奇怪的能量:介绍性课程中的物理学在精神刘易斯*卡罗尔

在1995年,物理学家罗伯特*吉尔教授在布里斯托尔大学 写了一个迷人的一个教育节目上的量子力学的基kerollovskaya"爱丽丝梦游仙境"。 在这爱丽丝会见光子,从中学习的美人鱼理论的多元宇宙,看反物质。

发表了几节选自该书关于 如何的概率分布 和为什么能像金钱。

 






非随机的房子

...她去了一个空白点附近的道路,其中一组建筑工人的附近聚集了一堆的砖头。 爱丽丝认为这是建设者,因为他们卸载新砖从一个小型卡车。

"至少这些人似乎表现的明智地",她想。 立即在这之后,因为角跑出来的其他组,拿着东西,看上去像一个非常大的卷地毯,并开始传播它的网站上。 当画布是展开端,爱丽丝看到它是什么东西就像一个建设计划。

它看起来像一个非常伟大的计划,因为它涵盖了大多数可用的空间。 "为什么他们这样做? 我敢肯定他是同样大小的建筑,他们打算建立的,—沉思爱丽丝。 —但是他们怎么可以建立什么,如果该计划已经采取了所有的空间?"






建设者必须成将该计划纳入地方和返回堆的砖头。 他们拿起砖块,并开始把它们扔在该计划中的一个随机单。 混乱:一些意外坠落在一个地方,一些以另一个和爱丽丝可能不理解这个概念。 "你在做什么? 她询问的人站在一旁。 他什么都没有,所以她认为这是旅长. —你只是创建一个混乱的堆砌砖。 你不需要建立一个建设?"

"当然不是,亲爱的,回答了工头。 真的,随机的波动都很大,足以隐藏的图案,但由于我们把一个概率分布的结果,我们需要的,我们到那里,不要担心的"。

爱丽丝觉得,这种表达的乐观并没有声音非常有说服力,但仍然存在,并注,因为雨的砖继续落在地面上。 渐渐地,给她吃惊的是,她发现某些部分下更多的砖头比其他人,所以她看到站了出来,计划的门和墙壁。 在迷恋她看着可识别的形状的房间开始出现从最初的混乱。 "这真棒! 她尖叫。 —你是怎么做?"

"我不是说过吗? 微笑着的领班。 —你看到了我们如何把地上的概率分布在你开始之前。 它确定那里应该是砖块和他们在那里不应该的。 必须这样做之前铺砖头,因为我们不能预测哪里会,我们每个人投掷砖块,你知道。"

"我不明白为什么,打断了爱丽丝。 —我得到了使用这一事实,即砖放在一个一个在一排排整齐的"。






"你知道,这不是办法对于该国的光子。 我们不能控制的轨迹的每个单独的砖唯一的概率时,他得到在那个或另一个位置。 这意味着当你只有几块砖头,他们可以在任何地方,似乎没有系统的。 但是,增加他们的号码,你知道,这块砖都是只有在有可能发生,并且在更高的概率,更多的砖头。 当你使用了大量的砖,所有完美的作品"的。

能源贷款

当爱丽丝走到门口,她发现自己在一个大厅,与列和大理石墙。 内部的银行看起来像任何其他。 沿着墙伸线的现金盒子,和空间分的便携式分区,使顾客不得不在有秩序的队列有他们的服务。 然而,在目前的访客大厅是不是:除了出纳和一名警卫是可见的。

作为爱丽丝是建议应用信息银行,她有目的地走向行的窗口。 "等一下! 哭了她松警惕。 你要去哪里,年轻的小姐? 你没看到有的线路吗?"

"对不起,—说爱丽丝。 但我看不到队列中。 有没有人在这里"。

"当然还有就是,他们中的很多了。 —坚定地回答警卫队。 —看起来像我们的大量涌入的"没有人"。 虽然我们通常把他们当作虚拟访客。 我很少见到这么多的虚拟微粒等待他们的能量贷款"。

爱丽丝没有熟悉的感觉,这种情况是不可能的快速清晰起来。 她看着窗户,看到,虽然房间里仍然是空的,在收银员都非常忙碌。 看着他们,她注意到,作为一种,然后到另一个窗口出现光明的形状和迅速赛离银行。 一个办事处,她看到了一个对数字化,在同一时间。 在一个她了解到,电子,和其它类似其摄影负,所有相反的那些电子认它先前已经看到。

"这是一个正电子,antielectron,"他在她耳边低声说声音。 爱丽丝转过身来,看见一个衣冠楚楚的年轻女子带着严格的外观。 "你是谁?" —要求的女孩。

"我是经理的银行,回答她的伴侣。 —我负责的成果的能源贷款的所有虚拟的颗粒。 他们大多光子,你可以看到,但有时他们在对粒子和反粒子"的。

"他们为什么会需要一个能源贷款? —爱丽丝问。 为什么我不能见他们之前,他们得回吗?"

"你看,—说—这颗粒可能存在正确的,即自由运动和以观察到,它需要某一最低能源,这是我们呼叫的残余能源的质量。 那些可怜的虚拟微粒甚至不有的能量。 幸运的是他们,他们可以借它从我们的银行,并允许他们存在了一些时间"。 她指出,挂在墙上的一个标志,读作:

"条款的贷款:ΔE x Dt=ħ/2. 迅速支付以理解的"

"这就是所谓的海森伯的不确定性的关系,—说的管理。 —它支配我们的所有交易。 值ħ被称为马克斯*普朗克恒定。 这个比例确定的汇率对于任何能量的贷款。 ΔE量的能源,并Dt是该期间发放的贷款"。

"你的意思—爱丽丝说,试图跟踪的想法的—什么是之间的汇率不同类型的资金,所以更大的贷款期限的,更多的能量,他们可以得到什么?"

"哦,不! 只是相对的! 乘以一起在每个其他能源和时间保持不变,因此更能在该贷款,更少的时间可以使用。 如果你想看到什么我的意思是,只看这些外来粒子和反粒子,而只是把一个贷款窗口的第7号."






爱丽丝看着那个女人指出,看到一个令人吃惊的现象。 前窗口站着一个对图;一种相反的其他电子和正电子,她已经见过早。 这两个,不管它是什么,是一个明亮的幻想的数字,这占这么大的空间,几乎完全被掩盖的出纳员。 爱丽丝不能不能留下深刻印象的奢侈的夫妇,但是当她打开她的嘴评论,它们是暗淡的,与雾了。

"这说明了我的故事—冷静地继续管理。 —这就对了一个巨大的能量贷款,以支持大残留量,他们需要为他们的生活方式。 因为贷款是如此之大,偿还期很短,使他们甚至没有时间离开柜台的现金登记册之前,他已经支付。 由于这样的重粒子不能移动很远之前,他们必须偿还他们的能量债务,它们被称为korotkoperiodnye颗粒的"。

"事实证明,时间关系,并能平等地为所有?" —爱丽丝问,觉得她能够得出某种确定性。

"没错! 马克斯*普朗克常总是相同的,无论在何时何地适用。 在我们银行正在处理能源,因为能源是主要的货币量的国家。 你怎样表达你的货币为英镑和美元,该单元的能源,这是我们经常使用,称为电子伏特。 能量,它所拥有的微粒,确定它可以做什么,哪些资产,会去的,多少可以影响到其他系统。

不是所有的颗粒需要为那些站在这里在排队。 他们中的许多有足够的自己的能源,并在这种情况下,他们可以保留它,因为只要你觉得合适。 这些粒子,你可能满足大街上。 任何一部分,需要重,有能存在"。

她指出另一个标志在墙上说:"质量的能源,能源是质量"。

"如果一个粒子想要有质量,有必要找到能量来维持它。 如果外,仍然有一些能源,可以用于其他目的。 但不是所有的粒子都在担心群众,她补充说。 有头晕,波希米亚的微粒,有没有休息的质量。 他们的自由不受限制,因为大多数的粒子,它需要保持你的体重,使得他们可以受益,甚至从小的能量。 例如,光子。 光子没有休息的质量,因此光子在休息的不秤任何东西。

注意,你通常不会找到一个光子在休息—他们所有的时间来来往往在光速的速度,因为光子是光,你看。 光是不是一个顺利的连续流动,它包括许多的量程,小容器的能量,以便光通量是不均匀的。 现在看看这些光子离开银行。 基本上光子都是一样的—只是作为所有电子都是相同的。 但是你可能会注意到,他们中许多人似乎非常不同。 这是因为它们具有不同的能量。"










是什么能量

"它是一个真正有趣的,说爱丽丝,并不完全言不由衷的。 但我仍然感到不解的想法的能量。 你能给我解释一下它是什么?"

"这是一个非常合理的问题—满意地说,该经理。 但是,不幸的是,它不是很容易的答案。 让我们去我的办公室,和我会试着给你一个解释。"

管理迅速采取了爱丽丝的瓷砖楼的大厅并通过一个不显眼的但不禁止种类的门一个角落。 里面是一个大型现代化办公室。 通过把爱丽丝在一个很深的舒适的椅子上,位于前面一个广泛台,管理走了,坐在椅子上的另一侧。

"能量是喜欢钱在你的世界,并在同一时不很容易解释它是什么,"开始的女人。

"我以为这只是,'回答说爱丽丝。 —钱的硬币,在我的口袋里,或票据。"

"这是现金,这是一种形式的金钱,但金钱不一定形式存在的纸币和硬币。 他们可以在一个储蓄账户,例如,或在股票,或投资于建设。 同样,能源可以采取的形式,这在我们看来从另一个非常不同的。

"最明显的形式是动能的", —说的管理,越来越舒适的在她的椅子,而她的声音了一个自鸣得意的基调演讲,讲一个很长的故事在观众面前。

"颗粒或任何其他目对于这个问题,将有动能的,如果它是移动的。 单词"动力"指的运动。 还有其他形式的能源。 还有潜力能源的能量引力的石位于一座小山的顶部,准备滚下来。 还有电和化学能量,他们都表示只有潜在的能源的电子内部的原子。 此外,正如我所提到的,有能量的其余的质量,这是必要的,对于许多颗粒有大规模存在。 一种形式的能量可以转换到另一个像你一样可以把现金存款。 我能说明你的解释,如果你看过圆窗口"。





她靠过来,并按一个按钮在桌子和墙壁上在前面爱丽丝来的窗口。 通过它,爱丽丝可以看到的过山车。 她看着,拖车是在高峰期的一个爬上,并停止对前一时刻倒下了另一边。

"你可以看到,拖车是不是目前的移动,所以它没有动能的,但是它如此之高,它具有潜在的能源与它的位置。 现在当他开始走下去,它将失去高度,因此,潜在的能源。 它会变成动能使血统上的拖车将来"。

爱丽丝可以隐约听到欢呼声的乘客上车的时候它滚下来。

"如果旅途非常光滑轮子的移动没有摩擦,运输再次来到休息,在相同的高度,"继续讲师。 她弯曲超过一次又一次她摆弄什么东西在他的书桌。 遥远的图上过山车哭了出来吃惊的是,作为新一轮突然上升,在他们面前在大得多的高度。 卡车放慢和完全停止之前达到顶峰。

"你是怎么做到的?" —爱丽丝问愣住了。

"永远不要低估影响力的银行,'喃喃她的伴侣。 —现在看看发生了什么。"

拖车就开始碾压倒退,伴随着更尖叫声,但没有作为快乐的一段时间。 他加快了速度,直到我滑了下然后爬上的下一轮逐渐缓慢下来。 他停在峰爱丽丝在哪里第一次见到它,然后又开始下滑。出版

 

提交人:达里亚Varlamova

 

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资料来源:theoryandpractice.ru/posts/8442-alise-in-quantumland

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