DE Fysikkkvante, også kjent som kvantemekanikk, er et stort studieområde dedikert til å analysere og beskrive oppførsel av fysiske systemer med reduserte dimensjoner, nær størrelsene på molekyler, atomer og partiklersubatomisk.
Gjennom kvantefysikk var det mulig å forstå mekanismene for forfall radioaktivt, fra utslipp og absorpsjon av lys fra atomer, fra produksjon av Røntgen, av fotoelektrisk effekt, elektriske egenskaper til halvledere, etc.
Seogså: Moderne fysikk
Kvantefysikk for dummies
da vi kom inn i skala av atomer og molekyler, kl lover for makroskopisk fysikk, som er i stand til å beskrive bevegelsestilstandene til kroppene som vi ser rundt oss hver dag, blir foreldet og ute av stand for å bestemme fysiske størrelser relatert til slike små partikler.
Det som skjer i kvanteverdenen er at fysikkens lover ikke lenger er deterministisk, det vil si at de ikke er i stand til å forutsi nøyaktig hvor noe objekt er, eller i hvilken hastighet: ingenting her er deterministisk, målinger oppnådd fra kvantesystemer uttrykkes i odds.
Foreløpig har vi målesystemer som er i stand til å gi oss posisjonen til et objekt med ekstremt nøyaktig presisjon. Selv med de mest avanserte teknologiene ville vi imidlertid ikke kunne bestemme den eksakte posisjonen til et atom, for eksempel. At umulighet er ikke i slekt til oppløsningen på en enhet eller dyktigheten til en instrumentarbeider, men ja til kvantefysikkens natur.
Seogså:Standard modell for partikkelfysikk
Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)
denne natur av kvantefysikk har vist seg over tid som en sann ukjent, misforstått i lang tid, noe som til slutt førte til at mange fysikere satte spørsmålstegn ved det, ga det forskjellige tolkninger eller til og med nektet det helt. Imidlertid bidro det også til opprettelsen av flere myter og trosoppfatninger rundt kvantefysikkbegrepet.
Selv om det virker ”rart”, er kvantemekanikk en av de mest vellykkede teoriene i fysikk, men presisjonen til resultatene som oppnås med denne teorien er skremmende. For tiden kalles den mest populære og aksepterte tolkningen av kvantemekanikk Københavns tolkning, utviklet av noen av de største navnene innen vitenskap, for eksempel NielsBohr,MaksFødt,WolfgangPauli,WernerHeisenberg og andre.
![Tolkningen i København ble konsolidert under Solvay-konferansen. [1]](/f/da2205c24a4f5c7d0a59238e3ba57d86.jpg)
Tolkningen i København ble konsolidert under Solvay-konferansen. [1]
I følge denne tolkningen har alle kvantesystemer en bølgefunksjon som beskriver dem helt. Denne bølgefunksjonen er et komplekst og virtuelt matematisk uttrykk (uten egen virkelighet), hvorfra det er mulig å hente ut all informasjonen i dette systemet.
Resultatene oppnådd basert på bølgefunksjonene er i sin tur sannsynligheten for at noe blir observert, eller at vi finner et atom på et bestemt energinivå. Likevel kan det være sannsynligheter at et atom gir en radioaktiv utslipp, eller at en nøytron gjennomgå et forfall, blir til et nøytron og en elektron. Mulighetene er enorme.
Utfordringen for fysikere er å finne bølgefunksjonen til systemet, og det er ikke lett - en eller flere må løses. ligningeriSchrodinger, denne ligningen relaterer energiene kinetikk og potensiell av kvantesystemer.
Seogså:Einstein og atombomben
Kvantefysikkapplikasjoner
Gjennom kvantefysikk er det mulig å forstå
lysutslipp fra atomer;
fenomenene til radioaktivt forfall;
funksjonen til Laser, den fotoelektriske effekten;
tiltrekningen mellom nøytroner og protoner i atomkjernen;
standardmodellen av partikkelfysikk;
bølgepartikkel-dualiteten;
alle lovene i klassisk fysikk som vi kjenner (siden, ved å være mer generelle, er kvantemekanikkens lover i stand til å stamme fra lovene som styrer vår klassiske verden).
Funksjonen til laseren ble bare oppnådd ved å studere kvantemekanikk.
Opprinnelse
Fremveksten av moderne kvantefysikk fant sted i 1920, da den tyske fysikeren MaksPlanck klarte å forklare mekanismen til svart kroppsproblem og dens forhold til en bisarr feil i beregninger på den tiden, kalt ultrafiolett katastrofe.
Det viser seg at den svarte kropper, gjenstander som er i stand til å absorbere all stråling som er rettet mot dem, gjenutstråler den i form av termisk stråling, sendte ikke ut den på den måten som forventet av dagens elektromagnetiske teori. For å løse situasjonen foreslo Max Planck at energien til det elektromagnetiske feltet skulle være kvantisert, det vil si delt inn i små bunter med energi, som litt senere skulle komme til å bli kalt fotoner - deg hvor mye energi.
Plancks tolkning av blackbody-stråling ble ikke godtatt (eller til og med av ham), men noen år senere, Albert Einsteinbenyttet seg av det samme argumentet og lyktes i å forklare den fotoelektriske effekten.
I 1905 publiserte Einstein en serie artikler som markerte datoen som "det fysiske mirakuløse året", men hans anerkjennelse kom gjennom hans Nobelpris i fysikk, for å forklare mekanismen bak fotoelektrisitet. Einstein hadde konkludert med at lys oppfører seg både som en partikkel og som en bølge. Denne oppførselen ble kjent som dobbel natur av lys.
Seogså: grunnleggende naturkrefter
I 1924 var det tur til LouisiBrogliebidra til kvantemekanikk. De Broglie publiserte i sin doktoravhandling at kvantepartikler også har en bølgelengde, så vel som lys, og bør derfor presentere bølgeatferd under visse forhold.
Den franske fysikeren spådde at elektroner skulle vise et interferensmønster når de ble utsatt for dobbeltspalteeksperimentet, akkurat som bølger gjør. I 1927 ble hypotesen hans bekreftet av Davisson-Germer eksperiment: ble etablert dualitet imellom bølge og materie.
Årsaken til den doble oppførselen til materie forble ukjent til i 1927, WernerHeisenberg uttalt et fysisk prinsipp avledet fra de matematiske egenskapene til kvanteteorien. I henhold til dette prinsippet, kjent som usikkerhetsprinsipp, det er par variabler som ikke kunne måles samtidig med full presisjon. Disse variablene kalles konjugerte variabler.
posisjon og hastigheter for eksempel fysiske størrelser som ikke kan bestemmes med fullstendig presisjon i kvanteverdenen: hvis vi vet med stor presisjon hvor raskt et atom er, vi mistet fullstendig presisjon i sin posisjon, på samme måte, hvis vi kunne måle hastigheten til et atom, kunne vi ikke fortelle hva dets posisjon er i den samme umiddelbar.
Å forstå usikkerhetsprinsippet, bare tenk på hvordan vi ser ting: lyset som kommer fra gjenstander må nå øynene våre, slik at denne informasjonen blir oversatt av hjernen vår. Med andre ord, for at vi skal se, trenger vi bytt fotoner med omgivelsene. Når det gjelder atomer og partikler, er dette mer alvorlig enn det høres ut: forestill deg at du vil vite hvor et atom er, å gjøre det du trenger avgir en foton mot deg, men når du gjør det, vil atomet få fart på grunn av kollisjonen, slik at du ikke vil kunne fortelle lenger hvor det var. Det er.
Derfor tillater usikkerhetsprinsippet oss å forstå litt bedre dualitetsbølgesaken: i kvanteverden, fysiske størrelser oppfører seg på en ikke-deterministisk måte, som om de var bølger, hvis amplituder faktisk er odds.
Seogså:Kjernefysikk
Kvantefysikk, åndelighet og pseudovitenskap
I dag har det blitt vanlig å lese annonser for kurs, mirakelkur, revolusjonerende produkter, terapier ufeilbarlige, bønner for å tiltrekke seg penger, og til og med metoder for helbredelse ved å bruke begreper knyttet til fysikk kvante.
Det er imidlertid nødvendig å understreke at det i ingen av disse tilfellene er et direkte forhold til kunnskapen som er resultatet av forskning i kvantefysikk. De er faktisk en misbruk, som bare ble mulig takket være uvitenhet av en stor del av befolkningen, når det gjelder moderne og moderne fysikk.
Å forstå kvantefysikk innebærer å mestre en stor matematisk formalisme og mye kunnskap om fysikk, algebra, geometri, elektrodynamikk og så videre. Derfor tar det mange års studier å forstå det på en måte som er minimalt akseptabelt av akademiske standarder.
Det er også sant at mange mennesker tror at deres praksis er basert på kvantefenomener, og det er ikke uvanlig å finne attester fra folk som følte seg bedre når de brukte disse handlingene. Vi kan imidlertid sitere grunner som tror på effektiviteten til den såkalte kvantepraksisen:
Kvantefenomener blir bare relevante og observerbare på atomvekter. Etter en viss størrelse begynner alt å oppføre seg i samsvar med klassisk fysikk, fysikken i den makroskopiske skalaen.
Fordelene som folk som kjøper produkter eller begynner å utføre en slags relatert aktivitet opplever til "quantum" kan sees i noen eksperimenter, der forbedringer observeres hos pasienter behandlet med placebo. Disse effektene skjer fordi pasienter tror de er bedre, og de stiller seg til det.
På grunn av den store mangelen på kunnskap om ordets virkelige betydning kvante, det er naturlig at dette involverer mystikk, får oss til å se det ofte brukt i de mest usannsynlige sammenhenger: motivasjonsforedrag, kurs av coaching kvante, kvante bønner, kvante kosmetikk, kvante botemidler, etc.
Til tross for at de er veldig forskjellige, har alle disse annonsene noe til felles: de er det pseudovitenskapelig og for det meste er de for fortjeneste. Derfor kan de i noen tilfeller kalles kvakksalveri, hvis mål er å legge til verdi og pålitelighet til produkter, tjenester eller ordinær toll i sin essens.
Når du merker bruken av veldig abstrakte begreper i usannsynlige sammenhenger, mistro og se etter informasjon fra pålitelige kilder, som etablerte utdanningsnettsteder, sider lenket til utdanningsinstitusjoner eller vitenskapelige artikler. DE informasjon det er den eneste måten å forhindre svindel, sjarlatanisme og andre typer tro som på en upassende måte bruker navnet på kunnskapsområder som er innviet, men kjent av få.
Seogså:Strengteori
Bøker
Hvis du er interessert i å bedre forstå hvordan kvantefysikk fungerer, men du er en lekmann eller ønsker å konsultere kilder klarert i dette området av fysikk, sjekk ut noen bøker som kan hjelpe deg med å bedre forstå den rare verden kvante:
kvantemysteriet - Andrés Cassinello og José Luiz Sánchez Gomez
Forstå kvanteteori: En illustrert bok - JP McEvoy og Oscar Zarate
det elegante universet -Brian Greene
Quantum Enigma: Finne fysikk med bevissthet - Charles Townes
[1] Bildekreditter: Benjamin Couprie, Institut International de Physique de Solvay / Wikimedia Commons.
Av meg. Rafael Helerbrock
