6 de los hechos de la física cuántica, que todo el mundo debería saber

Preparado escucha la física cuántica asusta con el comienzo de las citas. Ella extraña y lógico, incluso para los físicos, que tienen con él cada día. Pero no incomprensible. Si usted está interesado en la física cuántica, en realidad hay seis conceptos clave de ella, que debe mantener en la mente. No, están poco relacionados con los fenómenos cuánticos. Y no es de experimentos mentales. Simplemente envuelva en el bigote, y la física cuántica será mucho más fácil de entender.





Todo está hecho de ondas y de las partículas tambiénHay un montón de lugares con los que iniciar esta discusión, y he aquí que es tan bueno como los otros: todo en nuestro Universo tiene al mismo tiempo la naturaleza de las partículas y ondas. Si se podría decir acerca de la magia: "Todo esto de las ondas, y las ondas", eso sería maravilloso poético de la descripción de la física cuántica. En realidad todo en este universo tiene la onda de la naturaleza.

Por supuesto, también todo en el Universo tiene naturaleza de las partículas. Suena raro, pero es un hecho experimental.

Describir los objetos reales como partícula y onda a la vez será un poco impreciso. En realidad, los objetos descritos, la física cuántica, no son las partículas y las ondas, sino más bien pertenecen a la tercera categoría, que hereda las propiedades de las ondas (frecuencia y longitud de onda, junto con la propagación en el espacio), y algunas de las propiedades de las partículas (se puede contar, localizar, con un cierto grado). Esto da lugar a un animado debate en el físico de la comunidad en el tema de lo se si es correcto hablar de la luz como partícula; no porque hay una contradicción en el hecho de si tiene la luz de la naturaleza de las partículas, sino porque llamar fotones de "partículas", y no "возбуждениями cuántica de campos" — significa introducir a los estudiantes en el error. Sin embargo, esto implica, ¿se puede llamar a los electrones, partículas, pero tales disputas se quedarán en los círculos estrictamente académicos.

Esta "tercera" la naturaleza cuántica de los objetos que se refleja en el atribulado a veces el lenguaje de los físicos, que hablan de los fenómenos cuánticos. Partícula de higgs ha sido descubierto en el Gran colisionador de hadrones (lhc) como las partículas, pero usted ha oído la expresión "campo de higgs", tal делокализованной de las cosas, que llena todo el espacio. Esto se debe a que, en determinadas condiciones, como los experimentos de colisión de las partículas más apropiado hablar de la excitación del campo de higgs, que identificar las características de las partículas, mientras que en otros entornos, como los debates de por qué ciertas partículas tienen masa, más apropiado hablar de la física en términos de la interacción con el campo de la cuantía de las escalas universales. Es simplemente diferente idiomas, describen los mismos objetos matemáticos.

La física cuántica дискретнаTodo en el título de la física — la palabra "квантум" proviene del latín "cuánto" y refleja el hecho de que los potentes modelos de siempre incluyen algo que llega en valores discretos. La energía contenida en квантовом campo, viene en múltiplos de los valores de cierta fundamental de energía. Para la luz de esto se asocia con la frecuencia y la longitud de onda de la luz — alta frecuencia de la luz corta de la onda tiene una característica de la energía, mientras que el altavoz de la luz con una longitud de onda tiene una pequeña característica de la energía.

En ambos casos, entre tanto, el total de la energía contenida en un световом campo, целочисленно un múltiplo de esta energía — 1, 2, 14, 137 veces — y no encontrar extrañas fracciones de clase media, "pi" o la raíz cuadrada de dos. Esta propiedad también se observa en discreto de niveles de energía de los átomos y la energía de una zona específica — algunos valores de las energías permitidas, el resto no. Relojes atómicos funcionan con la delimitación de la física cuántica, utilizando la frecuencia de la luz, relacionado con la transición entre los dos únicos estados en цезии, que permite ahorrar tiempo en el nivel necesario para la realización del "segundo salto".

Сверхточная espectroscopia también puede ser utilizado para la búsqueda de cosas como la materia oscura, y sigue siendo, parte de la motivación para el trabajo del instituto de низкоэнергетической fundamentales de la física.

Esto no siempre es evidente — incluso algunas de las cosas que cuánticos, en principio, como la radiación del cuerpo negro se relacionan con distribuciones continuas. Pero, en un examen y cuando se conecta un profundo aparato matemático teoría cuántica se convierte en aún más extraña.

La física cuántica es probabilísticoUno de los más impresionantes y (históricamente, por lo menos) contradictorias de los aspectos de la física cuántica es que no se puede predecir con certeza el resultado de un experimento cuántico del sistema. Cuando la física predicen el resultado de un determinado experimento, su predicción es la forma de la probabilidad de cada uno de los concretos de posibles resultados y la comparación entre la teoría y la experimentación siempre incluyen la deducción de la distribución de probabilidad de las muchas repetición de los experimentos.

Una descripción matemática cuántica del sistema, como regla general, toma la forma de "la función de onda", presentada en las ecuaciones griega bukovoj psi: Ψ. Existe una gran discusión acerca de qué es exactamente lo que representa la función de onda, y se dividieron físicos en dos campos: el de aquellos que ven en la función de onda física real de la cosa (онтические teóricos), y aquellos que consideran que la función de onda es únicamente una expresión de nuestro conocimiento (o su ausencia), independientemente de la subyacente estado independiente cuántico de un objeto (эпистемические teóricos).

En cada clase fundamental del modelo de la probabilidad de encontrar un resultado no depende de la onda de la función directamente, y el cuadrado de la función de onda (en pocas palabras, todo a ella misma; la función de onda es un complejo objeto matemático (y, por tanto, incluye imaginaria del número como de la raíz cuadrada o negativo de la opción), y la operación de obtener la probabilidad de un poco más difícil, pero "el cuadrado de la función de onda" es suficiente para comprender la esencia de las ideas). Esto se conoce como la regla de born en honor alemán de física max born, por primera vez, su вычислившего (en la nota de pie de página a la obra de 1926) y удивившего muchas personas feo de su encarnación. Trabajando en el intento de sacar a la regla de born de la más fundamental es el principio; pero hasta el momento ninguna de ellas ha tenido éxito, aunque ha generado un montón de cosas interesantes para la ciencia.

Este aspecto de la teoría también nos lleva a las partículas, residente en varios estados al mismo tiempo. Todo lo que podemos predecir es la probabilidad, y antes de la medición con la obtención de un resultado de medición, el sistema se encuentra en un estado intermedio — estado de superposición, que incluye todos los posibles de la probabilidad. Y aquí es si realmente el sistema permanece en múltiples estados, o se encuentra en un desconocido — depende de lo prefiere, онтическую o эпистемическую modelo. Ambos nos llevan al siguiente punto.

La física cuántica нелокальнаel Último gran contribución de einstein a la física no ha sido ampliamente reconocido como tal, básicamente porque se había equivocado. En el trabajo de 1935, junto con sus jóvenes colegas boris Подольким y nathan rosen (trabajo epr), einstein llevó una clara matemática declaración de algo que preocupaba ya algún tiempo, lo que llamamos la "implicación".

El trabajo de epr afirmó que la física cuántica ha reconocido la existencia de los sistemas en los que las medidas realizadas ampliamente en lugares remotos, pueden correlacionar de manera que el resultado de un determinaba el otro. Ellos afirmaban que esto significa que los resultados de las mediciones deben ser definidas de antemano que, de algún factor común, ya que en otro caso sería necesaria la transferencia del resultado de una medición al lugar de celebración de otro a una velocidad superior a la velocidad de la luz. Por lo tanto, la física cuántica, debe ser incompleta, ser la aproximación más profunda de la teoría (teoría de la "oculta una variable local", en la que los resultados de las mediciones individuales no depende de algo que está más lejos de la zona de medición, que puede cubrir una señal que viaja con la velocidad de la luz (a nivel local), y se basa en una especie de factor común para ambos sistemas en confundir la pareja (oculta la variable).

Todo esto se consideraba incomprensible nota a pie de página con más de 30 años, ya que parecía que no había manera de comprobar esto, pero a mediados de la década de los 60 el físico irlandés john bell, más detalladamente, prolongando los efectos del epr. Bell ha demostrado que usted puede encontrar circunstancias en las que la mecánica cuántica verá la correlación entre remotos dimensiones, lo que será más fuerte de toda posible teoría como de las propuestas de e, P y R. Experimentalmente, lo busco en la década de los 70, john Клозер y alain Aspecto a principios de los 80, se ha demostrado que las confusas de un sistema no pueden ser explicadas ninguna teoría local de la variable oculta.

El enfoque más común a la comprensión de este resultado radica en el supuesto de que la mecánica cuántica нелокальна: que los resultados de las mediciones realizadas en un lugar determinado, pueden depender de las propiedades de un objeto remoto así que esto no se puede explicar a partir de las señales que se mueven a la velocidad de la luz. Esto, sin embargo, no permite transferir la información de сверхсветовой velocidad, aunque se han realizado muchos esfuerzos para evitar esta limitación mediante la no-localidad cuántica.

La física cuántica (casi siempre) está relacionado con un muy bajoEl de la física cuántica tienen la reputación de extraño, ya que sus predicciones difieren radicalmente de nuestra experiencia cotidiana. Esto se debe a que sus efectos se manifiestan menos, que ya no es un objeto — que apenas se verá el comportamiento de las partículas y cómo se disminuye la longitud de onda con el aumento del momento. La longitud de onda de макроскопического objeto como va el perro es tan ridículamente pequeño, que si se pasa de cada átomo en la sala hasta el tamaño en el sistema Solar, la longitud de onda del perro será el tamaño de un átomo en un sistema solar.

Esto significa que los fenómenos cuánticos en su mayor parte limitada de la magnitud de los átomos y las partículas de la masa y la aceleración de los cuales son lo suficientemente pequeñas para que la longitud de onda se quedaba tan pequeña que no se puede observar directamente. Sin embargo, se aplica la masa de los esfuerzos para aumentar el tamaño del sistema, para demostrar efectos cuánticos.

La física cuántica no es magiael párrafo Anterior es muy natural que nos lleva a esto: no importa lo extraño física cuántica que parezca, esto claramente no es magia. Lo que se postula, extraño para los estándares de un diario de la física, pero se limita estrictamente a bien claras las matemáticas, las reglas y los principios.

Por lo tanto, si alguien viene a usted con el "quantum" de la idea, que parece imposible, — energía infinita, la mágica fuerza curativa, imposibles espaciales motores es casi seguro que no. Esto no significa que no podemos usar la física cuántica, para hacer cosas increíbles: estamos constantemente escribimos acerca de increíbles rupturas con el uso de los fenómenos cuánticos, y ya el orden sorprendieron a la humanidad, sólo significa que no nos salgamos fuera de los límites de las leyes de la termodinámica y el sentido común.

Si los puntos anteriores le parece un poco, pienses que esto es sólo un punto de partida útil para el debate. publicado

 

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Fuente: hi-news.ru