Шта је квантна физика?

ТХЕ Стањеквантни, такође познат као квантна механика, је велико подручје проучавања посвећено анализи и описивању понашање физичких система смањених димензија, близу величина од молекула, атома и честицесубатомски.

Кроз квантну физику је било могуће разумети механизме пропада радиоактивни, од емисије и апсорпције светлости од атома, од производње Кс раи, од фотоелектрични ефекат, електрична својства полупроводника итд.

Гледајтакође: Модерна физика

Квантна физика за лутке

када смо ушли у скала атома и молекула, ат закони макроскопске физике, који су савршено способни да опишу стања кретања тела која свакодневно видимо око себе застарела и неспособна да би се утврдиле било какве физичке величине повезане са тако ситним честицама.

Оно што се дешава у квантном свету је да закони физике више нису детерминистички, то јест, нису у стању да предвиде тачно где се неки објекат налази или којом брзином: овде ништа није детерминистичко, мерења добијена из квантних система изражена су у квоте.

Тренутно имамо мерне системе који су у стању да нам пруже положај објекта са изузетно тачном прецизношћу. Међутим, чак и са најнапреднијом технологијом, на пример, не бисмо могли да утврдимо тачан положај атома. То

немогућност није повезан на резолуцију уређаја или вештину инструментара, али да до саме природе квантне физике.

Гледајтакође:Стандардни модел физике честица

Не заустављај се сада... После оглашавања има још;)

овај природа квантне физике показала се током времена као истина непознат, дуго погрешно схваћен, што је на крају навело многе физичаре да га преиспитују, дају му различита тумачења или чак у потпуности негирају. Међутим, то је такође допринело стварању неколико митова и веровања око концепта квантне физике.

Иако се чини „чудно“, квантна механика је једна од најуспешнијих теорија у физици, прецизност резултата постигнутих овом теоријом је застрашујућа. Тренутно се назива најпопуларнија и најприхваћенија интерпретација квантне механике Тумачење Копенхагена, коју су развила нека од највећих имена науке, као нпр НиелсБохр,МаксРођен,ВолфгангПаули,ВернерХеисенберг и други.

Тумачење из Копенхагена консолидовано је током конференције Солваи. [1]

Према овом тумачењу, сви квантни системи имају а таласна функција која их описује у потпуности. Ова таласна функција је сложен и виртуелни математички израз (без сопствене стварности), из којег је могуће извући све информације у овом систему.

Резултати добијени на основу таласних функција су вероватноће да се нешто примети или да атом пронађемо на неком специфичном енергетском нивоу. Ипак, могу бити вероватноће да атом ствара радиоактивну емисију или да а неутрон пролазе кроз распад, претварајући се у неутрон и а електрона. Могућности су огромне.

Изазов за физичаре је пронаћи таласну функцију за систем, а то није лако - треба решити једну или више њих. једначинеуСцхродингер, ова једначина односи енергије кинетика и потенцијал квантних система.

Гледајтакође:Ајнштајн и атомска бомба

Примене квантне физике

Кроз квантну физику је могуће разумети

• емисија светлости од атома;

• појаве на радиоактивног распада;

• функционисање Ласер, фотоелектрични ефекат;

• привлачност између неутрона и протона у атомско језгро;

• стандардни модел физика честица;

• дуалност талас-честица;

• сви закони класичне физике које познајемо (будући да су општији закони квантне механике у стању да проистекну из закона који управљају нашим класичним светом).

Функционисање ласера ​​добијено је само проучавањем квантне механике.

Порекло

Појава модерне квантне физике догодила се 1920. године, када је немачки физичар МаксПланцк успео да објасни механизам издање црног тела и његов однос према бизарној грешци у тадашњим прорачунима, тзв ултраљубичаста катастрофа.

Испада да је црна тела, објекти способни да апсорбују сво зрачење које је усмерено на њих, поново га емитујући у облику топлотног зрачења, нису га одашиљали како то очекује тренутна електромагнетна теорија. Да би решио ситуацију, Мак Планцк је предложио да енергија електромагнетног поља буде квантизовано, то јест, подељено на мале снопове енергије, који ће се мало касније назвати фотони - ти колико енергије.

Планцкова интерпретација зрачења црних тела није била добро прихваћена (па чак ни он), међутим, неколико година касније, Алберт Ајнштајнискористио исти аргумент и успео да објасни фотоелектрични ефекат.

1905. године Ајнштајн је објавио серију чланака који су датум означили као „чудесну годину физике“, али његово признање стигло је путем његове Нобелове награде за физику, због објашњења механизма који стоји иза фотоелектричност. Ајнштајн је закључио да се светлост понаша и као честица и као талас. Ово понашање постало је познато као двострука природа светлости.

Гледајтакође: темељне силе природе

1924. на ред је дошао ЛоуисуБроглиедоприносе квантној механици. Де Броглие је у својој докторској тези објавио да квантне честице такође имају таласна дужина, као и светлост и, према томе, треба да представљају таласно понашање под одређеним условима.

Француски физичар је предвидео да би електрони требало да показују интерференцијски образац када се подвргну експерименту са двоструким прорезима, баш као што то чине таласи. 1927. његову хипотезу потврдио је Дависсон-Гермер-ов експеримент: основан је дуалност између талас и материја.

Разлог двоструког понашања материје остао је непознат све док 1927. год. ВернерХеисенберг објавио физички принцип изведен из математичких својстава квантне теорије. Према овом принципу, познатом као принцип неизвесности, постоје парови променљивих који се не могу истовремено мерити са потпуном прецизношћу. Те променљиве су позване коњуговане променљиве.

положај и брзину, на пример, јесу физичке величине које се не могу одредити са потпуном прецизношћу у квантном свету: ако са великом прецизношћу знамо брзину којом је атом, у потпуности смо изгубили прецизност у његовом положају, слично, ако бисмо могли да измеримо брзину атома, не бисмо могли да кажемо какав је његов положај у том истом тренутно.

Да бисмо разумели принцип неизвесности, само размислите о томе како видимо ствари: светлост која излази из предмета мора допирати до наших очију, тако да ове информације преводи наш мозак. Другим речима, да бисмо могли да видимо, треба нам размењују фотоне са околином. У случају атома и честица, ово је озбиљније него што звучи: замислите да желите да знате где је атом, да бисте то урадили емитују фотон према себи, али при томе би атом убрзао због судара, тако да више не бисте могли да знате где је. То је.

Стога нам принцип несигурности омогућава да мало боље разумемо материју таласа дуалности: у квантном свету, физичке величине понашају се недетерминистички, као да су таласи, чије су амплитуде у ствари квоте.

Гледајтакође:Нуклеарна физика

Квантна физика, духовност и псеудознаност

У данашње време постало је уобичајено да читате огласе за курсеве, чудесна лечења, револуционарне производе и терапије непогрешиве, молитве за привлачење новца, па чак и методе лечења користећи изразе који се односе на физику квантни.

Међутим, неопходно је нагласити да ни у једном од ових случајева не постоји директна веза са знањем које је резултат истраживања квантне физике. То су, заправо, а присвајање, што је омогућено само захваљујући незнање великог дела становништва, када је у питању модерна и савремена Физика.

Разумевање квантне физике подразумева савладавање великог математички формализам и пуно знања из физике, алгебре, геометрије, електродинамике и тако даље. Због тога су потребне многе године студија да би се то разумело на начин који је минимално прихватљив по академским стандардима.

Тачно је и да многи људи верују да се њихова пракса заснива квантне појаве, а ретко се могу наћи сведочења људи који су се осећали боље када су прибегавали овим поступцима. Међутим, можемо навести разлоге који верују у ефикасност такозваних квантних пракси:

• Квантни феномени постају релевантни и уочљиви само на атомским скалама. После одређене величине, све почиње да се понаша у складу са класичном физиком, физиком макроскопске скале.

• Предности које имају људи који купују производе или почињу да обављају неку врсту сродних активности до "кванта" може се видети у неким експериментима, у којима се примећују побољшања код пацијената који се лече плацебо. Ови ефекти се дешавају зато што пацијенти верују да су бољи и условљавају се тиме.

Због великог недостатка знања о стварном значењу везаном за реч квантни, природно је да ово укључује мистика, због чега га видимо често коришћен у најневероватнијим контекстима: мотивациона предавања, курсеви тренирање квант, квантне молитве, квантна козметика, квантни лекови итд.

Иако су веома различити, сви ови огласи имају нешто заједничко: јесу псеудонаучни и углавном су за профит. Стога се у неким случајевима могу назвати надрилекарством, чији је циљ додају вредност и поузданост производима, услугама или обичним обичајима у својој суштини.

Када приметите употребу врло апстрактних концепата у мало вероватним контекстима, неповерење и покушајте да потражите информације из поузданих извора, као што су успостављене образовне веб странице, странице повезане са образовним институцијама или научни чланци. ТХЕ информације то је једини начин да се спрече преваре, шарлатанство и друге врсте веровања која неправилно користе назив подручја знања која су посвећена, али мало ко их познаје.

Гледајтакође:Теорија струна

Књиге

Ако сте заинтересовани за боље разумевање рада квантне физике, али сте лаик или бисте желели да се обратите изворима поуздани у овој области физике, погледајте неке књиге које вам могу помоћи да боље разумете чудан свет квант:

• квантна мистерија - Андрес Цассинелло и Јосе Луиз Санцхез Гомез

• Разумевање квантне теорије: илустрована књига - ЈП МцЕвои и Осцар Зарате

• елегантни универзум -Бриан Греене

• Квантна енигма: проналажење физике са свешћу - Цхарлес Товнес

[1] Заслуге за слике: Бењамин Цоуприе, Институт Интернатионал де Пхисикуе де Солваи / Викимедиа Цоммонс.

Ја Рафаел Хелерброцк