljena i nakon smrti Kozyreva u dvije različite laboratorijske baze, od strane dvije neovisne skupine znanstvenika, jedne u Novosibirsku (na čelu s akademikom Lavrentievom), i drugi u Ukrajini, od strane istraživačke grupe Kukoch , štoviše, na različitim zvijezdama, i posvuda su dobiveni isti rezultati, potvrđujući Kozyrevljevo istraživanje! Iskreno radi, vrijedno je napomenuti da iu elektrotehnici iu radiotehnici postoje slučajevi kada, pod određenim uvjetima, prijemnik prima signal nekoliko trenutaka prije nego što ga je emitirao izvor. Ova činjenica, u pravilu ignorirano i uzimano kao greška, a nažalost, često se čini da znanstvenici jednostavno nisu imali hrabrosti crno nazvati crnim, a bijelo bijelim, samo zato što je to navodno nemoguće i ne može biti.

Jesu li postojali drugi slični eksperimenti koji bi potvrdili ovaj zaključak? Ispostavilo se da su to bili doktor medicinskih znanosti, akademik Vlail Petrovich Kaznacheev. Operateri su bili obučeni, od kojih je jedan bio smješten u Novosibirsku, a drugi - na sjeveru, na Diksonu. Sustav simbola je razvijen, dobro naučen i asimiliran od strane oba operatera. U određeno vrijeme, uz pomoć Kozyrevljevih zrcala, signal se prenosio s jednog operatera na drugi, a primatelj nije unaprijed znao koji će od znakova biti poslan. Vođen je strogi protokol koji je bilježio vrijeme slanja i primanja znakova. I nakon provjere protokola pokazalo se da su neki znakovi primljeni gotovo istovremeno sa slanjem, neki su primljeni sa zakašnjenjem, što se čini mogućim i sasvim prirodnim, ali neke znakove je operater prihvatio PRIJE nego su poslani! To jest, zapravo su poslani iz budućnosti u prošlost. Ovi pokusi još uvijek nemaju strogo službenu znanstveno objašnjenje, ali očito su iste prirode. Na temelju njih se može pretpostaviti s dovoljnim stupnjem točnosti da su kvantna isprepletenost i kvantna nelokalnost ne samo mogući, nego i da postoje ne samo u prostoru, već iu vremenu!

WikiHow je wiki, što znači da je mnoge naše članke napisalo više autora. Prilikom izrade ovog članka, 11 ljudi radilo je na njegovom uređivanju i poboljšanju, uključujući i anonimne osobe.

Kvantna fizika (aka kvantna teorija ili kvantna mehanika) je zasebna grana fizike koja se bavi opisom ponašanja i međudjelovanja materije i energije na razini elementarnih čestica, fotona i nekih materijala pri vrlo niskim temperaturama. Kvantno polje se definira kao "akcija" (ili u nekim slučajevima kutni moment) čestice koja je u rasponu od sićušnog fizička konstanta, koja se naziva Planckova konstanta.

Koraci

Planckova konstanta

Počnite s učenjem fizičkog koncepta Planckove konstante. U kvantnoj mehanici, Planckova konstanta je kvant djelovanja, označen kao h. Slično, za međudjelovanje elementarnih čestica, kvant kutni moment je reducirana Planckova konstanta (Planckova konstanta podijeljena s 2 π) označena kao ħ a zove se "h s crticom". Vrijednost Planckove konstante je izuzetno mala, ona kombinira one trenutke impulsa i oznake akcija koje imaju općenitiji matematički koncept. Ime kvantna mehanika implicira da se neke fizikalne veličine, poput kutnog momenta, mogu samo mijenjati diskretno, nije kontinuirano ( cm. analogni) način.

• Na primjer, kutni moment elektrona vezanog za atom ili molekulu je kvantiziran i može poprimiti samo vrijednosti koje su višekratnici smanjene Planckove konstante. Ova kvantizacija povećava orbitalu elektrona za niz cjelobrojnih primarnih kvantnih brojeva. Nasuprot tome, kutni moment obližnjih nevezanih elektrona nije kvantiziran. Planckova konstanta također se koristi u kvantnoj teoriji svjetlosti, gdje je kvant svjetlosti foton, a materija stupa u interakciju s energijom kroz prijenos elektrona između atoma, odnosno "kvantni skok" vezanog elektrona.
• Jedinice Planckove konstante također se mogu smatrati vremenskim trenutkom energije. Na primjer, u predmetnom području fizike čestica, virtualne čestice su predstavljene kao masa čestica koje spontano izlaze iz vakuuma na vrlo malom području i igraju ulogu u njihovoj interakciji. Granica života ovih virtualnih čestica je energija (masa) svake čestice. Kvantna mehanika ima veliko područje, ali Planckova konstanta prisutna je u svakom njezinom matematičkom dijelu.

1. Naučite o teškim česticama. Teške čestice prelaze iz klasičnog u kvantni energetski prijelaz. Čak i ako se slobodni elektron, koji ima neka kvantna svojstva (kao što je rotacija), kao nevezani elektron, približi atomu i uspori (možda zbog svoje emisije fotona), on prelazi iz klasičnog u kvantno ponašanje kako njegova energija pada ispod energija ionizacije. Elektron se veže za atom i njegov kutni moment u odnosu na atomsku jezgru ograničen je kvantnom vrijednošću orbitale koju može zauzeti. Ovaj prijelaz je iznenadan. Može se usporediti s mehaničkim sustavom koji mijenja svoje stanje iz nestabilnog u stabilno, ili se njegovo ponašanje mijenja iz jednostavnog u kaotično, ili se čak može usporediti s raketnim brodom koji usporava i pada ispod brzine polijetanja, te kruži oko neke zvijezda ili neki drugi nebeski objekt. Za razliku od njih, fotoni (koji su bestežinski) ne čine takav prijelaz: oni jednostavno prolaze kroz prostor nepromijenjeni sve dok ne stupe u interakciju s drugim česticama i nestanu. Ako pogledate u noćno nebo, fotoni nekih zvijezda putuju svjetlosnim godinama nepromijenjeni, zatim stupaju u interakciju s elektronom u vašoj molekuli mrežnice, emitiraju svoju energiju i zatim nestaju.

Klasična fizika, koja je postojala prije izuma kvantne mehanike, opisuje prirodu na običnom (makroskopskom) mjerilu. Većina teorija u klasičnoj fizici može se izvesti kao aproksimacije koje djeluju na skalama na koje smo navikli. Kvantna fizika (ona je također kvantna mehanika) razlikuje se od klasične znanosti po tome što su energija, količina gibanja, kutni moment i druge veličine spregnutog sustava ograničene na diskretne vrijednosti (kvantizacija). Objekti imaju posebne karakteristike i u obliku čestica i u obliku valova (dualnost čestica vala). I u ovoj znanosti postoje ograničenja točnosti s kojom se količine mogu mjeriti (načelo nesigurnosti).

Može se reći da se nakon pojave kvantne fizike dogodila svojevrsna revolucija u egzaktnim znanostima, koja je omogućila preispitivanje i analizu svih starih zakona koji su se prije smatrali nepobitnim istinama. Je li to dobro ili loše? Možda je to dobro, jer prava znanost nikada ne smije stajati na mjestu.

No, “kvantna revolucija” bila je svojevrsni udarac fizičarima stare škole, koji su se morali pomiriti s činjenicom da se pokazalo da je ono u što su prije vjerovali samo skup pogrešnih i arhaičnih teorija kojima je potrebna hitna revizija. i prilagodba na nova stvarnost. Većina fizičara s oduševljenjem je prihvatila te nove ideje o poznatoj znanosti, pridonoseći njezinom proučavanju, razvoju i implementaciji. Danas kvantna fizika postavlja dinamiku cijele znanosti u cjelini. Napredni eksperimentalni projekti (poput Velikog hadronskog sudarača) nastali su upravo zahvaljujući njoj.

Otvor

Što se može reći o temeljima kvantne fizike? Postupno je proizašla iz raznih teorija osmišljenih da objasne fenomene koji se nisu mogli pomiriti s klasičnom fizikom, kao što je Max Planckovo rješenje iz 1900. godine i njegov pristup problemu zračenja iz mnogih znanstveni problemi, kao i korespondencija između energije i frekvencije u radu Alberta Einsteina iz 1905. koji je objasnio fotoelektrične učinke. Ranu teoriju kvantne fizike sredinom 1920-ih temeljito su revidirali Werner Heisenberg, Max Born i drugi. Moderna teorija formuliran u različitim posebno razvijenim matematičkim konceptima. U jednoj od njih, aritmetička funkcija (ili valna funkcija) daje nam opsežne informacije o amplitudi vjerojatnosti lokacije impulsa.

Znanstveno istraživanje Valna suština svjetlosti započela je prije više od 200 godina, kada su veliki i priznati znanstvenici tog vremena predložili, razvili i dokazali teoriju svjetlosti na temelju vlastitih eksperimentalnih opažanja. Zvali su to val.

Godine 1803. poznati engleski znanstvenik Thomas Young proveo je svoj poznati dvostruki eksperiment, kao rezultat kojeg je napisao poznato djelo "O prirodi svjetla i boje", koje je odigralo veliku ulogu u oblikovanju modernih ideja o ovim poznatim fenomenima. Taj je eksperiment odigrao veliku ulogu u općem prihvaćanju ove teorije.

Takvi eksperimenti često su opisani u raznim knjigama, na primjer, "Osnove kvantne fizike za lutke". Suvremeni eksperimenti s ubrzanjem elementarnih čestica, primjerice, potraga za Higgsovim bozonom u Velikom hadronskom sudaraču (skraćeno LHC) provode se upravo kako bi se pronašle praktične potvrde mnogih čisto teoretskih kvantnih teorija.

Priča

Michael Faraday je 1838. godine, na radost cijelog svijeta, otkrio katodne zrake. Nakon ovih senzacionalnih studija uslijedila je izjava Gustava Kirchhoffa o problemu zračenja, tzv. "crnog tijela" (1859.), kao i poznata pretpostavka Ludwiga Boltzmanna da energetska stanja bilo kojeg fizičkog sustava mogu također biti diskretan (1877). Kasnije se pojavila kvantna hipoteza koju je razvio Max Planck (1900.). Smatra se jednim od temelja kvantne fizike. Hrabra izjava da se energija može i emitirati i apsorbirati u diskretnim "kvantima" (ili energetskim paketima) točno je u skladu s vidljivim obrascima zračenja crnog tijela.

Veliki doprinos kvantnoj fizici dao je svjetski poznati Albert Einstein. Impresioniran kvantnim teorijama, razvio je vlastitu. opća teorija relativnost – tako se to zove. Na razvoj su utjecala i otkrića u kvantnoj fizici posebna teorija relativnost. Mnogi su znanstvenici u prvoj polovici prošlog stoljeća počeli proučavati ovu znanost na Einsteinov prijedlog. Ona je tada prednjačila, svi su je voljeli, sve je zanimala. Nije ni čudo, jer zatvorila je tolike "rupe" u klasičnoj fizikalnoj znanosti (ali stvorila je i nove), ponudila znanstveno opravdanje za putovanje kroz vrijeme, telekinezu, telepatiju i paralelne svjetove.

Uloga promatrača

Svaki događaj ili stanje izravno ovisi o promatraču. Obično se ovako ukratko objašnjavaju osnove kvantne fizike ljudima koji su daleko od egzaktnih znanosti. Međutim, u stvarnosti je sve mnogo kompliciranije.

To je u savršenom skladu s mnogim okultnim i religijskim tradicijama koje stoljećima inzistiraju na sposobnosti ljudi da utječu na događaje oko sebe. To je na neki način i temelj za znanstveno objašnjenje izvanosjetilne percepcije, jer sada se ne čini apsurdnom tvrdnja da osoba (promatrač) može snagom misli utjecati na fizička zbivanja.

Svako svojstveno stanje promatranog događaja ili objekta odgovara svojstvenom vektoru promatrača. Ako je spektar operatora (promatrača) diskretan, promatrani objekt može doseći samo diskretan svojstvene vrijednosti. Naime, predmet promatranja, kao i njegove karakteristike, u potpunosti je određen upravo ovim operatorom.

Za razliku od konvencionalne klasične mehanike (ili fizike), ne može se napraviti simultana predviđanja konjugiranih varijabli kao što su položaj i moment. Na primjer, elektroni se mogu (s određenom vjerojatnošću) nalaziti približno u određenom području prostora, ali je njihov točan matematički položaj zapravo nepoznat.

Konture konstantne gustoće vjerojatnosti, koje se često nazivaju "oblaci", mogu se iscrtati oko jezgre atoma kako bi se konceptualiziralo gdje će se elektron najvjerojatnije nalaziti. Heisenbergovo načelo nesigurnosti dokazuje nemogućnost točnog lociranja čestice s obzirom na njen konjugirani moment. Neki modeli u ovoj teoriji čisto su apstraktne računalne prirode i ne impliciraju primijenjenu vrijednost. Međutim, često se koriste za izračunavanje složenih interakcija na razini i drugih suptilnih stvari. Osim toga, ova grana fizike omogućila je znanstvenicima da pretpostave mogućnost stvarnog postojanja mnogih svjetova. Možda ćemo ih uskoro moći vidjeti.

valne funkcije

Zakoni kvantne fizike vrlo su opsežni i raznoliki. Oni se presijecaju s idejom valnih funkcija. Neki posebni stvaraju širenje vjerojatnosti koje je inherentno konstantno ili neovisno o vremenu, na primjer, kada je u stacionarnom stanju energije, čini se da vrijeme nestaje u odnosu na valnu funkciju. To je jedan od učinaka kvantne fizike, koji je za nju temeljan. Zanimljiva je činjenica da je u ovoj neobičnoj znanosti fenomen vremena radikalno revidiran.

Teorija poremećaja

Međutim, postoji nekoliko pouzdanih načina za razvoj rješenja potrebnih za rad s formulama i teorijama u kvantnoj fizici. Jedna takva metoda, općenito poznata kao "teorija poremećaja", koristi analitički rezultat za elementarni kvantnomehanički model. Napravljen je kako bi donio rezultate eksperimenata za razvoj još složenijeg modela koji je povezan s jednostavnijim modelom. Evo rekurzije.

Ovaj pristup posebno je važan u teoriji kvantnog kaosa, koja je iznimno popularna za tumačenje različitih događaja u mikroskopskoj stvarnosti.

Pravila i zakoni

Pravila kvantne mehanike su temeljna. Tvrde da je prostor za implementaciju sustava apsolutno temeljan (ima točkasti proizvod). Druga tvrdnja je da su učinci koje promatra ovaj sustav ujedno i osebujni operatori koji utječu na vektore u samom ovom mediju. Međutim, oni nam ne govore koji Hilbertov prostor ili koji operatori postoje u ovom trenutku. Mogu se odabrati na odgovarajući način kako bi se dobio kvantitativni opis kvantnog sustava.

Značaj i utjecaj

Od nastanka ove neobične znanosti, mnogi antiintuitivni aspekti i rezultati proučavanja kvantne mehanike izazvali su glasne filozofske rasprave i brojna tumačenja. Čak temeljna pitanja, kao što su pravila o izračunu različitih amplituda i distribucija vjerojatnosti, zaslužuju poštovanje javnosti i mnogih vodećih znanstvenika.

Na primjer, jednog je dana tužno primijetio kako uopće nije siguran razumije li se itko od znanstvenika u kvantnu mehaniku. Prema Stevenu Weinbergu, trenutačno ne postoji jedinstvena interpretacija kvantne mehanike koja bi odgovarala svima. To sugerira da su znanstvenici stvorili "čudovište", da u potpunosti razumiju i objasne postojanje koje oni sami nisu u stanju. No, to ni na koji način ne narušava relevantnost i popularnost ove znanosti, već privlači mlade stručnjake koji žele rješavati doista složene i neshvatljive probleme.

Osim toga, kvantna mehanika je nametnula potpunu reviziju objektivnih fizikalnih zakona svemira, što je dobra vijest.

Kopenhagensko tumačenje

Prema tom tumačenju, standardna definicija uzročnosti koja nam je poznata iz klasične fizike više nije potrebna. Prema kvantnim teorijama, kauzalnost u nama uobičajenom smislu uopće ne postoji. svi fizičke pojave objašnjavaju se sa stajališta međudjelovanja najsitnijih elementarnih čestica na subatomskoj razini. Ovo je područje, unatoč naizgled nevjerojatnom, izuzetno obećavajuće.

kvantna psihologija

Što se može reći o odnosu između kvantne fizike i ljudske svijesti? Ovo je lijepo napisano u knjizi koju je 1990. napisao Robert Anton Wilson pod nazivom Kvantna psihologija.

Prema teoriji iznesenoj u knjizi, svi procesi koji se odvijaju u našem mozgu određeni su zakonima opisanim u ovom članku. Odnosno, ovo je svojevrsni pokušaj prilagodbe teorije kvantne fizike psihologiji. Ova teorija se smatra paraznanstvenom i nije priznata od strane akademske zajednice.

Wilsonova knjiga značajna je po tome što on u njoj nudi skup različitih tehnika i praksi, u jednoj ili drugoj mjeri dokazujući njegovu hipotezu. Na ovaj ili onaj način, čitatelj mora sam odlučiti vjeruje li ili ne u održivost takvih pokušaja primjene matematičkih i fizičkih modela na humanističke znanosti.

Neki su Wilsonovu knjigu shvatili kao pokušaj opravdanja mističnog razmišljanja i povezivanja sa znanstveno dokazanim novonastalim fizičkim formulacijama. Ovo vrlo netrivijalno i upečatljivo djelo traženo je više od 100 godina. Knjiga se objavljuje, prevodi i čita diljem svijeta. Tko zna, možda s razvojem kvantne mehanike, odnos znanstvene zajednice prema kvantna psihologija.

Zaključak

Zahvaljujući ovoj izvanrednoj teoriji, koja je ubrzo postala zasebna znanost, uspjeli smo istražiti okolnu stvarnost na razini subatomskih čestica. Ovo je najmanja razina od svih mogućih, potpuno nedostupna našoj percepciji. Ono što su fizičari prije znali o našem svijetu treba hitno revidirati. S ovim se slažu apsolutno svi. Postalo je očito da različite čestice mogu međusobno djelovati na potpuno nezamislivim udaljenostima, koje možemo mjeriti samo složenim matematičkim formulama.

Osim toga, kvantna mehanika (i kvantna fizika) dokazala je mogućnost postojanja mnogih paralelnih stvarnosti, putovanja kroz vrijeme i drugih stvari koje su se kroz povijest smatrale samo znanstvenom fantastikom. Ovo je nedvojbeno ogroman doprinos ne samo znanosti, već i budućnosti čovječanstva.

Za zaljubljene znanstvena slika svijeta, ova znanost može biti i prijatelj i neprijatelj. Činjenica je da kvantna teorija otvara široke mogućnosti za razne spekulacije o nekoj paraznanstvenoj temi, što je već pokazano na primjeru jedne od alternativnih psihološke teorije. Neki moderni okultisti, ezoteričari i pristaše alternativnih religijskih i duhovnih pokreta (najčešće psihokultova) okreću se teorijskim konstrukcijama ove znanosti kako bi potkrijepili racionalnost i istinitost svojih mističnih teorija, vjerovanja i praksi.

Ovo je slučaj bez presedana kada su jednostavne teoretičarske misli i apstraktne matematičke formule dovele do prave znanstvene revolucije i stvorile nova znanost, prekrižio je sve što se prije znalo. Kvantna fizika donekle je opovrgla zakone aristotelovske logike, jer je pokazala da kod izbora "ili-ili" postoji još jedna (ili, možda, nekoliko) alternativa.

29.10.2016

Unatoč zvučnosti i tajanstvenosti današnje teme, pokušat ćemo reći Što proučava kvantna fizika jednostavnim riječima , koji dijelovi kvantne fizike imaju mjesto biti i zašto je kvantna fizika u načelu potrebna.

Materijal ponuđen u nastavku dostupan je svima za razumijevanje.

Prije nego što počnemo blebetati o tome što proučava kvantna fizika, bilo bi na redu podsjetiti se kako je sve počelo...

Do sredinom devetnaestog stoljeća čovječanstvo se uhvatilo u koštac s proučavanjem problema koji se nisu mogli riješiti pomoću aparata klasične fizike.

Niz pojava činilo se "čudnim". Na neka pitanja uopće nije odgovoreno.

Godine 1850. William Hamilton vjerujući da klasična mehanika nije u stanju točno opisati kretanje svjetlosnih zraka, nudi vlastitu teoriju, koja je ušla u povijest znanosti pod imenom formalizma Hamilton-Jacobija, koji se temeljio na postulatu valne teorije svjetlosti.

Godine 1885., nakon svađe s prijateljem, švicarski fizičar Johann Balmer empirijski je izveo formulu koja je omogućila izračunavanje valnih duljina spektralnih linija s vrlo velikom točnošću.

Balmer tada nije mogao objasniti razloge otkrivenih obrazaca.

Godine 1895. Wilhelm Roentgen je, istražujući katodne zrake, otkrio zračenje, koje je nazvao X-zrake (kasnije preimenovane u zrake), koje je karakterizirao snažan prodoran karakter.

Godinu dana kasnije, 1896., Henri Becquerel, proučavajući uranove soli, otkrio je spontano zračenje sličnih svojstava. Nova pojava nazvana je radioaktivnost.

Godine 1899. dokazana je valna priroda X-zraka.

Slika 1. Utemeljitelji kvantne fizike Max Planck, Erwin Schrödinger, Niels Bohr

Godina 1901. obilježena je pojavom prvog planetarnog modela atoma, koji je predložio Jean Perrin. Nažalost, sam znanstvenik je napustio ovu teoriju, ne pronalazeći potvrdu za to sa stajališta teorije elektrodinamike.

Dvije godine kasnije, japanski znanstvenik Hantaro Nagaoka predložio je drugi planetarni model atoma, u čijem je središtu trebala biti pozitivno nabijena čestica, oko koje bi elektroni kružili u orbitama.

Ova teorija, međutim, nije uzela u obzir zračenje koje emitiraju elektroni, pa stoga nije mogla, na primjer, objasniti teoriju spektralnih linija.

Osvrćući se na strukturu atoma, Joseph Thomson je 1904. godine prvi protumačio pojam valencije s fizičkog stajališta.

Godina rođenja kvantne fizike možda se može prepoznati kao 1900., povezujući s njom govor Maxa Plancka na skupu njemačkih fizičara.

Planck je bio taj koji je predložio teoriju koja je ujedinila mnoge do tada različite fizički pojmovi, formule i teorije, uključujući Boltzmannovu konstantu, povezivanje energije i temperature, Avogadrov broj, Wienov zakon pomaka, naboj elektrona, Boltzmannov zakon zračenja…

Također je uveo pojam kvanta djelovanja (druga - nakon Boltzmannove konstante - temeljna konstanta).

Daljnji razvoj kvantne fizike izravno je povezan s imenima Hendrika Lorentza, Alberta Einsteina, Ernsta Rutherforda, Arnolda Sommerfelda, Maxa Borna, Nielsa Bohra, Erwina Schrödingera, Louisa de Brogliea, Wernera Heisenberga, Wolfganga Paulija, Paula Diraca, Enrica Fermija i mnogi drugi izvanredni znanstvenici, nastali u prvoj polovici 20. stoljeća.

Znanstvenici su uspjeli razumjeti prirodu elementarnih čestica s neviđenom dubinom, proučiti interakcije čestica i polja, otkriti kvarkovsku prirodu materije, izvesti valnu funkciju, objasniti temeljne koncepte diskretnosti (kvantizacije) i dualnosti val-čestica.

Kvantna teorija, kao nijedna druga, približila je čovječanstvo razumijevanju temeljnih zakona svemira, zamijenila uobičajene koncepte točnijima, prisilila da preispita ogroman broj fizičkih modela.

Što proučava kvantna fizika?

Kvantna fizika opisuje svojstva materije na razini mikrofenomena, istražujući zakone gibanja mikroobjekata (kvantnih objekata).

Predmet kvantne fizike su kvantni objekti dimenzija 10 −8 cm ili manje. To:

• molekule,
• atomi,
• atomske jezgre,
• elementarne čestice.

Glavne karakteristike mikroobjekata su masa mirovanja i električno punjenje. Masa jednog elektrona (me) je 9,1 10 −28 g.

Usporedbe radi, masa miona je 207 me, neutrona je 1839 me, a protona je 1836 me.

Neke čestice uopće nemaju masu mirovanja (neutrino, foton). Njihova masa je 0 me.

Električni naboj bilo kojeg mikroobjekta je višekratnik naboja elektrona koji je jednak 1,6 · 10 −19 C. Uz nabijene postoje i neutralni mikroobjekti, čiji je naboj jednak nuli.

Slika 2. Kvantna fizika prisiljena preispitati tradicionalne poglede na koncepte valova, polja i čestica

Električni naboj složenog mikroobjekta jednak je algebarskom zbroju naboja njegovih sastavnih čestica.

Među svojstvima mikroobjekata je vrtjeti(u doslovni prijevod s engleskog - "rotirati").

Uobičajeno je tumačiti ga kao neovisno o vanjski uvjeti kutni moment kvantnog objekta.

Poleđini je teško naći adekvatnu sliku u stvarnom svijetu. Ne može se prikazati kao vrcaljka zbog svoje kvantne prirode. Klasična fizika ne može opisati ovaj objekt.

Prisutnost spina utječe na ponašanje mikroobjekata.

Prisutnost spina unosi značajne značajke u ponašanje objekata u mikrokozmosu, od kojih se većina - nestabilni objekti - spontano raspadaju, pretvarajući se u druge kvantne objekte.

Stabilni mikro-objekti, koji uključuju neutrine, elektrone, fotone, protone, kao i atome i molekule, mogu se raspasti samo pod utjecajem snažne energije.

Kvantna fizika potpuno apsorbira klasičnu fiziku, smatrajući je svojim graničnim slučajem.

Zapravo, kvantna fizika je - in široki smisao- moderna fizika.

Ono što kvantna fizika opisuje u mikrokozmosu se ne može percipirati. Zbog toga je mnoge odredbe kvantne fizike teško zamisliti, za razliku od objekata koje opisuje klasična fizika.

Unatoč tome, nove teorije omogućile su promjenu naših ideja o valovima i česticama, o dinamičkom i probabilističkom opisu, o kontinuiranom i diskretnom.

Kvantna fizika nije samo novonastala teorija.

Ovo je teorija koja je uspjela predvidjeti i objasniti nevjerojatan broj fenomena - od procesa koji se događaju u atomske jezgre, do makroskopskih učinaka u svemiru.

Kvantna fizika, za razliku od klasične fizike, proučava materiju na fundamentalnoj razini, dajući tumačenja fenomena okolne stvarnosti koja tradicionalna fizika nije u stanju dati (primjerice, zašto atomi ostaju stabilni ili jesu li elementarne čestice doista elementarne).

Kvantna teorija daje nam mogućnost da svijet opišemo točnije nego što je bilo prihvaćeno prije njezina nastanka.

Značaj kvantne fizike

Teorijski razvoj koji čini bit kvantne fizike primjenjiv je na proučavanje nezamislivo golemih svemirski objekti, te iznimno male elementarne čestice.

kvantna elektrodinamika uranja nas u svijet fotona i elektrona, fokusirajući se na proučavanje interakcija među njima.

Kvantna teorija kondenzirane tvari produbljuje znanja o supertekućinama, magnetima, tekućim kristalima, amorfnim tijelima, kristalima i polimerima.

Slika 3. Kvantna fizika je čovječanstvu dala puno točniji opis svijeta oko nas

Znanstveno istraživanje posljednjih desetljeća usmjereno je na proučavanje strukture kvarkova elementarnih čestica u okviru samostalne grane kvantne fizike - kvantna kromodinamika.

Nerelativistička kvantna mehanika(ona koja je izvan okvira Einsteinove teorije relativnosti) proučava mikroskopske objekte koji se kreću relativno malom brzinom (manjom od), svojstva molekula i atoma, njihovu strukturu.

kvantna optika bavi se znanstvenim proučavanjem činjenica povezanih s manifestacijom kvantnih svojstava svjetlosti (fotokemijski procesi, toplinsko i stimulirano zračenje, fotoelektrični efekt).

kvantna teorija polja je objedinjujući dio koji uključuje ideje teorije relativnosti i kvantne mehanike.

Znanstvene teorije razvijene u okviru kvantne fizike dale su snažan poticaj razvoju, kvantna elektronika, tehnologija, kvantna teorija čvrsto tijelo, znanost o materijalima, kvantna kemija.

Bez nastanka i razvoja navedenih grana znanja bilo bi nemoguće stvarati, svemirski brodovi, nuklearni ledolomci, mobilne komunikacije i mnogi drugi korisni izumi.