Ce este fizica cuantică?

THE Fizicăcuantic, de asemenea cunoscut ca si mecanica cuantică, este o zonă vastă de studiu dedicată analizei și descrierii comportament de sisteme fizice cu dimensiuni reduse, apropiate de dimensiunile molecule, atomi și particulesubatomic.

Prin fizica cuantică, a fost posibil să se înțeleagă mecanismele se descompune radioactiv, de la emisia și absorbția luminii de către atomi, de la producerea de raze X, de efect fotoelectric, proprietățile electrice ale semiconductoarelor etc.

Uitede asemenea: Fizica modernă

Fizica cuantică pentru manechini

când am intrat în scara atomilor și moleculelor, la legile fizicii macroscopice, care sunt perfect capabili să descrie stările de mișcare a corpurilor pe care le vedem zilnic în jurul nostru, devin învechit și incapabil pentru a determina orice cantități fizice legate de astfel de particule minuscule.

Ceea ce se întâmplă în lumea cuantică este că legile fizicii nu mai sunt determinat, adică nu sunt capabili să prezică exact unde este un obiect sau cu ce viteză: nimic aici nu este determinist, măsurătorile obținute din sistemele cuantice sunt exprimate în

cote.

În prezent, avem sisteme de măsurare capabile să ne ofere poziția unui obiect cu o precizie extrem de precisă. Cu toate acestea, chiar și cu cele mai avansate tehnologii, de exemplu, nu am putea determina poziția exactă a unui atom. Acea imposibilitate nu este legate de la rezoluția unui dispozitiv sau îndemânarea unui instrumentist, dar da la însăși natura fizicii cuantice.

Uitede asemenea:Model standard de fizică a particulelor

Aceasta natură fizicii cuantice s-a arătat de-a lungul timpului ca fiind adevărat necunoscut, mult timp neînțeles, ceea ce a ajuns să-i determine pe mulți fizicieni să-l pună la îndoială, să-i ofere interpretări diferite sau chiar să-l nege complet. Cu toate acestea, a contribuit și la crearea mai multor mituri și credințe în jurul conceptului de fizică cuantică.

Deși pare „ciudat”, mecanica cuantică este una dintre cele mai reușite teorii din fizică, precizia rezultatelor obținute de această teorie este înspăimântătoare. În prezent se numește cea mai populară și acceptată interpretare a mecanicii cuantice Interpretarea de la Copenhaga, dezvoltat de unele dintre cele mai mari nume din știință, cum ar fi NielsBohr,MaxNăscut,WolfgangPauli,WernerHeisenberg si altii.

Interpretarea de la Copenhaga a fost consolidată în timpul conferinței Solvay. [1]

Conform acestei interpretări, toate sistemele cuantice au funcția de undă care le descrie complet. Această funcție de undă este o expresie matematică complexă și virtuală (fără propria realitate), din care este posibil să se extragă toate informațiile din acest sistem.

Rezultatele obținute pe baza funcțiilor de undă, la rândul lor, sunt probabilitățile că se observă ceva sau că găsim un atom la un anumit nivel de energie. Totuși, pot fi probabilități ca un atom să producă o emisie radioactivă sau să neutron suferă o descompunere, transformându-se într-un neutron și un electron. Posibilitățile sunt imense.

Provocarea pentru fizicieni este de a găsi funcția de undă pentru sistem, iar acest lucru nu este ușor - una sau mai multe trebuie rezolvate. ecuațiiînSchrodinger, această ecuație raportează energiile cinetica și potenţial a sistemelor cuantice.

Uitede asemenea:Einstein și bomba atomică

Aplicații de fizică cuantică

Prin fizica cuantică, este posibil să înțelegem

• emisiile de lumină ale atomilor;

• fenomenele de dezintegrarea radioactivă;

• funcționarea Laser, efectul fotoelectric;

• atracția dintre neutroni și protoni în nucleul atomic;

• modelul standard al Fizica particulelor;

• dualitatea undă-particulă;

• toate legile fizicii clasice pe care le cunoaștem (deoarece, fiind mai generale, legile mecanicii cuantice sunt capabile să derive din legile care guvernează lumea noastră clasică).

Funcționarea laserului a fost obținută doar prin studierea mecanicii cuantice.

Origine

Apariția fizicii cuantice moderne a avut loc în 1920, când fizicianul german MaxPlanck a reușit să explice mecanismul problema corpului negru și relația sa cu o eroare bizară în calcule în acel moment, numită catastrofă ultravioletă.

Se pare că corpuri negre, obiecte capabile să absoarbă toată radiația care este îndreptată spre ele, re-emitând-o sub formă de radiație termică, nu au emis-o în modul așteaptat de teoria electromagnetică actuală. Pentru a rezolva situația, Max Planck a sugerat ca energia câmpului electromagnetic să fie cuantificat, adică subdivizate în mici pachete de energie, care, puțin mai târziu, vor ajunge să fie numite fotoni - tu cata energie.

Interpretarea lui Planck a radiației corpului negru nu a fost bine acceptată (sau chiar de el), cu toate acestea, câțiva ani mai târziu, Albert Einsteina folosit același argument și a reușit să explice efectul fotoelectric.

În 1905, Einstein a publicat o serie de articole care marcau data ca „anul miraculos al fizicii”, dar aclamarea sa a venit prin Premiul Nobel pentru Fizică, pentru că a explicat mecanismul din spatele fotoelectricitate. Einstein concluzionase că lumina se comportă atât ca o particulă, cât și ca o undă. Acest comportament a devenit cunoscut sub numele de natura duală a luminii.

Uitede asemenea: forțe fundamentale ale naturii

În 1924 a venit rândul LouisînBrogliecontribuie la mecanica cuantică. De Broglie a publicat, în teza sa de doctorat, că și particulele cuantice au lungime de undă, precum și lumina și, prin urmare, ar trebui să prezinte comportamentul undelor în anumite condiții.

Fizicianul francez a prezis că electronii ar trebui să prezinte un model de interferență atunci când sunt supuși experimentului cu dublă fantă, la fel ca undele. În 1927, ipoteza sa a fost confirmată de Experimentul Davisson-Germer: a fost înființat dualitate intre val și materie.

Motivul din spatele comportamentului dual al materiei a rămas necunoscut până când, în 1927, WernerHeisenberg enunțat un principiu fizic derivat din proprietățile matematice ale teoriei cuantice. Conform acestui principiu, cunoscut sub numele de principiul incertitudinii, există perechi de variabile care nu au putut fi măsurate simultan cu precizie maximă. Aceste variabile sunt numite variabile conjugate.

poziția și viteza, de exemplu, sunt mărimi fizice care nu pot fi determinate cu o precizie completă în lumea cuantică: dacă cunoaștem cu mare precizie viteza la care este un atom, am pierdut complet precizia în poziția sa, în mod similar, dacă am putea măsura viteza unui atom, nu am putea spune care este poziția sa în același instantaneu.

Pentru a înțelege principiul incertitudinii, doar gândiți-vă la modul în care vedem lucrurile: lumina emanată de obiecte trebuie să ajungă la ochii noștri, astfel încât aceste informații să fie traduse de creierul nostru. Cu alte cuvinte, pentru ca noi să vedem, avem nevoie schimb fotoni cu împrejurimile. În cazul atomilor și particulelor, acest lucru este mai grav decât pare: imaginați-vă că doriți să știți unde este un atom, pentru a face acest lucru, veți avea nevoie emite un foton spre tine, dar, făcând acest lucru, atomul ar crește viteza din cauza coliziunii, astfel încât să nu mai poți spune unde a fost. este.

Prin urmare, principiul incertitudinii ne permite să înțelegem un pic mai bine materia undei de dualitate: în lumea cuantică, mărimile fizice se comportă într-un mod nedeterminist, ca și cum ar fi unde, ale căror amplitudini sunt, de fapt, cote.

Uitede asemenea:Fizica nucleara

Fizica cuantică, spiritualitatea și pseudostiința

În zilele noastre, a devenit obișnuit să citiți reclame pentru cursuri, cure miraculoase, produse revoluționare, terapii infailibile, rugăciuni pentru a atrage bani și chiar metode de vindecare folosind termeni referitori la fizică cuantic.

Cu toate acestea, este necesar să subliniem că în niciunul dintre aceste cazuri nu există o relație directă cu cunoștințele care au rezultat din cercetarea în fizica cuantică. Ele sunt, de fapt, un deturnare, care a fost posibil doar datorită ignoranţă a unei mari părți a populației, când vine vorba de Fizică modernă și contemporană.

Înțelegerea fizicii cuantice presupune stăpânirea unui mare formalism matematic și o mulțime de cunoștințe de Fizică, Algebră, Geometrie, Electrodinamică și așa mai departe. Prin urmare, este nevoie de mulți ani de studiu pentru a o înțelege într-un mod minim acceptabil de standardele academice.

De asemenea, este adevărat că mulți oameni cred că practicile lor se bazează pe fenomene cuantice, și nu este neobișnuit să găsiți mărturii de la oameni care s-au simțit mai bine atunci când au recurs la aceste acțiuni. Cu toate acestea, putem invoca motive care contrazic eficacitatea așa-numitelor practici cuantice:

• Fenomenele cuantice devin relevante și observabile doar pe scări atomice. După o anumită dimensiune, totul începe să se comporte în conformitate cu fizica clasică, fizica scării macroscopice.

• Avantajele experimentate de persoanele care achiziționează produse sau încep să efectueze un anumit tip de activitate conexă la „cuantică” se poate observa în unele experimente, în care se observă îmbunătățiri la pacienții tratați cu placebo. Aceste efecte se întâmplă deoarece pacienții cred că sunt mai buni și se condiționează singuri.

Datorită lipsei mari de cunoștințe despre sensul real atașat cuvântului cuantic, este firesc ca acest lucru să fie implicat misticism, determinându-l să îl vedem frecvent utilizat în cele mai improbabile contexte: prelegeri motivaționale, cursuri de antrenor cuantice, rugăciuni cuantice, cosmetice cuantice, cure cuantice etc.

În ciuda faptului că sunt foarte diferite, toate aceste reclame au ceva în comun: sunt pseudostiintific și, în cea mai mare parte, sunt pentru profit. Prin urmare, în unele cazuri, ele pot fi numite șarlatan, al căror scop este adaugă valoare și fiabilitate la produse, servicii sau obiceiuri obișnuite în esența lor.

Când observați utilizarea unor concepte foarte abstracte în contexte improbabile, neîncredere și căutați informații din surse fiabile, cum ar fi site-urile educaționale stabilite, paginile legate de instituțiile de învățământ sau articolele științifice. THE informație este singura modalitate de a preveni escrocheriile, șarlatanismul și alte tipuri de credințe care utilizează, în mod necorespunzător, numele domeniilor de cunoaștere care sunt consacrate, dar cunoscute de puțini.

Uitede asemenea:Teoria corzilor

Cărți

Dacă sunteți interesat să înțelegeți mai bine cum funcționează fizica cuantică, dar sunteți un profan sau doriți să consultați surse de încredere în acest domeniu al fizicii, consultați câteva cărți care vă pot ajuta să înțelegeți mai bine lumea ciudată cuantic:

• misterul cuantic - Andrés Cassinello și José Luiz Sánchez Gomez

• Înțelegerea teoriei cuantice: o carte ilustrată - JP McEvoy și Oscar Zarate

• universul elegant -Brian Greene

• Enigma cuantică: găsirea fizicii cu conștiință - Charles Townes

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

De mine. Rafael Helerbrock

Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-fisica-quantica.htm