Fizik klasik, yang wujud sebelum penciptaan mekanik kuantum, menerangkan alam semula jadi pada skala biasa (makroskopik). Kebanyakan teori dalam fizik klasik boleh disimpulkan sebagai anggaran yang beroperasi pada skala yang biasa kita lakukan. Fizik kuantum (ia juga mekanik kuantum) berbeza daripada sains klasik kerana tenaga, momentum, momentum sudut, dan kuantiti lain sistem berganding terhad kepada nilai diskret (kuantisasi). Objek mempunyai ciri khas baik dalam bentuk partikel mahupun dalam bentuk gelombang (dualitas partikel gelombang). Juga dalam sains ini terdapat had kepada ketepatan kuantiti yang boleh diukur (prinsip ketidakpastian).
Boleh dikatakan bahawa selepas kemunculan fizik kuantum dalam sains tepat, sejenis revolusi berlaku, yang memungkinkan untuk mempertimbangkan semula dan menganalisis semua undang-undang lama yang sebelum ini dianggap sebagai kebenaran yang tidak dapat dipertikaikan. Adakah ini baik atau buruk? Mungkin perkara yang baik, kerana sains sejati tidak boleh diam.
Namun, "revolusi kuantum" telah menjadisemacam tamparan untuk ahli fizik sekolah lama, yang terpaksa menerima hakikat bahawa apa yang mereka percayai sebelum ini ternyata hanya satu set teori yang salah dan kuno yang memerlukan semakan segera dan penyesuaian kepada realiti baru. Kebanyakan ahli fizik menerima dengan penuh semangat idea-idea baru ini tentang sains yang terkenal, menyumbang kepada kajian, pembangunan dan pelaksanaannya. Hari ini, fizik kuantum menetapkan dinamik untuk semua sains secara keseluruhan. Terima kasih kepadanya bahawa projek percubaan yang canggih (seperti Large Hadron Collider) muncul.
Pembukaan
Apa yang boleh dikatakan tentang asas fizik kuantum? Ia secara beransur-ansur muncul dari pelbagai teori yang bertujuan untuk menerangkan fenomena yang tidak dapat diselaraskan dengan fizik klasik, seperti penyelesaian Max Planck pada tahun 1900 dan pendekatannya terhadap masalah sinaran banyak masalah saintifik, dan korespondensi antara tenaga dan frekuensi dalam kertas 1905. oleh Albert Einstein, yang menerangkan kesan fotoelektrik. Teori awal fizik kuantum telah disemak secara menyeluruh pada pertengahan 1920-an oleh Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born dan lain-lain. Teori moden dirumuskan dalam pelbagai konsep matematik yang dibangunkan khas. Dalam salah satu daripadanya, fungsi aritmetik (atau fungsi gelombang) memberi kita maklumat menyeluruh tentang amplitud kebarangkalian lokasi impuls.
Asas fizik kuantum untuk boneka
Kajian saintifik tentang gelombangIntipati cahaya bermula lebih daripada 200 tahun yang lalu, apabila ahli sains yang hebat dan diiktiraf pada masa itu mencadangkan, membangunkan dan membuktikan teori cahaya berdasarkan pemerhatian eksperimen mereka sendiri. Mereka memanggilnya gelombang.
Pada tahun 1803, saintis Inggeris terkenal Thomas Young menjalankan eksperimen bergandanya yang terkenal, yang hasilnya dia menulis karya terkenal "On the Nature of Light and Color", yang memainkan peranan besar dalam membentuk idea moden tentang fenomena biasa ini. Percubaan ini memainkan peranan utama dalam penerimaan umum teori ini.
Eksperimen sedemikian sering diterangkan dalam pelbagai buku, contohnya, "Asas Fizik Kuantum untuk Dummies". Eksperimen moden dengan pecutan zarah asas, contohnya, pencarian boson Higgs di Large Hadron Collider (pendek kata LHC) dijalankan dengan tepat untuk mendapatkan pengesahan praktikal bagi banyak teori kuantum teori semata-mata.
Sejarah
Pada tahun 1838, Michael Faraday, yang menggembirakan seluruh dunia, menemui sinar katod. Kajian sensasi ini diikuti dengan kenyataan tentang masalah radiasi, yang dipanggil "badan hitam" (1859), yang dibuat oleh Gustav Kirchhoff, serta andaian terkenal Ludwig Boltzmann bahawa keadaan tenaga mana-mana sistem fizikal juga boleh diskret (1877).). Kemudian, hipotesis kuantum yang dibangunkan oleh Max Planck (1900) muncul. Ia dianggap sebagai salah satu asas fizik kuantum. Hipotesis berani Planck bahawa tenaga boleh dipancarkan dan diserap dalam "kuanta" diskret(atau paket tenaga), sepadan tepat dengan corak sinaran benda hitam yang diperhatikan.
Albert Einstein yang terkenal di dunia memberikan sumbangan besar kepada fizik kuantum. Terkesan dengan teori kuantum, dia mengembangkan teorinya sendiri. Teori umum relativiti - itulah yang dipanggil. Penemuan dalam fizik kuantum juga mempengaruhi perkembangan teori relativiti khas. Ramai saintis pada separuh pertama abad yang lalu mula mengkaji sains ini atas cadangan Einstein. Dia berada di barisan hadapan pada masa itu, semua orang suka dia, semua orang minat dia. Tidak hairanlah, kerana dia menutup begitu banyak "lubang" dalam sains fizikal klasik (namun, dia juga mencipta yang baharu), menawarkan justifikasi saintifik untuk perjalanan masa, telekinesis, telepati dan dunia selari.
Peranan pemerhati
Sebarang peristiwa atau keadaan bergantung terus kepada pemerhati. Biasanya, ini adalah bagaimana asas fizik kuantum dijelaskan secara ringkas kepada orang yang jauh dari sains tepat. Walau bagaimanapun, realitinya jauh lebih rumit.
Ini sangat sesuai dengan banyak tradisi ghaib dan agama yang telah berabad-abad lamanya menegaskan keupayaan orang untuk mempengaruhi peristiwa di sekeliling mereka. Dalam beberapa cara, ini juga menjadi asas kepada penjelasan saintifik tentang persepsi ekstrasensori, kerana kini pernyataan bahawa seseorang (pemerhati) mampu mempengaruhi kejadian fizikal dengan daya pemikiran tidak kelihatan tidak masuk akal.
Setiap keadaan eigen bagi peristiwa atau objek yang diperhatikan sepadan dengannyaeigenvector pemerhati. Jika spektrum pengendali (pemerhati) adalah diskret, objek yang diperhatikan hanya boleh mencapai nilai eigen diskret. Iaitu, objek pemerhatian, serta ciri-cirinya, ditentukan sepenuhnya oleh pengendali ini.
Asas fizik kuantum dalam perkataan kompleks
Tidak seperti mekanik klasik (atau fizik), seseorang tidak boleh membuat ramalan serentak pembolehubah konjugat seperti kedudukan dan momentum. Contohnya, elektron boleh (dengan kebarangkalian tertentu) terletak kira-kira di kawasan ruang tertentu, tetapi kedudukan tepat matematiknya sebenarnya tidak diketahui.
Kontur ketumpatan kebarangkalian malar, sering dirujuk sebagai "awan", boleh dilukis di sekeliling nukleus atom untuk mengkonseptualisasikan di mana elektron berkemungkinan besar berada. Prinsip Ketidakpastian Heisenberg membuktikan ketidakupayaan untuk mengesan zarah dengan tepat berdasarkan momentum konjugatnya. Sesetengah model dalam teori ini mempunyai watak pengiraan abstrak semata-mata dan tidak membayangkan nilai gunaan. Walau bagaimanapun, ia sering digunakan untuk mengira interaksi kompleks pada tahap zarah subatom dan perkara halus yang lain. Di samping itu, cabang fizik ini membenarkan para saintis menganggap kemungkinan kewujudan sebenar banyak dunia. Mungkin kita akan dapat melihat mereka tidak lama lagi.
Fungsi gelombang
Hukum fizik kuantum sangat banyak dan pelbagai. Mereka bersilang dengankonsep fungsi gelombang. Sesetengah fungsi gelombang khas mencipta sebaran kebarangkalian yang secara semula jadi tetap atau bebas daripada masa, contohnya, apabila dalam keadaan tenaga pegun, masa kelihatan hilang berkenaan dengan fungsi gelombang. Ini adalah salah satu kesan fizik kuantum, yang merupakan asas kepadanya. Fakta yang ingin tahu ialah fenomena masa telah disemak secara radikal dalam sains yang luar biasa ini.
Teori gangguan
Walau bagaimanapun, terdapat beberapa cara yang boleh dipercayai untuk membangunkan penyelesaian yang diperlukan untuk bekerja dengan formula dan teori dalam fizik kuantum. Satu kaedah sedemikian, biasanya dikenali sebagai "teori gangguan", menggunakan hasil analisis untuk model mekanikal kuantum asas. Ia dicipta untuk membawa hasil daripada eksperimen untuk membangunkan model yang lebih kompleks yang berkaitan dengan model yang lebih ringkas. Beginilah hasilnya.
Pendekatan ini amat penting dalam teori kekacauan kuantum, yang sangat popular untuk mentafsir pelbagai peristiwa dalam realiti mikroskopik.
Peraturan dan undang-undang
Peraturan mekanik kuantum adalah asas. Mereka mendakwa bahawa ruang penggunaan sistem adalah sangat asas (ia mempunyai produk titik). Kenyataan lain ialah kesan yang diperhatikan oleh sistem ini adalah pada masa yang sama pengendali pelik yang mempengaruhi vektor dalam medium ini. Walau bagaimanapun, mereka tidak memberitahu kami ruang Hilbert yang mana atau pengendali yang wujudmasa ini. Mereka boleh dipilih dengan sewajarnya untuk memberikan penerangan kuantitatif sistem kuantum.
Maksud dan kesan
Dari awal sains luar biasa ini, banyak aspek anti-intuitif dan hasil kajian mekanik kuantum telah menimbulkan perdebatan falsafah yang kuat dan banyak tafsiran. Malah soalan asas, seperti peraturan untuk mengira pelbagai amplitud dan taburan kebarangkalian, patut dihormati daripada orang ramai dan ramai saintis terkemuka.
Richard Feynman, sebagai contoh, pernah dengan sedih menyatakan bahawa dia sama sekali tidak pasti bahawa mana-mana saintis memahami mekanik kuantum sama sekali. Menurut Steven Weinberg, pada masa ini tidak ada satu tafsiran tentang mekanik kuantum yang sesuai dengan semua orang. Ini menunjukkan bahawa saintis telah mencipta "raksasa", untuk memahami sepenuhnya dan menjelaskan kewujudan yang mereka sendiri tidak mampu. Walau bagaimanapun, ini tidak menjejaskan kaitan dan populariti sains ini dalam apa jua cara, tetapi menarik profesional muda yang ingin menyelesaikan masalah yang sangat rumit dan tidak dapat difahami.
Selain itu, mekanik kuantum telah memaksa semakan lengkap undang-undang fizikal objektif Alam Semesta, yang merupakan berita baik.
Tafsiran Copenhagen
Menurut tafsiran ini, takrifan piawai kausalitas yang kita ketahui daripada fizik klasik tidak lagi diperlukan. Menurut teori kuantum, kausalitas dalam erti kata biasa bagi kita tidak wujud sama sekali. Semua fenomena fizikal di dalamnya dijelaskan dari sudut pandangan interaksi asas terkecilzarah pada peringkat subatom. Kawasan ini, walaupun kelihatan mustahil, sangat menjanjikan.
Psikologi kuantum
Apa yang boleh dikatakan tentang hubungan antara fizik kuantum dan kesedaran manusia? Ini ditulis dengan indah dalam buku yang ditulis oleh Robert Anton Wilson pada tahun 1990 yang dipanggil Psikologi Kuantum.
Mengikut teori yang dinyatakan dalam buku itu, semua proses yang berlaku di dalam otak kita adalah disebabkan oleh undang-undang yang diterangkan dalam artikel ini. Iaitu, ini adalah sejenis percubaan untuk menyesuaikan teori fizik kuantum kepada psikologi. Teori ini dianggap parascientific dan tidak diiktiraf oleh komuniti akademik.
Buku Wilson terkenal kerana dia menyediakan di dalamnya satu set pelbagai teknik dan amalan yang lebih kurang membuktikan hipotesisnya. Satu cara atau yang lain, pembaca mesti memutuskan sendiri sama ada dia percaya atau tidak percubaan sedemikian untuk menerapkan model matematik dan fizikal pada kemanusiaan.
Buku Wilson dilihat oleh sesetengah pihak sebagai percubaan untuk membenarkan pemikiran mistik dan mengikatnya dengan rumusan fizikal palsu yang terbukti secara saintifik. Kerja yang sangat tidak remeh dan menarik ini telah mendapat permintaan selama lebih daripada 100 tahun. Buku ini diterbitkan, diterjemahkan dan dibaca di seluruh dunia. Siapa tahu, mungkin dengan perkembangan mekanik kuantum, sikap masyarakat saintifik terhadap psikologi kuantum juga akan berubah.
Kesimpulan
Terima kasih kepada teori yang luar biasa ini, yang tidak lama kemudian menjadi sains yang berasingan, kami dapat meneroka alam sekitarrealiti pada tahap zarah subatom. Ini adalah tahap terkecil dari semua yang mungkin, sama sekali tidak boleh diakses oleh persepsi kita. Apa yang diketahui oleh ahli fizik sebelum ini tentang dunia kita memerlukan semakan segera. Sudah tentu semua orang bersetuju dengan ini. Ia menjadi jelas bahawa zarah yang berbeza boleh berinteraksi antara satu sama lain pada jarak yang tidak dapat difikirkan sepenuhnya, yang hanya boleh kita ukur dengan formula matematik yang kompleks.
Tambahan pula, mekanik kuantum (dan fizik kuantum) telah membuktikan kemungkinan banyak realiti selari, perjalanan masa dan perkara lain yang sepanjang sejarah dianggap hanya bahan fiksyen sains. Ini sudah pasti sumbangan besar bukan sahaja kepada sains, tetapi juga kepada masa depan umat manusia.
Bagi pencinta gambaran saintifik dunia, sains ini boleh menjadi kawan dan musuh. Hakikatnya ialah teori kuantum membuka peluang yang luas untuk pelbagai spekulasi mengenai topik parascientific, seperti yang telah ditunjukkan dalam contoh salah satu teori psikologi alternatif. Sesetengah ahli ghaib moden, ahli esoterik dan penyokong gerakan keagamaan dan kerohanian alternatif (selalunya psikokultus) beralih kepada pembinaan teori sains ini untuk membuktikan rasional dan kebenaran teori, kepercayaan dan amalan mistik mereka.
Ini adalah kes yang tidak pernah berlaku sebelum ini, apabila andaian mudah ahli teori dan formula matematik abstrak membawa kepada revolusi saintifik yang sebenar dan mencipta sains baharu yang memotong semua yang diketahui sebelum ini. Di sesetengahijazah, fizik kuantum telah menafikan undang-undang logik Aristotelian, kerana ia telah menunjukkan bahawa apabila memilih "sama ada-atau" terdapat satu lagi (dan mungkin beberapa) alternatif.
