инфохаб «Selection»      

Сосредоточьтесь на главном  

Квантовая физика

5 невероятных открытий квантовой физики

5 открытий квантовой физики которые потрясают воображение.

 

Главные парадоксы квантовой физики


Открытие № 1 – пустое пространство

На самом деле реальность – это мельчайшие точечки материи, окруженные пустотой.

Впрочем, не совсем так. Эта предполагаемая «пустота» на самом деле не пуста: она содержит колоссальное количество невероятно мощной энергии. Мы знаем, что энергия становится все плотнее по мере перехода на более низкий уровень материи (например, ядерная энергия в миллион раз мощнее химической).

Сейчас ученые говорят, что в одном кубическом сантиметре пустого пространства больше энергии, чем во всей материи известной Вселенной. Хотя ученые не смогли измерить ее, они видят результаты действия этого моря энергии.

 

Открытие № 2 – частица, волна или волночастица?

Частицы – это отдельные твердые объекты, занимающие определенное положение в пространстве. А волны не имеют «тела», они не локализованы и распространяются в пространстве (вспомните волны на море). В качестве волны электрон или фотон (частица света) не имеет точного местоположения, но существует как «поле вероятностей». В состоянии частицы поле вероятностей «схлопывается» (коллапсирует) в твердый объект. Его координаты в четырехмерном пространстве-времени уже можно определить. У

Это удивительно, но состояние частицы (волна или твердый объект) задается актами наблюдения и измерения. Не измеряемые и не наблюдаемые электроны ведут себя подобно волнам. Как только мы подвергаем их наблюдению в процессе эксперимента, они «схлопываются» в твердые частицы и могут быть зафиксированы в пространстве.

Но как может быть что-то одновременно и твердой частицей, и текучей волной? Возможно, парадокс будет разрешен, если мы вспомним то, о чем недавно говорили: частицы ведут себя как волны или как твердые объекты. Но понятия «волна» и «частица» – это всего лишь аналогии, взятые из нашего повседневного мира.

Понятие волны было введено в квантовую теорию Эрвином Шредингером. Он автор знаменитого «волнового уравнения», которое математически обосновывает существование у твердой частицы волновых свойств до акта наблюдения. Некоторые физики – в попытке объяснить то, с чем они никогда не сталкивались и не могут до конца разобраться, – называют субатомные частицы «волночастицами».

 

Открытие № 3 – квантовые скачки и вероятность

Изучая атом, ученые обнаружили: когда электроны, вращаясь вокруг ядра, перемещаются с орбиты на орбиту, они не движутся в пространстве, как обычные объекты. Нет, они покрывают расстояния мгновенно. То есть исчезают в одном месте и появляются в другом. Этот феномен назвали квантовым скачком. Мало того – ученые поняли, что не могут точно определить, где именно на новой орбите появится исчезнувший электрон или в какой момент он будет совершать скачок. Самое большее, что они смогли сделать, – рассчитать вероятность (на основании волнового уравнения Шредингера) нового местоположения электрона.

Реальность, как мы ее ощущаем, создается в каждый момент времени из совокупности бесчисленных возможностей. Но настоящая тайна – в том, что нет ничего в физической Вселенной, что бы определяло, какая именно возможность из этой совокупности осуществится. Нет процесса, который это устанавливает.

Таким образом, квантовые скачки – единственные по-настоящему случайные события во Вселенной.

 

Открытие № 4 – принцип неопределенности

В классической физике все параметры объекта, включая его пространственные координаты и скорость, могут быть измерены с точностью, ограниченной только возможностями экспериментальных технологий. Но на квантовом уровне всякий раз, когда вы определяете одну количественную характеристику объекта, например скорость, вы не можете получить точных значений других его параметров, например координат.

Другими словами, если вы знаете как быстро объект движется вы не можете знать где он находится. И наоборот если вы знаете где он находится вы не можете определить с какой скоростью он движется.

Вернер Гейзенберг, один из пионеров квантовой физики, сформулировал принцип неопределенности. Суть его в следующем: как ни бейся, одновременно невозможно получить точные значения координат и скорости квантового объекта. Чем большей точности мы добиваемся в измерении одного параметра, тем более неопределенным становится другой.

 

 

Открытие № 5 – нелокальность, ЭПР-парадокс и теорема Белла

В 1964 году ирландский физик-теоретик Джон Белл сформулировал и доказал теорему, из которой следовало, что частицы тесно связаны на определенном уровне, выходящем за рамки времени и пространства. Поэтому способны мгновенно обмениваться информацией.

Представление о том, что любой объект Вселенной локален – т. е. существует в каком-то одном месте (точке) пространства – не верно. Все в этом мире нелокально.

С той поры, как Белл опубликовал свою теорему, ее теоретическое доказательство снова и снова экспериментально подтверждалось в лабораториях.

Но задумайтесь о ее сути хотя бы на минуту. Время и пространство – фундаментальные свойства привычной нам реальности – в квантовом мире неожиданно вытесняются существованием постоянной взаимосвязи между объектами. Неудивительно, что Эйнштейн полагал: вывод об этом – смертельный выстрел по квантовой теории. Ведь это бессмыслица…

Тем не менее этот феномен является действующим законом Вселенной. Шредингер говорил, что взаимосвязь между объектами – не единственный интересный аспект квантовой теории, но важнейший. В 1975 году физик-теоретик Генри Стэпп назвал теорему Белла «самым значительным открытием науки». 

 

По материалам : "Кроличья нора или что мы знаем о себе и вселенной", Висенте Марк, Чейс Бетси, Уильям Арнтц

 

 

Часто используемые ресурсы

Философия фото

DSC_3264.jpg

Фразы

  • — Как тебя понимать?
    — Понимать меня необязательно. Обязательно любить и кормить вовремя.

    «Алиса в Стране чудес» Льюис Кэрролл

Позитивное мышление

"Свернись в себя самого".  Марк Аврелий

О проекте Selection

  • Информационные хабы - самый короткий путь к качественной информации.

    Selection  – большой информационный хаб, который содержит качественную, актуальную и удобно представленную информацию по различным тематикам.

    Читать...

Связаться с нами

Если у вас есть вопрос, предложение или комментарий о сайте, пожалуйста, напишите нам по адресу in@infoselection.ru pape11

Сотрудничество и вакансии

Приглашаем для сотрудничества и работы специалистов в области создания многофункциональных интернет-ресурсов, социальных сетей , веб –приложений, разработчиков интерфейсов , дизайнеров, аналитиков, специалистов по обработке информации, копирайтеров, контент-менеджеров По всем вопросам обращаться: in@infoselection.ru

Ограничения

      16+