6的事实关于量子物理学,每个人都应该知道

毫无准备的学生量子物理恐慌的经验。 她是奇怪的和违反常理的、甚至物理学家谁有与它打交道的每一天。 但它不是不可理解的。 如果你有兴趣在量子物理学,实际上有六个关键概念是从它,你需要牢记在心。 没有,他们没有什么量子现象。 它不认为试验。 只要包装它们在我们的,量子物理会更容易理解。

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一切都是由波和粒子,也有许多地方,从这开始这一讨论,这是不如任何其他:一切都在我们的宇宙里有两颗粒的性质和波。 如果我不得不说:"一切都是波及只有波",这将是美妙的诗描述的量子物理学。 事实上,一切都在这个宇宙拥有一种波的本质。

当然,也宇宙中的一切都是性质的粒子。 听起来很奇怪,但这是一个实验性的事实。

来描述现实的对象为微粒和波同时会有些不准确的。 严格地讲,对象描述的通过量子物理学不是粒子以及波,而是属于第三类,其继承性质的波(频率、波长的光,一起分发的空间)和一些性质的粒子(他们可以算和局部的一定程度)。 这导致以热烈的辩论在物理社会上的专题是否适当说话的光作为一个粒子,不是因为有一个矛盾的光是否性质的微粒,但是因为要叫光子"粒子"而不是"量子领域,激发"是向学生介绍误入歧途。 但是,这也适用于是否要呼叫电子粒子,但是这些纠纷将保持在纯粹的学术界。

这个"第三种"自然的量子对象,反映在有时令人困惑的语言物理学家讨论的量子现象。 希格斯色子被发现在大型强子对撞机的作为一个粒子,但你可能听说过这句话"希格斯的领域",这种离域的事情,填补所有空间。 出现这种情况的原因是,在某些条件下,像实验的碰撞粒子的是更适合讨论的激励希格斯的领域,而不是确定特点的粒子,而在其他条件,如一般性讨论为什么某些颗粒的质量,这是更适合讨论的物理学方面的相互作用的量子领域普遍比例。 这只是不同的语言,描述了同样的数学对象。

量子物理学离散的所有在名的物理学的单词"量子"来源于拉丁文的"多少",并反映了这样一个事实,即量的模式总是包括一些未来在分散的数量。 能源载于量子的领域,涉及在多个数量的某些基本的能源。 光是相关联的频率和波长的光线的高频率的光短波特性具有巨大的能量,而低频率的光波长的有一个小型特征的能量。

在这两种情况下,同时,能源总括在一个单独的光的领域,整倍数的这种能量—1,2,14,137次和不满足的奇怪等级分一半,"PI"或平方根的两个。 这酒店还观察到在离散的能量水平在原子能段特定的能源价值观是允许的,有些则不是。 原子钟的工作,因为离散的量子物理学使用的频率的光相关之间的过渡两个允许各国在铯,这可以让你节省时间一级的执行所必要的"第二跃的"。

高精度的光谱仪也能够用来找到喜欢的东西的暗物质和保持动机的一部分,为研究所的工作的低能量的基本物理学。

它并不总是显而易见的—甚至一些事情子,在原则上,像黑体辐射相关的一个连续的分布。 但仔细检查后,当你接一个深的数学装置的量子理论变得更加奇怪。

量子物理学是概率性的,一个最令人惊异并(从历史上看,至少)有争议的方面的量子物理学就是不可能肯定地预测结果的一个实验有一个量子系统。 当时物理学家的预测结果的一个特别的实验,它们的预测是的形成的概率,找到每一具体可能的结果,并比较之间的理论和实验中,总是包括去除率分布的许多重复的实验。

数学上描述的量子系统通常采取的形式是一个"波函数"中提出的方程,希腊山毛榉psi:Ψ。 有很多讨论关于什么构成了一波的功能,而它们划分的物理学家为两大阵营:那些看到在波函数的一个真正的理事(eticheskie论),和那些认为波函数是仅仅表达我们的知识(或缺乏)无论潜在的状态的个人的量子物(认知论者的)。

每一类的基本模式的概率发现的结果是不确定的波的功能直接和广场的波的功能(大致说来,一切都给她,波函数是一个复杂的数学对象(并因此涉及虚构的数字样的平方根或者其负面的),并作为获取可能是一个比较复杂的,但"广场波函数"是足够的了解要点的想法)。 这被称为生的规则,在荣誉的德国物理学家最大生,他计算出它的第一次(在上一个脚注中的工作1926年)并且感到惊讶,许多人丑他的化身。 积极的工作正在进行的努力,以推断出生的规则,从更根本的原则;但迄今为止是成功的,虽然它引起了许多有趣的科学。

这方面的理论也导致的粒子居住在多个国家同时进行。 所有我们可以预测的概率是,在测量前产生的一个具体成果的测定系统处于中间状态的国家的重叠,包括所有可能的概率。 但是真的如果系统在多个国家或在一个未知的—这取决于,你喜欢onicescu或认知的模式。 它们都导致我们的下一个点。

量子物理学是非本地的最后一个伟大的贡献,爱因斯坦的物理学不是广泛认为这样的,主要是因为他是错误的。 在工作的1935年,连同与他的年轻同事鲍里斯Padalkin和内森*罗森(EPR工作),爱因斯坦了一个明确的数学语句的东西困扰着他的一段时间,我们称之为"混乱"。

工作EPR认为量子物理学承认存在系统中测量,采取了广泛的远程地点,可以是相关成果的一个决定另一个。 他们认为,这意味着测量必须在预先确定的,任何共同因素,因为否则将需要转移的结果,从一个测量的地方的其他速度超过光的速度。 因此,量子物理学必须是完整,是一个近似值的更深的理论(理论的"当地隐藏的变量",在这个人的测量并不依赖的东西,进一步远离测量超过可以复盖信号的旅行以光的速度(当地),而是由一些因素是共同的,这两个系统在一个混乱的对(一个隐藏的变量)。

它是一个奇怪的脚注30多年,因为它似乎没有办法核实,但在中期,60年代爱尔兰物理学家约翰*钟的更详细的后果的生产者延伸的责任的。 钟表明,你可以找到在哪些情况下量子力学的预测之间的相互关系遥远的测量,这将比任何可能的理论提出,如电子、P和R.这是实验检查在70年代的约翰更接近和Alain方面在上世纪80年代初的-他们表明,这些纠缠系统的可能解释过任何理论的地方隐蔽变量。

最常见的方法来了解这种结果在于的假设是,量子力学是外地:测量的结果在一个特定地方,可能取决于特性的远程对象,使它不能说明使用的信号,正在以光的速度。 然而,这不允许传送信息带有超光速的速度,虽然已有许多试图绕过这种限制使用量子非局域性的。

量子物理学(几乎总是)相关的一个非常小的量子物理学的名声的奇怪的,因为她的预测是从根本上不同于我们的日常生活的经验。 这是因为其影响较小,较大的对象,你可以几乎看不到的波行为的粒子以及波与增加扭矩。 波长的宏观对象像一个走狗都这么可笑的小小的,如果增加的每一个原子中间大小的太阳能系统,波长的狗的大小的一个原子的在这个太阳能系统。

这意味着子的现象大多局限于规模原子的和基本的颗粒、质量和加速它们足够小的波长仍然很小,它不能直接观察。 但是,施加了很多的努力,增加尺寸的系统表示的量子效应。

量子物理学是不是魔法之前的段落很自然地导致我们这样:无论多么奇怪的量子物理学可能看起来,这显然不是魔法。 什么她假定,奇怪的通过将标准的日常物理学,但是它严格限于良好的理解数学规则和原则。

所以如果有人给你的"量子"的想法,这似乎是不可能的—无穷的能量,魔法治愈力,是不可能的空间引擎几乎肯定是不可能的。 这并不意味着我们不能使用量子物理学要做到不可思议的事情:我们正在不断地编写关于令人难以置信的突破使用量子的现象,并且他们已经是相当惊人的,它只是意味着我们没有超越边界的热力学定律和公共识。

如果上述各点你似乎一点,认为它是唯一一个有用的起点,进一步讨论。 出版

 

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资料来源:hi-news.ru

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