Mikä on kvanttifysiikka?

THE Fysiikkakvantti, tunnetaan myös kvanttimekaniikka, on laaja tutkimusalue, joka on tarkoitettu analysoimaan ja kuvaamaan käyttäytymistä fyysisten järjestelmien, joiden mitat ovat pienet, lähellä kokoisia molekyylejä, atomeja ja hiukkasiasubatomiset.

Kvanttifysiikan avulla oli mahdollista ymmärtää rappeutuu radioaktiivinen, atomien tuottamasta valon säteilystä ja absorboinnista, Röntgen, of valosähköinen ilmiö, puolijohteiden sähköiset ominaisuudet jne.

Katsomyös: Moderni fysiikka

Kvanttifysiikka nukkeille

kun astuimme sisään atomien ja molekyylien asteikko, osoitteessa makroskooppisen fysiikan lait, jotka kykenevät täydellisesti kuvaamaan ympärillämme päivittäin näkemiemme kehojen liiketilat vanhentunut ja kykenemätön määrittää tällaisiin pieniin hiukkasiin liittyvät fyysiset määrät.

Kvanttimaailmassa tapahtuu, että fysiikan lait eivät enää ole deterministinen, eli he eivät pysty ennustamaan tarkalleen missä jokin esine on tai millä nopeudella: mikään tässä ei ole determinististä, kvanttisysteemeistä saadut mittaukset ilmaistaan kertoimet.

Tällä hetkellä meillä on mittausjärjestelmiä, jotka pystyvät tarjoamaan meille kohteen sijainnin erittäin tarkasti. Jopa edistyneimmillä tekniikoilla emme kuitenkaan pystyisi määrittämään esimerkiksi atomin tarkkaa sijaintia. Että mahdottomuus ei ole liittyvät laitteen resoluutioon tai instrumenttityöläisen taitoon, mutta kyllä kvanttifysiikan luonteeseen.

Katsomyös:Hiukkasten fysiikan vakiomalli

Tämä luonto kvanttifysiikan tutkimus on osoittanut itsensä ajan myötä tosi tuntematon, pitkään väärinymmärretty, mikä johti siihen, että monet fyysikot kyseenalaistivat sen, antoivat sille erilaisia ​​tulkintoja tai jopa kieltävät sen kokonaan. Se vaikutti kuitenkin myös useiden myyttien ja uskomusten luomiseen kvanttifysiikan käsitteen ympärille.

Huolimatta näennäisesti "outosta", kvanttimekaniikka on yksi menestyneimmistä fysiikan teorioista, tämän teorian saavuttamien tulosten tarkkuus on pelottava. Tällä hetkellä kvanttimekaniikan suosituinta ja hyväksytyintä tulkintaa kutsutaan Kööpenhaminan tulkinta, jonka ovat kehittäneet tieteen suurimmat nimet, kuten NielsBohr,MaksSyntynyt,WolfgangPauli,WernerHeisenberg ja muut.

Kööpenhaminan tulkinta vakiinnutettiin Solvay-konferenssin aikana. [1]

Tämän tulkinnan mukaan kaikilla kvanttijärjestelmillä on a heitä kuvaava aaltofunktio täysin. Tämä aaltofunktio on monimutkainen ja virtuaalinen matemaattinen lauseke (ilman omaa todellisuutta), josta on mahdollista poimia kaikki tämän järjestelmän tiedot.

Aaltofunktioiden perusteella saadut tulokset puolestaan ​​ovat todennäköisyyksiä, että jotain havaitaan tai löydämme atomin jollakin tietyllä energiatasolla. Silti voi olla todennäköisyyksiä siitä, että atomista tulee radioaktiivinen säteily tai että a neutroni läpikäyvät hajoamisen muuttuen neutroniksi ja a elektroni. Mahdollisuudet ovat valtavat.

Fyysikkojen haasteena on löytää järjestelmän aaltofunktio, mikä ei ole helppoa - yksi tai useampi on ratkaistava. yhtälötsisäänSchrodinger, tämä yhtälö liittyy energioihin kinetiikka ja potentiaalia kvanttijärjestelmien.

Katsomyös:Einstein ja atomipommi

Kvanttifysiikan sovellukset

Kvanttifysiikan avulla on mahdollista ymmärtää

• atomien valopäästöt;

• ilmiöt radioaktiivinen hajoaminen;

• - Laser, valosähköinen vaikutus;

• neutronien ja protonien välinen vetovoima atomituuma;

• - vakiomalli hiukkasten fysiikka;

• aalto-hiukkasten kaksinaisuus;

• kaikki klassisen fysiikan lait, jotka tunnemme (koska olemalla yleisempiä, kvanttimekaniikan lait pystyvät johtamaan klassista maailmaa ohjaavista laeista).

Laserin toiminta saavutettiin vain tutkimalla kvanttimekaniikkaa.

Alkuperä

Nykyaikaisen kvanttifysiikan ilmaantuminen tapahtui vuonna 1920, jolloin saksalainen fyysikko MaksPlanck onnistui selittämään mekanismin mustan rungon ongelma ja sen suhde omituiseen väärinlaskentaan tuolloin, nimeltään ultraviolettikatastrofi.

On käynyt ilmi, että mustat rungot, esineet, jotka pystyvät absorboimaan kaiken heihin kohdistuvan säteilyn, lähettämään sen uudelleen lämpösäteilyn muodossa, eivät lähettäneet sitä nykyisen sähkömagneettisen teorian odotuksella. Tilanteen ratkaisemiseksi Max Planck ehdotti, että sähkömagneettisen kentän energia olisi kvantitoitu, toisin sanoen jaettuna pieniin energianippuihin, joita vähän myöhemmin kutsutaan fotonit - sinä kuinka paljon energiaa.

Planckin tulkinta mustarunkosäteilystä ei ollut hyväksytty (eikä edes hän), mutta muutama vuosi myöhemmin, Albert Einsteinhyödynsi samaa argumenttia ja onnistui selittämään valosähköisen vaikutuksen.

Vuonna 1905 Einstein julkaisi sarjan artikkeleita, jotka merkitsivät päivämäärän "fysiikan ihmeelliseksi vuodeksi", mutta hänen suosionsa tuli hänen fysiikan Nobel-palkintonsa kautta selittämään mekanismin taustalla olevaa mekanismia valosähkö. Einstein oli päätellyt, että valo käyttäytyy sekä hiukkasena että aallona. Tämä käytös tunnettiin nimellä valon kaksoisluonne.

Katsomyös: luonnon perusvoimat

Vuonna 1924 oli vuoro LouissisäänBrogliemyötävaikuttaa kvanttimekaniikkaan. De Broglie julkaisi väitöskirjassaan, että kvanttihiukkasilla on myös a aallonpituus, samoin kuin valoa, ja sen vuoksi sen tulisi näyttää aaltokäyttäytymistä tietyissä olosuhteissa.

Ranskalainen fyysikko ennusti, että elektronien tulisi näyttää interferenssikuvio, kun heille tehdään kaksinkertainen rako-kokeilu, aivan kuten aallot. Vuonna 1927 hänen hypoteesinsa vahvisti Davisson-Germer-kokeilu: perustettiin kaksinaisuus välissä aalto ja aine.

Aineiden kaksoiskäyttäytymisen syy oli tuntematon, kunnes vuonna 1927 WernerHeisenberg esitti fyysisen periaatteen, joka johdettiin kvanttiteorian matemaattisista ominaisuuksista. Tämän periaatteen mukaan, joka tunnetaan nimellä epävarmuuden periaate, on muuttujapareja, joita ei voitu mitata samanaikaisesti täydellä tarkkuudella. Näitä muuttujia kutsutaan konjugaattimuuttujat.

sijainti ja nopeusovat esimerkiksi fysikaalisia suuruuksia, joita ei voida määrittää täydellä tarkkuudella kvanttimaailmassa: jos tiedämme tarkasti atomin nopeuden, menetimme täysin tarkkuuden sijainnissaan, samoin, jos pystyisimme mittaamaan atomin nopeuden, emme voineet kertoa, mikä on sen sijainti samassa välitön.

Ymmärtää epävarmuusperiaate, vain mieti, miten näemme asiat: esineistä lähtevän valon on saavutettava silmämme, jotta aivomme kääntävät nämä tiedot. Toisin sanoen, jotta voimme nähdä, tarvitsemme vaihtaa fotoneja ympäristön kanssa. Atomien ja hiukkasten kohdalla tämä on vakavampaa kuin miltä se kuulostaa: kuvittele, että haluat tietää missä atomi on, jotta voisit tehdä sen mitä tarvitset säteilee fotonia sinua kohti, mutta niin tehdessään atomin nopeus olisi suurempi törmäyksen takia, joten et voisi enää kertoa missä se oli. se on.

Siksi epävarmuusperiaate antaa meille mahdollisuuden ymmärtää hieman paremmin kaksinaisuusaaltoa: kvanttimaailmassa fyysiset suuruudet käyttäytyvät ei-deterministisesti, ikään kuin ne olisivat aaltoja, joiden amplitudit ovat itse asiassa kertoimet.

Katsomyös:Ydinfysiikka

Kvanttifysiikka, hengellisyys ja pseudotiede

Nykyään on tullut yleistä lukea kursseja, ihohoitoja, vallankumouksellisia tuotteita, terapioita erehtymättömyys, rukoukset rahan houkuttelemiseksi ja jopa parantamismenetelmät fysiikkaan liittyvien termien avulla kvantti.

On kuitenkin korostettava, että missään näistä tapauksista ei ole suoraa yhteyttä kvanttifysiikan tutkimuksesta syntyneeseen tietoon. Ne ovat itse asiassa a väärinkäyttö, mikä oli mahdollista vain tietämättömyys suuri osa väestöstä, kun on kyse modernista ja nykyaikaisesta fysiikasta.

Kvanttifysiikan ymmärtäminen edellyttää ison hallintaa matemaattinen formalismi ja paljon tietoa fysiikasta, algebrasta, geometriasta, elektrodynamiikasta ja niin edelleen. Siksi kestää monen vuoden opiskelu sen ymmärtämiseksi tavalla, joka on akateemisten standardien mukaan minimaalisesti hyväksyttävä.

On myös totta, että monet ihmiset uskovat, että heidän käytäntönsä perustuvat kvantti-ilmiöt, eikä ole harvinaista löytää suosittelut ihmisiltä, ​​jotka tunsivat olonsa paremmaksi käyttäessään näitä toimia. Voimme kuitenkin mainita syyt, jotka uskovat ns. Kvanttikäytäntöjen tehokkuuteen:

• Kvantti-ilmiöistä tulee merkityksellisiä ja havaittavissa vain atomimittakaavoissa. Tietyn koon jälkeen kaikki alkaa käyttäytyä klassisen fysiikan, makroskooppisen mittakaavan fysiikan mukaisesti.

• Edut, joita kokevat ihmiset, jotka ostavat tuotteita tai aloittavat jonkinlaisen liittyvän toiminnan "kvanttiin" voidaan nähdä joissakin kokeissa, joissa parannuksia havaitaan potilailla, joita hoidetaan plasebo. Nämä vaikutukset tapahtuvat, koska potilaat uskovat olevansa parempia, ja he ehtivät itsensä siihen.

Sanan todellisen merkityksen tuntemattomuuden takia kvantti, on luonnollista, että tämä liittyy mystiikka, mikä saa meidät näkemään, että sitä käytetään usein epätodennäköisimmissä yhteyksissä: motivaatioluennot, kurssit valmennus kvantti, kvanttirukoukset, kvanttikosmetiikka, kvanttiparannukset jne.

Huolimatta siitä, että mainokset ovat hyvin erilaisia, kaikilla näillä mainoksilla on jotain yhteistä: ne ovat pseudotieteellinen ja suurimmaksi osaksi ne ovat voittoa tavoittelevia. Siksi joissakin tapauksissa niitä voidaan kutsua quackeryiksi, joiden tarkoituksena on lisäarvoa ja luotettavuutta tuotteisiin, palveluihin tai tavanomaisiin tapoihin.

Kun huomaat hyvin abstraktien käsitteiden käytön epätodennäköisissä tilanteissa, epäluottamus ja yritä etsiä tietoja luotettavista lähteistä, kuten vakiintuneista koulutusverkkosivustoista, oppilaitoksiin linkitetyistä sivuista tai tieteellisistä artikkeleista. THE tiedot se on ainoa tapa estää huijauksia, sarlatanismia ja muita uskomuksia, joissa käytetään väärin pyhitettyjen, mutta harvat tuntemien osa-alueiden nimeä.

Katsomyös:Säieteoria

Kirjat

Jos olet kiinnostunut ymmärtämään paremmin kvanttifysiikan toimintaa, mutta olet maallikko tai haluat tutustua lähteisiin luota tälle fysiikan alueelle, tutustu eräisiin kirjoihin, jotka voivat auttaa sinua ymmärtämään paremmin outoa maailmaa kvantti:

• kvanttimysteeri - Andrés Cassinello ja José Luiz Sánchez Gomez

• Kvanttiteorian ymmärtäminen: kuvitettu kirja - JP McEvoy ja Oscar Zarate

• tyylikäs maailmankaikkeus -Brian Greene

• Quantum Enigma: Fysiikan löytäminen tietoisuuden avulla - Charles Townes

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

Minun luona. Rafael Helerbrock

Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-fisica-quantica.htm