Frunzișul auriu de toamnă al copacilor strălucea puternic. Razele soarelui de seară atingeau vârfurile subțiate. Lumina a spart printre crengi și a pus în scenă un spectacol de figuri bizare pâlpâind pe peretele universității „kapterka”.
Privirea gânditoare a lui Sir Hamilton alunecă încet, urmărind jocul clarobscurului. În capul matematicianului irlandez a existat un adevărat amestec de gânduri, idei și concluzii. El știa foarte bine că explicarea multor fenomene cu ajutorul mecanicii newtoniene este ca jocul de umbre pe perete, împletind înșelător figuri și lăsând multe întrebări fără răspuns. „Poate este un val… sau poate este un flux de particule”, a gândit omul de știință, „sau lumina este o manifestare a ambelor fenomene. Ca niște figuri țesute din umbră și lumină.”
Începutul fizicii cuantice
Este interesant să urmărești oameni grozavi și să încerci să înțelegi cât de grozave se nasc idei care schimbă cursul evoluției întregii omeniri. Hamilton este unul dintre cei care au stat la originile fizicii cuantice. Cincizeci de ani mai târziu, la începutul secolului al XX-lea, mulți oameni de știință au fost implicați în studiul particulelor elementare. Cunoștințele acumulate au fost inconsecvente și necompilate. Cu toate acestea, primii pași șocante au fost făcuți.
Înțelegerea microlumii la începutul secolului al XX-lea
În 1901, a fost prezentat primul model al atomului și a fost demonstrată defecțiunea acestuia, din punctul de vedere al electrodinamicii obișnuite. În aceeași perioadă, Max Planck și Niels Bohr au publicat multe lucrări despre natura atomului. În ciuda muncii lor minuțioase, nu a existat o înțelegere completă a structurii atomului.
Câțiva ani mai târziu, în 1905, un necunoscut om de știință german Albert Einstein a publicat un raport despre posibilitatea existenței unui cuantum de lumină în două stări - undă și corpusculară (particule). În lucrarea sa, au fost date argumente care explică motivul eșecului modelului. Cu toate acestea, viziunea lui Einstein a fost limitată de vechea înțelegere a modelului atomului.
După numeroase lucrări ale lui Niels Bohr și colegilor săi în 1925, s-a născut o nouă direcție - un fel de mecanică cuantică. O expresie comună - „mecanica cuantică” a apărut treizeci de ani mai târziu.
Ce știm despre quanta și ciudateniile lor?
Astăzi, fizica cuantică a mers suficient de departe. Au fost descoperite multe fenomene diferite. Dar ce știm cu adevărat? Răspunsul este prezentat de un om de știință modern. „Puteți fie să credeți în fizica cuantică, fie să nu o înțelegeți”, este definiția lui Richard Feynman. Gândește-te la asta. Va fi suficient să menționăm un astfel de fenomen precum încurcarea cuantică a particulelor. Acest fenomen a cufundat lumea științifică într-o poziție de deplină nedumerire. Și mai mult șoca fost că paradoxul rezultat este incompatibil cu legile lui Newton și Einstein.
Pentru prima dată, efectul încordării cuantice a fotonilor a fost discutat în 1927 la cel de-al cincilea Congres Solvay. O ceartă aprinsă a apărut între Niels Bohr și Einstein. Paradoxul întanglementării cuantice a schimbat complet înțelegerea esenței lumii materiale.
Se știe că toate corpurile constau din particule elementare. În consecință, toate fenomenele mecanicii cuantice se reflectă în lumea obișnuită. Niels Bohr spunea că dacă nu ne uităm la lună, atunci ea nu există. Einstein a considerat acest lucru nerezonabil și a crezut că obiectul există independent de observator.
Când studiem problemele mecanicii cuantice, ar trebui să înțelegem că mecanismele și legile acesteia sunt interconectate și nu se supun fizicii clasice. Să încercăm să înțelegem zona cea mai controversată - încurcarea cuantică a particulelor.
Teoria încrucișării cuantice
Pentru început, merită să înțelegem că fizica cuantică este ca o fântână fără fund în care poate fi găsit orice. Fenomenul de întanglement cuantic de la începutul secolului trecut a fost studiat de Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck și mulți alți fizicieni. De-a lungul secolului al XX-lea, mii de oameni de știință din întreaga lume l-au studiat activ și au experimentat.
Lumea este supusă legilor stricte ale fizicii
De ce există un asemenea interes pentru paradoxurile mecanicii cuantice? Totul este foarte simplu: trăim, respectând anumite legi ale lumii fizice. Abilitatea de a „ocoli” predestinația deschide o ușă magică, dincolounde totul devine posibil. De exemplu, conceptul de „Pisica lui Schrödinger” duce la controlul materiei. De asemenea, va deveni posibilă teleportarea informațiilor, ceea ce provoacă încurcarea cuantică. Transmiterea informațiilor va deveni instantanee, indiferent de distanță. Această problemă este încă în studiu, dar are o tendință pozitivă.
Analogie și înțelegere
Care este unicitatea întanglementării cuantice, cum să o înțelegem și ce se întâmplă cu ea? Să încercăm să ne dăm seama. Acest lucru va necesita un experiment de gândire. Imaginează-ți că ai două cutii în mâini. Fiecare dintre ele conține o minge cu o dungă. Acum îi dăm o cutie astronautului, iar el zboară pe Marte. De îndată ce deschideți cutia și vedeți că dunga de pe minge este orizontală, atunci în ceal altă cutie mingea va avea automat o dungă verticală. Aceasta va fi o încurcătură cuantică exprimată în cuvinte simple: un obiect predetermina poziția altuia.
Totuși, ar trebui să se înțeleagă că aceasta este doar o explicație superficială. Pentru a obține întanglementarea cuantică, este necesar ca particulele să aibă aceeași origine, precum gemenii.
Este foarte important să înțelegeți că experimentul va fi perturbat dacă cineva dinaintea dvs. a avut ocazia să se uite la cel puțin unul dintre obiecte.
Unde poate fi folosită încrucișarea cuantică?
Principiul întanglementării cuantice poate fi folosit pentru a transmite informații pe distanțe lungiimediat. O astfel de concluzie contrazice teoria relativității a lui Einstein. Se spune că viteza maximă de mișcare este inerentă numai luminii - trei sute de mii de kilometri pe secundă. Acest transfer de informații face posibilă existența teleportarii fizice.
Totul în lume este informație, inclusiv materie. Fizicienii cuantici au ajuns la această concluzie. În 2008, pe baza unei baze de date teoretice, a fost posibil să se vadă încurcarea cuantică cu ochiul liber.
Acest lucru sugerează încă o dată că suntem în pragul unor mari descoperiri - mișcându-ne în spațiu și timp. Timpul în Univers este discret, așa că mișcarea instantanee pe distanțe mari face posibilă intrarea în diferite densități de timp (pe baza ipotezelor lui Einstein, Bohr). Poate că în viitor va deveni o realitate, așa cum este telefonul mobil astăzi.
Eterdinamica și încrucișarea cuantică
Potrivit unor oameni de știință de seamă, întricarea cuantică se explică prin faptul că spațiul este umplut cu un fel de eter - materie neagră. Orice particulă elementară, după cum știm, există sub forma unei undă și a unui corpuscul (particulă). Unii oameni de știință cred că toate particulele se află pe „pânza” energiei întunecate. Acest lucru nu este ușor de înțeles. Să încercăm să ne dăm seama într-un alt mod - metoda de asociere.
Imaginați-vă pe plajă. Adiere ușoară și adiere ușoară. Vezi valurile? Și undeva în depărtare, în reflexiile razelor soarelui, este vizibilă o barcă cu pânze.
Nava va fi particula noastră elementară, iar marea va fi eter (întunericenergie). Marea poate fi în mișcare sub formă de valuri vizibile și picături de apă. În același mod, toate particulele elementare pot fi doar o mare (partea sa integrală) sau o particulă separată - o picătură.
Acesta este un exemplu simplificat, totul este puțin mai complicat. Particulele fără prezența unui observator sunt sub formă de undă și nu au o locație fixă.
Barca cu pânze albă este un obiect distins, diferă de suprafața și structura apei mării. În același mod, există „vârfuri” în oceanul de energie pe care le putem percepe ca manifestări ale forțelor cunoscute nouă care au modelat partea materială a lumii.
Microworld trăiește după propriile sale legi
Principiul întanglementării cuantice poate fi înțeles dacă ținem cont de faptul că particulele elementare sunt sub formă de unde. Fără o locație și caracteristici specifice, ambele particule se află într-un ocean de energie. În momentul în care observatorul apare, unda „se transformă” într-un obiect accesibil la atingere. A doua particulă, observând sistemul de echilibru, capătă proprietăți opuse.
Articolul descris nu are ca scop descrierile științifice ample ale lumii cuantice. Capacitatea unei persoane obișnuite de a înțelege se bazează pe disponibilitatea de a înțelege materialul prezentat.
Fizica particulelor studiază încurcarea stărilor cuantice pe baza spinului (rotația) unei particule elementare.
Limbajul științific (simplificat) - întanglementul cuantic este definit de diferite rotiri. LAÎn procesul de observare a obiectelor, oamenii de știință au văzut că pot exista doar două rotiri - de-a lungul și de-a lungul. Destul de ciudat, în alte poziții, particulele nu se „pozează” în fața observatorului.
O nouă ipoteză - o nouă viziune asupra lumii
Studiul microcosmosului - spațiul particulelor elementare - a dat naștere la multe ipoteze și presupuneri. Efectul întanglementării cuantice i-a determinat pe oamenii de știință să se gândească la existența unui fel de microrețea cuantică. În opinia lor, la fiecare nod - punctul de intersecție - există un cuantum. Toată energia este o rețea integrală, iar manifestarea și mișcarea particulelor este posibilă numai prin nodurile rețelei.
Dimensiunea „ferestrei” unui astfel de grătar este destul de mică, iar măsurarea echipamentelor moderne este imposibilă. Cu toate acestea, pentru a confirma sau infirma această ipoteză, oamenii de știință au decis să studieze mișcarea fotonilor într-o rețea cuantică spațială. Concluzia este că un foton se poate mișca fie drept, fie în zig-zag - de-a lungul diagonalei rețelei. În al doilea caz, după ce a depășit o distanță mai mare, va cheltui mai multă energie. În consecință, va fi diferit de un foton care se mișcă în linie dreaptă.
Poate că în timp vom afla că trăim într-o grilă cuantică spațială. Sau această presupunere poate fi greșită. Totuși, principiul întanglementării cuantice indică posibilitatea existenței unei rețele.
În termeni simpli, într-un „cub” spațial ipotetic, definiția unei fețe poartă un sens clar opus celuil alt. Acesta este principiul păstrării structurii spațiului -timp.
Epilog
Pentru a înțelege lumea magică și misterioasă a fizicii cuantice, merită să privim îndeaproape cursul științei din ultimii cinci sute de ani. Pe vremuri, Pământul era plat, nu sferic. Motivul este evident: dacă îi iei forma rotundă, atunci apa și oamenii nu vor putea rezista.
După cum putem vedea, problema a existat în absența unei viziuni complete asupra tuturor forțelor care acționează. Este posibil ca știința modernă să nu aibă o viziune a tuturor forțelor care acționează pentru a înțelege fizica cuantică. Lacunele de vedere dau naștere unui sistem de contradicții și paradoxuri. Poate că lumea magică a mecanicii cuantice deține răspunsurile la aceste întrebări.
