Klasiskā fizika, kas pastāvēja pirms kvantu mehānikas izgudrošanas, apraksta dabu parastā (makroskopiskā) mērogā. Lielāko daļu klasiskās fizikas teoriju var secināt kā tuvinājumus, kas darbojas uz mums ierastajiem mērogiem. Kvantu fizika (tā ir arī kvantu mehānika) atšķiras no klasiskās zinātnes ar to, ka savienotās sistēmas enerģija, impulss, leņķiskais impulss un citi lielumi ir ierobežoti līdz diskrētām vērtībām (kvantēšana). Objektiem ir īpašas īpašības gan daļiņu veidā, gan viļņu veidā (viļņu daļiņu dualitāte). Arī šajā zinātnē ir robežas lielumu mērīšanas precizitātei (nenoteiktības princips).
Var teikt, ka pēc kvantu fizikas parādīšanās eksaktajās zinātnēs notika sava veida revolūcija, kas ļāva pārskatīt un analizēt visus vecos likumus, kas iepriekš tika uzskatīti par neapstrīdamām patiesībām. Vai tas ir labi vai slikti? Varbūt tas ir labi, jo patiesajai zinātnei nekad nevajadzētu stāvēt uz vietas.
Tomēr par "kvantu revolūciju" ir kļuvusisava veida trieciens vecās skolas fiziķiem, kuriem nācās samierināties ar faktu, ka tas, kam viņi ticēja iepriekš, izrādījās tikai kļūdainu un arhaisku teoriju kopums, kas bija steidzami jāpārskata un jāpielāgo jaunajai realitātei.. Lielākā daļa fiziķu ar entuziasmu pieņēma šīs jaunās idejas par plaši pazīstamu zinātni, sniedzot ieguldījumu tās izpētē, attīstībā un īstenošanā. Mūsdienās kvantu fizika nosaka dinamiku visai zinātnei kopumā. Pateicoties viņai, radās vismodernākie eksperimentālie projekti (piemēram, lielais hadronu paātrinātājs).
Atklāšana
Ko var teikt par kvantu fizikas pamatiem? Tas pakāpeniski radās no dažādām teorijām, kuru mērķis bija izskaidrot ar klasisko fiziku nesavietojamas parādības, piemēram, Maksa Planka risinājums 1900. gadā un viņa pieeja daudzu zinātnisku problēmu izstarojuma problēmai, kā arī enerģijas un frekvences atbilstība 1905. gada rakstā. Alberts Einšteins, kas izskaidroja fotoelektriskos efektus. Kvantu fizikas agrīno teoriju 20. gadu vidū rūpīgi pārskatīja Ervins Šrēdingers, Verners Heizenbergs, Makss Borns un citi. Mūsdienu teorija ir formulēta dažādās īpaši izstrādātās matemātiskās koncepcijās. Vienā no tām aritmētiskā funkcija (vai viļņu funkcija) sniedz mums visaptverošu informāciju par impulsa atrašanās vietas varbūtības amplitūdu.
Kvantu fizikas pamati manekeniem
Zinātniskā viļņa izpēteGaismas būtība aizsākās pirms vairāk nekā 200 gadiem, kad tā laika lielie un atzītie zinātnieki ierosināja, izstrādāja un pierādīja gaismas teoriju, balstoties uz pašu eksperimentālajiem novērojumiem. Viņi to sauca par vilni.
1803. gadā slavenais angļu zinātnieks Tomass Jangs veica savu slaveno dubulteksperimentu, kura rezultātā uzrakstīja slaveno darbu "Par gaismas un krāsas dabu", kam bija milzīga loma mūsdienu priekšstatu veidošanā par šīs pazīstamās parādības. Šim eksperimentam bija liela nozīme šīs teorijas vispārējā pieņemšanā.
Šādi eksperimenti bieži aprakstīti dažādās grāmatās, piemēram, "Kvantu fizikas pamati manekeniem". Mūsdienu eksperimenti ar elementārdaļiņu paātrināšanu, piemēram, Higsa bozona meklēšana Lielajā hadronu paātrinātājā (saīsināti LHC) tiek veikti tieši tādēļ, lai rastu praktisku apstiprinājumu daudzām tīri teorētiskām kvantu teorijām.
Vēsture
1838. gadā Maikls Faradejs, par prieku visai pasaulei, atklāja katodstarus. Šiem sensacionālajiem pētījumiem sekoja Gustava Kirhofa apgalvojums par radiācijas problēmu, tā saukto "melno ķermeni" (1859), kā arī slavenais Ludviga Bolcmaņa pieņēmums, ka jebkuras fiziskas sistēmas enerģijas stāvokļi var arī būt diskrētam (1877).). Vēlāk parādījās Maksa Planka (1900) izstrādātā kvantu hipotēze. To uzskata par vienu no kvantu fizikas pamatiem. Planka drosmīgā hipotēze, ka enerģiju var gan emitēt, gan absorbēt diskrētos "kvantos"(vai enerģijas paketes), precīzi atbilst novērotajiem melnā ķermeņa starojuma modeļiem.
Pasaulē slavenais Alberts Einšteins ir devis lielu ieguldījumu kvantu fizikā. Kvantu teoriju iespaidots, viņš izstrādāja savu. Vispārējā relativitātes teorija - tā to sauc. Atklājumi kvantu fizikā ietekmēja arī īpašās relativitātes teorijas attīstību. Daudzi zinātnieki pagājušā gadsimta pirmajā pusē sāka pētīt šo zinātni pēc Einšteina ierosinājuma. Viņa tolaik bija priekšgalā, visiem patika, visi par viņu interesēja. Nav brīnums, jo viņa aizvēra tik daudz "caurumu" klasiskajā fiziskajā zinātnē (tomēr viņa radīja arī jaunas), piedāvāja zinātnisku pamatojumu ceļošanai laikā, telekinēzei, telepātijai un paralēlajām pasaulēm.
Novērotāja loma
Jebkurš notikums vai stāvoklis ir tieši atkarīgs no novērotāja. Parasti šādi kvantu fizikas pamati tiek īsi izskaidroti cilvēkiem, kuri ir tālu no eksaktajām zinātnēm. Tomēr realitāte ir daudz sarežģītāka.
Tas lieliski saskan ar daudzām okultām un reliģiskām tradīcijām, kas gadsimtiem ilgi ir uzstājušas uz cilvēku spēju ietekmēt notikumus sev apkārt. Savā ziņā tas ir arī pamats ekstrasensorās uztveres zinātniskam skaidrojumam, jo šobrīd apgalvojums, ka cilvēks (novērotājs) spēj ar domas spēku ietekmēt fiziskos notikumus, nešķiet absurds.
Katrs novērotā notikuma vai objekta īpašstāvoklis atbilstnovērotāja īpašvektors. Ja operatora (novērotāja) spektrs ir diskrēts, novērotais objekts var sasniegt tikai diskrētas īpašvērtības. Tas ir, novērošanas objektu, kā arī tā raksturlielumus pilnībā nosaka tieši šis operators.
Kvantu fizikas pamati sarežģītos vārdos
Atšķirībā no parastās klasiskās mehānikas (vai fizikas), nevar veikt vienlaicīgas konjugēto mainīgo, piemēram, pozīcijas un impulsa, prognozes. Piemēram, elektroni var (ar noteiktu varbūtību) atrasties aptuveni noteiktā telpas reģionā, taču to matemātiskā precīzā atrašanās vieta faktiski nav zināma.
Kontūras ar nemainīgu varbūtības blīvumu, ko bieži dēvē par "mākoņiem", var novilkt ap atoma kodolu, lai saprastu, kur, visticamāk, atrodas elektrons. Heizenberga nenoteiktības princips pierāda nespēju precīzi noteikt daļiņas atrašanās vietu, ņemot vērā tās konjugētā impulsu. Dažiem šīs teorijas modeļiem ir tīri abstrakts skaitļošanas raksturs, un tie nenozīmē lietoto vērtību. Tomēr tos bieži izmanto, lai aprēķinātu sarežģītas mijiedarbības subatomisko daļiņu un citu smalku lietu līmenī. Turklāt šī fizikas nozare ļāva zinātniekiem pieņemt daudzu pasauļu reālas pastāvēšanas iespēju. Iespējams, mēs tos drīz varēsim redzēt.
Viļņu funkcijas
Kvantu fizikas likumi ir ļoti apjomīgi un dažādi. Tie krustojas arviļņu funkciju jēdziens. Dažas īpašas viļņu funkcijas rada varbūtību izplatību, kas pēc būtības ir nemainīga vai neatkarīga no laika, piemēram, stacionārā enerģijas stāvoklī laiks, šķiet, pazūd attiecībā pret viļņu funkciju. Tā ir viena no kvantu fizikas sekām, kas ir tās pamatā. Interesants fakts ir tāds, ka šajā neparastajā zinātnē laika fenomens ir radikāli pārskatīts.
Perturbāciju teorija
Tomēr ir vairāki uzticami veidi, kā izstrādāt risinājumus, kas nepieciešami darbam ar formulām un teorijām kvantu fizikā. Viena no šādām metodēm, ko parasti sauc par "perturbācijas teoriju", izmanto analītisko rezultātu elementāram kvantu mehāniskajam modelim. Tas tika izveidots, lai iegūtu rezultātus no eksperimentiem, lai izstrādātu vēl sarežģītāku modeli, kas ir saistīts ar vienkāršāku modeli. Lūk, kā izrādās rekursija.
Šī pieeja ir īpaši svarīga kvantu haosa teorijā, kas ir ārkārtīgi populāra dažādu notikumu interpretēšanai mikroskopiskā realitātē.
Noteikumi un likumi
Kvantu mehānikas noteikumi ir būtiski. Viņi apgalvo, ka sistēmas izvietošanas telpa ir absolūti būtiska (tai ir punktu produkts). Vēl viens apgalvojums ir tāds, ka šīs sistēmas novērotie efekti tajā pašā laikā ir savdabīgi operatori, kas ietekmē vektorus tieši šajā vidē. Tomēr tie mums nepasaka, kurā Hilberta telpā vai kuri operatori pastāvŠis brīdis. Tos var izvēlēties atbilstoši, lai sniegtu kvantu sistēmas kvantitatīvu aprakstu.
Nozīme un ietekme
Kopš šīs neparastās zinātnes pirmsākumiem daudzi kvantu mehānikas izpētes antiintuitīvi aspekti un rezultāti ir izraisījuši skaļas filozofiskas debates un daudzas interpretācijas. Pat fundamentāli jautājumi, piemēram, dažādu amplitūdu un varbūtību sadalījumu aprēķināšanas noteikumi, ir pelnījuši sabiedrības un daudzu vadošo zinātnieku cieņu.
Piemēram, Ričards Feinmens reiz skumji atzīmēja, ka nemaz nav pārliecināts, ka kāds no zinātniekiem vispār saprot kvantu mehāniku. Pēc Stīvena Veinberga teiktā, šobrīd nav vienas kvantu mehānikas interpretācijas, kas būtu piemērota ikvienam. Tas liek domāt, ka zinātnieki ir radījuši "briesmoni", lai pilnībā izprastu un izskaidrotu, kura esamību viņi paši nespēj. Taču tas nekādā veidā nekaitē šīs zinātnes aktualitātei un popularitātei, bet gan piesaista jaunus profesionāļus, kuri vēlas risināt patiešām sarežģītas un nesaprotamas problēmas.
Turklāt kvantu mehānika ir likusi pilnībā pārskatīt Visuma objektīvos fiziskos likumus, kas ir labas ziņas.
Kopenhāgenas interpretācija
Saskaņā ar šo interpretāciju standarta cēloņsakarības definīcija, kas mums zināma no klasiskās fizikas, vairs nav vajadzīga. Saskaņā ar kvantu teorijām cēloņsakarība mums parastajā nozīmē vispār nepastāv. Visas fizikālās parādības tajās ir izskaidrotas no mazākās elementāras mijiedarbības viedokļadaļiņas subatomiskā līmenī. Šis apgabals, neskatoties uz šķietamo neiespējamību, ir ārkārtīgi daudzsološs.
Kvantu psiholoģija
Ko var teikt par kvantu fizikas un cilvēka apziņas attiecībām? Tas ir skaisti uzrakstīts grāmatā, ko Roberts Antons Vilsons sarakstījis 1990. gadā ar nosaukumu Kvantu psiholoģija.
Saskaņā ar grāmatā izklāstīto teoriju, visi procesi, kas notiek mūsu smadzenēs, ir saistīti ar šajā rakstā aprakstītajiem likumiem. Tas ir, tas ir sava veida mēģinājums pielāgot kvantu fizikas teoriju psiholoģijai. Šī teorija tiek uzskatīta par parazinātnisku, un akadēmiskā sabiedrība to neatzīst.
Vilsona grāmata ir ievērojama ar to, ka viņš tajā sniedz dažādu paņēmienu un paņēmienu kopumu, kas vairāk vai mazāk pierāda viņa hipotēzi. Tā vai citādi, lasītājam pašam jāizlemj, vai viņš tic šādu mēģinājumu piemērot matemātiskos un fiziskos modeļus humanitārajās zinātnēs dzīvotspējai.
Vilsona grāmatu daži uztvēra kā mēģinājumu attaisnot mistisku domāšanu un saistīt to ar zinātniski pierādītiem jaunizveidotiem fizikāliem formulējumiem. Šis ļoti netriviālais un pārsteidzošais darbs ir bijis pieprasīts vairāk nekā 100 gadus. Grāmata tiek izdota, tulkota un lasīta visā pasaulē. Kas zina, iespējams, līdz ar kvantu mehānikas attīstību mainīsies arī zinātnieku aprindu attieksme pret kvantu psiholoģiju.
Secinājums
Pateicoties šai ievērojamajai teorijai, kas drīz kļuva par atsevišķu zinātni, mēs varējām izpētīt vidirealitāte subatomisko daļiņu līmenī. Tas ir mazākais līmenis no visiem iespējamajiem, mūsu uztverei pilnīgi nepieejams. Tas, ko fiziķi iepriekš zināja par mūsu pasauli, ir steidzami jāpārskata. Tam piekrīt absolūti visi. Kļuva skaidrs, ka dažādas daļiņas var mijiedarboties viena ar otru pilnīgi neiedomājamos attālumos, ko mēs varam izmērīt tikai ar sarežģītām matemātiskām formulām.
Turklāt kvantu mehānika (un kvantu fizika) ir pierādījusi, ka pastāv daudzas paralēlas realitātes, ceļošana laikā un citas lietas, kas vēsturē tika uzskatītas tikai par zinātniskās fantastikas lietām. Tas neapšaubāmi ir milzīgs ieguldījums ne tikai zinātnē, bet arī cilvēces nākotnē.
Zinātniskā pasaules attēla cienītājiem šī zinātne var būt gan draugs, gan ienaidnieks. Fakts ir tāds, ka kvantu teorija paver plašas iespējas dažādām spekulācijām par parazinātnisku tēmu, kā tas jau tika parādīts vienas no alternatīvo psiholoģisko teoriju piemērā. Daži mūsdienu okultisti, ezotēriķi un alternatīvo reliģisko un garīgo kustību (visbiežāk psihokulti) piekritēji pievēršas šīs zinātnes teorētiskajām konstrukcijām, lai pamatotu savu mistisko teoriju, uzskatu un prakses racionalitāti un patiesumu.
Šis ir bezprecedenta gadījums, kad vienkārši teorētiķu minējumi un abstraktas matemātiskas formulas izraisīja īstu zinātnisku revolūciju un radīja jaunu zinātni, kas izsvītroja visu iepriekš zināmo. Dažosgrādu, kvantu fizika ir atspēkojusi Aristoteļa loģikas likumus, jo ir parādījusi, ka, izvēloties "vai nu-vai", ir vēl viena (un varbūt vairākas) alternatīvas.
