Co je kvantová fyzika?

THE Fyzikakvantová, také známý jako kvantová mechanika, je velká oblast studia věnovaná analýze a popisu chování fyzických systémů se zmenšenými rozměry, blízkými velikostem molekuly, atomy a částicesubatomární.

Prostřednictvím kvantové fyziky bylo možné pochopit mechanismy rozpadá se radioaktivní, z emise a absorpce světla atomy, z výroby Rentgen, z fotoelektrický efekt, elektrické vlastnosti polovodičů atd.

Dívej setaky: Moderní fyzika

Kvantová fyzika pro figuríny

když jsme vstoupili do měřítko atomů a molekul, na zákony makroskopické fyziky, které dokonale dokážou popsat stavy pohybu těl, které denně vidíme kolem sebe, se stávají zastaralé a neschopné k určení jakýchkoli fyzikálních veličin souvisejících s tak malými částicemi.

V kvantovém světě se děje to, že zákony fyziky již nejsou deterministický, to znamená, že nejsou schopni přesně předpovědět, kde se nějaký objekt nachází nebo jakou rychlostí: nic zde není deterministické, měření získaná z kvantových systémů jsou vyjádřena v šance.

V současné době máme měřicí systémy schopné poskytnout nám polohu objektu s extrémně přesnou přesností. Ale ani s nejpokročilejšími technologiemi bychom například nebyli schopni určit přesnou polohu atomu. Že nemožnost není příbuzný k rozlišení zařízení nebo dovednosti pracovníka s nástroji, ale ano k samotné povaze kvantové fyziky.

Dívej setaky:Standardní model fyziky částic

toto Příroda kvantové fyziky se v průběhu času ukázalo jako pravda neznámý, po dlouhou dobu nepochopený, což nakonec vedlo mnoho fyziků k tomu, aby to zpochybnili, poskytli různé interpretace nebo dokonce úplně popřeli. Přispěla však také k vytvoření několika mýtů a přesvědčení kolem pojmu kvantové fyziky.

Ačkoli to vypadá „divně“, kvantová mechanika je jednou z nejúspěšnějších teorií fyziky, přesnost výsledků dosažených touto teorií je děsivá. V současné době se nazývá nejpopulárnější a nejuznávanější interpretace kvantové mechaniky Kodaňská interpretace, vyvinutá některými z největších vědeckých jmen, jako je NielsBohr,MaxNarozený,WolfgangPauli,WernerHeisenberg a další.

Kodaňský výklad byl konsolidován během konference Solvay. [1]

Podle této interpretace mají všechny kvantové systémy a vlnová funkce, která je popisuje zcela. Tato vlnová funkce je komplexní a virtuální matematický výraz (bez vlastní reality), ze kterého je možné získat všechny informace v tomto systému.

Výsledky získané na základě vlnových funkcí jsou zase pravděpodobnosti, že je něco pozorováno nebo že najdeme atom na určité specifické energetické úrovni. Přesto mohou existovat pravděpodobnosti, že atom produkuje radioaktivní emise, nebo že a neutron podstoupit rozpad, který se změnil na neutron a a elektron. Možnosti jsou obrovské.

Výzvou pro fyziky je najít vlnovou funkci systému, což není snadné - je třeba vyřešit jednu nebo více. rovnicevSchrodinger, tato rovnice souvisí s energiemi kinetika a potenciál kvantových systémů.

Dívej setaky:Einstein a atomová bomba

Aplikace kvantové fyziky

Prostřednictvím kvantové fyziky je možné to pochopit

• světelné emise atomy;

• fenomény radioaktivní rozpad;

• fungování Laser, fotoelektrický efekt;

• přitažlivost mezi neutrony a protony v atomové jádro;

• standardní model částicová fyzika;

• dualita vlnových částic;

• všechny zákony klasické fyziky, které známe (protože obecněji jsou zákony kvantové mechaniky odvozeny ze zákonů, které řídí náš klasický svět).

Fungování laseru bylo dosaženo pouze studiem kvantové mechaniky.

Původ

Vznik moderní kvantové fyziky nastal v roce 1920, kdy německý fyzik MaxPlanck podařilo vysvětlit mechanismus problém s černým tělem a jeho vztah k bizarní chybě ve výpočtech v té době, tzv ultrafialová katastrofa.

Ukazuje se, že černá těla„Objekty schopné absorbovat veškeré záření, které je na ně namířeno, znovu je vyzařovat ve formě tepelného záření, nevyzařovaly jej podle očekávání současné elektromagnetické teorie. Aby se situace vyřešila, Max Planck navrhl, aby energie elektromagnetického pole byla kvantováno, to znamená rozdělené na malé svazky energie, které se o něco později začnou nazývat fotony - vy kolik energie.

Planckova interpretace záření černého těla nebyla dobře přijata (nebo dokonce jím), nicméně o několik let později, Albert Einsteinvyužil stejný argument a úspěšně vysvětlil fotoelektrický efekt.

V roce 1905 Einstein publikoval řadu článků, které označily datum jako „zázračný rok fyziky“, ale jeho uznání přišlo díky Nobelově ceně za fyziku za vysvětlení mechanismu za fotoelektřina. Einstein dospěl k závěru, že světlo se chová jak jako částice, tak jako vlna. Toto chování se stalo známým jako dvojí povaha světla.

Dívej setaky: základní přírodní síly

V roce 1924 byl na řadě LouisvBrogliepřispívají ke kvantové mechanice. De Broglie ve své disertační práci zveřejnil, že kvantové částice mají také a vlnová délka, stejně jako světlo, a proto by za určitých podmínek mělo vykazovat vlnové chování.

Francouzský fyzik předpovídal, že elektrony by měly vykazovat interferenční obrazec, když jsou podrobeny experimentu s dvojitou štěrbinou, stejně jako vlny. V roce 1927 jeho hypotézu potvrdil Davisson-Germerův experiment: byla založena dualita mezi vlna a hmota.

Důvod dvojího chování hmoty zůstal neznámý, dokud v roce 1927 WernerHeisenberg vyjádřil fyzikální princip odvozený z matematických vlastností kvantové teorie. Podle tohoto principu, známého jako princip nejistoty, existují páry proměnných, které nelze měřit současně s plnou přesností. Tyto proměnné se nazývají sdružovat proměnné.

poloha a rychlostjsou například fyzikální veličiny, které nelze v kvantovém světě určit s úplnou přesností: pokud víme s velkou přesností rychlost, jakou je atom, úplně jsme ztratili přesnost v jeho poloze, podobně, kdybychom mohli měřit rychlost atomu, nemohli bychom říct, jaká je jeho poloha ve stejné okamžitý.

Abychom pochopili princip neurčitosti, stačí přemýšlejte o tom, jak vidíme věci: světlo vycházející z předmětů se musí dostat do našich očí, aby náš mozek tuto informaci přeložil. Jinými slovy, abychom to viděli, potřebujeme vyměňovat fotony s okolím. V případě atomů a částic je to vážnější, než se zdá: představte si, že chcete vědět, kde je atom, abyste to mohli udělat emitovat foton směrem k vám, ale při tom by atom kvůli kolizi nabral rychlost, takže už nebudete moci říct, kde to bylo. to je.

Princip neurčitosti nám proto umožňuje trochu lépe porozumět duální vlně: v kvantovém světě fyzikální veličiny se chovají nedeterministickým způsobem, jako by to byly vlny, jejichž amplitudy jsou ve skutečnosti šance.

Dívej setaky:Nukleární fyzika

Kvantová fyzika, spiritualita a pseudověda

V dnešní době je běžné číst reklamy na kurzy, zázračné léky, revoluční produkty, terapie neomylnosti, modlitby k přilákání peněz a dokonce i metody uzdravování pomocí termínů týkajících se fyziky kvantová.

Je však nutné zdůraznit, že v žádném z těchto případů neexistuje přímý vztah se znalostmi, které vyplynuly z výzkumu kvantové fyziky. Ve skutečnosti jsou zpronevěra, což bylo možné jen díky neznalost velké části populace, pokud jde o moderní a současnou fyziku.

Pochopení kvantové fyziky zahrnuje zvládnutí velkého matematický formalismus a mnoho znalostí z fyziky, algebry, geometrie, elektrodynamiky atd. Proto trvá mnoho let studia, než tomu porozumíme způsobem, který je na akademické standardy minimálně přijatelný.

Je také pravda, že mnoho lidí věří, že jejich postupy jsou založeny na kvantové jevy, a není neobvyklé najít svědectví od lidí, kteří se cítili lépe, když se uchýlili k těmto činům. Můžeme však uvést důvody, které věří v účinnost takzvaných kvantových postupů:

• Kvantové jevy se stávají relevantní a pozorovatelnými pouze na atomových stupnicích. Po určité velikosti se vše začne chovat v souladu s klasickou fyzikou, fyzikou makroskopického měřítka.

• Výhody, které pociťují lidé, kteří kupují produkty nebo začínají provádět nějaký druh související činnosti na „kvantum“ lze vidět v některých experimentech, ve kterých jsou pozorována zlepšení u pacientů léčených placebo. K těmto účinkům dochází proto, že pacienti věří, že jsou lepší, a sami se tím řídí.

Kvůli velkému nedostatku znalostí o skutečném významu slova kvantová, je přirozené, že to zahrnuje mysticismus, což nás vede k tomu, že je často používán v nejnepravděpodobnějších kontextech: motivační přednášky, kurzy jazyka koučování kvantum, kvantové modlitby, kvantová kosmetika, kvantová léčba atd.

I když jsou velmi odlišné, všechny tyto reklamy mají něco společného: jsou pseudovědecký a většinou usilují o zisk. Proto je v některých případech lze nazvat šarlatánstvím, jehož cílem je přidanou hodnotu a spolehlivost na výrobky, služby nebo běžné zvyky v jejich podstatě.

Když si všimnete použití velmi abstraktních konceptů v nepravděpodobných kontextech, nedůvěra a pokusit se vyhledat informace ze spolehlivých zdrojů, jako jsou zavedené vzdělávací weby, stránky spojené se vzdělávacími institucemi nebo vědecké články. THE informace je to jediný způsob, jak zabránit podvodům, šarlatánství a jiným typům vír, které nesprávně používají název oblastí znalostí, které jsou zasvěceny, ale je jich známo jen málo.

Dívej setaky:Teorie strun

Knihy

Pokud vás zajímá lepší porozumění tomu, jak funguje kvantová fyzika, ale jste laik nebo byste chtěli konzultovat zdroje důvěřujte v této oblasti fyziky, podívejte se na některé knihy, které vám pomohou lépe porozumět podivnému světu kvantová:

• kvantové tajemství - Andrés Cassinello a José Luiz Sánchez Gomez

• Porozumění kvantové teorii: Obrázková kniha - JP McEvoy a Oscar Zarate

• elegantní vesmír -Brian Greene

• Kvantová záhada: Hledání fyziky s vědomím - Charles Townes

[1] Autor obrázku: Benjamin Couprie, Institut International de Physique de Solvay / Wikimedia Commons.

Podle mě. Rafael Helerbrock

Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-fisica-quantica.htm