НА Физикаквантов, също известен като квантова механика, е голяма област на изследване, посветена на анализ и описание на поведение на физически системи с намалени размери, близки до размерите на молекули, атоми и частицисубатомни.
Чрез квантовата физика беше възможно да се разберат механизмите на разпада радиоактивен, от излъчването и поглъщането на светлина от атоми, от производството на Рентгенов, на фотоелектричен ефект, електрически свойства на полупроводници и др.
Вижсъщо: Съвременна физика
Квантова физика за манекени
когато влязохме в скала на атоми и молекули, в закони на макроскопичната физика, които са напълно способни да опишат състоянията на движение на телата, които ежедневно виждаме около себе си остаряла и неспособна за да се определят всякакви физически величини, свързани с такива малки частици.
Това, което се случва в квантовия свят е, че законите на физиката вече не са детерминиран, тоест те не са в състояние да предскажат къде точно се намира даден обект или с каква скорост: тук нищо не е детерминирано, измерванията, получени от квантовите системи, се изразяват в
коефициенти.В момента имаме измервателни системи, способни да ни осигурят позицията на обект с изключително точна точност. Въпреки това, дори и с най-напредналите технологии, не бихме могли да определим точното положение на атома например. Че невъзможност не е свързани до разделителната способност на устройството или уменията на инструменталист, но да до самата природа на квантовата физика.
Вижсъщо:Стандартен модел на физиката на частиците
Не спирайте сега... Има още след рекламата;)
този природата на квантовата физика се показва с течение на времето като истинска неизвестен, дълго време неразбрано, което в крайна сметка накара много физици да го поставят под съмнение, да му дадат различни интерпретации или дори да го отрекат напълно. Това обаче допринесе и за създаването на няколко мита и вярвания около концепцията за квантова физика.
Въпреки че изглежда „странно“, квантовата механика е една от най-успешните теории във физиката, точността на резултатите, постигнати от тази теория, е плашеща. В момента се нарича най-популярната и приета интерпретация на квантовата механика Интерпретация от Копенхаген, разработен от някои от най-големите имена в науката, като НилсБор,МаксРоден,ВолфгангПаули,ВернерХайзенберг и други.
![Тълкуването от Копенхаген беше консолидирано по време на конференцията в Солвей. [1]](/f/da2205c24a4f5c7d0a59238e3ba57d86.jpg)
Тълкуването от Копенхаген беше консолидирано по време на конференцията в Солвей. [1]
Според тази интерпретация всички квантови системи имат a вълнова функция, която ги описва напълно. Тази вълнова функция е сложен и виртуален математически израз (без собствена реалност), от който е възможно да се извлече цялата информация в тази система.
Резултатите, получени въз основа на вълновите функции, от своя страна са вероятностите да се наблюдава нещо или да открием атом на някакво специфично енергийно ниво. Все пак може да има вероятност атомът да излъчи радиоактивно излъчване или а неутрон претърпяват разпад, превръщайки се в неутрон и а електрон. Възможностите са огромни.
Предизвикателството за физиците е да намерят вълновата функция за системата, а това не е лесно - трябва да се реши едно или повече. уравнениявШрьодингер, това уравнение свързва енергиите кинетика и потенциал на квантовите системи.
Вижсъщо:Айнщайн и атомната бомба
Приложения за квантова физика
Чрез квантовата физика е възможно да се разбере
светлинни емисии от атоми;
феномените на радиоактивен разпад;
функционирането на Лазер, фотоелектричният ефект;
привличането между неутрони и протони в атомно ядро;
стандартният модел на физика на частиците;
двойствеността вълна-частица;
всички закони на класическата физика, които познаваме (тъй като, като са по-общи, законите на квантовата механика могат да произтичат от законите, които управляват нашия класически свят).
Функционирането на лазера е получено само чрез изучаване на квантовата механика.
Произход
Появата на съвременната квантова физика се случва през 1920 г., когато немският физик МаксПланк успя да обясни механизма на проблем с черното тяло и връзката му със странна грешка в изчисленията по това време, наречена ултравиолетова катастрофа.
Оказва се, че черни тела, обекти, способни да поемат цялото излъчване, което е насочено към тях, като го излъчват отново под формата на топлинно излъчване, не го излъчват, както се очаква от настоящата електромагнитна теория. За да разреши ситуацията, Макс Планк предложи енергията на електромагнитното поле да бъде квантован, тоест подразделя се на малки снопове енергия, които малко по-късно ще започнат да се наричат фотони - Вие колко енергия.
Тълкуването на Планк за радиацията на черните тела не беше добре прието (или дори от него), но няколко години по-късно, Алберт Айнщайнизползва същия аргумент и успя да обясни фотоелектрическия ефект.
През 1905 г. Айнщайн публикува поредица от статии, които отбелязват датата като „чудодейната година на физиката“, но неговото признание дойде чрез Нобеловата награда за физика, за да обясни механизма зад фотоелектричество. Айнщайн беше заключил, че светлината се държи едновременно като частица и като вълна. Това поведение стана известно като двойствена природа на светлината.
Вижсъщо: основни сили на природата
През 1924 г. дойде ред на ЛуисвБройлидопринасят за квантовата механика. Де Бройл публикува в докторската си дисертация, че квантовите частици също имат дължина на вълната, както и светлина и, следователно, трябва да представя поведение на вълната при определени условия.
Френският физик прогнозира, че електроните трябва да показват интерференционен модел, когато бъдат подложени на експеримента с двоен процеп, точно както вълните. През 1927 г. неговата хипотеза е потвърдена от Експеримент на Дейвисън-Гермер: беше създаден двойственост между вълна и материя.
Причината за двойното поведение на материята остава неизвестна, докато през 1927 г. ВернерХайзенберг изказа физически принцип, извлечен от математическите свойства на квантовата теория. Съгласно този принцип, известен като принцип на несигурност, има двойки променливи, които не могат да бъдат измерени едновременно с пълна точност. Тези променливи се извикват конюгирани променливи.
позиция и скоростнапример са физически величини, които не могат да бъдат определени с пълна точност в квантовия свят: ако знаем с голяма точност скоростта, с която е атомът, напълно загубихме точност в неговото положение, по същия начин, ако можехме да измерим скоростта на атом, не бихме могли да кажем какво е неговото положение в същото моментално.
За да разберете принципа на несигурност, просто помислете как виждаме нещата: светлината, излъчвана от предмети, трябва да достига до очите ни, така че тази информация да се превежда от мозъка ни. С други думи, за да видим, трябва обменяйте фотони с околностите. В случая на атоми и частици това е по-сериозно, отколкото звучи: представете си, че искате да знаете къде е атомът, за да направите това, което би ви трябвало излъчва фотон към вас, но по този начин атомът ще набира скорост поради сблъсъка, така че вече няма да можете да разберете къде е бил. то е.
Следователно принципът на несигурността ни позволява да разберем малко по-добре материята на двойствената вълна: в квантовия свят, физическите величини се държат по недетерминиран начин, сякаш са вълни, чиито амплитуди всъщност са коефициенти.
Вижсъщо:Ядрена физика
Квантова физика, духовност и псевдонаука
В днешно време стана обичайно да се четат реклами за курсове, чудодейни лекове, революционни продукти, терапии безпогрешни, молитви за привличане на пари и дори методи за лечение, използващи термини, свързани с физиката квантов.
Необходимо е обаче да се подчертае, че в нито един от тези случаи няма пряка връзка със знанието, получено в резултат на изследванията в квантовата физика. Всъщност те са а присвояване, което стана възможно само благодарение на невежество на голяма част от населението, когато става въпрос за съвременна и съвременна физика.
Разбирането на квантовата физика включва овладяване на голям математически формализъм и много познания по физика, алгебра, геометрия, електродинамика и т.н. Следователно са необходими много години обучение, за да го разберете по начин, който е минимално приемлив от академичните стандарти.
Вярно е също така, че много хора вярват, че техните практики се основават на квантови явления, и не е необичайно да се намерят препоръки от хора, които са се чувствали по-добре, когато са прибягвали до тези действия. Въпреки това можем да цитираме причини, които вярват в ефективността на така наречените квантови практики:
Квантовите явления стават релевантни и наблюдаеми само в атомни мащаби. След определен размер всичко започва да се държи в съответствие с класическата физика, физиката на макроскопичната скала.
Ползите, които изпитват хората, които купуват продукти или започват да извършват някакъв вид свързана дейност до "квантов" може да се види в някои експерименти, при които се наблюдават подобрения при пациенти, лекувани с плацебо. Тези ефекти се случват, защото пациентите вярват, че са по-добри и се обуславят от това.
Поради голямата липса на знания за реалното значение, прикрепено към думата квантов, естествено е това да включва мистицизъм, което ни кара да го виждаме често използван в най-невероятния контекст: мотивационни лекции, курсове по коучинг квант, квантови молитви, квантова козметика, квантови лекове и др.
Въпреки че са много различни, всички тези реклами имат нещо общо: те са псевдонаучен и в по-голямата си част те целят печалба. Следователно в някои случаи те могат да се нарекат шарлатанство, чиято цел е да добавете стойност и надеждност към продукти, услуги или обикновени обичаи в тяхната същност.
Когато забележите използването на много абстрактни понятия в малко вероятни контексти, недоверие и се опитайте да потърсите информация от надеждни източници, като установени образователни уебсайтове, страници, свързани с образователни институции или научни статии. НА информация това е единственият начин да се предотвратят измами, шарлатанство и други видове вярвания, които използват неправилно името на областите на знанието, които са осветени, но известни на малцина.
Вижсъщо:Теория на струните
Книги
Ако се интересувате от по-добро разбиране как работи квантовата физика, но сте неспециалист или искате да се консултирате с източници доверени в тази област на физиката, вижте някои книги, които могат да ви помогнат да разберете по-добре странния свят квантов:
квантовата мистерия - Андрес Касинело и Хосе Луис Санчес Гомес
Разбиране на квантовата теория: Книга с картинки - JP McEvoy и Oscar Zarate
елегантната вселена -Брайън Грийн
Квантовата загадка: Намиране на физика със съзнание - Чарлз Таунс
[1] Кредити за изображения: Бенджамин Купри, Международен институт по физика на Солвей / Wikimedia Commons.
От мен Рафаел Хелерброк
