Что такое квантовая физика?

THE Физикаквант, также известен как квантовая механика, это большая область исследований, посвященная анализу и описанию поведение физических систем уменьшенных размеров, близких к размерам молекулы, атомы а также частицысубатомный.

С помощью квантовой физики можно было понять механизмы распадается радиоактивный, из-за испускания и поглощения света атомами, из-за производства Рентгеновский, из фотоэлектрический эффект, электрические свойства полупроводников и др.

Посмотритетакже: Современная физика

Квантовая физика для чайников

когда мы вошли в шкала атомов и молекул, в законы макроскопической физики, которые прекрасно могут описывать состояния движения тел, которые мы видим вокруг нас ежедневно, становятся устаревший и недееспособный для определения любых физических величин, связанных с такими крошечными частицами.

Что происходит в квантовом мире, так это то, что законы физики больше не действуют. детерминированный, то есть они не могут точно предсказать, где находится какой-либо объект или с какой скоростью: здесь нет ничего детерминированного, измерения, полученные с квантовых систем, выражаются в

шансы.

В настоящее время у нас есть системы измерения, способные предоставить нам положение объекта с очень высокой точностью. Однако даже с помощью самых передовых технологий мы, например, не сможем определить точное положение атома. Что невозможность не является связанные с разрешающей способности устройства или навыкам слесаря-приборщика, но да к самой природе квантовой физики.

Посмотритетакже:Стандартная модель физики элементарных частиц

Вот этот природа квантовой физики со временем проявила себя как истинный неизвестный, долгое время понимали неправильно, что привело к тому, что многие физики поставили его под сомнение, дали разные интерпретации или даже полностью отрицали. Однако это также способствовало созданию нескольких мифов и верований вокруг концепции квантовой физики.

Хотя это может показаться «странным», но квантовая механика является одной из самых успешных теорий в физике, точность результатов, достигнутых этой теорией, пугает. В настоящее время наиболее популярная и общепринятая интерпретация квантовой механики называется Копенгагенская интерпретация, разработанный некоторыми из крупнейших имен в науке, такими как НильсБор,МаксимумРодившийся,ВольфгангПаули,ВернерГейзенберг и другие.

Копенгагенская интерпретация была закреплена во время конференции Solvay. [1]

Согласно этой интерпретации, все квантовые системы имеют волновая функция, которая их описывает полностью. Эта волновая функция представляет собой сложное и виртуальное математическое выражение (не имеющее собственной реальности), из которого можно извлечь всю информацию в этой системе.

Результаты, полученные на основе волновых функций, в свою очередь, представляют собой вероятности того, что что-то наблюдается или что мы находим атом на определенном уровне энергии. Тем не менее, вполне вероятно, что атом испускает радиоактивное излучение или что нейтрон распадаются, превращаясь в нейтрон и электрон. Возможности огромны.

Задача физиков состоит в том, чтобы найти волновую функцию для системы, и это непросто - нужно решить одну или несколько задач. уравнениявШредингер, это уравнение связывает энергии кинетика а также потенциал квантовых систем.

Посмотритетакже:Эйнштейн и атомная бомба

Приложения квантовой физики

Через квантовую физику можно понять

• световое излучение атомами;

• явления радиоактивный распад;

• функционирование Лазерный, фотоэлектрический эффект;

• притяжение между нейтронами и протонами в атомное ядро;

• стандартная модель физика частиц;

• дуальность волна-частица;

• все известные нам законы классической физики (поскольку, будучи более общими, законы квантовой механики могут выводиться из законов, управляющих нашим классическим миром).

Функционирование лазера было получено только путем изучения квантовой механики.

Источник

Возникновение современной квантовой физики произошло в 1920 году, когда немецкий физик МаксимумПланк удалось объяснить механизм проблема черного тела и его связь с причудливой ошибкой в ​​расчетах того времени, называемой ультрафиолетовая катастрофа.

Оказывается, черные телаобъекты, способные поглощать все направленное на них излучение, переизлучая его в виде теплового излучения, не испускали его, как ожидается в соответствии с текущей электромагнитной теорией. Чтобы разрешить ситуацию, Макс Планк предположил, что энергия электромагнитного поля должна быть квантованный, то есть разделенные на небольшие сгустки энергии, которые позже стали называть фотоны - ты сколько энергии.

Интерпретация Планком излучения черного тела не была хорошо принята (или даже им), однако несколько лет спустя Альберт Эйнштейниспользовал тот же аргумент и сумел объяснить фотоэлектрический эффект.

В 1905 году Эйнштейн опубликовал серию статей, в которых эта дата была отмечена как «чудесный год физики», но он получил признание благодаря Нобелевской премии по физике за объяснение механизма, лежащего в основе фотоэлектричество. Эйнштейн пришел к выводу, что свет ведет себя и как частица, и как волна. Это поведение стало известно как двойственная природа света.

Посмотритетакже: фундаментальные силы природы

В 1924 г. настала очередь ЛуивBroglieвнести свой вклад в квантовую механику. Де Бройль опубликовал в своей докторской диссертации, что квантовые частицы также имеют длина волны, а также свет и, следовательно, должны отражать волновое поведение при определенных условиях.

Французский физик предсказал, что электроны должны показывать интерференционную картину в эксперименте с двумя щелями, как это делают волны. В 1927 году его гипотеза была подтверждена Эксперимент Дэвиссона-Гермера: была создана двойственность между волна и материя.

Причина двойственного поведения материи оставалась неизвестной до 1927 г. ВернерГейзенберг провозгласил физический принцип, вытекающий из математических свойств квантовой теории. Согласно этому принципу, известному как принцип неопределенности, есть пары переменных, которые нельзя измерить одновременно с полной точностью. Эти переменные называются сопряженные переменные.

положение и скорость, например, являются физическими величинами, которые не могут быть определены с полной точностью в квантовом мире: если мы знаем с большой точностью скорость, с которой движется атом, мы полностью потеряли точность в его положении, аналогично, если бы мы могли измерить скорость атома, мы не могли бы сказать, каково его положение в том же самом мгновенное.

Чтобы понять принцип неопределенности, просто подумай о том, как мы видим вещи: свет, исходящий от объектов, должен достигать наших глаз, чтобы эта информация транслировалась нашим мозгом. Другими словами, чтобы мы увидели, нам нужно обмениваться фотонами с окружающей средой. В случае атомов и частиц это более серьезно, чем кажется: представьте, что вы хотите знать, где находится атом, для этого вам потребуется испускать фотон к вам, но при этом атом набирает скорость из-за столкновения, так что вы больше не сможете сказать, где он находится. Это.

Следовательно, принцип неопределенности позволяет нам немного лучше понять материю волны дуальности: в квантовом мире физические величины ведут себя недетерминированным образом, как если бы они были волнами, амплитуда которых фактически равна шансы.

Посмотритетакже:Ядерная физика

Квантовая физика, духовность и лженаука

В наше время стало обычным читать рекламу курсов, чудесных лекарств, революционных продуктов, терапий. непогрешимые, молитвы о привлечении денег и даже методы исцеления с использованием терминов, относящихся к физике квант.

Однако необходимо подчеркнуть, что ни в одном из этих случаев нет прямой связи со знаниями, полученными в результате исследований в области квантовой физики. На самом деле они присвоение, что стало возможным только благодаря невежество большой части населения, когда речь идет о современной физике.

Понимание квантовой физики предполагает овладение большим математический формализм и много знаний по физике, алгебре, геометрии, электродинамике и так далее. Следовательно, требуется много лет изучения, чтобы понять это настолько, насколько это приемлемо по академическим стандартам.

Верно также и то, что многие люди считают, что их практика основана на квантовые явления, и нередко можно найти отзывы людей, которые почувствовали себя лучше, прибегая к этим действиям. Однако мы можем привести причины, опровергающие эффективность так называемых квантовых практик:

• Квантовые явления становятся актуальными и наблюдаемыми только в атомных масштабах. После определенного размера все начинает вести себя в соответствии с классической физикой, физикой макроскопического масштаба.

• Преимущества, которые испытывают люди, которые покупают продукты или начинают выполнять какие-либо связанные с ними действия. до «кванта» можно увидеть в некоторых экспериментах, в которых улучшения наблюдаются у пациентов, получавших плацебо. Эти эффекты происходят потому, что пациенты верят, что им лучше, и обусловливают это.

Из-за отсутствия знаний о реальном значении слова квант, для этого естественно задействовать мистика, заставляя нас видеть его часто используемым в самых неожиданных контекстах: мотивационные лекции, курсы коучинг квантовые, квантовые молитвы, квантовая косметика, квантовые лекарства и т. д.

Несмотря на то, что все эти объявления очень разные, у них есть кое-что общее: они псевдонаучный и по большей части они нацелены на получение прибыли. Поэтому в некоторых случаях их можно назвать шарлатанством, целью которого является добавить ценность и надежность к товарам, услугам или обычным обычаям по своей сути.

Когда вы замечаете использование очень абстрактных концепций в маловероятных контекстах, недоверие и старайтесь искать информацию из надежных источников, таких как существующие образовательные веб-сайты, страницы со ссылками на учебные заведения или научные статьи. THE Информация это единственный способ предотвратить мошенничество, шарлатанство и другие виды верований, в которых ненадлежащим образом используются названия областей знаний, которые освящены, но известны немногим.

Посмотритетакже:Струнная теория

Книги

Если вам интересно лучше понять, как работает квантовая физика, но вы непрофессионал или хотите проконсультироваться с источниками Вы доверяете этой области физики, ознакомьтесь с некоторыми книгами, которые помогут вам лучше понять странный мир. квант:

• квантовая тайна - Андрес Кассинелло и Хосе Луис Санчес Гомес

• Понимание квантовой теории: иллюстрированная книга - JP McEvoy и Оскар Зарате

• элегантная вселенная -Брайан Грин

• Квантовая загадка: поиск физики с помощью сознания - Чарльз Таунс

[1] Изображение предоставлено: Бенджамин Купри, Institut International de Physique de Solvay / Wikimedia Commons.

Автор: Рафаэль Хелерброк

Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-fisica-quantica.htm