Fizica clasică, care exista înainte de inventarea mecanicii cuantice, descrie natura la o scară obișnuită (macroscopică). Majoritatea teoriilor din fizica clasică pot fi deduse ca aproximări care operează la scalele cu care suntem obișnuiți. Fizica cuantică (este și mecanică cuantică) diferă de știința clasică prin faptul că energia, impulsul, momentul unghiular și alte cantități ale unui sistem cuplat sunt limitate la valori discrete (cuantificare). Obiectele au caracteristici speciale atât sub formă de particule, cât și sub formă de unde (dualitatea particulelor de undă). De asemenea, în această știință există limite ale preciziei cu care se pot măsura mărimile (principiul incertitudinii).
Se poate spune că după apariția fizicii cuantice în științele exacte a avut loc un fel de revoluție, care a făcut posibilă reconsiderarea și analiza tuturor legilor vechi care erau considerate anterior adevăruri incontestabile. Este bine sau rău? Poate un lucru bun, pentru că adevărata știință nu ar trebui să stea niciodată pe loc.
Totuși, „revoluția cuantică” a devenitun fel de lovitură pentru fizicienii vechii școli, care au fost nevoiți să se împace cu faptul că ceea ce credeau înainte s-a dovedit a fi doar un set de teorii eronate și arhaice care aveau nevoie de revizuire și adaptare urgentă la noua realitate.. Majoritatea fizicienilor au acceptat cu entuziasm aceste noi idei despre o știință binecunoscută, contribuind la studiul, dezvoltarea și implementarea acesteia. Astăzi, fizica cuantică stabilește dinamica întregii științe în ansamblu. Datorită ei, au apărut proiecte experimentale de ultimă oră (cum ar fi Large Hadron Collider).
Deschidere
Ce se poate spune despre bazele fizicii cuantice? A apărut treptat din diverse teorii menite să explice fenomene care nu puteau fi reconciliate cu fizica clasică, cum ar fi soluția lui Max Planck din 1900 și abordarea lui asupra problemei radiațiilor a multor probleme științifice și corespondența dintre energie și frecvență într-o lucrare din 1905. de Albert Einstein, care a explicat efectele fotoelectrice. Teoria timpurie a fizicii cuantice a fost revizuită temeinic la mijlocul anilor 1920 de Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born și alții. Teoria modernă este formulată în diferite concepte matematice special dezvoltate. Într-una dintre ele, funcția aritmetică (sau funcția de undă) ne oferă informații cuprinzătoare despre amplitudinea probabilității de localizare a impulsului.
Fundamentele fizicii cuantice pentru manechini
Studiu științific al valuluiEsența luminii a început cu mai bine de 200 de ani în urmă, când marii și recunoscuți oameni de știință din acea vreme au propus, dezvoltat și dovedit teoria luminii pe baza propriilor observații experimentale. L-au numit val.
În 1803, celebrul om de știință englez Thomas Young a efectuat faimosul său experiment dublu, în urma căruia a scris celebra lucrare „Despre natura luminii și culorii”, care a jucat un rol enorm în modelarea ideilor moderne despre aceste fenomene familiare. Acest experiment a jucat un rol major în acceptarea generală a acestei teorii.
Astfel de experimente sunt adesea descrise în diferite cărți, de exemplu, „Fundamentals of Quantum Physics for Dummies”. Experimentele moderne cu accelerarea particulelor elementare, de exemplu, căutarea bosonului Higgs la Large Hadron Collider (LHC, pe scurt) este efectuată tocmai pentru a găsi confirmarea practică a multor teorii cuantice pur teoretice.
Istorie
În 1838, Michael Faraday, spre bucuria lumii întregi, a descoperit razele catodice. Aceste studii senzaționale au fost urmate de afirmația despre problema radiațiilor, așa-numitul „corp negru” (1859), făcută de Gustav Kirchhoff, precum și de celebra presupunere a lui Ludwig Boltzmann că stările energetice ale oricărui sistem fizic pot, de asemenea, fie discret (1877).). Mai târziu, a apărut ipoteza cuantică dezvoltată de Max Planck (1900). Este considerat unul dintre fundamentele fizicii cuantice. Ipoteza îndrăzneață a lui Planck că energia poate fi atât emisă, cât și absorbită în „cuante” discrete(sau pachete de energie), corespunde exact tiparelor observate de radiație a corpului negru.
Renumitul Albert Einstein a adus o mare contribuție la fizica cuantică. Impresionat de teoriile cuantice, și-a dezvoltat propriile sale teorii. Teoria generală a relativității - așa se numește. Descoperirile din fizica cuantică au influențat și dezvoltarea teoriei speciale a relativității. Mulți oameni de știință din prima jumătate a secolului trecut au început să studieze această știință la sugestia lui Einstein. Ea era în prim-plan în acel moment, toată lumea o plăcea, toată lumea era interesată de ea. Nu e de mirare, pentru că a închis atât de multe „găuri” în știința fizică clasică (cu toate acestea, a creat și altele noi), a oferit o justificare științifică pentru călătoria în timp, telekinezie, telepatie și lumi paralele.
Rolul observatorului
Orice eveniment sau stare depinde direct de observator. De obicei, așa sunt explicate pe scurt elementele de bază ale fizicii cuantice oamenilor care sunt departe de științele exacte. Cu toate acestea, realitatea este mult mai complicată.
Acest lucru se potrivește perfect cu multe tradiții oculte și religioase care au insistat de secole asupra capacității oamenilor de a influența evenimentele din jurul lor. Într-un fel, aceasta este și baza unei explicații științifice a percepției extrasenzoriale, deoarece acum afirmația că o persoană (observator) este capabilă să influențeze evenimentele fizice cu puterea gândirii nu pare absurdă.
Fiecărei stări proprii a unui eveniment sau obiect observat îi corespundevectorul propriu al observatorului. Dacă spectrul operatorului (observatorului) este discret, obiectul observat poate atinge doar valori proprii discrete. Adică, obiectul observației, precum și caracteristicile sale, sunt complet determinate chiar de acest operator.
Fundamentele fizicii cuantice în cuvinte complexe
Spre deosebire de mecanica clasică convențională (sau fizica), nu se poate face predicții simultane ale variabilelor conjugate, cum ar fi poziția și impulsul. De exemplu, electronii pot fi localizați (cu o anumită probabilitate) aproximativ într-o anumită regiune a spațiului, dar poziția lor exactă matematică este de fapt necunoscută.
Contururile cu densitate constantă de probabilitate, adesea denumite „nori”, pot fi desenate în jurul nucleului unui atom pentru a conceptualiza unde este cel mai probabil să fie localizat un electron. Principiul incertitudinii Heisenberg demonstrează incapacitatea de a localiza cu precizie o particulă având în vedere impulsul său conjugat. Unele modele din această teorie au un caracter computațional pur abstract și nu implică valoare aplicată. Cu toate acestea, ele sunt adesea folosite pentru a calcula interacțiuni complexe la nivel de particule subatomice și alte chestiuni subtile. În plus, această ramură a fizicii le-a permis oamenilor de știință să-și asume posibilitatea existenței reale a multor lumi. Poate că le vom putea vedea în curând.
Funcții unde
Legile fizicii cuantice sunt foarte voluminoase și variate. Se intersectează cuconceptul de funcții de undă. Unele funcții de undă speciale creează o răspândire a probabilităților care este în mod inerent constantă sau independentă de timp, de exemplu, atunci când într-o stare de energie staționară, timpul pare să dispară în raport cu funcția de undă. Acesta este unul dintre efectele fizicii cuantice, care este fundamental pentru aceasta. Faptul curios este că fenomenul timpului a fost revizuit radical în această știință neobișnuită.
Teoria perturbației
Cu toate acestea, există mai multe modalități fiabile de a dezvolta soluțiile necesare pentru a lucra cu formule și teorii în fizica cuantică. O astfel de metodă, cunoscută în mod obișnuit ca „teoria perturbației”, folosește un rezultat analitic pentru un model mecanic cuantic elementar. A fost creat pentru a aduce rezultate din experimente pentru a dezvolta un model și mai complex, care este legat de un model mai simplu. Așa se dovedește recursiunea.
Această abordare este deosebit de importantă în teoria haosului cuantic, care este extrem de populară pentru interpretarea diferitelor evenimente din realitatea microscopică.
Reguli și legi
Regulile mecanicii cuantice sunt fundamentale. Ei susțin că spațiul de implementare al unui sistem este absolut fundamental (are un produs punctual). O altă afirmație este că efectele observate de acest sistem sunt în același timp operatori particulari care afectează vectorii chiar în acest mediu. Cu toate acestea, ele nu ne spun în ce spațiu Hilbert sau în ce operatori existăacest moment. Ele pot fi alese corespunzător pentru a oferi o descriere cantitativă a unui sistem cuantic.
Sens și impact
De la începutul acestei științe neobișnuite, multe aspecte și rezultate anti-intuitive ale studiului mecanicii cuantice au provocat dezbateri filozofice puternice și multe interpretări. Chiar și întrebările fundamentale, cum ar fi regulile pentru calcularea diferitelor amplitudini și distribuții de probabilitate, merită respectul publicului și al multor oameni de știință de seamă.
Richard Feynman, de exemplu, a remarcat odată cu tristețe că nu era deloc sigur că vreunul dintre oamenii de știință a înțeles deloc mecanica cuantică. Potrivit lui Steven Weinberg, în acest moment nu există o singură interpretare a mecanicii cuantice care să se potrivească tuturor. Acest lucru sugerează că oamenii de știință au creat un „monstru”, pentru a înțelege pe deplin și a explica existența pe care ei înșiși nu o pot face. Cu toate acestea, acest lucru nu dăunează în niciun fel relevanței și popularității acestei științe, ci atrage tineri profesioniști care doresc să rezolve probleme cu adevărat complexe și de neînțeles.
În plus, mecanica cuantică a forțat o revizuire completă a legilor fizice obiective ale Universului, ceea ce este o veste bună.
Interpretare Copenhaga
Conform acestei interpretări, nu mai este nevoie de definiția standard a cauzalității cunoscută nouă din fizica clasică. Conform teoriilor cuantice, cauzalitatea în sensul obișnuit pentru noi nu există deloc. Toate fenomenele fizice din ele sunt explicate din punctul de vedere al interacțiunii celui mai mic elementarparticule la nivel subatomic. Această zonă, în ciuda aparentului improbabilitate, este extrem de promițătoare.
Psihologie cuantică
Ce se poate spune despre relația dintre fizica cuantică și conștiința umană? Acest lucru este frumos scris într-o carte scrisă de Robert Anton Wilson în 1990, numită Psihologie cuantică.
Conform teoriei expuse în carte, toate procesele care au loc în creierul nostru se datorează legilor descrise în acest articol. Adică, acesta este un fel de încercare de a adapta teoria fizicii cuantice la psihologie. Această teorie este considerată paraștiințifică și nu este recunoscută de comunitatea academică.
Cartea lui Wilson se remarcă prin faptul că furnizează în ea un set de tehnici și practici diverse care îi dovedesc mai mult sau mai puțin ipoteza. Într-un fel sau altul, cititorul trebuie să decidă singur dacă crede sau nu în viabilitatea unor astfel de încercări de a aplica modele matematice și fizice în științe umaniste.
Cartea lui Wilson a fost văzută de unii ca o încercare de a justifica gândirea mistică și de a o lega de formulări fizice noi, dovedite științific. Această lucrare extrem de netrivială și izbitoare a fost solicitată de mai bine de 100 de ani. Cartea este publicată, tradusă și citită în toată lumea. Cine știe, probabil, odată cu dezvoltarea mecanicii cuantice, se va schimba și atitudinea comunității științifice față de psihologia cuantică.
Concluzie
Datorită acestei teorii remarcabile, care a devenit în curând o știință separată, am putut explora mediulrealitatea la nivelul particulelor subatomice. Acesta este cel mai mic nivel posibil, complet inaccesibil percepției noastre. Ceea ce știau fizicienii despre lumea noastră are nevoie de o revizuire urgentă. Absolut toată lumea este de acord cu asta. A devenit evident că diferite particule pot interacționa între ele la distanțe complet de neconceput, pe care le putem măsura doar prin formule matematice complexe.
În plus, mecanica cuantică (și fizica cuantică) a dovedit posibilitatea multor realități paralele, călătorii în timp și alte lucruri care de-a lungul istoriei au fost considerate doar lucruri științifico-fantastice. Aceasta este, fără îndoială, o contribuție uriașă nu numai la știință, ci și la viitorul omenirii.
Pentru iubitorii de imaginea științifică a lumii, această știință poate fi atât un prieten, cât și un inamic. Faptul este că teoria cuantică deschide largi oportunități pentru diverse speculații pe o temă paraștiințifică, așa cum sa arătat deja în exemplul uneia dintre teoriile psihologice alternative. Unii ocultişti, ezoterişti şi susţinători moderni ai mişcărilor religioase şi spirituale alternative (cel mai adesea psihoculte) apelează la construcţiile teoretice ale acestei ştiinţe pentru a fundamenta raţionalitatea şi adevărul teoriilor, credinţelor şi practicilor lor mistice.
Acesta este un caz fără precedent, când simplele conjecturi ale teoreticienilor și formulele matematice abstracte au dus la o adevărată revoluție științifică și au creat o nouă știință care a eliminat tot ce se cunoștea înainte. În unelegrad, fizica cuantică a respins legile logicii aristotelice, deoarece a demonstrat că atunci când alegeți „ori-sau” mai există o alternativă (și poate mai multe) alternative.
