Što je kvantna fizika?

THE Fizikakvantni, također poznat kao kvantna mehanika, veliko je područje proučavanja posvećeno analizi i opisivanju ponašanje fizičkih sustava smanjenih dimenzija, bliskih veličinama molekule, atoma i česticesubatomska.

Kroz kvantnu fiziku bilo je moguće razumjeti mehanizme propada radioaktivni, od emisije i apsorpcije svjetlosti od strane atoma, od proizvodnje X-zraka, od fotoelektrični efekt, električna svojstva poluvodiča itd.

Izgledtakođer: Moderna fizika

Kvantna fizika za lutke

kad smo ušli u skala atoma i molekula, na zakoni makroskopske fizike, koji su savršeno sposobni opisati stanja kretanja tijela koja svakodnevno vidimo oko sebe zastario i nesposoban kako bi se utvrdile bilo kakve fizičke veličine povezane s tako sitnim česticama.

Ono što se događa u kvantnom svijetu jest da zakoni fizike više nisu deterministički, to jest, nisu u stanju točno predvidjeti gdje se neki objekt nalazi ili kojom brzinom: ovdje ništa nije determinističko, mjerenja dobivena iz kvantnih sustava izražena su u izgledi.

Trenutno imamo mjerne sustave koji nam mogu pružiti položaj predmeta s izuzetno preciznom preciznošću. Međutim, čak i s najnaprednijom tehnologijom, na primjer, ne bismo mogli utvrditi točan položaj atoma. Da nemogućnost nije povezane na razlučivost uređaja ili vještinu instrumentara, ali da do same prirode kvantne fizike.

Izgledtakođer:Standardni model fizike čestica

ovaj priroda kvantne fizike pokazao se tijekom vremena kao istina nepoznata, dugo vremena neshvaćen, što je na kraju navelo mnoge fizičare da ga preispituju, daju mu različita tumačenja ili čak u potpunosti negiraju. Međutim, to je također pridonijelo stvaranju nekoliko mitova i vjerovanja oko koncepta kvantne fizike.

Iako se čini "čudno", kvantna mehanika je jedna od najuspješnijih teorija u fizici, preciznost rezultata postignutih ovom teorijom je zastrašujuća. Trenutno se naziva najpopularnija i najprihvaćenija interpretacija kvantne mehanike Kopenhagenska interpretacija, koju su razvila neka od najvećih imena u znanosti, poput NielsBohr,MaksRođen,WolfgangPauli,WernerHeisenberg i drugi.

Tumačenje iz Kopenhagena učvrstilo se tijekom konferencije Solvay. [1]

Prema ovom tumačenju, svi kvantni sustavi imaju a valna funkcija koja ih opisuje potpuno. Ova valna funkcija složen je i virtualni matematički izraz (bez vlastite stvarnosti) iz kojeg je moguće izvući sve informacije u ovom sustavu.

Rezultati dobiveni na temelju valnih funkcija zauzvrat su vjerojatnosti da se nešto promatra ili da pronađemo atom na nekoj određenoj energetskoj razini. Ipak, mogu postojati vjerojatnosti da atom stvara radioaktivnu emisiju ili da a neutron prolaze kroz raspad, pretvarajući se u neutron i a elektron. Mogućnosti su ogromne.

Izazov za fizičare je pronaći valnu funkciju za sustav, a to nije lako - treba riješiti jednu ili više njih. jednadžbeuSchrodinger, ova jednadžba odnosi energije kinetika i potencijal kvantnih sustava.

Izgledtakođer:Einsteina i atomske bombe

Primjene kvantne fizike

Kvantnom fizikom je moguće razumjeti

• emisije svjetlosti od atoma;

• fenomeni radioaktivni raspad;

• funkcioniranje Laser, fotoelektrični efekt;

• privlačnost između neutrona i protona u atomska jezgra;

• standardni model fizika čestica;

• dualnost val-čestica;

• svi zakoni klasične fizike koje poznajemo (budući da, općenitije, zakoni kvantne mehanike mogu proizaći iz zakona koji upravljaju našim klasičnim svijetom).

Funkcioniranje lasera dobiveno je samo proučavanjem kvantne mehanike.

Podrijetlo

Pojava moderne kvantne fizike dogodila se 1920. godine, kada je njemački fizičar MaksPlanck uspio objasniti mehanizam izdanje crnog tijela i njegov odnos prema bizarnoj pogrešci u tadašnjim izračunima, tzv ultraljubičasta katastrofa.

Ispada da crna tijela, objekti koji su sposobni apsorbirati sve zračenje koje je usmjereno na njih, ponovno ga emitirajući u obliku toplinskog zračenja, nisu ga emitirali kako očekuje trenutna elektromagnetska teorija. Da bi razriješio situaciju, Max Planck predložio je da energija elektromagnetskog polja bude kvantizirano, odnosno podijeljeno na male snopove energije, koji će se malo kasnije nazvati fotoni - ti koliko energije.

Planckova interpretacija zračenja crnih tijela nije bila dobro prihvaćena (pa čak ni on), međutim, nekoliko godina kasnije, Albert Einsteiniskoristio isti argument i uspio objasniti fotoelektrični efekt.

1905. godine Einstein je objavio niz članaka koji su datum označili kao "čudesnu godinu fizike", ali njegovo priznanje stiglo je putem njegove Nobelove nagrade za fiziku, zbog objašnjenja mehanizma koji stoji iza fotoelektričnost. Einstein je zaključio da se svjetlost ponaša i kao čestica i kao val. Ovo ponašanje postalo je poznato kao dvostruka priroda svjetlosti.

Izgledtakođer: temeljne sile prirode

1924. bio je red na LouisuBrogliedoprinose kvantnoj mehanici. De Broglie je u svojoj doktorskoj tezi objavio da kvantne čestice također imaju duljina vala, kao i svjetlost i, prema tome, trebaju predstavljati ponašanje valova pod određenim uvjetima.

Francuski fizičar predvidio je da bi elektroni trebali pokazivati ​​interferencijski obrazac kada se podvrgnu eksperimentu s dvostrukim prorezima, baš kao što to čine valovi. 1927. njegovu hipotezu potvrdio je Eksperiment Davisson-Germer: osnovan je dualnost između val i materija.

Razlog dvostrukog ponašanja materije ostao je nepoznat sve dok 1927. god. WernerHeisenberg iznio fizikalni princip izveden iz matematičkih svojstava kvantne teorije. Prema ovom principu, poznatom kao princip nesigurnosti, postoje parovi varijabli koje se ne mogu istodobno izmjeriti s punom preciznošću. Te se varijable nazivaju konjugirane varijable.

položaj i brzina, na primjer, jesu fizičke veličine koje se u kvantnom svijetu ne mogu odrediti s potpunom preciznošću: ako s velikom preciznošću znamo brzinu atoma, potpuno smo izgubili preciznost u njegovom položaju, slično, ako bismo mogli izmjeriti brzinu atoma, ne bismo mogli reći kakav je njegov položaj u tom istom trenutak.

Da bismo razumjeli princip nesigurnosti, samo razmislite o tome kako vidimo stvari: svjetlost koja izlazi iz predmeta mora doprijeti do naših očiju, tako da naš mozak prevodi te informacije. Drugim riječima, da bismo mogli vidjeti, trebamo razmjenjuju fotone s okolinom. U slučaju atoma i čestica, ovo je ozbiljnije nego što zvuči: zamislite da želite znati gdje je atom da biste to učinili emitira foton prema sebi, ali pritom bi atom ubrzao zbog sudara, tako da više ne biste mogli znati gdje je. to je.

Stoga nam princip nesigurnosti omogućuje da malo bolje razumijemo materiju vala dualnosti: u kvantnom svijetu, fizičke veličine ponašaju se nedeterministički, kao da su valovi, čije su amplitude zapravo izgledi.

Izgledtakođer:Nuklearna fizika

Kvantna fizika, duhovnost i pseudoznanost

U današnje vrijeme postalo je uobičajeno čitati oglase za tečajeve, čudotvorna liječenja, revolucionarne proizvode i terapije nepogrešivosti, molitve za privlačenje novca, pa čak i metode liječenja koristeći izraze koji se odnose na fiziku kvantni.

Međutim, potrebno je naglasiti da ni u jednom od ovih slučajeva nema izravne veze sa znanjem koje je rezultat istraživanja kvantne fizike. Oni su, zapravo, a pronevjere, što je omogućeno samo zahvaljujući neznanje velikog dijela stanovništva, kada je riječ o modernoj i suvremenoj fizici.

Razumijevanje kvantne fizike uključuje svladavanje velikog matematički formalizam i puno znanja iz fizike, algebre, geometrije, elektrodinamike i tako dalje. Stoga su potrebne mnoge godine studija da bi se to razumjelo na način koji je minimalno prihvatljiv po akademskim standardima.

Također je istina da mnogi ljudi vjeruju da se njihova praksa temelji na kvantne pojave, a nerijetko se mogu naći svjedočenja ljudi koji su se osjećali bolje kad su pribjegavali tim postupcima. Međutim, možemo navesti razloge koji vjeruju u učinkovitost takozvanih kvantnih praksi:

• Kvantni fenomeni postaju relevantni i uočljivi samo na atomskim razmjerima. Nakon određene veličine, sve se počinje ponašati u skladu s klasičnom fizikom, fizikom makroskopske ljestvice.

• Pogodnosti koje imaju ljudi koji kupuju proizvode ili započinju obavljati neku vrstu srodnih aktivnosti do "kvanta" može se vidjeti u nekim eksperimentima, u kojima se opažaju poboljšanja u bolesnika liječenih placebo. Ti se učinci događaju jer pacijenti vjeruju da su bolji i uvjetuju se time.

Zbog velikog nedostatka znanja o stvarnom značenju koje se pridaje riječi kvantni, prirodno je da to uključuje misticizam, zbog čega ga vidimo često korištenog u najnevjerojatnijim kontekstima: motivacijska predavanja, tečajevi treniranje kvant, kvantne molitve, kvantna kozmetika, kvantne kure itd.

Iako su vrlo različiti, svi ovi oglasi imaju nešto zajedničko: jesu pseudoznanstveni i uglavnom su za profit. Stoga se u nekim slučajevima mogu nazvati nadriliječništvom, čiji je cilj dodati vrijednost i pouzdanost proizvodima, uslugama ili običnim običajima u svojoj biti.

Kad primijetite upotrebu vrlo apstraktnih pojmova u malo vjerojatnim kontekstima, nepovjerenje i pokušajte tražiti informacije iz pouzdanih izvora, poput uspostavljenih obrazovnih web stranica, stranica povezanih s obrazovnim institucijama ili znanstvenih članaka. THE informacija to je jedini način da se spriječe prevare, šarlatanstvo i druge vrste uvjerenja koja koriste nepravilno naziv područja znanja koja su posvećena, ali rijetka poznata.

Izgledtakođer:Teorija struna

Knjige

Ako vas zanima bolje razumijevanje rada kvantne fizike, ali vi ste laik ili biste željeli potražiti izvore Pouzdani u ovo područje fizike, pogledajte neke knjige koje vam mogu pomoći da bolje razumijete neobični svijet kvantni:

• kvantna misterija - Andrés Cassinello i José Luiz Sánchez Gomez

• Razumijevanje kvantne teorije: slikovnica - JP McEvoy i Oscar Zarate

• elegantni svemir -Brian Greene

• Kvantna enigma: pronalaženje fizike sa sviješću - Charles Townes

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

Ja, Rafael Helerbrock

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