Klassisk fysik, som fanns innan kvantmekanikens uppfinning, beskriver naturen i en vanlig (makroskopisk) skala. De flesta av teorierna inom klassisk fysik kan härledas som approximationer som fungerar på de skalor vi är vana vid. Kvantfysik (det är också kvantmekanik) skiljer sig från klassisk vetenskap genom att energi, rörelsemängd, rörelsemängd och andra kvantiteter i ett kopplat system är begränsade till diskreta värden (kvantisering). Objekt har speciella egenskaper både i form av partiklar och i form av vågor (dualitet av vågpartiklar). Även inom denna vetenskap finns det gränser för den noggrannhet med vilken storheter kan mätas (osäkerhetsprincipen).
Man kan säga att efter kvantfysikens uppkomst inom de exakta vetenskaperna skedde en slags revolution, som gjorde det möjligt att ompröva och analysera alla gamla lagar som tidigare ansågs vara obestridliga sanningar. Är detta bra eller dåligt? Kanske en bra sak, för sann vetenskap bör aldrig stå stilla.
Men "kvantrevolutionen" har blivitett slags slag för fysikerna i den gamla skolan, som var tvungna att förlika sig med det faktum att det de trodde på tidigare visade sig bara vara en uppsättning felaktiga och arkaiska teorier i behov av akut revidering och anpassning till den nya verkligheten. De flesta fysiker accepterade entusiastiskt dessa nya idéer om en välkänd vetenskap, och bidrog till dess studier, utveckling och implementering. Idag sätter kvantfysiken dynamiken för all vetenskap som helhet. Det är tack vare henne som banbrytande experimentella projekt (som Large Hadron Collider) uppstod.
Invigning
Vad kan man säga om grunderna för kvantfysiken? Det uppstod gradvis ur olika teorier avsedda att förklara fenomen som inte kunde förenas med klassisk fysik, såsom Max Plancks lösning 1900 och hans inställning till problemet med strålning av många vetenskapliga problem, och överensstämmelsen mellan energi och frekvens i en uppsats från 1905 av Albert Einstein, som förklarade fotoelektriska effekter. Den tidiga teorin om kvantfysik reviderades grundligt i mitten av 1920-talet av Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born och andra. Modern teori är formulerad i olika specialutvecklade matematiska begrepp. I en av dem ger den aritmetiska funktionen (eller vågfunktionen) oss omfattande information om amplituden för sannolikheten för impulslokalisering.
Fundamentals of quantum physics for dummies
Vetenskaplig studie av vågenLjusets väsen började för mer än 200 år sedan, när den tidens stora och erkända vetenskapsmän föreslog, utvecklade och bevisade teorin om ljus baserat på sina egna experimentella observationer. De kallade det våg.
År 1803 genomförde den berömda engelske vetenskapsmannen Thomas Young sitt berömda dubbelexperiment, som ett resultat av vilket han skrev det berömda verket "On the Nature of Light and Color", som spelade en stor roll i att forma moderna idéer om dessa välbekanta fenomen. Detta experiment spelade en viktig roll i den allmänna acceptansen av denna teori.
Sådana experiment beskrivs ofta i olika böcker, till exempel "Fundamentals of Quantum Physics for Dummies". Moderna experiment med acceleration av elementarpartiklar, till exempel, sökandet efter Higgs-bosonen vid Large Hadron Collider (LHC förkortas) utförs just för att hitta praktiska bekräftelser på många rent teoretiska kvantteorier.
Historia
År 1838 upptäckte Michael Faraday, till hela världens glädje, katodstrålar. Dessa sensationella studier följdes av uttalandet om strålningsproblemet, den så kallade "svarta kroppen" (1859), gjort av Gustav Kirchhoff, samt Ludwig Boltzmanns berömda antagande att energitillstånden i alla fysiska system också kan vara diskret (1877).). Senare dök kvanthypotesen fram av Max Planck (1900). Det anses vara en av grunderna för kvantfysiken. Plancks djärva hypotes att energi både kan sändas ut och absorberas i diskreta "kvanta"(eller energipaket), motsvarar exakt de observerade mönstren av svartkroppsstrålning.
Den världsberömda Albert Einstein gjorde ett stort bidrag till kvantfysiken. Imponerad av kvantteorier utvecklade han sina egna. Den allmänna relativitetsteorin – så heter den. Upptäckter inom kvantfysiken påverkade också utvecklingen av den speciella relativitetsteorin. Många forskare under första hälften av förra seklet började studera denna vetenskap på förslag av Einstein. Hon låg i framkant på den tiden, alla gillade henne, alla var intresserade av henne. Inte konstigt, eftersom hon täppte så många "hål" i den klassiska fysikaliska vetenskapen (dock skapade hon också nya), erbjöd en vetenskaplig motivering för tidsresor, telekines, telepati och parallella världar.
Observatörens roll
Alla evenemang eller tillstånd beror direkt på observatören. Vanligtvis är det så här grunderna i kvantfysik förklaras kortfattat för människor som är långt ifrån de exakta vetenskaperna. Verkligheten är dock mycket mer komplicerad.
Detta passar perfekt med många ockulta och religiösa traditioner som i århundraden har insisterat på människors förmåga att påverka händelserna runt dem. På något sätt är detta också grunden för en vetenskaplig förklaring av extrasensorisk perception, för nu verkar påståendet att en person (observatör) kan påverka fysiska händelser med tankens kraft inte absurt.
Varje egentillstånd för en observerad händelse eller objekt motsvararegenvektor för observatören. Om operatörens (observatörens) spektrum är diskret, kan det observerade objektet endast nå diskreta egenvärden. Det vill säga att observationsobjektet, såväl som dess egenskaper, bestäms helt av just denna operatör.
Kvantfysiks grunder i komplexa ord
Till skillnad från konventionell klassisk mekanik (eller fysik) kan man inte göra samtidiga förutsägelser av konjugerade variabler som position och momentum. Till exempel kan elektroner (med en viss sannolikhet) vara placerade ungefär i ett visst område i rymden, men deras matematiska exakta position är faktiskt okänd.
Konturer med konstant sannolikhetstäthet, ofta kallade "moln", kan ritas runt kärnan i en atom för att föreställa sig var en elektron med största sannolikhet finns. Heisenbergs osäkerhetsprincip bevisar oförmågan att exakt lokalisera en partikel givet dess konjugerade momentum. Vissa modeller i denna teori har en rent abstrakt beräkningskaraktär och antyder inte tillämpat värde. Men de används ofta för att beräkna komplexa interaktioner på nivån av subatomära partiklar och andra subtila frågor. Dessutom tillät denna gren av fysiken forskare att anta möjligheten av den verkliga existensen av många världar. Vi kanske kommer att kunna se dem snart.
Wave-funktioner
Kvantfysikens lagar är mycket omfattande och varierande. De skär sig medbegreppet vågfunktioner. Vissa speciella vågfunktioner skapar en spridning av sannolikheter som i sig är konstant eller oberoende av tid, till exempel när i ett stationärt energitillstånd tycks tiden försvinna med avseende på vågfunktionen. Detta är en av effekterna av kvantfysiken, som är grundläggande för den. Det märkliga är att fenomenet tid har reviderats radik alt i denna ovanliga vetenskap.
Perturbation theory
Det finns dock flera pålitliga sätt att utveckla de lösningar som behövs för att arbeta med formler och teorier inom kvantfysik. En sådan metod, allmänt känd som "perturbationsteori", använder ett analytiskt resultat för en elementär kvantmekanisk modell. Den skapades för att ta fram resultat från experiment för att utveckla en ännu mer komplex modell som är relaterad till en enklare modell. Så här blir rekursionen.
Det här tillvägagångssättet är särskilt viktigt i teorin om kvantkaos, som är extremt populär för att tolka olika händelser i mikroskopisk verklighet.
Regler och lagar
Reglerna för kvantmekaniken är grundläggande. De hävdar att distributionsutrymmet för ett system är absolut grundläggande (det har en punktprodukt). Ett annat påstående är att effekterna som observeras av detta system samtidigt är märkliga operatorer som påverkar vektorer i just detta medium. Däremot berättar de inte vilket Hilbert-utrymme eller vilka operatörer som finns idet här ögonblicket. De kan väljas på lämpligt sätt för att ge en kvantitativ beskrivning av ett kvantsystem.
Mening and impact
Ända från början av denna ovanliga vetenskap har många antiintuitiva aspekter och resultat av studiet av kvantmekanik framkallat högljudda filosofiska debatter och många tolkningar. Även grundläggande frågor, såsom reglerna för beräkning av olika amplituder och sannolikhetsfördelningar, förtjänar respekt från allmänheten och många ledande vetenskapsmän.
Richard Feynman, till exempel, påpekade en gång sorgligt att han inte alls var säker på att någon av forskarna överhuvudtaget förstod kvantmekaniken. Enligt Steven Weinberg finns det för närvarande ingen tolkning av kvantmekaniken som skulle passa alla. Detta tyder på att forskare har skapat ett "monster", för att till fullo förstå och förklara existensen som de själva inte kan. Detta skadar dock inte relevansen och populariteten för denna vetenskap på något sätt, utan lockar unga yrkesverksamma som vill lösa riktigt komplexa och obegripliga problem.
Dessutom har kvantmekaniken tvingat fram en fullständig revidering av universums objektiva fysiska lagar, vilket är goda nyheter.
Köpenhamnstolkning
Enligt denna tolkning behövs inte längre den standarddefinition av kausalitet som vi känner till från klassisk fysik. Enligt kvantteorier existerar inte kausalitet i vanlig mening för oss alls. Alla fysiska fenomen i dem förklaras från synvinkeln av samspelet mellan den minsta elementärapartiklar på subatomär nivå. Detta område är, trots den till synes osannolikhet, extremt lovande.
Kvantpsykologi
Vad kan man säga om förhållandet mellan kvantfysik och mänskligt medvetande? Detta är vackert skrivet i en bok skriven av Robert Anton Wilson 1990 som heter Quantum Psychology.
I enlighet med teorin i boken beror alla processer som sker i vår hjärna på de lagar som beskrivs i den här artikeln. Det vill säga, detta är ett slags försök att anpassa teorin om kvantfysik till psykologi. Denna teori anses vara paravetenskaplig och är inte erkänd av det akademiska samfundet.
Wilsons bok är anmärkningsvärd för det faktum att han innehåller en uppsättning olika tekniker och metoder som mer eller mindre bevisar hans hypotes. På ett eller annat sätt måste läsaren själv avgöra om han tror att sådana försök att tillämpa matematiska och fysiska modeller på humaniora är hållbara eller inte.
Wilsons bok sågs av vissa som ett försök att rättfärdiga mystiskt tänkande och knyta det till vetenskapligt bevisade nymodiga fysiska formuleringar. Detta mycket icke-triviala och slående verk har efterfrågats i mer än 100 år. Boken ges ut, översatt och läst över hela världen. Vem vet, kanske med utvecklingen av kvantmekaniken, kommer även forskarsamhällets inställning till kvantpsykologi att förändras.
Slutsats
Tack vare denna anmärkningsvärda teori, som snart blev en separat vetenskap, kunde vi utforska miljönverkligheten på nivån för subatomära partiklar. Detta är den minsta nivån av alla möjliga, helt otillgänglig för vår uppfattning. Det fysiker tidigare visste om vår värld behöver omedelbart revideras. Absolut alla håller med om detta. Det blev uppenbart att olika partiklar kan interagera med varandra på helt otänkbara avstånd, vilket vi bara kan mäta med komplexa matematiska formler.
Dessutom har kvantmekanik (och kvantfysik) bevisat möjligheten till många parallella verkligheter, tidsresor och andra saker som genom historien bara ansågs vara science fiction. Detta är utan tvekan ett enormt bidrag inte bara till vetenskapen utan också till mänsklighetens framtid.
För älskare av den vetenskapliga bilden av världen kan denna vetenskap vara både en vän och en fiende. Faktum är att kvantteorin öppnar stora möjligheter för olika spekulationer om ett paravetenskapligt ämne, vilket redan har visats i exemplet med en av de alternativa psykologiska teorierna. Vissa moderna ockultister, esoteriker och anhängare av alternativa religiösa och andliga rörelser (oftast psykokulter) vänder sig till denna vetenskaps teoretiska konstruktioner för att underbygga rationaliteten och sanningen i deras mystiska teorier, övertygelser och praktiker.
Detta är ett fall utan motstycke, när enkla gissningar om teoretiker och abstrakta matematiska formler ledde till en verklig vetenskaplig revolution och skapade en ny vetenskap som strök över allt som var känt tidigare. I vissagrad har kvantfysiken vederlagt den aristoteliska logikens lagar, eftersom den har visat att när man väljer "antingen-eller" finns det ytterligare ett (och kanske flera) alternativ.
