1803 m. Thomas Youngas nukreipė šviesos spindulį į nepermatomą ekraną su dviem plyšiais. Vietoj tikėtinų dviejų šviesos ruožų projekciniame ekrane jis pamatė kelis ruožus, tarsi būtų trukdžiusi (superpozicija) dviejų šviesos bangų iš kiekvieno lizdo. Tiesą sakant, būtent šiuo metu gimė kvantinė fizika, tiksliau – klausimai jos įkūrimo pradžioje. XX–XXI amžiuje buvo įrodyta, kad ne tik šviesa, bet ir bet kuri pavienė elementarioji dalelė ir net kai kurios molekulės elgiasi kaip banga, kaip kvantai, tarsi vienu metu pereitų per abu plyšius. Tačiau jei šalia plyšių yra padėtas jutiklis, kuris nustato, kas tiksliai nutinka dalelei šioje vietoje ir pro kurią plyšį ji vis dėlto praeina, tada projekciniame ekrane atsiranda tik dvi juostos, tarsi stebėjimo faktas (netiesioginė įtaka). ) sunaikina bangos funkciją ir objektas elgiasi kaip medžiaga. ( vaizdo įrašą)

Heisenbergo neapibrėžtumo principas yra kvantinės fizikos pagrindas!

Dėl 1927 m. atradimo tūkstančiai mokslininkų ir studentų kartoja tą patį paprastą eksperimentą, leidžiantį lazerio spindulį per siaurėjantį plyšį. Logiškai mąstant, projekciniame ekrane matomas lazerio pėdsakas vis siaurėja sumažėjus tarpui. Tačiau tam tikru momentu, kai plyšys pakankamai susiaurėja, lazerio dėmė staiga pradeda platėti ir platėti, driekiasi per visą ekraną ir blunka, kol plyšys išnyksta. Tai yra akivaizdžiausias kvantinės fizikos kvintesencijos įrodymas – Wernerio Heisenbergo, išskirtinio teorinio fiziko, neapibrėžtumo principas. Jo esmė ta, kad kuo tiksliau nustatome vieną iš suporuotų charakteristikų kvantinė sistema, tuo neaiškesnė tampa antroji charakteristika. AT Ši byla, kuo tiksliau pagal siaurėjantį plyšį nustatome lazerio fotonų koordinates, tuo neapibrėžtesnis tampa šių fotonų impulsas. Makrokosmose lygiai taip pat galime išmatuoti tikslią skrendančio kardo vietą, paėmę jį į rankas, arba jo kryptį, bet ne tuo pačiu metu, nes tai prieštarauja vienas kitam ir trukdo vienas kitam. ( , vaizdo įrašą)

Kvantinis superlaidumas ir Meisnerio efektas

1933 metais Walteris Meissneris atrado įdomų reiškinį kvantinėje fizikoje: superlaidininke, atšaldytame iki minimalios temperatūros, magnetinis laukas išstumiamas iš savo ribų. Šis reiškinys vadinamas Meisnerio efektu. Jei ant aliuminio (ar kito superlaidininko) uždėtas paprastas magnetas, o po to atšaldomas skystu azotu, magnetas pakils ir pakibs ore, nes „matys“ pasislinkusį savo tokio paties poliškumo magnetinį lauką. iš atvėsusio aliuminio, o tos pačios magnetų pusės atstumia . ( , vaizdo įrašą)

Kvantinis supertakumas

1938 metais Piotras Kapitsa skystą helią atšaldė iki artimos nuliui temperatūros ir nustatė, kad medžiaga prarado klampumą. Šis reiškinys kvantinėje fizikoje vadinamas superskysčiu. Jei ant stiklinės dugno bus pilamas atvėsęs skystas helis, jis vis tiek ištekės iš jos palei sienas. Tiesą sakant, kol helis yra pakankamai atšaldytas, jo išsiliejimui nėra jokių apribojimų, nepaisant konteinerio formos ir dydžio. XX amžiaus pabaigoje ir 21 amžiaus pradžioje superskystumas tam tikromis sąlygomis buvo aptiktas ir vandenilyje bei įvairiose dujose. ( , vaizdo įrašą)

kvantinis tunelis

1960 metais Ivoras Gieveris atliko elektrinius eksperimentus su superlaidininkais, atskirtais mikroskopine nelaidžio aliuminio oksido plėvele. Paaiškėjo, kad, priešingai nei fizika ir logika, dalis elektronų vis tiek praeina pro izoliaciją. Tai patvirtino teoriją apie kvantinio tunelio efekto galimybę. Tai taikoma ne tik elektrai, bet ir bet kokioms elementarioms dalelėms, jos pagal kvantinę fiziką taip pat yra bangos. Jie gali pereiti kliūtis, jei šių kliūčių plotis yra mažesnis už dalelės bangos ilgį. Kuo siauresnė kliūtis, tuo dažniau pro jas prasiskverbia dalelės. ( , vaizdo įrašą)

Kvantinis įsipainiojimas ir teleportacija

1982 m. fizikas Alain Aspe, būsimasis laureatas Nobelio premija, nusiuntė du vienu metu sukurtus fotonus į daugiakrypčius jutiklius jų sukimuisi (poliarizacijai) nustatyti. Paaiškėjo, kad vieno fotono sukinio matavimas akimirksniu paveikia antrojo fotono sukinio padėtį, kuri tampa priešinga. Tai įrodė kvantinio įsipainiojimo galimybę elementariosios dalelės ir kvantinė teleportacija. 2008 metais mokslininkams pavyko išmatuoti kvantiniu būdu susipynusių fotonų būseną 144 kilometrų atstumu, o sąveika tarp jų vis tiek pasirodė esanti momentinė, tarsi jie būtų vienoje vietoje arba nebūtų erdvės. Manoma, kad jei tokie kvantiškai susipynę fotonai atsidurs priešingose ​​visatos dalyse, tai jų sąveika vis tiek bus momentinė, nors šviesa tą patį atstumą įveikia per kelias dešimtis milijardų metų. Įdomu tai, kad, pasak Einšteino, nėra laiko ir fotonams, skraidantiems šviesos greičiu. Ar tai sutapimas? Ateities fizikai taip nemano! ( , vaizdo įrašą)

Kvantinis Zeno efektas ir sustojimo laikas

1989 metais mokslininkų grupė, vadovaujama Davido Winelando, stebėjo berilio jonų perėjimo tarp atominių lygių greitį. Paaiškėjo, kad vien jonų būsenos matavimo faktas sulėtino jų perėjimą tarp būsenų. XXI amžiaus pradžioje panašiame eksperimente su rubidžio atomais buvo pasiektas 30 kartų sulėtėjimas. Visa tai yra kvantinio Zeno efekto patvirtinimas. Jo prasmė ta, kad pats nestabilios dalelės būsenos matavimo faktas kvantinėje fizikoje sulėtina jos skilimo greitį ir teoriškai gali jį visiškai sustabdyti. ( , video angliškai)

Atidėto pasirinkimo kvantinis trintukas

1999 m. Marlano Scali vadovaujama mokslininkų grupė išsiuntė fotonus per du plyšius, už kurių stovėjo prizmė, kuri kiekvieną atsirandantį fotoną pavertė pora kvantinių įsipainiojusių fotonų ir skyrė juos dviem kryptimis. Pirmasis išsiuntė fotonus į pagrindinį detektorių. Antroji kryptis siuntė fotonus į 50% atšvaitų ir detektorių sistemą. Paaiškėjo, kad jei antrosios krypties fotonas pasiekė detektorius, kurie nustatė plyšį, iš kurio jis išskrido, tai pagrindinis detektorius savo suporuotą fotoną užfiksavo kaip dalelę. Jei fotonas iš antrosios krypties pasiekė detektorius, kurie nenustatė plyšio, iš kurio jis išskrido, tai pagrindinis detektorius savo suporuotą fotoną užfiksavo kaip bangą. Ne tik vieno fotono matavimas atsispindėjo jo kvantinėje poroje, bet tai atsitiko ir už atstumo ir laiko ribų, nes antrinė detektorių sistema fotonus fiksavo vėliau nei pagrindinė, tarsi ateitis nulemtų praeitį. Manoma, kad tai pats neįtikėtiniausias eksperimentas ne tik kvantinės fizikos, bet ir viso mokslo istorijoje, nes griauna daugelį įprastų pasaulėžiūros pagrindų. ( , vaizdo įrašas anglų kalba)

Kvantinė superpozicija ir Šriodingerio katė

2010 m. Aaronas O'Connellas į nepermatomą vakuuminę kamerą įdėjo nedidelę metalinę plokštelę, kurią atvėsino iki beveik absoliutus nulis. Tada jis davė impulsą plokštelei, kad ji vibruotų. Tačiau padėties jutiklis parodė, kad plokštė vibravo ir tuo pat metu buvo ramybės būsenoje, o tai tiksliai atitiko teorinę kvantinę fiziką. Tai buvo pirmas kartas, kai buvo įrodytas makroobjektų superpozicijos principas. Izoliuotomis sąlygomis, kai nėra kvantinių sistemų sąveikos, objektas vienu metu gali būti neribotame skaičiuje bet kokių galimų pozicijų, tarsi jis nebėra materialus. ( , vaizdo įrašą)

Kvantinė Češyro katė ir fizika

2014 m. Tobias Denkmayr ir jo kolegos padalijo neutronų srautą į du pluoštus ir atliko sudėtingų matavimų seriją. Paaiškėjo, kad tam tikromis aplinkybėmis neutronai gali būti tame pačiame pluošte, o jų magnetinis momentas kitame ryšulyje. Taip pasitvirtino Češyro katės šypsenos kvantinis paradoksas, kai dalelės ir jų savybės gali išsidėstyti, mūsų suvokimu, skirtingose ​​erdvės vietose, kaip šypsena atskirai nuo katės pasakoje „Alisa Stebuklų šalyje“. Dar kartą kvantinė fizika pasirodė paslaptingesnė ir stebinesnė už bet kokią pasaką! ( , video angliškai.)

Ačiū, kad skaitėte! Dabar jūs tapote šiek tiek protingesni ir mūsų pasaulis dėl to šiek tiek pašviesėjo. Pasidalinkite šio straipsnio nuoroda su draugais ir pasaulis taps dar geresnis!

Pagal apibrėžimą kvantinė fizika yra teorinės fizikos šaka, tirianti kvantines mechanines ir kvantinio lauko sistemas bei jų judėjimo dėsnius. Pagrindiniai kvantinės fizikos dėsniai tiriami kvantinės mechanikos rėmuose ir kvantinė teorija srityse ir yra naudojami kitose fizikos šakose. Kvantinę fiziką ir pagrindines jos teorijas – kvantinę mechaniką, kvantinio lauko teoriją – XX amžiaus pirmoje pusėje sukūrė daugelis mokslininkų, tarp jų Maxas Planckas, Albertas Einšteinas, Arthuras Comptonas, Louisas de Broglie, Nielsas Bohras, Erwinas Schrödingeris, Paulas Diracas. , Wolfgangas Pauli.Kvantinė fizika jungia keletą fizikos šakų, kuriose esminį vaidmenį atlieka kvantinės mechanikos ir kvantinio lauko teorijos reiškiniai, pasireiškiantys mikrokosmoso lygmeniu, bet turintys (svarbių) pasekmių makrokosmoso lygmenyje.

Jie apima:

Kvantinė mechanika;

kvantinio lauko teorija – ir jos pritaikymai: branduolių fizika, elementariųjų dalelių fizika, didelės energijos fizika;

kvantinė statistinė fizika;

kondensuotos medžiagos kvantinė teorija;

kieto kūno kvantinė teorija;

kvantinė optika.

Pats terminas Kvantas (iš lot. quantum - „kiek“) yra nedaloma bet kokio kiekio dalis fizikoje. Koncepcija pagrįsta kvantinės mechanikos idėja, kurią kai kurie fiziniai dydžiai gali paimti tik tam tikras vertes (jie sako, kad fizinis dydis yra kvantuotas). Kai kuriais svarbiais ypatingais atvejais ši reikšmė arba jos pokyčio žingsnis gali būti tik kokios nors pagrindinės reikšmės sveikieji kartotiniai – pastaroji vadinama kvantu.

Kai kurių laukų kvantai turi specialius pavadinimus:

fotonas – elektromagnetinio lauko kvantas;

gliuonas – vektoriaus (gluono) lauko kvantas kvantinėje chromodinamikoje (suteikia stiprią sąveiką);

gravitonas – hipotetinis gravitacinio lauko kvantas;

fononas – kvantinis svyruojantis judesys kristalų atomai.

Apskritai, kvantavimas yra procedūra, skirta sukurti kažką naudojant atskirą dydžių rinkinį, pavyzdžiui, sveikuosius skaičius,

priešingai nei konstravimas naudojant ištisinį dydžių rinkinį, pvz., tikruosius skaičius.

Fizikoje:

Kvantizavimas – kokios nors nekvantinės (klasikinės) teorijos ar fizinio modelio kvantinės versijos konstravimas

pagal kvantinės fizikos faktus.

Feynmano kvantavimas – kvantavimas funkcinių integralų požiūriu.

Antrasis kvantavimas yra daugelio dalelių kvantinių mechaninių sistemų apibūdinimo metodas.

Dirako kvantavimas

Geometrinis kvantavimas

Informatikos ir elektronikos srityse:

Kvantifikavimas yra tam tikro dydžio verčių diapazono padalijimas į baigtinį intervalų skaičių.

Kvantavimo triukšmas – klaidos, atsirandančios skaitmeninant analoginį signalą.

Muzikoje:

Natų kvantavimas – natų perkėlimas iki artimiausių taktų sekvenceryje.

Pažymėtina, kad nepaisant daugybės tam tikrų sėkmių aprašant daugelio reiškinių ir procesų, vykstančių mus supančiame pasaulyje, prigimtį, šiandien kvantinė fizika kartu su visu jos subdisciplinų kompleksu nėra vientisa, išbaigta sąvoka. nors iš pradžių buvo suprasta, kad kvantinės fizikos rėmuose bus kuriama viena vientisa, nuosekli ir paaiškinanti visus žinomus reiškinius disciplina, šiandien taip nėra, pavyzdžiui, kvantinė fizika nesugeba paaiškinti principų ir pateikti. veikiantis gravitacijos modelis, nors niekas neabejoja, kad gravitacija yra vienas iš pagrindinių pagrindinių visatos dėsnių, o tai, kad neįmanoma to paaiškinti kvantinių metodų požiūriu, tik sako, kad jie yra netobuli, o ne visiškas ir paskutinė tiesa.

Be to, pačioje kvantinėje fizikoje yra skirtingų srovių ir krypčių, kurių kiekvienos atstovai pateikia savo fenomenologinių eksperimentų paaiškinimus, kurie neturi vienareikšmio aiškinimo. Pačioje kvantinėje fizikoje jai atstovaujantys mokslininkai neturi bendros nuomonės ir bendro supratimo, dažnai jų interpretacijos ir tų pačių reiškinių paaiškinimai yra net priešingi vienas kitam. Ir skaitytojas turėtų suprasti, kad pati kvantinė fizika yra tik tarpinė sąvoka, ją sudarančių metodų, požiūrių ir algoritmų rinkinys, ir gali pasirodyti, kad po kurio laiko bus sukurta daug išsamesnė, tobulesnė ir nuoseklesnė koncepcija. , su kitais metodais ir kitais metodais.. Vis dėlto skaitytoją tikrai sudomins pagrindiniai kvantinės fizikos tyrimo objektas reiškiniai, kurie, juos paaiškinančius modelius sujungus į vieną sistemą, gali tapti pagrindu. visiškai naujai mokslinei paradigmai. Taigi štai įvykiai:

1. Korpuskulinis-bangų dualizmas.

Iš pradžių buvo manoma, kad bangų ir dalelių dvilypumas būdingas tik šviesos fotonams, kurie kai kuriais atvejais

elgiasi kaip dalelių srautas, o kitose – kaip bangos. Tačiau daugelis kvantinės fizikos eksperimentų parodė, kad toks elgesys būdingas ne tik fotonams, bet ir visoms dalelėms, įskaitant tas, kurios sudaro fiziškai tankią medžiagą. Vienas is labiausiai garsių eksperimentųšioje srityje yra eksperimentas su dviem plyšiais, kai elektronų srautas buvo nukreiptas į plokštelę, kurioje buvo du lygiagrečiai siauri plyšiai, už plokštės buvo elektronams nepralaidus ekranas, ant kurio buvo galima tiksliai pamatyti, kokie raštai. atsiranda ant jo iš elektronų. Ir kai kuriais atvejais šį paveikslėlį sudarė dvi lygiagrečios juostelės, tokios pat kaip dvi plokštelės priešais ekraną plyšiai, apibūdinantys elektronų pluošto elgseną, tarsi mažų rutuliukų srautą, bet kitais atvejais ekrane susiformavo bangų interferencijai būdingas raštas (daug lygiagrečių juostelių, kurių centre storiausios, o kraštuose plonesnės). Bandant patyrinėti procesą detaliau, paaiškėjo, kad vienas elektronas gali praeiti ir tik per vieną plyšį, ir per du plyšius vienu metu, o tai visiškai atmetama, jei elektronas būtų tik kieta dalelė. Tiesą sakant, šiuo metu jau egzistuoja požiūris, nors ir neįrodytas, bet, matyt, labai artimas tiesai ir pasaulėžiūros požiūriu nepaprastai svarbus, kad elektronas iš tikrųjų nėra nei banga, nei dalelė. , bet yra pirminių energijų, arba materijų, susipynimas, susisukusių ir cirkuliuojančių tam tikra orbita, o kai kuriais atvejais demonstruojančios bangos savybes. o kai kuriose – dalelės savybės.

Daugelis paprastų žmonių labai prastai supranta, bet kas yra elektronų debesis, supantis atomą, kuris buvo aprašytas

mokykla, na, kas tai, elektronų debesis, tai yra, kad jų yra daug, šie elektronai, ne, ne taip, debesis yra tas pats elektronas,

tiesiog jis tarsi išteptas orbitoje, kaip lašas, ir bandant nustatyti tikslią jo vietą, visada reikia naudoti

tikimybiniai metodai, nes, nors buvo atlikta daugybė eksperimentų, niekada nebuvo įmanoma tiksliai nustatyti, kur elektronas yra orbitoje tam tikru laiko momentu, tai galima nustatyti tik su tam tikra tikimybe. Ir visa tai dėl tos pačios priežasties, kad elektronas nėra kieta dalelė, o vaizduoti jį, kaip mokykliniuose vadovėliuose, kaip kietą rutulį, besisukantį orbitoje, yra iš esmės neteisinga ir vaikams susidaro klaidinga mintis apie u200bkaip dalykai iš tikrųjų vyksta gamtoje.procesai mikro lygmeniu, visur aplink mus, taip pat ir mumyse.

2. Stebėtojo ir stebėtojo santykis, stebėtojo įtaka stebimam.

Atliekant tuos pačius eksperimentus su plokšte su dviem plyšiais ir ekranu, ir atliekant panašius, netikėtai buvo nustatyta, kad elektronų kaip bangos ir kaip dalelės elgsena visiškai išmatuojamai priklauso nuo to, ar buvo tiesioginis mokslininkas-stebėtojas. eksperimente ar ne, ir jei dalyvavo, kokių lūkesčių jis turėjo iš eksperimento rezultatų!

Kai stebintis mokslininkas tikėjosi, kad elektronai elgsis kaip dalelės, jie elgėsi kaip dalelės, bet kai mokslininkas, kuris tikėjosi elgtis kaip bangos, užėmė jo vietą, elektronai elgėsi kaip bangų srautas! Stebėtojo lūkesčiai tiesiogiai įtakoja eksperimento rezultatą, nors ir ne visais atvejais, bet visiškai išmatuojamame eksperimentų procente! Svarbu, labai svarbu suprasti, kad stebimas eksperimentas ir pats stebėtojas nėra kažkas atskirti vienas nuo kito, o yra vienos vientisos sistemos dalis, nesvarbu, kokios sienos tarp jų stovėtų. Nepaprastai svarbu suvokti, kad visas mūsų gyvenimo procesas yra nuolatinis ir nenutrūkstamas stebėjimas,

kitiems žmonėms, reiškiniams ir daiktams bei sau pačiam. Ir nors stebėjimo lūkesčiai ne visada tiksliai nulemia veiksmo rezultatą,

be to, yra daug kitų veiksnių, tačiau to įtaka yra labai pastebima.

Prisiminkime, kiek kartų mūsų gyvenime yra buvę situacijų, kai žmogus užsiima kažkokiais reikalais, kitas prieina prie jo ir pradeda atidžiai jį stebėti, o tą akimirką šis žmogus arba suklysta, arba kažkokį nevalingą veiksmą. Ir daugeliui yra žinomas šis nepagaunamas jausmas, kai atliekate kokį nors veiksmą, jie pradeda atidžiai jus stebėti, ir dėl to jūs nebegalite atlikti šio veiksmo, nors tai padarėte gana sėkmingai prieš pasirodant stebėtojui.

O dabar prisiminkime, kad dauguma žmonių yra išsilavinę ir auklėjami tiek mokyklose, tiek institutuose, kad viskas aplinkui, ir fiziškai tanki medžiaga, ir visi objektai, ir mes patys, susideda iš atomų, o atomai susideda iš branduolių ir sukasi aplink juos. , o branduoliai yra protonai ir neutronai, ir visa tai yra tokie kieti rutuliai, kurie yra tarpusavyje sujungti skirtingi tipai cheminiai ryšiai, ir būtent šių ryšių tipai lemia medžiagos prigimtį ir savybes. Ir apie galimą dalelių elgesį bangų požiūriu, taigi ir apie visus objektus, iš kurių šios dalelės susideda, ir apie mus pačius,

niekas nekalba! Dauguma to nežino, netiki ir nesinaudoja! Tai yra, jis tikisi elgesio iš aplinkinių objektų būtent kaip kietųjų dalelių rinkinio. Na, jie elgiasi ir elgiasi kaip dalelių rinkinys įvairiuose deriniuose. Beveik niekas nesitiki objekto, pagaminto iš fiziškai tankios materijos, kaip bangų srauto, elgesio, sveiku protu atrodo neįmanoma, nors esminių kliūčių tam nėra, ir viskas dėl neteisingų ir klaidingų modelių bei supančio pasaulio supratimo. nuo vaikystės yra įdėtos į žmones, dėl to Kai žmogus paauga, jis nesinaudoja šiomis galimybėmis, net nežino, kad jos egzistuoja. Kaip panaudoti tai, ko nežinai. Ir kadangi planetoje yra milijardai tokių netikinčių ir nežinančių žmonių, visai įmanoma, kad visa visuomenės sąmonė visi žemės žmonės, kaip savotiškas ligoninės vidurkis, apibrėžia kaip numatytąjį aplinkinio pasaulio įrenginį kaip dalelių rinkinį, statybinius blokus ir nieko daugiau (juk pagal vieną iš modelių visa žmonija yra didžiulė stebėtojų kolekcija).

3. Kvantinis nelokalumas ir kvantinis susipynimas.

Viena iš kertinių ir apibrėžiančių kvantinės fizikos sąvokų yra kvantinis nelokalumas ir kvantinis susipynimas, tiesiogiai susijęs su juo, arba kvantinis įsipainiojimas, kuris iš esmės yra tas pats dalykas. Ryškūs kvantinio susipynimo pavyzdžiai yra, pavyzdžiui, Alain Aspect atlikti eksperimentai, kurių metu buvo atlikta to paties šaltinio skleidžiamų ir dviejų skirtingų imtuvų priimtų fotonų poliarizacija. Ir paaiškėjo, kad pakeitus vieno fotono poliarizaciją (sukimosi orientaciją), tuo pačiu pasikeičia ir antrojo fotono poliarizacija, ir atvirkščiai, ir šis poliarizacijos pokytis įvyksta akimirksniu, nepriklausomai nuo atstumo, kuriuo šie fotonai yra vienas nuo kito. Atrodo, kad du vieno šaltinio skleidžiami fotonai yra tarpusavyje susiję, nors tarp jų nėra akivaizdaus erdvinio ryšio, o pasikeitus vieno fotono parametrams akimirksniu pasikeičia kito fotono parametrai. Svarbu suprasti, kad kvantinio įsipainiojimo reiškinys galioja ne tik mikro, bet ir makro lygmenyje.

Vienas pirmųjų parodomųjų eksperimentų šioje srityje buvo rusų (tuomet dar sovietų) torsioninių fizikų eksperimentas.

Eksperimento schema buvo tokia: jie paėmė gabalėlį įprasčiausios kasyklose iškastos rusvosios anglies, skirtos deginti katilinėse, ir supjaustė į 2 dalis. Kadangi anglis žmonijai buvo pažįstama labai seniai, tai labai gerai ištirtas objektas tiek pagal savo fizines, tiek chemines savybes, molekulinius ryšius, degimo metu išsiskiriančią šilumą tūrio vienete ir pan. Taigi vienas gabalas šios anglies liko laboratorijoje Kijeve, antrasis anglies gabalas buvo išvežtas į laboratoriją Krokuvoje. Kiekvienas iš šių gabalų savo ruožtu buvo supjaustytas į 2 identiškas dalis, rezultatas buvo toks: 2 identiški tos pačios anglies gabalai buvo Kijeve, o 2 identiški gabalai buvo Krokuvoje. Tada jie paėmė po vieną gabalą Kijeve ir Krokuvoje ir vienu metu sudegino abu ir išmatavo degimo metu išsiskiriančios šilumos kiekį. Paaiškėjo, kad taip, kaip ir tikėtasi. Tada akmens anglies gabalas Kijeve buvo apšvitintas torsioniniu generatoriumi (Krokuvoje niekuo neapšvitintas), ir vėl abu šie gabalai buvo sudeginti. Ir šį kartą abu šie gabalai degant davė apie 15% daugiau šilumos nei deginant pirmus du gabalus. Šilumos išskyrimo padidėjimas deginant anglį Kijeve buvo suprantamas, nes jį paveikė radiacija, dėl to pasikeitė jos fizinė struktūra, dėl kurios šilumos išsiskyrimas degimo metu padidėjo apie 15%. Bet tas kūrinys, kuris buvo Krokuvoje, irgi padidino šilumos išsiskyrimą 15%, nors ir nebuvo niekuo apšvitintas! Šis anglies gabalas taip pat pakeitė savo fizines savybes, nors buvo apšvitintas ne jis, o kitas gabalas (su kuriuo jie kažkada buvo vienos visumos dalis, o tai iš esmės svarbus taškas norint suprasti esmę), o 2000 km atstumas tarp šių gabalų buvo visai ne kliūtis, abiejų anglies gabalų struktūros pokyčiai įvyko akimirksniu, o tai buvo nustatyta pakartotinai kartojant eksperimentą. Bet jūs turite suprasti, kad šis procesas nebūtinai tinka tik anglims, galite naudoti bet kokią kitą medžiagą, o poveikis, kaip tikimasi, bus lygiai toks pat!

Tai yra, kvantinis susipynimas ir kvantinis nelokalumas galioja ir makroskopiniame pasaulyje, o ne tik elementariųjų dalelių mikrokosme – apskritai tai yra tiesa, nes visi makro objektai susideda iš šių labai elementariųjų dalelių!

Teisybės dėlei reikia pažymėti, kad torsioniniai fizikai daugelį kvantinių reiškinių laikė sukimo laukų pasireiškimu, o kai kurie kvantiniai fizikai, priešingai, sukimo laukus laikė ypatingu kvantinių efektų pasireiškimo atveju. Kas apskritai nenuostabu, nes abu jie studijuoja ir tyrinėja tą patį pasaulį su tais pačiais universaliais dėsniais tiek mikro, tiek makro lygmeniu,

o aiškindami reiškinius tegul naudoja skirtingus požiūrius ir skirtingą terminologiją, esmė vis tiek ta pati.

Bet ar šis reiškinys galioja tik negyviems objektams, kokia situacija su gyvais organizmais, ar galima ten aptikti panašų poveikį?

Paaiškėjo, kad taip, ir vienas iš tų, kurie tai įrodė, buvo amerikiečių gydytojas Cleve'as Baksteris. Iš pradžių šis mokslininkas specializavosi tirdamas poligrafą, tai yra prietaisą, melo detektorių, naudojamą tiriamiesiems CŽV laboratorijose. Buvo atlikta keletas sėkmingų eksperimentų, skirtų užregistruoti ir nustatyti skirtingus emocinės būsenos priklausomai nuo poligrafo rodmenų, ir išsivysto veiksmingi metodai, o šiandien naudojamas tardymui per melo detektorių. Laikui bėgant gydytojo interesai išsiplėtė, jis pradėjo eksperimentuoti su augalais ir gyvūnais. Iš daugybės labai įdomių rezultatų reikėtų išskirti vieną, tiesiogiai susijusį su kvantiniu įsipainiojimu ir kvantiniu nelokalumu, būtent: iš eksperimento dalyvio iš burnos buvo paimtos gyvos ląstelės ir patalpintos į mėgintuvėlį (ji yra žinoma, kad mėginiui paimtos ląstelės

žmonių gyvena dar kelias valandas), šis mėgintuvėlis buvo prijungtas prie poligrafo. Tada žmogus, iš kurio buvo paimtas šis mėginys, keliavo kelias dešimtis ar net šimtus kilometrų, ten patirdavo įvairių stresinių situacijų. Per ilgus tyrimus Cleve'as Baxteris gerai ištyrė, kurie konkretūs poligrafo rodmenys atitinka tam tikrus stresinės sąlygos asmuo. Buvo laikomas griežtas protokolas, kuriame buvo aiškiai fiksuojamas patekimo į stresines situacijas laikas, taip pat buvo fiksuojamas poligrafo, prijungto prie mėgintuvėlio su dar gyvomis ląstelėmis rodmenų.sinchroniškumas tarp žmogaus patekimo į stresinė situacija ir beveik vienu metu vykstanti ląstelių reakcija atitinkamų poligrafinių grafikų pavidalu!Tai yra, nors iš žmogaus tyrimui paimtos ląstelės ir paties žmogaus buvo atskirtos erdvėje, tarp jų vis tiek buvo ryšys, pasikeitė emocinis ir psichinė būsenažmogaus beveik iš karto atsispindi ląstelių reakcijoje in vitro.

Rezultatas kartojosi daug kartų, buvo bandoma sumontuoti švino ekranus, kad būtų galima izoliuoti mėgintuvėlį poligrafu, bet tai nepadėjo,

vis dėlto net už pagrindinio ekrano buvo beveik sinchroniška būsenų pokyčių registracija.

Tai reiškia, kad kvantinis susipainiojimas ir kvantinis nelokalumas galioja tiek negyvajai, tiek gyvajai gamtai, be to, tai visiškai natūralu. gamtos reiškinys vyksta aplink mus! Manau, kad daugeliui skaitytojų įdomu, o dar labiau, ar galima keliauti ne tik erdvėje, bet ir laike, gal yra kokių nors tai patvirtinančių eksperimentų ir tikriausiai čia gali padėti kvantinis susipainiojimas ir kvantinis nelokalumas? Paaiškėjo, kad tokie eksperimentai egzistuoja! Vieną iš jų atliko garsus sovietų astrofizikas Nikolajus Aleksandrovičius Kozyrevas, o jį sudarė taip. Visi žino, kad žvaigždės padėtis, kurią matome danguje, nėra tiesa, nes tuos tūkstančius metų, kai šviesa skrenda nuo žvaigždės iki mūsų, ji pati per šį laiką jau pasislinko į visiškai išmatuojamą atstumą. Žinodami numatomą žvaigždės trajektoriją, galime daryti prielaidą, kur ji turėtų būti dabar, be to, galime apskaičiuoti, kur ji turėtų būti ateityje kitą kartą (per tam tikrą laikotarpį, lygus tam laikas, per kurį šviesa nukeliauja nuo mūsų iki šios žvaigždės), jei apytiksliai įvertintume jos judėjimo trajektoriją.O specialios konstrukcijos teleskopo (refleksinio teleskopo) pagalba buvo patvirtinta, kad egzistuoja ne tik tam tikros rūšies signalai,

sklindantis per visatą beveik akimirksniu, nepriklausomai nuo tūkstančių šviesmečių atstumo (tiesą sakant, „ištepimas“ erdvėje, kaip elektronas orbitoje), tačiau taip pat galima užregistruoti signalą iš būsimos žvaigždės padėties, tai yra, padėtis, kurioje dar nėra, Greitai jos nebebus! Ir būtent šiame apskaičiuotame trajektorijos taške. Čia neišvengiamai kyla prielaida, kad kaip elektronas, „išteptas“ išilgai orbitos ir iš esmės būdamas kvantinis nelokalus objektas, žvaigždė, besisukanti aplink galaktikos centrą, kaip elektronas aplink atomo branduolį, taip pat turi. kai kurios panašios savybės. Be to, šis eksperimentas įrodo signalo perdavimo galimybę ne tik erdvėje, bet ir laike. Šis eksperimentas gana aktyviai diskredituojamas žiniasklaidoje,

su jai priskiriant mitines ir mistines savybes, tačiau reikia pažymėti, kad tai buvo pakartota ir po Kozyrevo mirties dviejose skirtingose ​​laboratorijose, dviejų nepriklausomų mokslininkų grupių, viena Novosibirske (vadovaujama akademiko Lavrentjevo), ir antrasis Ukrainoje, Kukoch tyrimų grupės, be to, ant skirtingų žvaigždžių, ir visur buvo gauti tie patys rezultatai, patvirtinantys Kozyrevo tyrimus! Tiesą sakant, verta paminėti, kad tiek elektrotechnikoje, tiek radijo inžinerijoje pasitaiko atvejų, kai tam tikromis sąlygomis signalą imtuvas priima likus kelioms akimirkoms iki jo išspinduliavimo šaltiniui. Šis faktas, kaip taisyklė, buvo ignoruojamas ir priimtas kaip klaida, ir, deja, dažnai atrodo, kad mokslininkams tiesiog neužteko drąsos juodą ir baltą vadinti balta, vien todėl, kad tai neva neįmanoma ir negali būti.

Ar buvo kitų panašių eksperimentų, kurie patvirtintų šią išvadą? Pasirodo, tai buvo medicinos mokslų daktaras, akademikas Vlailas Petrovičius Kaznačejevas. Operatoriai buvo apmokyti, vienas iš jų buvo Novosibirske, o antrasis - šiaurėje, Diksone. Simbolių sistema buvo sukurta, gerai išmokta ir įsisavinta abiejų operatorių. Nurodytu laiku Kozyrevo veidrodžių pagalba buvo perduodamas signalas iš vieno operatoriaus kitam, o priimančioji pusė iš anksto nežinojo, kuris iš veikėjų bus išsiųstas. Buvo laikomas griežtas protokolas, kuriame buvo fiksuojamas simbolių siuntimo ir gavimo laikas. O patikrinus protokolus paaiškėjo, kad kai kurie simboliai buvo gauti beveik vienu metu su siuntimu, kai kurie buvo gauti pavėluotai, atrodo, kad tai įmanoma ir gana natūralu, tačiau kai kuriuos simbolius operatorius priėmė PRIEŠ siunčiant! Tai yra, iš tikrųjų jie buvo išsiųsti iš ateities į praeitį. Šie eksperimentai vis dar neturi griežtai oficialaus mokslinis paaiškinimas, bet akivaizdu, kad jie yra tos pačios prigimties. Remiantis jais, galima pakankamai tiksliai daryti prielaidą, kad kvantinis susipynimas ir kvantinis nelokalumas yra ne tik galimi, bet ir egzistuoja ne tik erdvėje, bet ir laike!

WikiHow yra wiki, o tai reiškia, kad daugelis mūsų straipsnių yra parašyti kelių autorių. Kurdami šį straipsnį, jį redaguodami ir tobulindami dirbo 11 žmonių, taip pat ir anonimiškai.

Kvantinė fizika (dar žinoma kaip kvantinė teorija arba kvantinė mechanika) yra atskira fizikos šaka, nagrinėjanti medžiagos ir energijos elgsenos ir sąveikos aprašymą elementariųjų dalelių, fotonų ir kai kurių medžiagų lygmenyje esant labai žemai temperatūrai. Kvantinis laukas apibrėžiamas kaip dalelės „veiksmas“ (arba kai kuriais atvejais kampinis impulsas), kuris yra mažos dalelės diapazone. fizinė konstanta, kuri vadinama Planko konstanta.

Žingsniai

Plancko konstanta

Pradėkite išmokdami fizinę Plancko konstantos sąvoką. Kvantinėje mechanikoje Planko konstanta yra veiksmo kvantas, žymimas kaip h. Panašiai sąveikaujančioms elementarioms dalelėms – kvantinė kampinis pagreitis yra redukuota Planko konstanta (Planko konstanta padalyta iš 2 π), pažymėta kaip ħ ir vadinamas „h su brūkšniu“. Plancko konstantos reikšmė itin maža, ji jungia tuos impulso momentus ir veiksmų pavadinimus, kurie turi bendresnę matematinę sampratą. vardas Kvantinė mechanika reiškia, kad kai kurie fiziniai dydžiai, pavyzdžiui, kampinis momentas, gali tik keistis diskretiškai, ne nuolatinis ( cm. analoginiu) būdu.

• Pavyzdžiui, elektrono, prijungto prie atomo ar molekulės, kampinis impulsas yra kvantuojamas ir gali gauti tik tokias vertes, kurios yra sumažintos Plancko konstantos kartotiniai. Šis kvantavimas padidina elektrono orbitą sveikojo pirminio kvantinio skaičiaus serija. Priešingai, netoliese esančių nesurištų elektronų kampinis impulsas nėra kvantuojamas. Planko konstanta taip pat naudojama kvantinėje šviesos teorijoje, kur šviesos kvantas yra fotonas, o medžiaga sąveikauja su energija per elektronų perdavimą tarp atomų arba surišto elektrono „kvantinį šuolį“.
• Planko konstantos vienetai taip pat gali būti laikomi energijos laiko momentu. Pavyzdžiui, dalelių fizikos srityje virtualios dalelės vaizduojamos kaip dalelių masė, kuri spontaniškai išnyra iš vakuumo labai mažame plote ir atlieka tam tikrą vaidmenį jų sąveikoje. Šių virtualių dalelių gyvenimo riba yra kiekvienos dalelės energija (masė). Kvantinė mechanika turi didelę dalykinę sritį, tačiau Planko konstanta yra kiekvienoje matematinėje jos dalyje.

1. Sužinokite apie sunkiąsias daleles. Sunkiosios dalelės pereina nuo klasikinės prie kvantinės energijos. Net jei laisvasis elektronas, turintis tam tikrų kvantinių savybių (pavyzdžiui, sukimasis), kaip nesurištas elektronas, artėja prie atomo ir sulėtėja (galbūt dėl ​​savo fotonų emisijos), jis pereina nuo klasikinio prie kvantinio elgesio, nes jo energija nukrenta žemiau. jonizacijos energija. Elektronas jungiasi prie atomo, o jo kampinis impulsas atomo branduolio atžvilgiu yra ribojamas orbitos, kurią jis gali užimti, kvantinė vertė. Šis perėjimas yra staigus. Jis gali būti lyginamas su mechanine sistema, kuri keičia savo būseną iš nestabilios į stabilią, arba jos elgesys keičiasi iš paprastos į chaotišką, arba netgi su raketiniu laivu, kuris sulėtėja ir skrieja žemiau pakilimo greičio ir skrieja aplink žvaigždė ar kitas dangaus objektas. Skirtingai nei jie, fotonai (kurie yra nesvarūs) tokio perėjimo nevykdo: jie tiesiog kerta erdvę nepakitę, kol sąveikauja su kitomis dalelėmis ir išnyksta. Jei pažvelgsite į naktinį dangų, kai kurių žvaigždžių fotonai keliauja šviesmečius nepakitę, tada sąveikauja su jūsų tinklainės molekulėje esančiu elektronu, išskiria savo energiją ir tada išnyksta.

Klasikinė fizika, egzistavusi iki kvantinės mechanikos išradimo, gamtą apibūdina įprastu (makroskopiniu) mastu. Daugumą klasikinės fizikos teorijų galima išvesti kaip aproksimacijas, veikiančias tomis mastelėmis, prie kurių esame įpratę. Kvantinė fizika (tai taip pat yra kvantinė mechanika) skiriasi nuo klasikinio mokslo tuo, kad susietos sistemos energija, impulsas, kampinis momentas ir kiti dydžiai apsiriboja atskiromis reikšmėmis (kvantizacija). Objektai turi ypatingų charakteristikų tiek dalelių pavidalu, tiek bangų pavidalu (bangų dalelių dvilypumas). Taip pat šiame moksle yra ribos tikslumui, kuriuo galima išmatuoti dydžius (neapibrėžtumo principas).

Galima sakyti, kad po kvantinės fizikos atsiradimo tiksliuosiuose moksluose įvyko savotiška revoliucija, kuri leido persvarstyti ir išanalizuoti visus senus dėsnius, kurie anksčiau buvo laikomi neginčijamomis tiesomis. Ar tai gerai ar blogai? Galbūt tai ir gerai, nes tikrasis mokslas niekada neturėtų stovėti vietoje.

Tačiau „kvantinė revoliucija“ buvo savotiškas smūgis senosios mokyklos fizikams, kurie turėjo susitaikyti su tuo, kad tai, kuo jie tikėjo anksčiau, pasirodė esąs tik klaidingų ir archajiškų teorijų rinkinys, kurį reikia skubiai peržiūrėti. ir prisitaikymas prie nauja realybė. Dauguma fizikų entuziastingai priėmė šias naujas idėjas apie gerai žinomą mokslą, prisidėdami prie jo tyrimo, kūrimo ir įgyvendinimo. Šiandien kvantinė fizika nustato viso mokslo dinamiką. Pažangūs eksperimentiniai projektai (pvz., Didysis hadronų greitintuvas) atsirado būtent dėl ​​jos.

Atidarymas

Ką galima pasakyti apie kvantinės fizikos pagrindus? Jis palaipsniui kilo iš įvairių teorijų, skirtų paaiškinti reiškinius, kurių negalima suderinti su klasikine fizika, pavyzdžiui, Maxo Plancko sprendimas 1900 m. ir jo požiūris į radiacijos problemą. mokslines problemas, taip pat energijos ir dažnio atitikimą 1905 m. Alberto Einšteino darbe, kuriame paaiškinti fotoelektriniai efektai. Ankstyvąją kvantinės fizikos teoriją XX amžiaus trečiojo dešimtmečio viduryje nuodugniai peržiūrėjo Werneris Heisenbergas, Maxas Bornas ir kiti. Šiuolaikinė teorija suformuluotas įvairiomis specialiai sukurtomis matematinėmis sąvokomis. Viename iš jų aritmetinė funkcija (arba banginė funkcija) suteikia mums išsamią informaciją apie impulso vietos tikimybės amplitudę.

Moksliniai tyrimaiŠviesos bangų esmė prasidėjo daugiau nei prieš 200 metų, kai didieji ir pripažinti to meto mokslininkai pasiūlė, sukūrė ir įrodė šviesos teoriją, pagrįstą savo eksperimentiniais stebėjimais. Jie tai vadino banga.

1803 m. garsus anglų mokslininkas Thomas Youngas atliko savo garsųjį dvigubą eksperimentą, po kurio jis parašė garsųjį veikalą „Apie šviesos ir spalvos prigimtį“, suvaidinusį didžiulį vaidmenį formuojant šiuolaikines idėjas apie šiuos pažįstamus reiškinius. Šis eksperimentas suvaidino pagrindinį vaidmenį bendram šios teorijos pripažinimui.

Tokie eksperimentai dažnai aprašomi įvairiose knygose, pavyzdžiui, „Kvantinės fizikos pagrindai manekenams“. Šiuolaikiniai eksperimentai su elementariųjų dalelių pagreičiu, pavyzdžiui, Higso bozono paieška Didžiajame hadronų greitintuve (sutrumpintai LHC) atliekami būtent tam, kad būtų galima rasti praktinį daugelio grynai teorinių kvantinių teorijų patvirtinimą.

Istorija

1838 metais Michaelas Faradėjus, viso pasaulio džiaugsmui, atrado katodinius spindulius. Po šių sensacingų tyrimų sekė Gustavo Kirchhoffo teiginys apie radiacijos problemą, vadinamąjį „juodąjį kūną“ (1859), taip pat garsioji Ludwigo Boltzmanno prielaida, kad bet kurios fizinės sistemos energetinės būsenos taip pat gali. būk diskretiškas (1877). ). Vėliau pasirodė Maxo Plancko (1900) sukurta kvantinė hipotezė. Jis laikomas vienu iš kvantinės fizikos pagrindų. Drąsus teiginys, kad energija gali būti išspinduliuojama ir sugerta atskiruose „kvantuose“ (arba energijos paketuose), tiksliai atitinka stebimus juodojo kūno spinduliavimo modelius.

Didelį indėlį į kvantinę fiziką įnešė visame pasaulyje žinomas Albertas Einšteinas. Sužavėtas kvantinių teorijų, jis sukūrė savo. bendroji teorija reliatyvumas – taip jis vadinamas. Kvantinės fizikos atradimai taip pat turėjo įtakos raidai specialioji teorija reliatyvumo. Daugelis mokslininkų praėjusio amžiaus pirmoje pusėje pradėjo tyrinėti šį mokslą Einšteino pasiūlymu. Ji tuo metu buvo priešakyje, visiems patiko, visi ja domėjosi. Nieko keisto, nes ji užvertė tiek daug „skylių“ klasikiniame fizikos moksle (tačiau sukūrė ir naujų), pasiūlė mokslinį kelionių laiku, telekinezės, telepatijos ir paralelinių pasaulių pateisinimą.

Stebėtojo vaidmuo

Bet koks įvykis ar būsena tiesiogiai priklauso nuo stebėtojo. Dažniausiai taip kvantinės fizikos pagrindai trumpai paaiškinami iki tiksliųjų mokslų nutolusiems žmonėms. Tačiau iš tikrųjų viskas yra daug sudėtingiau.

Tai puikiai dera su daugeliu okultinių ir religinių tradicijų, kurios šimtmečius reikalavo žmonių gebėjimo daryti įtaką aplinkiniams įvykiams. Tam tikra prasme tai yra ir mokslinio ekstrasensorinio suvokimo paaiškinimo pagrindas, nes dabar teiginys, kad žmogus (stebėtojas) geba minties galia paveikti fizinius įvykius, neatrodo absurdiškas.

Kiekviena stebimo įvykio ar objekto savoji būsena atitinka savąjį stebėtojo vektorių. Jei operatoriaus (stebėtojo) spektras yra diskretus, stebimas objektas gali pasiekti tik diskretišką savąsias reikšmes. Tai yra, stebėjimo objektą, taip pat jo savybes, visiškai nustato šis operatorius.

Skirtingai nuo įprastos klasikinės mechanikos (arba fizikos), negalima vienu metu numatyti konjuguotų kintamųjų, tokių kaip padėtis ir impulsas. Pavyzdžiui, elektronai gali (su tam tikra tikimybe) būti apytiksliai tam tikrame erdvės regione, tačiau tiksli matematinė jų padėtis iš tikrųjų nežinoma.

Aplink atomo branduolį galima nubrėžti pastovaus tikimybės tankio kontūrus, dažnai vadinamus „debesimis“, kad būtų galima suprasti, kur greičiausiai yra elektronas. Heisenbergo neapibrėžtumo principas įrodo nesugebėjimą tiksliai nustatyti dalelės vietos, atsižvelgiant į jos konjuguotą impulsą. Kai kurie šios teorijos modeliai turi grynai abstraktų skaičiavimo pobūdį ir nereiškia taikomosios vertės. Tačiau jie dažnai naudojami sudėtingoms sąveikoms lygiu ir kitiems subtiliems dalykams apskaičiuoti. Be to, ši fizikos šaka leido mokslininkams daryti prielaidą apie daugelio pasaulių realų egzistavimą. Galbūt netrukus galėsime juos pamatyti.

bangų funkcijos

Kvantinės fizikos dėsniai yra labai platūs ir įvairūs. Jie susikerta su bangų funkcijų idėja. Kai kurios specialios sukuria tikimybių sklaidą, kuri iš prigimties yra pastovi arba nepriklausoma nuo laiko, pavyzdžiui, kai stacionarioje energijos būsenoje laikas tarsi išnyksta bangos funkcijos atžvilgiu. Tai vienas iš kvantinės fizikos padarinių, kuris jai yra esminis. Įdomus faktas yra tai, kad šiame neįprastame moksle laiko reiškinys buvo radikaliai peržiūrėtas.

Perturbacijos teorija

Tačiau yra keletas patikimų būdų sukurti sprendimus, reikalingus dirbti su kvantinės fizikos formulėmis ir teorijomis. Naudojamas vienas toks metodas, paprastai žinomas kaip „perturbacijos teorija“. analizės rezultatas elementariam kvantiniam mechaniniam modeliui. Jis buvo sukurtas siekiant gauti rezultatus iš eksperimentų ir sukurti dar sudėtingesnį modelį, susijusį su paprastesniu modeliu. Čia yra rekursija.

Šis požiūris ypač svarbus kvantinio chaoso teorijoje, kuri itin populiari įvairiems įvykiams mikroskopinėje tikrovėje interpretuoti.

Taisyklės ir įstatymai

Kvantinės mechanikos taisyklės yra pagrindinės. Jie teigia, kad sistemos diegimo erdvė yra absoliučiai esminė (ji turi taškinį produktą). Kitas teiginys yra tas, kad šios sistemos stebimi efektai tuo pačiu metu yra ir savotiški operatoriai, veikiantys vektorius šioje terpėje. Tačiau jie mums nepasako, kuri Hilbert erdvė ar operatoriai šiuo metu egzistuoja. Juos galima tinkamai pasirinkti, norint gauti kiekybinį kvantinės sistemos aprašymą.

Reikšmė ir įtaka

Nuo tada, kai atsirado šis neįprastas mokslas, daugelis antiintuityvių kvantinės mechanikos tyrimų aspektų ir rezultatų sukėlė garsių filosofinių diskusijų ir daugybę interpretacijų. Netgi esminiai klausimai, pavyzdžiui, įvairių amplitudių ir tikimybių skirstinių skaičiavimo taisyklės, nusipelno visuomenės ir daugelio pirmaujančių mokslininkų pagarbos.

Pavyzdžiui, vieną dieną jis liūdnai pastebėjo, kad nėra visiškai tikras, kad kuris nors iš mokslininkų apskritai supranta kvantinę mechaniką. Pasak Steveno Weinbergo, šiuo metu nėra universalaus kvantinės mechanikos aiškinimo. Tai rodo, kad mokslininkai sukūrė „pabaisą“, kad iki galo suprastų ir paaiškintų, kurios egzistavimo jie patys nesugeba. Tačiau tai jokiu būdu nekenkia šio mokslo aktualumui ir populiarumui, o pritraukia jaunus specialistus, norinčius spręsti tikrai sudėtingas ir nesuprantamas problemas.

Be to, kvantinė mechanika privertė visiškai peržiūrėti objektyvius fizinius Visatos dėsnius, o tai yra gera žinia.

Kopenhagos interpretacija

Pagal šį aiškinimą standartinis priežastingumo apibrėžimas, mums žinomas iš klasikinės fizikos, nebereikalingas. Remiantis kvantinėmis teorijomis, priežastingumas mums įprasta prasme iš viso neegzistuoja. Visi fizikiniai reiškiniai jie paaiškinami mažiausių elementariųjų dalelių sąveikos subatominiame lygmeniu požiūriu. Ši sritis, nepaisant atrodančios netikrumo, yra labai perspektyvi.

kvantinė psichologija

Ką galima pasakyti apie kvantinės fizikos ir žmogaus sąmonės ryšį? Tai gražiai parašyta knygoje, kurią 1990 m. parašė Robertas Antonas Wilsonas, pavadinimu Kvantinė psichologija.

Remiantis knygoje išdėstyta teorija, visus mūsų smegenyse vykstančius procesus lemia šiame straipsnyje aprašyti dėsniai. Tai yra, tai savotiškas bandymas pritaikyti kvantinės fizikos teoriją psichologijai. Ši teorija laikoma paramoksline ir akademinės bendruomenės nepripažįsta.

Wilsono knyga išsiskiria tuo, kad joje pateikia įvairių technikų ir praktikų rinkinį, vienaip ar kitaip įrodančių jo hipotezę. Vienaip ar kitaip, skaitytojas turi pats nuspręsti, ar jis tiki tokių bandymų pritaikyti matematinius ir fizikinius modelius humanitariniams mokslams gyvybingumu.

Kai kurie Wilsono knygą laikė bandymu pateisinti mistinį mąstymą ir susieti jį su moksliškai įrodytomis naujoviškomis fizinėmis formuluotėmis. Šis labai nebanalus ir įspūdingas darbas buvo paklausus daugiau nei 100 metų. Knyga leidžiama, verčiama ir skaitoma visame pasaulyje. Kas žino, galbūt tobulėjant kvantinei mechanikai, mokslo bendruomenės požiūris į kvantinė psichologija.

Išvada

Dėl šios nuostabios teorijos, kuri netrukus tapo atskiru mokslu, galėjome tyrinėti supančią tikrovę subatominių dalelių lygmeniu. Tai yra mažiausias iš visų galimų lygių, visiškai neprieinamas mūsų suvokimui. Tai, ką fizikai anksčiau žinojo apie mūsų pasaulį, reikia skubiai peržiūrėti. Absoliučiai visi su tuo sutinka. Tapo akivaizdu, kad skirtingos dalelės gali sąveikauti viena su kita visiškai neįsivaizduojamais atstumais, kuriuos galime išmatuoti tik sudėtingomis matematinėmis formulėmis.

Be to, kvantinė mechanika (ir kvantinė fizika) įrodė, kad egzistuoja daugybė lygiagrečių realybių, kelionių laiku ir kitų dalykų, kurie istorijoje buvo laikomi tik mokslinės fantastikos dalykais. Tai neabejotinai didžiulis indėlis ne tik į mokslą, bet ir į žmonijos ateitį.

Įsimylėjėliams mokslinis vaizdas pasaulyje, šis mokslas gali būti ir draugas, ir priešas. Faktas yra tas, kad kvantinė teorija atveria plačias galimybes įvairioms spekuliacijoms paramoksline tema, kaip jau buvo parodyta vienos iš alternatyvų pavyzdyje. psichologines teorijas. Kai kurie šiuolaikiniai okultistai, ezoterikai ir alternatyvių religinių bei dvasinių judėjimų šalininkai (dažniausiai psichokultai) kreipiasi į teorines šio mokslo konstrukcijas, siekdami pagrįsti savo mistinių teorijų, įsitikinimų ir praktikų racionalumą ir teisingumą.

Tai precedento neturintis atvejis, kai paprastos teoretikų mintys ir abstrakčios matematinės formulės sukėlė tikrą mokslo revoliuciją ir sukūrė naujas mokslas, nubraukė viską, kas buvo žinoma anksčiau. Tam tikru mastu kvantinė fizika paneigė Aristotelio logikos dėsnius, nes parodė, kad renkantis „arba-arba“ yra dar viena (arba, galbūt, kelios) alternatyva.

29.10.2016

Nepaisant šiandienos temos skambumo ir paslaptingumo, mes pabandysime tai pasakyti Ką tiria kvantinė fizika paprastais terminais , kokie kvantinės fizikos skyriai turi būti ir kam iš esmės reikalinga kvantinė fizika.

Toliau pateikta medžiaga yra prieinama visiems, kad suprastų.

Prieš kalbant apie tai, ką studijuoja kvantinė fizika, derėtų prisiminti, kaip viskas prasidėjo...

Į devynioliktos vidurys amžiuje žmonija pradėjo tirti problemas, kurių nepavyko išspręsti naudojant klasikinės fizikos aparatą.

Nemažai reiškinių atrodė „keistai“. Į kai kuriuos klausimus apskritai nebuvo atsakyta.

1850-aisiais Williamas Hamiltonas, manydamas, kad klasikinė mechanika nesugeba tiksliai apibūdinti šviesos spindulių judėjimo, siūlo savo teoriją, kuri į mokslo istoriją įėjo Hamiltono-Jacobi formalizmo pavadinimu, kuris buvo pagrįstas šviesos bangų teorijos postulatu.

1885 m., ginčydamasis su draugu, šveicarų fizikas Johanas Balmeris empiriškai išvedė formulę, kuri leido labai tiksliai apskaičiuoti spektrinių linijų bangos ilgius.

Tuo metu Balmeris negalėjo paaiškinti atskleistų modelių priežasčių.

1895 m. Wilhelmas Rentgenas, tyrinėdamas katodinius spindulius, atrado spinduliuotę, kurią pavadino rentgeno spinduliais (vėliau pervadinta į spindulius), kuri pasižymėjo galingu skvarbiu charakteriu.

Po metų, 1896 m., Henri Becquerel, tyrinėdamas urano druskas, atrado spontanišką spinduliuotę su panašiomis savybėmis. Naujasis reiškinys buvo vadinamas radioaktyvumu.

1899 metais buvo įrodytas rentgeno spindulių banginis pobūdis.

1 nuotrauka. Kvantinės fizikos įkūrėjai Maxas Planckas, Erwinas Schrödingeris, Nielsas Bohras

1901-ieji buvo pažymėti Jeano Perrino pasiūlyto pirmojo planetinio atomo modelio pasirodymu. Deja, pats mokslininkas šios teorijos atsisakė, neradęs jai patvirtinimo elektrodinamikos teorijos požiūriu.

Po dvejų metų mokslininkas iš Japonijos Hantaro Nagaoka pasiūlė kitą planetinį atomo modelį, kurio centre turėjo būti teigiamai įkrauta dalelė, aplink kurią orbitomis skrietų elektronai.

Tačiau ši teorija neatsižvelgė į elektronų skleidžiamą spinduliuotę, todėl negalėjo paaiškinti, pavyzdžiui, spektrinių linijų teorijos.

Apmąstydamas atomo struktūrą, 1904 m. Josephas Thomsonas pirmasis išaiškino valentingumo sąvoką fiziniu požiūriu.

Kvantinės fizikos gimimo metais, ko gero, galima atpažinti 1900-uosius, susiejant su jais Maxo Plancko kalbą Vokietijos fizikos susirinkime.

Planckas pasiūlė teoriją, kuri sujungė daugelį iki šiol skirtingų fizinės sąvokos, formulės ir teorijos, įskaitant Boltzmanno konstantą, jungiančią energiją ir temperatūrą, Avogadro skaičių, Wieno poslinkio dėsnį, elektronų krūvį, Boltzmanno radiacijos dėsnį...

Jis taip pat pristatė veiksmo kvanto sąvoką (antroji – po Boltzmanno konstantos – pagrindinės konstantos).

Tolesnė kvantinės fizikos raida yra tiesiogiai susijusi su Hendriko Lorentzo, Alberto Einsteino, Ernsto Rutherfordo, Arnoldo Sommerfeldo, Maxo Borno, Nielso Bohro, Erwino Schrödingerio, Louis de Broglie, Wernerio Heisenbergo, Wolfgango Pauli, Paulo Diraco, Enrico Fermi ir vardais. daug kitų žymių mokslininkų, sukurtų XX amžiaus pirmoje pusėje.

Mokslininkams pavyko suprasti neregėto gylio elementariųjų dalelių prigimtį, ištirti dalelių ir laukų sąveiką, atskleisti materijos kvarkinę prigimtį, išvesti bangų funkciją, paaiškinti pagrindines diskretiškumo (kvantavimo) ir bangos-dalelių dvilypumo sąvokas.

Kvantinė teorija, kaip niekas kitas, priartino žmoniją prie pagrindinių visatos dėsnių supratimo, pakeitė įprastas sąvokas tikslesnėmis, privertė permąstyti daugybę fizinių modelių.

Ką tiria kvantinė fizika?

Kvantinė fizika aprašo materijos savybes mikroreiškinių lygmenyje, tyrinėdama mikroobjektų (kvantinių objektų) judėjimo dėsnius.

Kvantinės fizikos dalykas yra kvantiniai objektai, kurių matmenys yra 10–8 cm ar mažesni. Tai:

• molekulės,
• atomai,
• atomų branduoliai,
• elementariosios dalelės.

Pagrindinės mikroobjektų charakteristikos yra ramybės masė ir elektros krūvis. Vieno elektrono (me) masė yra 9,1 10 −28 g.

Palyginimui, miuono masė yra 207 me, neutrono - 1839 me, o protono - 1836 me.

Kai kurios dalelės visiškai neturi ramybės masės (neutrinas, fotonas). Jų masė yra 0 me.

Bet kurio mikroobjekto elektrinis krūvis yra elektronų krūvio kartotinis, lygus 1,6 · 10–19 C. Kartu su įkrautais yra ir neutralūs mikroobjektai, kurių krūvis lygus nuliui.

2 nuotrauka. Kvantinė fizika privertė persvarstyti tradicinius požiūrius į bangų, laukų ir dalelių sąvokas

Sudėtingo mikroobjekto elektrinis krūvis yra lygus jį sudarančių dalelių krūvių algebrinei sumai.

Tarp mikroobjektų savybių yra suktis(į pažodinis vertimas iš anglų kalbos – „sukti“).

Įprasta jį interpretuoti kaip nepriklausomą nuo išorinės sąlygos kvantinio objekto kampinis impulsas.

Nugarai sunku rasti tinkamą vaizdą realiame pasaulyje. Dėl savo kvantinės prigimties jis negali būti pavaizduotas kaip besisukantis. Klasikinė fizika negali apibūdinti šio objekto.

Sukimosi buvimas turi įtakos mikroobjektų elgsenai.

Sukimo buvimas įveda reikšmingų mikrokosmoso objektų elgesio bruožų, kurių dauguma - nestabilūs objektai - spontaniškai suyra, virsdami kitais kvantiniais objektais.

Stabilūs mikroobjektai, tarp kurių yra neutrinai, elektronai, fotonai, protonai, taip pat atomai ir molekulės, gali irti tik veikiami galingos energijos.

Kvantinė fizika visiškai sugeria klasikinę fiziką, laikydama ją ribojančiu atveju.

Tiesą sakant, kvantinė fizika yra - in plačiąja prasme- šiuolaikinė fizika.

Tai, ką kvantinė fizika aprašo mikrokosmose, negali būti suvokiama. Dėl šios priežasties, priešingai nei klasikinės fizikos aprašomi objektai, sunku įsivaizduoti daugelį kvantinės fizikos nuostatų.

Nepaisant to, naujos teorijos leido pakeisti mūsų idėjas apie bangas ir daleles, apie dinaminį ir tikimybinį aprašymą, apie nuolatinį ir diskretišką.

Kvantinė fizika nėra tik nauja teorija.

Tai teorija, kuri sugebėjo numatyti ir paaiškinti neįtikėtiną skaičių reiškinių – iš procesų, vykstančių atomų branduoliai, į makroskopinius efektus kosminėje erdvėje.

Kvantinė fizika, skirtingai nei klasikinė fizika, tiria materiją fundamentaliame lygmenyje, supančios tikrovės reiškiniams suteikdama interpretacijų, kurių tradicinė fizika nesugeba pateikti (pavyzdžiui, kodėl atomai išlieka stabilūs, ar elementarios dalelės iš tiesų yra elementarios).

Kvantinė teorija suteikia mums galimybę apibūdinti pasaulį tiksliau, nei buvo priimta prieš jos atsiradimą.

Kvantinės fizikos reikšmė

Teoriniai pokyčiai, sudarantys kvantinės fizikos esmę, pritaikomi tiriant abu neįsivaizduojamai didžiulius kosminiai objektai, ir itin mažų elementariųjų dalelių.

kvantinė elektrodinamika panardina mus į fotonų ir elektronų pasaulį, sutelkiant dėmesį į jų sąveikos tyrimą.

Kondensuotos medžiagos kvantinė teorija pagilina žinias apie superskysčius, magnetus, skystuosius kristalus, amorfinius kūnus, kristalus ir polimerus.

3 nuotrauka. Kvantinė fizika suteikė žmonijai daug tikslesnį mus supančio pasaulio aprašymą

Pastarųjų dešimtmečių moksliniai tyrimai buvo sutelkti į elementariųjų dalelių kvarko struktūros tyrimus nepriklausomos kvantinės fizikos šakos rėmuose. kvantinė chromodinamika.

Nereliatyvistinė kvantinė mechanika(tas, kuris nepatenka į Einšteino reliatyvumo teorijos ribas) tiria santykinai mažu greičiu (mažesniu nei) judančius mikroskopinius objektus, molekulių ir atomų savybes, jų struktūrą.

kvantinė optika užsiima moksliniu faktų, susijusių su šviesos kvantinių savybių pasireiškimu, tyrimu (fotocheminiai procesai, šiluminė ir stimuliuojama spinduliuotė, fotoelektrinis efektas).

kvantinio lauko teorija yra vienijantis skyrius, apimantis reliatyvumo teorijos ir kvantinės mechanikos idėjas.

Kvantinės fizikos rėmuose sukurtos mokslinės teorijos suteikė galingą impulsą vystymuisi, kvantinė elektronika, technologija, kvantinė teorija tvirtas kūnas, medžiagų mokslas, kvantinė chemija.

Be žymių žinių šakų atsiradimo ir plėtros būtų neįmanoma sukurti, erdvėlaivių, branduoliniai ledlaužiai, mobilusis ryšys ir daug kitų naudingų išradimų.