Dedaun musim luruh keemasan pokok bersinar terang. Sinaran mentari petang menyentuh puncak yang menipis. Cahaya itu menembusi dahan-dahan dan membuat tontonan figura-figura aneh yang berkelip-kelip di dinding "kapterka" universiti.
Pandangan termenung Tuan Hamilton perlahan-lahan meluncur, menonton permainan chiaroscuro. Dalam kepala ahli matematik Ireland terdapat satu periuk lebur sebenar pemikiran, idea dan kesimpulan. Dia sedar bahawa penjelasan banyak fenomena dengan bantuan mekanik Newtonian adalah seperti permainan bayang-bayang di dinding, memperdayakan figura yang saling berjalin dan meninggalkan banyak persoalan yang tidak terjawab. "Mungkin ia adalah gelombang… atau mungkin ia adalah aliran zarah," saintis itu berfikir, "atau cahaya adalah manifestasi kedua-dua fenomena. Seperti figura yang ditenun daripada bayang-bayang dan cahaya.”
Permulaan fizik kuantum
Adalah menarik untuk menonton orang yang hebat dan cuba memahami bagaimana idea hebat dilahirkan yang mengubah perjalanan evolusi semua manusia. Hamilton adalah salah seorang yang berdiri pada asal usul fizik kuantum. Lima puluh tahun kemudian, pada awal abad kedua puluh, ramai saintis terlibat dalam kajian zarah asas. Ilmu yang diperolehi tidak konsisten dan tidak tersusun. Walau bagaimanapun, langkah goyah pertama telah diambil.
Memahami dunia mikro pada awal abad ke-20
Pada tahun 1901, model pertama atom telah dibentangkan dan kegagalannya ditunjukkan, dari sudut pandangan elektrodinamik biasa. Dalam tempoh yang sama, Max Planck dan Niels Bohr menerbitkan banyak karya tentang sifat atom. Walaupun kerja keras mereka, tidak ada pemahaman yang lengkap tentang struktur atom.
Beberapa tahun kemudian, pada tahun 1905, seorang saintis Jerman yang kurang dikenali Albert Einstein menerbitkan laporan tentang kemungkinan kewujudan kuantum cahaya dalam dua keadaan - gelombang dan korpuskular (zarah). Dalam karyanya, hujah diberikan menjelaskan sebab kegagalan model tersebut. Walau bagaimanapun, penglihatan Einstein dihadkan oleh pemahaman lama tentang model atom.
Selepas banyak karya oleh Niels Bohr dan rakan-rakannya pada tahun 1925, hala tuju baharu lahir - sejenis mekanik kuantum. Ungkapan biasa - "mekanik kuantum" muncul tiga puluh tahun kemudian.
Apa yang kita tahu tentang quanta dan keanehan mereka?
Hari ini, fizik kuantum sudah cukup jauh. Banyak fenomena berbeza telah ditemui. Tetapi apa yang kita tahu sebenarnya? Jawapannya dikemukakan oleh seorang saintis moden. "Seseorang boleh sama ada mempercayai fizik kuantum atau tidak memahaminya," adalah definisi Richard Feynman. Fikirkanlah sendiri. Cukuplah untuk menyebut fenomena seperti kuantum kuantum zarah. Fenomena ini telah menjerumuskan dunia saintifik ke dalam keadaan bingung. Lebih syok lagiialah paradoks yang terhasil tidak serasi dengan undang-undang Newton dan Einstein.
Buat pertama kali kesan jalinan kuantum foton dibincangkan pada tahun 1927 di Kongres Solvay kelima. Pertikaian hangat timbul antara Niels Bohr dan Einstein. Paradoks keterikatan kuantum telah mengubah sepenuhnya pemahaman tentang intipati dunia material.
Adalah diketahui bahawa semua jasad terdiri daripada zarah asas. Sehubungan itu, semua fenomena mekanik kuantum dicerminkan dalam dunia biasa. Niels Bohr berkata bahawa jika kita tidak melihat bulan, maka ia tidak wujud. Einstein menganggap ini tidak munasabah dan percaya bahawa objek itu wujud secara bebas daripada pemerhati.
Apabila mengkaji masalah mekanik kuantum, seseorang harus memahami bahawa mekanisme dan undang-undangnya saling berkaitan dan tidak mematuhi fizik klasik. Mari cuba memahami kawasan yang paling kontroversi - jalinan kuantum zarah.
Teori Keterikatan Kuantum
Sebagai permulaan, adalah wajar untuk memahami bahawa fizik kuantum adalah seperti perigi tanpa dasar di mana apa sahaja boleh ditemui. Fenomena keterikatan kuantum pada awal abad yang lalu telah dikaji oleh Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck dan ramai ahli fizik lain. Sepanjang abad kedua puluh, beribu-ribu saintis di seluruh dunia secara aktif mengkaji dan mencubanya.
Dunia tertakluk kepada undang-undang fizik yang ketat
Mengapa terdapat minat sedemikian terhadap paradoks mekanik kuantum? Segala-galanya sangat mudah: kita hidup, mematuhi undang-undang tertentu dunia fizikal. Keupayaan untuk "memintas" takdir membuka pintu ajaib, seterusnyadi mana segala-galanya menjadi mungkin. Sebagai contoh, konsep "Kucing Schrödinger" membawa kepada kawalan jirim. Ia juga akan menjadi mungkin untuk teleport maklumat, yang menyebabkan keterjeratan kuantum. Penghantaran maklumat akan menjadi serta-merta, tanpa mengira jarak. Isu ini masih dalam kajian, tetapi mempunyai arah aliran yang positif.
Analogi dan pemahaman
Apakah keunikan jalinan kuantum, bagaimana untuk memahaminya dan apa yang berlaku dengannya? Mari kita cuba memikirkannya. Ini memerlukan beberapa percubaan pemikiran. Bayangkan anda mempunyai dua kotak di tangan anda. Setiap daripadanya mengandungi satu bola dengan jalur. Sekarang kita berikan satu kotak kepada angkasawan, dan dia terbang ke Marikh. Sebaik sahaja anda membuka kotak dan melihat bahawa jalur pada bola adalah mendatar, maka dalam kotak lain bola secara automatik akan mempunyai jalur menegak. Ini akan menjadi jalinan kuantum yang dinyatakan dalam perkataan mudah: satu objek menentukan kedudukan objek lain.
Namun, perlu difahami bahawa ini hanyalah penjelasan yang dangkal. Untuk mendapatkan jalinan kuantum, zarah-zarah itu perlu mempunyai asal yang sama, seperti kembar.
Adalah sangat penting untuk memahami bahawa percubaan akan terganggu jika seseorang sebelum anda mempunyai peluang untuk melihat sekurang-kurangnya satu objek.
Di manakah jalinan kuantum boleh digunakan?
Prinsip jalinan kuantum boleh digunakan untuk menghantar maklumat pada jarak yang jauhserta merta. Kesimpulan sedemikian bercanggah dengan teori relativiti Einstein. Ia mengatakan bahawa kelajuan maksimum pergerakan hanya wujud dalam cahaya - tiga ratus ribu kilometer sesaat. Pemindahan maklumat ini membolehkan teleportasi fizikal wujud.
Segala sesuatu di dunia adalah maklumat, termasuk jirim. Ahli fizik kuantum membuat kesimpulan ini. Pada tahun 2008, berdasarkan pangkalan data teori, adalah mungkin untuk melihat jalinan kuantum dengan mata kasar.
Ini sekali lagi menunjukkan bahawa kita berada di ambang penemuan hebat - bergerak dalam ruang dan masa. Masa di Alam Semesta adalah diskret, jadi pergerakan serta-merta pada jarak yang jauh memungkinkan untuk masuk ke ketumpatan masa yang berbeza (berdasarkan hipotesis Einstein, Bohr). Mungkin pada masa hadapan ia akan menjadi realiti seperti telefon bimbit hari ini.
Eterdinamik dan jalinan kuantum
Menurut beberapa saintis terkemuka, jalinan kuantum dijelaskan oleh fakta bahawa ruang dipenuhi dengan sejenis eter - jirim hitam. Mana-mana zarah asas, seperti yang kita ketahui, wujud dalam bentuk gelombang dan corpuscle (zarah). Sesetengah saintis percaya bahawa semua zarah berada di atas "kanvas" tenaga gelap. Ini bukan mudah untuk difahami. Mari kita cuba memikirkannya dengan cara lain - kaedah perkaitan.
Bayangkan diri anda di pantai. Angin sepoi-sepoi dan angin sepoi-sepoi. Nampak ombak? Dan di suatu tempat di kejauhan, dalam pantulan sinar matahari, sebuah perahu layar kelihatan.
Kapal itu akan menjadi zarah asas kita, dan laut akan menjadi eter (gelaptenaga). Laut boleh bergerak dalam bentuk ombak yang boleh dilihat dan titisan air. Dengan cara yang sama, semua zarah asas boleh menjadi hanya laut (bahagian integralnya) atau zarah yang berasingan - setitik.
Ini adalah contoh ringkas, semuanya lebih rumit. Zarah tanpa kehadiran pemerhati adalah dalam bentuk gelombang dan tidak mempunyai lokasi tetap.
Perahu layar putih adalah objek yang terbilang, ia berbeza daripada permukaan dan struktur air laut. Dengan cara yang sama, terdapat "puncak" dalam lautan tenaga yang boleh kita anggap sebagai manifestasi kuasa yang kita ketahui yang telah membentuk bahagian material dunia.
Microworld hidup mengikut undang-undangnya sendiri
Prinsip jalinan kuantum boleh difahami jika kita mengambil kira hakikat bahawa zarah asas berada dalam bentuk gelombang. Tanpa lokasi dan ciri tertentu, kedua-dua zarah berada dalam lautan tenaga. Pada masa pemerhati muncul, gelombang "bertukar" menjadi objek yang boleh diakses untuk disentuh. Zarah kedua, memerhati sistem keseimbangan, memperoleh sifat bertentangan.
Artikel yang diterangkan tidak bertujuan untuk penerangan saintifik yang luas tentang dunia kuantum. Keupayaan orang biasa untuk memahami adalah berdasarkan ketersediaan memahami bahan yang disampaikan.
fizik zarah mengkaji jalinan keadaan kuantum berdasarkan putaran (putaran) zarah asas.
Bahasa saintifik (dipermudahkan) - jalinan kuantum ditakrifkan oleh putaran yang berbeza. ATDalam proses memerhati objek, saintis melihat bahawa hanya terdapat dua putaran - sepanjang dan melintang. Anehnya, dalam kedudukan lain, zarah tidak "berpose" kepada pemerhati.
Hipotesis baharu - pandangan baharu dunia
Kajian tentang mikrokosmos - ruang zarah asas - menimbulkan banyak hipotesis dan andaian. Kesan jalinan kuantum mendorong saintis berfikir tentang kewujudan sejenis mikrolattik kuantum. Pada pendapat mereka, pada setiap nod - titik persimpangan - terdapat kuantum. Semua tenaga ialah kekisi integral, dan manifestasi serta pergerakan zarah hanya boleh dilakukan melalui nod kekisi.
Saiz "tingkap" jeriji sedemikian agak kecil, dan pengukuran peralatan moden adalah mustahil. Walau bagaimanapun, untuk mengesahkan atau menyangkal hipotesis ini, saintis memutuskan untuk mengkaji gerakan foton dalam kekisi kuantum spatial. Intinya ialah foton boleh bergerak sama ada lurus atau zigzag - di sepanjang pepenjuru kekisi. Dalam kes kedua, setelah mengatasi jarak yang lebih jauh, dia akan menghabiskan lebih banyak tenaga. Sehubungan itu, ia akan berbeza daripada foton yang bergerak dalam garis lurus.
Mungkin lama-kelamaan kita akan mengetahui bahawa kita hidup dalam grid kuantum spatial. Atau andaian ini mungkin salah. Bagaimanapun, prinsip keterikatan kuantumlah yang menunjukkan kemungkinan wujudnya kekisi.
Dalam istilah mudah, dalam "kubus" spatial hipotesis takrifan satu muka membawa maksud yang jelas bertentangan dengan muka yang lain. Ini adalah prinsip memelihara struktur ruang -masa.
Epilog
Untuk memahami dunia fizik kuantum yang ajaib dan misteri, adalah wajar melihat dengan teliti perjalanan sains sepanjang lima ratus tahun yang lalu. Dahulu bumi itu rata, bukan sfera. Sebabnya jelas: jika anda mengambil bentuknya sebagai bulat, maka air dan orang ramai tidak akan dapat menahannya.
Seperti yang dapat kita lihat, masalah itu wujud tanpa adanya visi lengkap semua kuasa yang bertindak. Ada kemungkinan sains moden tidak mempunyai visi tentang semua kuasa bertindak untuk memahami fizik kuantum. Jurang penglihatan menimbulkan sistem percanggahan dan paradoks. Mungkin dunia ajaib mekanik kuantum memegang jawapan kepada soalan-soalan ini.
