Mi az a kvantumfizika?

A Fizikakvantum, más néven kvantummechanika, egy nagy tanulmányi terület, amelynek elemzése és leírása a viselkedés csökkentett méretű, a mérethez közeli fizikai rendszerek molekulák, atomok és részecskékszubatomi.

A kvantumfizika révén meg lehetett érteni a mechanizmusokat hanyatlás radioaktív, az atomok fénykibocsátásából és abszorpciójából, radioaktív anyagból Röntgen, nak,-nek fotoelektromos hatás, a félvezetők elektromos tulajdonságai stb.

Nézis: A modern fizika

Kvantumfizika bábuknak

amikor beléptünk a atomok és molekulák skálája, nál nél a makroszkopikus fizika törvényei, amelyek tökéletesen képesek leírni a testek mozgásállapotait, amelyeket napi szinten látunk körülöttünk elavult és képtelen hogy meghatározzuk az ilyen apró részecskékkel kapcsolatos fizikai mennyiségeket.

A kvantumvilágban az történik, hogy a fizika törvényei már nem meghatározó, vagyis nem képesek pontosan megjósolni, hol van valamilyen tárgy, vagy milyen sebességgel: itt semmi sem determinisztikus, a kvantumrendszerekből kapott méréseket esély.

Jelenleg olyan mérőrendszereink vannak, amelyek rendkívül pontos pontossággal képesek biztosítani számunkra a tárgy helyzetét. Azonban még a legfejlettebb technológiákkal sem lennénk képesek meghatározni például az atom pontos helyzetét. Hogy lehetetlenség nem összefüggő egy eszköz felbontására vagy egy műszerész készségére, de igen a kvantumfizika természetéhez.

Nézis:A részecskefizika standard modellje

Ne álljon meg most... A reklám után még több van;)

ezt természet A kvantumfizika idővel igazként mutatkozott meg ismeretlen, sokáig félreértés volt, ami végül sok fizikust megkérdőjelezte, különböző értelmezéseket adott neki, vagy akár teljesen letagadta. Ez azonban hozzájárult számos mítosz és hit megalkotásához is a kvantumfizika fogalma körül.

Noha „furcsának” tűnik, a kvantummechanika az egyik legsikeresebb elmélet a fizikában, de az ezen elmélet által elért eredmények pontossága ijesztő. Jelenleg a kvantummechanika legnépszerűbb és elfogadottabb értelmezését hívják Koppenhágai értelmezés, amelyet a tudomány legnagyobb nevei fejlesztettek ki, mint pl NielsBohr,MaxSzületett,WolfgangPauli,WernerHeisenberg és mások.

A koppenhágai értelmezést a Solvay konferencia során konszolidálták. [1]

Ezen értelmezés szerint minden kvantumrendszernek van egy hullámfüggvény, amely leírja őket teljesen. Ez a hullámfüggvény egy bonyolult és virtuális matematikai kifejezés (saját valóság nélkül), amelyből ki lehet vonni a rendszer összes információját.

A hullámfüggvények alapján kapott eredmények viszont annak a valószínűségét jelentik, hogy valami megfigyelhető, vagy hogy valamilyen specifikus energiaszinten találunk atomot. Ennek ellenére valószínűsíthető, hogy egy atom radioaktív emissziót produkál, vagy hogy a neutron bomláson megy keresztül, neutronná és a elektron. A lehetőségek hatalmasak.

A fizikusok számára az a kihívás, hogy megtalálják a rendszer hullámfüggvényét, és ez nem könnyű - egy vagy több megoldásra vár. egyenletekban benSchrodinger, ez az egyenlet az energiákat kapcsolja össze kinetika és lehetséges kvantumrendszerek.

Nézis:Einstein és az atombomba

Kvantumfizikai alkalmazások

A kvantumfizika révén meg lehet érteni

• az atomok által kibocsátott fénykibocsátás;

• jelenségei radioaktív bomlás;

• működését Lézer, a fotoelektromos effektus;

• a neutronok és protonok közötti vonzerő atommag;

• szabványos modellje részecskefizika;

• a hullám-részecske kettősség;

• a klasszikus fizika összes törvénye, amelyet ismerünk (mivel azáltal, hogy általánosabbak vagyunk, a kvantummechanika törvényei képesek a klasszikus világunkat irányító törvényekből levezetni).

A lézer működését csak kvantummechanika tanulmányozásával sikerült elérni.

Eredet

A modern kvantumfizika megjelenése 1920-ban történt, amikor a német fizikus MaxPlanck sikerült elmagyarázni a mechanizmusát fekete test kérdés és annak összefüggése az akkori számítások furcsa hibájával, az úgynevezett ultraibolya katasztrófa.

Kiderült, hogy a fekete testek, az objektumok, amelyek képesek elnyelni az összes rájuk sugárzó sugárzást, hősugárzás formájában újból kibocsájtani, nem a jelenlegi elektromágneses elmélet szerint várták. A helyzet megoldása érdekében Max Planck azt javasolta, hogy az elektromágneses tér energiája legyen számszerűsítve, azaz apró energiakötegekre osztva, amelyeket egy kicsit később hívni fognak fotonok - Ön mennyi energiát.

Planck fekete test sugárzás értelmezését nem fogadta el (vagy még ő sem), azonban néhány évvel később Albert Einsteinugyanezt az érvet használta fel, és sikerült megmagyaráznia a fotoelektromos hatást.

1905-ben Einstein olyan cikksorozatot tett közzé, amelyek a dátumot a „fizika csodálatos évének” jelölték meg, de elismerését fizika Nobel-díja révén kapta, amiért elmagyarázta a fényelektromosság. Einstein arra a következtetésre jutott, hogy a fény részecskeként és hullámként egyaránt viselkedik. Ez a viselkedés a a fény kettős természete.

Nézis: a természet alapvető erői

1924-ben volt a sor Louisban benBrogliehozzájárulnak a kvantummechanikához. De Broglie doktori disszertációjában publikálta, hogy a kvantumrészecskéknek is van egy hullámhossz, valamint a fénynek, ezért bizonyos körülmények között hullámviselkedést kell mutatnia.

A francia fizikus azt jósolta, hogy az elektronoknak interferencia-mintázatot kell mutatniuk, amikor kettős résű kísérletnek vetik alá őket, akárcsak a hullámok. 1927-ben hipotézisét a Davisson-Germer kísérlet: jött létre a kettősség közte hullám és anyag.

Az anyag kettős viselkedésének oka mindeddig nem ismert, amíg 1927-ben WernerHeisenberg a kvantumelmélet matematikai tulajdonságaiból levezetett fizikai alapelvet fogalmazta meg. Ezen elv szerint, az úgynevezett bizonytalansági elv, vannak olyan változópárok, amelyeket nem lehetett egyszerre teljes pontossággal mérni. Ezeket a változókat hívjuk konjugált változók.

helyzetét és sebességétpéldául olyan fizikai mennyiségek, amelyeket nem lehet teljes pontossággal meghatározni a kvantumvilágban: ha nagy pontossággal tudjuk az atom sebességét, teljesen elvesztettük a pontosságát a helyzetében, hasonlóan, ha meg tudnánk mérni egy atom sebességét, nem tudnánk megmondani, hogy mi a helyzet ugyanabban a helyzetben azonnali.

A bizonytalanság elvének megértéséhez csak gondold át, hogyan látjuk a dolgokat: a tárgyakból áradó fénynek el kell érnie a szemünket, hogy ezeket az információkat agyunk lefordítsa. Más szóval, hogy lássuk, szükségünk van rá fotont cserélni a környezettel. Az atomok és részecskék esetében ez sokkal súlyosabb, mint amilyennek hangzik: képzelje el, hogy szeretné tudni, hol van egy atom, ehhez meg kell tennie fotont bocsát ki maga felé, de ezáltal az atom az ütközés miatt felveszi a sebességet, így már nem tudja megmondani, hol volt. ez.

Ezért a bizonytalansági elv lehetővé teszi számunkra, hogy kicsit jobban megértsük a kettősségi hullám anyagát: a kvantumvilágban az a fizikai mennyiségek nem determinisztikus módon viselkednek, mintha hullámok lennének, amelyek amplitúdója valójában esély.

Nézis:Atomfizika

Kvantumfizika, spiritualitás és áltudomány

Napjainkban általánossá vált a tanfolyamok, a csodaszerek, a forradalmi termékek, a terápiák hirdetéseinek olvasása tévedhetetlenségek, a pénz vonzására irányuló imák, sőt a gyógyítás módszerei a fizikával kapcsolatos kifejezések használatával kvantum.

Hangsúlyozni kell azonban, hogy ezen esetek egyikében sincs közvetlen kapcsolat a kvantumfizika kutatásából származó tudással. Valójában a hűtlen kezelés, amely csak annak köszönhetően volt lehetséges tudatlanság a lakosság nagy részének, ha a modern és kortárs fizikáról van szó.

A kvantumfizika megértése magában foglalja a nagyok elsajátítását matematikai formalizmus és sok tudás a fizikáról, az algebráról, a geometriáról, az elektrodinamikáról és így tovább. Ezért hosszú évek tanulmányai szükségesek annak megértéséhez, amely a tudományos normák szerint minimálisan elfogadható.

Az is igaz, hogy sokan úgy gondolják, hogy gyakorlatuk alapja kvantumjelenségek, és nem ritka, hogy olyan emberektől találnak ajánlásokat, akik jobban érezték magukat e cselekedetekhez folyamodva. Mindazonáltal olyan okokat idézhetünk, amelyek meghazudtolják az úgynevezett kvantumgyakorlatok hatékonyságát:

• A kvantumjelenségek csak atomi léptékben válnak relevánssá és megfigyelhetővé. Egy bizonyos méret után minden a klasszikus fizikának, a makroszkopikus skála fizikájának megfelelően kezd viselkedni.

• Azok az előnyök, amelyeket azok az emberek tapasztalnak, akik termékeket vásárolnak, vagy valamilyen kapcsolódó tevékenységet kezdenek el "kvantum" -ra látható néhány kísérletben, amelyekben javulást észlelnek a placebo. Ezek a hatások azért következnek be, mert a betegek úgy gondolják, hogy jobbak, és feltételezik magukat.

A szó valódi jelentésével kapcsolatos ismeretek nagy hiánya miatt kvantum, természetes, hogy ez magában foglalja miszticizmus, aminek következtében gyakran látjuk a legvalószínűtlenebb esetekben: motivációs előadások, tanfolyamok coaching kvantum, kvantum imák, kvantum kozmetikumok, kvantum kúrák stb.

Annak ellenére, hogy nagyon különbözőek, ezeknek a hirdetéseknek van valami közös: vannak áltudományos és többnyire profit céljára szolgálnak. Ezért bizonyos esetekben quackery-nek nevezhetjük, amelynek célja hozzáadott értéket és megbízhatóságot termékekre, szolgáltatásokra vagy a szokásos szokásokra.

Amikor észreveszi, hogy nagyon elvont fogalmak vannak valószínűtlen összefüggésekben, bizalmatlanság és próbáljon információt megbízható forrásokból keresni, például létrehozott oktatási weboldalakról, oktatási intézményekhez kapcsolódó oldalakról vagy tudományos cikkekről. A információ csak így lehet megakadályozni a csalásokat, a sarlatanizmust és más típusú hiedelmeket, amelyek helytelenül használják a megszentelt, de kevesen ismert tudásterületek nevét.

Nézis:Húrelmélet

Könyvek

Ha érdekli, hogy jobban megértse a kvantumfizika működését, de laikus vagy, vagy forrásokkal szeretne konzultálni bízzon a fizika ezen területén, nézzen meg néhány könyvet, amelyek segíthetnek jobban megérteni a különös világot kvantum:

• a kvantum-rejtély - Andrés Cassinello és José Luiz Sánchez Gomez

• A kvantumelmélet megértése: illusztrált könyv - JP McEvoy és Oscar Zarate

• az elegáns univerzum -Brian Greene

• A Quantum Enigma: A fizika megtalálása a tudattal - Charles Townes

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

Általam. Rafael Helerbrock