რა არის კვანტური ფიზიკა?

ფიზიკაკვანტური, ასევე ცნობილია, როგორც კვანტური მექანიკა, არის კვლევის ფართო არეალი, რომელიც ეძღვნება ანალიზს და აღწერას მოქმედება შემცირებული ზომების ფიზიკური სისტემები, რომლებიც ახლოს არის ზომებთან მოლეკულები, ატომები და ნაწილაკებისუბატომური.

კვანტური ფიზიკის საშუალებით შესაძლებელი იყო მექანიზმების გაგება იშლება რადიოაქტიური, ატომების მიერ სინათლის ემისიისა და შეწოვისგან, წარმოებისგან რენტგენი, ფოტოელექტრული ეფექტი, ნახევარგამტარების ელექტრული თვისებები და ა.შ.

შეხედეასევე: თანამედროვე ფიზიკა

კვანტური ფიზიკა დუმეებისთვის

როდესაც ჩვენ შევედით ატომებისა და მოლეკულების მასშტაბი, ზე მაკროსკოპული ფიზიკის კანონები, რომლებსაც შესანიშნავად შეუძლიათ აღწერონ სხეულების მოძრაობის ის მდგომარეობა, რომელსაც ყოველდღიურად ვხედავთ ჩვენს გარშემო მოძველებული და შეუძლებელი ამ პაწაწინა ნაწილაკებთან დაკავშირებული ნებისმიერი ფიზიკური რაოდენობის დასადგენად.

კვანტურ სამყაროში ხდება ის, რომ ფიზიკის კანონები აღარ არის განმსაზღვრელი, ეს არის ის, რომ მათ არ შეუძლიათ ზუსტად იწინასწარმეტყველონ სად არის რაიმე ობიექტი, ან რა სიჩქარით: აქ არაფერია განსაზღვრული, კვანტური სისტემებიდან მიღებული გაზომვები გამოხატულია

შანსები

ამჟამად ჩვენ გვაქვს გაზომვის სისტემები, რომლებსაც ძალზე ზუსტი სიზუსტით შეუძლიათ ობიექტის პოზიციის მიწოდება. ამასთან, ყველაზე მოწინავე ტექნოლოგიითაც კი, ჩვენ ვერ შეძლებთ დავადგინოთ ატომის ზუსტი პოზიცია, მაგალითად. რომ შეუძლებლობა არ არის დაკავშირებული მოწყობილობის რეზოლუციაზე ან ინსტრუმენტის მუშაკის უნარზე, მაგრამ დიახ კვანტური ფიზიკის ბუნებას.

შეხედეასევე:ნაწილაკების ფიზიკის სტანდარტული მოდელი

ეს ერთი ბუნება კვანტური ფიზიკა დროთა განმავლობაში აჩვენებს თავს ჭეშმარიტად უცნობიდიდი ხნის განმავლობაში არასწორად ესმოდა, რამაც მრავალი ფიზიკოსი გამოიწვია ეჭვის შეტანა, სხვადასხვა ინტერპრეტაცია ან თუნდაც მთლიანად უარყოფა. ამასთან, მან ასევე შეუწყო ხელი რამდენიმე მითოსისა და რწმენის შექმნას კვანტური ფიზიკის კონცეფციის გარშემო.

მიუხედავად იმისა, რომ "უცნაური" ჩანს, კვანტური მექანიკა ფიზიკაში ერთ-ერთი ყველაზე წარმატებული თეორიაა, ამ თეორიით მიღწეული შედეგების სიზუსტე საშიშია. ამჟამად კვანტური მექანიკის ყველაზე პოპულარულ და მიღებულ ინტერპრეტაციას უწოდებენ კოპენჰაგენის ინტერპრეტაცია, შემუშავებულია მეცნიერების ზოგიერთი უდიდესი სახელით, მაგალითად ნილსიბორი,მაქსდაბადებული,ვოლფგანგიპაული,ვერნერიჰაიზენბერგი და სხვა.

კოპენჰაგენის ინტერპრეტაცია გაერთიანდა სოლვეის კონფერენციის დროს. [1]

ამ ინტერპრეტაციის მიხედვით, ყველა კვანტურ სისტემას აქვს a ტალღის ფუნქცია, რომელიც აღწერს მათ მთლიანად. ეს ტალღის ფუნქცია არის რთული და ვირტუალური მათემატიკური გამოხატულება (საკუთარი რეალობის გარეშე), საიდანაც შესაძლებელია ამ სისტემის მთელი ინფორმაციის მოპოვება.

ტალღის ფუნქციების საფუძველზე მიღებული შედეგები, თავის მხრივ, არის ალბათობა იმისა, რომ რაღაც შეიმჩნევა ან რაიმე კონკრეტულ ენერგეტიკულ დონეზე ვიპოვოთ ატომი. მიუხედავად ამისა, შეიძლება იყოს ალბათობა, რომ ატომმა მოახდინოს რადიოაქტიური გამოსხივება, ან რომ ა ნეიტრონი განიცდიან დაშლას, ნეიტრონად იქცევა და ა ელექტრონი. შესაძლებლობები დიდია.

ფიზიკოსებისთვის გამოწვევაა ტალღური ფუნქციის მოძებნა სისტემისთვის და ეს არც ისე ადვილია - ერთი ან მეტი უნდა მოგვარდეს. განტოლებებიწელსშროდინგერი, ეს განტოლება უკავშირებს ენერგიებს კინეტიკა და პოტენციური კვანტური სისტემების.

შეხედეასევე:აინშტაინი და ატომური ბომბი

კვანტური ფიზიკის პროგრამები

კვანტური ფიზიკის საშუალებით შესაძლებელია გაგება

• ატომების მიერ სინათლის გამოყოფა;

• ფენომენების რადიოაქტიური დაშლა;

• ფუნქციონირება ლაზერი, ფოტოელექტრული ეფექტი;

• ნეიტრონებსა და პროტონებს შორის მოზიდვა ატომური ბირთვი;

• სტანდარტული მოდელი ნაწილაკების ფიზიკა;

• ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობა;

• კლასიკური ფიზიკის ყველა კანონი, რომელიც ჩვენ ვიცით (რადგან უფრო ზოგადი ყოფით, კვანტური მექანიკის კანონები შეიძლება გამომდინარეობდნენ ჩვენი კლასიკური სამყაროს მარეგულირებელი კანონებისგან).

ლაზერის ფუნქციონირება მხოლოდ კვანტური მექანიკის შესწავლით იქნა მიღებული.

წარმოშობა

თანამედროვე კვანტური ფიზიკის გაჩენა მოხდა 1920 წელს, როდესაც გერმანელი ფიზიკოსი მაქსპლანკი მოახერხა ახსნა მექანიზმი შავი სხეულის საკითხი და მისი კავშირი იმ დროს გამოთვლების უცნაურ შეცდომასთან, ე.წ. ულტრაიისფერი კატასტროფა.

გამოდის რომ შავი სხეულები, ობიექტებმა, რომლებსაც შეუძლიათ შთანთქონ მთელი რადიაცია, რომელიც მიმართულია მათზე, ხელახლა ასხივებენ მას თერმული გამოსხივების სახით, არ გამოუშვეს ის ისე, როგორც ეს მიმდინარე ელექტრომაგნიტური თეორიითაა მოსალოდნელი. სიტუაციის მოსაგვარებლად, მაქს პლანკმა შესთავაზა, რომ ელექტრომაგნიტური ველის ენერგია იყოს კვანტიზებული, ანუ, იყოფა ენერგიის მცირე შეკვრად, რომელსაც, ცოტა მოგვიანებით, უწოდებენ ფოტონები - შენ რამდენი ენერგია.

პლანკის ინტერპრეტაცია შავი სხეულის სხივებზე კარგად არ იქნა მიღებული (ან თუნდაც მის მიერ), თუმცა რამდენიმე წლის შემდეგ, ალბერტ აინშტაინიგამოიყენა იგივე არგუმენტი და მიაღწია ფოტოელექტრული ეფექტის ახსნას.

1905 წელს აინშტაინმა გამოაქვეყნა სტატიების სერია, სადაც აღნიშნულია თარიღი, როგორც ”ფიზიკის სასწაულებრივი წელი”, მაგრამ მისი აღიარება გახდა მისი ნობელის პრემიის ფიზიკაში, იმის ახსნისთვის, თუ რა მექანიზმია ამის საფუძველი ფოტოელექტროენერგია. აინშტაინმა დაასკვნა, რომ სინათლე იქცევა როგორც ნაწილაკი, ისე როგორც ტალღა. ეს ქცევა ცნობილი გახდა, როგორც სინათლის ორმაგი ბუნება.

შეხედეასევე: ბუნების ფუნდამენტური ძალები

1924 წელს რიგი იყო ლუიწელსბროგიხელს შეუწყობენ კვანტურ მექანიკას. დე ბროგლიმ თავის სადოქტორო ნაშრომში გამოაქვეყნა, რომ კვანტურ ნაწილაკებს ასევე აქვთ a ტალღის სიგრძე, ისევე როგორც სინათლე და, შესაბამისად, უნდა წარმოადგენდეს ტალღის ქცევას გარკვეულ პირობებში.

ფრანგმა ფიზიკოსმა იწინასწარმეტყველა, რომ ელექტრონებმა უნდა აჩვენონ ჩარევის ნიმუში ორმაგი ნაპრალის ექსპერიმენტის ჩატარებისას, ისევე როგორც ტალღები. 1927 წელს მისი ჰიპოთეზა დაადასტურა დევისონ-გერმერის ექსპერიმენტიდაარსდა ორმაგობა შორის ტალღა და მატერია.

მატერიის ორმაგი ქცევის მიზეზი უცნობი დარჩა მანამ, სანამ 1927 წელს ვერნერიჰაიზენბერგი წარმოადგინა ფიზიკური პრინციპი, რომელიც გამომდინარეობს კვანტური თეორიის მათემატიკური თვისებებიდან. ამ პრინციპის თანახმად, ცნობილი როგორც გაურკვევლობის პრინციპი, არსებობს ცვლადების წყვილი, რომელთა გაზომვა შეუძლებელია ერთდროულად სრული სიზუსტით. ამ ცვლადებს ეწოდება კონიუგირებული ცვლადები.

პოზიცია და სიჩქარემაგალითად, არის ფიზიკური სიდიდეები, რომელთა დადგენა შეუძლებელია სრული სიზუსტით კვანტურ სამყაროში: თუ დიდი სიზუსტით ვიცით ატომის სიჩქარე, ჩვენ მთლიანად დავკარგეთ სიზუსტე მის პოზიციაში, ანალოგიურად, თუ ატომის სიჩქარის გაზომვა შეგვეძლო, ვერ ვხვდებოდით რა მდგომარეობაშია იგივეს მყისიერი

გაურკვევლობის პრინციპის გასაგებად, უბრალოდ ვიფიქროთ იმაზე, თუ როგორ ვხედავთ ყველაფერს: საგნებიდან წამოსულმა სინათლემ ჩვენს თვალებში უნდა მოაღწიოს, ისე რომ ეს ინფორმაცია ჩვენსმა ტვინმა თარგმნოს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჩვენ გვჭირდება ფოტონის გაცვლას გარემოცვასთან. ატომებისა და ნაწილაკების შემთხვევაში, ეს უფრო სერიოზულია, ვიდრე ჟღერს: წარმოიდგინეთ, რომ გსურთ იცოდეთ სად არის ატომი, ამის გაკეთება, რაც დაგჭირდებათ ასხივებენ ფოტონს თქვენსკენ, მაგრამ ამით ატომი სიჩქარეს აიღებს შეჯახების გამო, ასე რომ ვეღარ გეტყვით სად იყო. ეს არის.

ამიტომ, გაურკვევლობის პრინციპი საშუალებას გვაძლევს ოდნავ უკეთ გავიგოთ ორმაგობის ტალღის მატერია: კვანტურ სამყაროში, ფიზიკური სიდიდეები იქცევიან არადეტერმინიზებული გზით, თითქოს ისინი ტალღები იყვნენ, რომელთა ამპლიტუდები, ფაქტობრივად, შანსები

შეხედეასევე:ბირთვული ფიზიკა

კვანტური ფიზიკა, სულიერება და ფსევდომეცნიერება

დღესდღეობით, ჩვეულებრივი გახდა კურსების, სასწაულებრივი განკურნების, რევოლუციური პროდუქტების, თერაპიების რეკლამების კითხვა უშეცდომოები, ლოცვები ფულის მოსაზიდად და განკურნების მეთოდებიც კი ფიზიკასთან დაკავშირებული ტერმინების გამოყენებით კვანტური.

ამასთან, აუცილებელია ხაზი გავუსვათ, რომ არცერთ ამ შემთხვევაში არ არსებობს პირდაპირი კავშირი კვანტურ ფიზიკაში ჩატარებული გამოკვლევების შედეგად მიღებულ ცოდნასთან. ისინი, ფაქტობრივად, ა მითვისება, რაც მხოლოდ ამის წყალობით გახდა შესაძლებელი იგნორირება მოსახლეობის დიდი ნაწილის, როდესაც საქმე ეხება თანამედროვე და თანამედროვე ფიზიკას.

კვანტური ფიზიკის გაგება გულისხმობს დიდი ნაწილის დაუფლებას მათემატიკური ფორმალიზმი და ბევრი ცოდნა ფიზიკის, ალგებრის, გეომეტრიის, ელექტროდინამიკის და ა.შ. ამიტომ, მას მრავალი წლის სწავლა სჭირდება იმის გასაგებად, რომ მინიმალურად იყოს მისაღები აკადემიური სტანდარტებით.

მართალია ისიც, რომ ბევრ ადამიანს სჯერა, რომ მათი პრაქტიკა ემყარება კვანტური მოვლენებიდა არცთუ იშვიათად გვხვდება ჩვენებები იმ ადამიანებისგან, ვინც თავს უკეთ გრძნობდა ამ ქმედებების მიმართვისას. ამასთან, შეგვიძლია მოვიყვანოთ მიზეზები, რომლებიც უარყოფს ე.წ. კვანტური პრაქტიკის ეფექტურობას:

• კვანტური მოვლენები მხოლოდ ატომური მასშტაბებით ხდება აქტუალური და დაკვირვებადი. გარკვეული ზომის შემდეგ, ყველაფერი იწყებს იქცევა კლასიკური ფიზიკის, მაკროსკოპული მასშტაბის ფიზიკის შესაბამისად.

• სარგებელს განიცდიან ადამიანები, რომლებიც ყიდულობენ პროდუქტებს ან იწყებენ რაიმე სახის დაკავშირებული საქმიანობის განხორციელებას ზოგიერთ ექსპერიმენტში ჩანს "კვანტი", რომელშიც გაუმჯობესებები აღინიშნება პაციენტებში მკურნალობით პლაცებო. ეს შედეგები ხდება იმიტომ, რომ პაციენტებს სჯერათ, რომ ისინი უკეთესები არიან და ისინი თავს განაპირობებენ ამით.

სიტყვასთან დაკავშირებული რეალური მნიშვნელობის შესახებ ცოდნის დიდი ნაკლებობის გამო კვანტური, ბუნებრივია, რომ ეს მოიცავს მისტიკარაც გვაიძულებს დავინახოთ ის ხშირად გამოიყენება ყველაზე ნაკლებად სავარაუდო კონტექსტებში: სამოტივაციო ლექციები, კურსები მწვრთნელები კვანტური, კვანტური ლოცვები, კვანტური კოსმეტიკა, კვანტური სამკურნალო საშუალებები და ა.შ.

მიუხედავად ძალიან განსხვავებული, ამ ყველა რეკლამას აქვს საერთო: ისინი არის ფსევდომეცნიერული და, უმეტესწილად, ისინი მოგების მისაღწევად არიან. ამიტომ, ზოგიერთ შემთხვევაში, მათ შეიძლება quackery ეწოდოს, რომელთა მიზანია დაამატეთ ღირებულება და საიმედოობა პროდუქციის, მომსახურების ან ჩვეულებრივი ადათ-წესების მიმართ.

როდესაც შეამჩნევთ ძალიან აბსტრაქტული ცნებების გამოყენებას ნაკლებად სავარაუდო კონტექსტში, უნდობლობა და შეეცადეთ მოიძიოთ ინფორმაცია სანდო წყაროებიდან, როგორიცაა დაარსებული საგანმანათლებლო ვებ – გვერდები, სასწავლო დაწესებულებებთან დაკავშირებული გვერდები ან სამეცნიერო სტატიები. ინფორმაცია ეს ერთადერთი გზაა თაღლითობის, შარლატანისა და სხვა სახის რწმენის თავიდან ასაცილებლად, რომლებიც არასათანადოდ იყენებენ ცოდნის სფეროების სახელს, რომლებიც აკურთხა, მაგრამ ცოტამ თუ იცის.

შეხედეასევე:სიმების თეორია

წიგნები

თუ თქვენ დაინტერესებული ხართ უკეთესად გესმოდეთ, თუ როგორ მუშაობს კვანტური ფიზიკა, მაგრამ თქვენ ხართ საერო ადამიანი, ან გსურთ გაეცნოთ წყაროებს ენდობა ფიზიკის ამ დარგს, გაეცანით რამდენიმე წიგნს, რომლებიც დაგეხმარებათ უკეთ გაიგოთ უცნაური სამყარო კვანტური:

• კვანტური საიდუმლო - ანდრეს კასინელო და ხოსე ლუიზ სანჩეს გომესი

• კვანტური თეორიის გაგება: ილუსტრირებული წიგნი - JP McEvoy და Oscar Zarate

• ელეგანტური სამყარო -ბრიან გრინი

• კვანტური იდუმალება: ფიზიკის პოვნა ცნობიერებით - ჩარლზ თაუნსი

[1] სურათის კრედიტები: ბენჯამინ კუპრი, ფიზიკური ინსტიტუტი Solvay / Wikimedia Commons.

ჩემს მიერ. რაფაელ ჰელერბროკი

წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-fisica-quantica.htm