Ingen i den h?r v?rlden f?rst?r vad kvantmekanik ?r. Detta ?r kanske det viktigaste att veta om henne. Naturligtvis har m?nga fysiker l?rt sig att anv?nda lagarna och till och med f?ruts?ga fenomen baserat p? kvantber?kning. Men det ?r fortfarande oklart varf?r observat?ren av experimentet best?mmer systemets beteende och tvingar det att ta ett av tv? tillst?nd.

H?r ?r n?gra exempel p? experiment med resultat som oundvikligen kommer att f?r?ndras under inflytande av observat?ren. De visar att kvantmekaniken praktiskt taget handlar om det medvetna t?nkandets ingripande i den materiella verkligheten.

Det finns m?nga tolkningar av kvantmekaniken idag, men K?penhamnstolkningen ?r kanske den mest k?nda. P? 1920-talet formulerades dess allm?nna postulat av Niels Bohr och Werner Heisenberg.

Grunden f?r K?penhamnstolkningen var v?gfunktionen. Detta ?r en matematisk funktion som inneh?ller information om alla m?jliga tillst?nd i ett kvantsystem d?r det existerar samtidigt. Enligt K?penhamnstolkningen kan ett systems tillst?nd och dess position i f?rh?llande till andra tillst?nd endast best?mmas genom observation (v?gfunktionen anv?nds endast f?r att matematiskt ber?kna sannolikheten f?r att systemet befinner sig i ett eller annat tillst?nd).

Man kan s?ga att efter observation blir ett kvantsystem klassiskt och upph?r omedelbart att existera i andra tillst?nd ?n det d?r det observerades. Denna slutsats fann sina motst?ndare (kom ih?g den ber?mda Einsteins "Gud spelar inte t?rning"), men noggrannheten i ber?kningar och f?ruts?gelser hade fortfarande sin egen.

?nd? minskar antalet anh?ngare av K?penhamnstolkningen, och huvudorsaken till detta ?r den mystiska ?gonblickliga kollapsen av v?gfunktionen under experimentet. Erwin Schr?dingers ber?mda tankeexperiment med en stackars katt borde visa det absurda i detta fenomen. L?t oss komma ih?g detaljerna.

Inne i den svarta l?dan sitter en svart katt och med den en flaska med gift och en mekanism som kan sl?ppa ut giftet slumpm?ssigt. Till exempel kan en radioaktiv atom under s?nderfallet bryta en bubbla. Den exakta tiden f?r atomens s?nderfall ?r ok?nd. Endast halveringstiden ?r k?nd, under vilken s?nderfall intr?ffar med en sannolikhet p? 50%.

Uppenbarligen, f?r en extern observat?r, ?r katten inuti boxen i tv? tillst?nd: den ?r antingen levande, om allt gick bra, eller d?d, om f?rfallet har intr?ffat och flaskan har g?tt s?nder. B?da dessa tillst?nd beskrivs av kattens v?gfunktion, som f?r?ndras ?ver tiden.

Ju l?ngre tid som har g?tt, desto mer sannolikt ?r det att radioaktivt s?nderfall har intr?ffat. Men s? fort vi ?ppnar l?dan kollapsar v?gfunktionen och vi ser direkt resultatet av detta om?nskliga experiment.

Faktum ?r att tills observat?ren ?ppnar l?dan kommer katten o?ndligt att balansera mellan liv och d?d, eller vara b?de levande och d?d. Dess ?de kan endast avg?ras som ett resultat av observat?rens handlingar. Denna absurditet p?pekades av Schr?dinger.

Enligt en unders?kning av k?nda fysiker av The New York Times ?r en av de mest fantastiska studierna i vetenskapens historia. Vad ?r dess natur? Det finns en k?lla som avger en elektronstr?le p? en ljusk?nslig sk?rm. Och det finns ett hinder i v?gen f?r dessa elektroner, en kopparplatta med tv? slitsar.

Vilken bild kan vi f?rv?nta oss p? sk?rmen om elektroner vanligtvis representeras f?r oss som sm? laddade kulor? Tv? r?nder mittemot sk?rorna i kopparplattan. Men i sj?lva verket visas ett mycket mer komplext m?nster av omv?xlande vita och svarta r?nder p? sk?rmen. Detta beror p? det faktum att n?r de passerar genom slitsen b?rjar elektroner att bete sig inte bara som partiklar, utan ocks? som v?gor (fotoner eller andra ljuspartiklar som kan vara en v?g samtidigt beter sig p? samma s?tt).

Dessa v?gor interagerar i rymden, kolliderar och f?rst?rker varandra, och som ett resultat visas ett komplext m?nster av omv?xlande ljusa och m?rka r?nder p? sk?rmen. Samtidigt f?r?ndras inte resultatet av detta experiment, ?ven om elektronerna passerar en efter en - ?ven en partikel kan vara en v?g och passera genom tv? slitsar samtidigt. Detta postulat var ett av de viktigaste i K?penhamnstolkningen av kvantmekaniken, n?r partiklar samtidigt kan demonstrera sina "vanliga" fysikaliska egenskaper och exotiska egenskaper som en v?g.

Men hur ?r det med observat?ren? Det ?r han som g?r denna f?rvirrande historia ?nnu mer f?rvirrande. N?r fysiker i experiment som detta f?rs?kte anv?nda instrument f?r att avg?ra vilken spalt en elektron faktiskt gick igenom, f?r?ndrades bilden p? sk?rmen dramatiskt och blev "klassisk": med tv? upplysta sektioner mittemot slitsarna, utan n?gra alternerande r?nder.

Elektronerna verkade ovilliga att avsl?ja sin v?gnatur f?r ?sk?dares vakande ?ga. Det ser ut som ett mysterium h?ljt i m?rker. Men det finns en enklare f?rklaring: observationen av systemet kan inte utf?ras utan fysisk p?verkan p? det. Vi kommer att diskutera detta senare.

2. Uppv?rmda fullerener

Experiment p? partikeldiffraktion utf?rdes inte bara med elektroner, utan ocks? med andra, mycket st?rre f?rem?l. Till exempel anv?ndes fullerener, stora och slutna molekyler best?ende av flera tiotals kolatomer. Nyligen f?rs?kte en grupp forskare fr?n universitetet i Wien, ledd av professor Zeilinger, att inkludera ett element av observation i dessa experiment. F?r att g?ra detta bestr?lade de r?rliga fullerenmolekyler med laserstr?lar. Sedan, uppv?rmd av en extern k?lla, b?rjade molekylerna att gl?da och oundvikligen ?terspegla sin n?rvaro f?r observat?ren.

Tillsammans med denna innovation har ?ven molekylernas beteende f?r?ndrats. F?re en s?dan omfattande observation undvek fullerener ett hinder ganska framg?ngsrikt (uppvisar v?gegenskaper), liknande det tidigare exemplet med elektroner som tr?ffade en sk?rm. Men med n?rvaron av en observat?r b?rjade fullerener bete sig som perfekt laglydiga fysiska partiklar.

3. Kylm?tning

En av de mest k?nda lagarna i kvantfysikens v?rld ?r Heisenbergs os?kerhetsprincip, enligt vilken det ?r om?jligt att best?mma hastigheten och positionen f?r ett kvantobjekt samtidigt. Ju mer noggrant vi m?ter r?relsem?ngden hos en partikel, desto mindre noggrant kan vi m?ta dess position. Men i v?r makroskopiska verkliga v?rld g?r giltigheten av kvantlagar som verkar p? sm? partiklar vanligtvis obem?rkt.

Nyligen genomf?rda experiment av prof. Schwab fr?n USA ger ett mycket v?rdefullt bidrag till detta omr?de. Kvanteffekter i dessa experiment visades inte p? niv?n av elektroner eller fullerenmolekyler (som har en ungef?rlig diameter p? 1 nm), utan p? st?rre f?rem?l, ett litet aluminiumband. Denna tejp f?stes p? b?da sidor s? att dess mitt var i upph?ngt tillst?nd och kunde vibrera under yttre p?verkan. Dessutom placerades en anordning som kunde spela in bandets position i n?rheten. Som ett resultat av experimentet uppt?cktes flera intressanta saker. F?r det f?rsta p?verkade varje m?tning relaterad till objektets position och observation av bandet det, efter varje m?tning ?ndrades bandets position.

F?rs?ksledarna best?mde bandets koordinater med h?g noggrannhet och ?ndrade s?ledes, i enlighet med Heisenberg-principen, dess hastighet och d?rmed den efterf?ljande positionen. F?r det andra, och ganska ov?ntat, ledde vissa m?tningar till en kylning av tejpen. S?ledes kan en observat?r ?ndra de fysiska egenskaperna hos f?rem?l genom deras blotta n?rvaro.

4. Frysning av partiklar

Som ni vet s?nderfaller instabila radioaktiva partiklar inte bara i experiment med katter, utan ocks? p? egen hand. Varje partikel har en genomsnittlig livsl?ngd, som, som det visar sig, kan ?ka under en observat?rs vakande ?ga. Denna kvanteffekt f?rutsp?ddes redan p? 60-talet, och dess lysande experimentella bevis d?k upp i en artikel publicerad av en grupp ledd av nobelpristagaren i fysik Wolfgang Ketterle fr?n Massachusetts Institute of Technology.

I detta arbete studerades s?nderfallet av instabila exciterade rubidiumatomer. Omedelbart efter beredningen av systemet exciterades atomerna med hj?lp av en laserstr?le. Observationen skedde i tv? l?gen: kontinuerlig (systemet exponerades konstant f?r sm? ljuspulser) och pulserande (systemet bestr?lades d? och d? med kraftigare pulser).

De erh?llna resultaten ?verensst?mde helt med de teoretiska f?ruts?gelserna. Externa ljuseffekter bromsar partiklarnas s?nderfall och ?terst?ller dem till sitt ursprungliga tillst?nd, vilket ?r l?ngt ifr?n s?nderfallstillst?ndet. Storleken p? denna effekt sammanf?ll ocks? med f?ruts?gelserna. Den maximala livsl?ngden f?r instabila exciterade rubidiumatomer ?kade med en faktor 30.

5. Kvantmekanik och medvetande

Elektroner och fullerener upph?r att visa sina v?gegenskaper, aluminiumplattor svalnar och instabila partiklar saktar ner deras f?rfall. Betraktarens vakande ?ga f?r?ndrar bokstavligen v?rlden. Varf?r kan detta inte vara ett bevis p? v?rt sinnes engagemang i v?rldens arbete? Kanske hade Carl Jung och Wolfgang Pauli (?sterrikisk fysiker, nobelpristagare, pionj?r inom kvantmekaniken) trots allt r?tt n?r de sa att fysikens och medvetandets lagar borde betraktas som komplement?ra till varandra?

Vi ?r ett steg bort fr?n att inse att v?rlden omkring oss helt enkelt ?r en illusorisk produkt av v?rt sinne. Tanken ?r skr?mmande och lockande. L?t oss f?rs?ka v?nda oss till fysiker igen. S?rskilt under de senaste ?ren, n?r allt f?rre tror p? att K?penhamnstolkningen av kvantmekaniken med dess mystiska v?gfunktion kollapsar och ?verg?r till en mer vardaglig och p?litlig dekoherens.

Faktum ?r att i alla dessa experiment med observationer p?verkade experiment?rerna oundvikligen systemet. De t?nde den med laser och installerade m?tinstrument. De f?renades av en viktig princip: du kan inte observera ett system eller m?ta dess egenskaper utan att interagera med det. Varje interaktion ?r en process f?r att ?ndra egenskaper. Speciellt n?r ett litet kvantsystem uts?tts f?r kolossala kvantobjekt. N?gon evigt neutral buddhistisk iakttagare ?r i princip om?jlig. Och h?r kommer termen "dekoherens" in i bilden, vilket ?r irreversibelt ur termodynamikens synvinkel: ett systems kvantegenskaper f?r?ndras n?r det interagerar med ett annat stort system.

Under denna interaktion f?rlorar kvantsystemet sina ursprungliga egenskaper och blir klassiskt, som om det "lyder" ett stort system. Detta f?rklarar ocks? paradoxen med Schr?dingers katt: katten ?r ett f?r stort system, s? den kan inte isoleras fr?n resten av v?rlden. Sj?lva utformningen av detta tankeexperiment ?r inte helt korrekt.

I vilket fall som helst, om vi antar verkligheten av handlingen att skapa genom medvetande, verkar dekoherens vara ett mycket bekv?mare tillv?gag?ngss?tt. Kanske till och med f?r bekv?mt. Med detta syns?tt blir hela den klassiska v?rlden en stor konsekvens av dekoherens. Och som f?rfattaren till en av de mest k?nda b?ckerna inom omr?det konstaterade, leder ett s?dant tillv?gag?ngss?tt logiskt till uttalanden som "det finns inga partiklar i v?rlden" eller "det finns ingen tid p? en grundl?ggande niv?."

Vad ?r sanningen: i skaparen-observat?ren eller kraftfull dekoherens? Vi m?ste v?lja mellan tv? onda saker. ?nd? ?r forskare alltmer ?vertygade om att kvanteffekter ?r en manifestation av v?ra mentala processer. Och var observationen slutar och verkligheten b?rjar beror p? var och en av oss.

I den h?r artikeln kommer vi att ge anv?ndbara tips f?r l?rande kvantfysik f?r dummies. L?t oss svara p? vad som b?r vara tillv?gag?ngss?ttet i l?ra sig kvantfysik f?r nyb?rjare.

Kvantfysiken– det h?r ?r en ganska komplex disciplin, som inte ?r l?tt f?r alla att tillgodog?ra sig. ?nd? ?r fysik som ?mne intressant och anv?ndbart, och d?rf?r hittar kvantfysik (http://www.cyberforum.ru/quantum-physics/) sina fans som ?r redo att studera det och f? praktiska f?rdelar som ett resultat. F?r att g?ra det l?ttare att l?ra sig materialet m?ste du b?rja fr?n b?rjan, det vill s?ga fr?n de enklaste kvantfysikl?rob?ckerna f?r nyb?rjare. Detta g?r att du kan f? en bra kunskapsbas, och samtidigt strukturera dina kunskaper v?l i huvudet.

Du m?ste b?rja sj?lvstudier med bra litteratur. Det ?r litteraturen som ?r en avg?rande faktor i kunskapsinh?mtningen och s?kerst?ller dess kvalitet. Kvantmekanik ?r av s?rskilt intresse, och m?nga b?rjar sina studier fr?n den. Alla borde kunna fysik, eftersom det ?r vetenskapen om livet, som f?rklarar m?nga processer och g?r dem begripliga f?r andra.

T?nk p? att n?r du b?rjar studera kvantfysik m?ste du ha kunskaper i matematik och fysik, f?r utan dem klarar du dig helt enkelt inte. Det ?r bra om du har m?jlighet att kontakta l?raren f?r att f? svar p? dina fr?gor. Om detta inte ?r m?jligt kan du f?rs?ka klarg?ra situationen p? specialiserade forum. Forum kan ocks? vara mycket anv?ndbara f?r att l?ra.

N?r du best?mmer dig f?r valet av en l?robok b?r du vara beredd p? att den ?r ganska komplicerad och du m?ste inte bara l?sa den, utan f?rdjupa dig i allt som st?r i den. F?r att i slutet av utbildningen inte uppst? tanken att detta ?r all kunskap som ingen beh?ver, f?rs?k att koppla ihop teori med praktik varje g?ng. Det ?r ocks? viktigt att i f?rv?g best?mma syftet med vilket du b?rjade l?ra dig kvantfysik, f?r att f?rhindra tanken p? onyttigheten i den kunskap du f?tt. M?nniskor delas in i tv? kategorier: personer som tycker att kvantfysik ?r ett intressant och anv?ndbart ?mne och de som inte g?r det. V?lj sj?lv vilken kategori du tillh?r och avg?r d?refter om det finns en plats f?r kvantfysik i ditt liv eller inte. Du kan alltid f?rbli p? niv?n f?r en nyb?rjare i studiet av kvantfysik, eller s? kan du uppn? verklig framg?ng, allt ?r i dina h?nder.

F?rst av allt, v?lj riktigt intressanta och h?gkvalitativa material om fysik. N?gra av dem hittar du p? l?nkarna nedan.
Och det var allt f?r nu! L?r dig kvantfysik p? ett intressant s?tt och var inte en tekanna!

• ?vers?ttning

Sedan tillkomsten av kvantteorin p? 1900-talet har alla pratat om det konstiga i denna teori, enligt Owen Maroney, fysiker vid Oxford University. Hur det till?ter partiklar och atomer att r?ra sig i flera riktningar samtidigt, eller rotera medurs och moturs samtidigt. Men ord kan inte bevisa n?gonting. "Om vi ber?ttar f?r allm?nheten att kvantteorin ?r v?ldigt m?rklig, m?ste vi testa detta p?st?ende experimentellt", s?ger Maruni. "Annars sysslar vi inte med vetenskap, utan pratar om alla m?jliga krumlor p? tavlan."

Detta ?r vad som ledde till att Maruni et al utvecklade en ny serie experiment f?r att avsl?ja essensen av v?gfunktionen - den mystiska essensen som ligger bakom kvantm?rkligheterna. P? papper ?r v?gfunktionen helt enkelt en matematisk enhet, betecknad med bokstaven psi (PS) (en av dessa squiggles), och anv?nds f?r att beskriva partiklars kvantbeteende. Beroende p? experimentet till?ter v?gfunktionen forskare att ber?kna sannolikheten att se en elektron p? en viss plats, eller chanserna att dess spin ?r upp?t eller ned?t. Men matematiken s?ger inte vad v?gfunktionen egentligen ?r. ?r det n?got fysiskt? Eller bara ett ber?kningsverktyg f?r att arbeta med observat?rens okunnighet om den verkliga v?rlden?

Testerna som anv?nds f?r att besvara fr?gan ?r mycket subtila, och de m?ste fortfarande ge ett definitivt svar. Men forskare ?r optimistiska om att uppl?sningen ?r n?ra. Och de kommer ?ntligen att kunna svara p? fr?gorna som pl?gat alla i decennier. Kan en partikel verkligen finnas p? m?nga st?llen samtidigt? ?r universum st?ndigt uppdelat i parallella v?rldar, som var och en har v?r alternativa version? Finns det ens n?got som kallas "objektiv verklighet"?

"S?dana fr?gor uppst?r f?rr eller senare f?r vem som helst", s?ger Alessandro Fedrici, fysiker fr?n University of Queensland (Australien). "Vad ?r egentligen p? riktigt?"

Tvister om verklighetens v?sen b?rjade ?ven n?r fysiker fick reda p? att en v?g och en partikel bara ?r tv? sidor av samma mynt. Ett klassiskt exempel ?r experimentet med dubbla spalter, d?r enskilda elektroner skjuts in i en barri?r som har tv? spalter: elektronen beter sig som om den passerar genom tv? spalter samtidigt, vilket skapar ett randigt interferensm?nster p? andra sidan av den. 1926 kom den ?sterrikiske fysikern Erwin Schr?dinger p? en v?gfunktion f?r att beskriva detta beteende och h?rledde en ekvation som kunde ber?knas f?r vilken situation som helst. Men varken han eller n?gon annan kunde s?ga n?got om denna funktions karakt?r.

N?d i okunnighet

Ur praktisk synvinkel ?r dess karakt?r inte viktig. K?penhamnstolkningen av kvantteorin, skapad p? 1920-talet av Niels Bohr och Werner Heisenberg, anv?nder v?gfunktionen helt enkelt som ett verktyg f?r att f?ruts?ga resultaten av observationer, utan att t?nka p? vad som h?nder i verkligheten. "Fysiker kan inte klandras f?r detta "h?ll k?ften och r?kna"-beteendet, eftersom det har lett till betydande genombrott inom k?rn- och atomfysik, fasta tillst?ndets fysik och partikelfysik, s?ger Jean Brickmont, en statistisk fysiker vid katolska universitetet i Belgien. "S? folk rekommenderas att inte oroa sig f?r grundl?ggande fr?gor."

Men vissa m?nniskor oroar sig fortfarande. P? 1930-talet hade Einstein f?rkastat K?penhamnstolkningen, inte minst f?r att den till?t tv? partiklar att trassla in sina v?gfunktioner, vilket ledde till en situation d?r m?tningar av en av dem omedelbart kunde ge ett tillst?nd till den andra, ?ven om de var ?tskilda av stora avst?nd. F?r att inte st? ut med denna "skr?mmande interaktion p? avst?nd" f?redrog Einstein att tro att partiklarnas v?gfunktioner var ofullst?ndiga. Han sa att partiklarna kanske har n?gra dolda variabler som best?mmer resultatet av m?tningen, som inte m?rktes av kvantteorin.

Experiment har sedan dess visat genomf?rbarheten av en skr?mmande interaktion p? distans, vilket avvisar konceptet med dolda variabler. men det har inte hindrat andra fysiker fr?n att tolka dem p? sitt eget s?tt. Dessa tolkningar delas in i tv? l?ger. Vissa h?ller med Einstein om att v?gfunktionen speglar v?r okunnighet. Det h?r ?r vad filosofer kallar psi-epistemiska modeller. Andra ser v?gfunktionen som en riktig sak – psionic-modeller.

F?r att f?rst? skillnaden, ?verv?g tankeexperimentet som Schr?dinger beskrev i ett brev fr?n 1935 till Einstein. Katten ligger i en st?ll?da. L?dan inneh?ller ett prov av radioaktivt material som har 50 % chans att avge en s?nderfallsprodukt p? en timme, och en apparat som kommer att f?rgifta katten om produkten uppt?cks. Eftersom radioaktivt s?nderfall ?r en h?ndelse p? kvantniv?, skriver Schr?dinger, s?ger kvantteorins regler att i slutet av timmen m?ste v?gfunktionen p? insidan av l?dan vara en blandning av en d?d och en levande katt.

"I grova drag," uttrycker Fedrichi det milt, "i den psy-epistemiska modellen ?r katten i l?dan antingen levande eller d?d, och vi vet bara inte om det eftersom l?dan ?r st?ngd." Och i de flesta psioniska modeller ?verensst?mmer det med K?penhamnstolkningen: tills betraktaren ?ppnar l?dan kommer katten att vara b?de levande och d?d samtidigt.

Men det ?r h?r som argumentet kommer till sin spets. Vilken tolkning ?r sann? Denna fr?ga ?r sv?r att besvara experimentellt eftersom skillnaden mellan modellerna ?r mycket subtil. De borde i huvudsak f?ruts?ga samma kvantfenomen som den mycket framg?ngsrika K?penhamnstolkningen. Andrew White, fysiker vid University of Queensland, s?ger att under sin 20-?riga karri?r inom kvantteknologi, "var det h?r problemet som ett enormt sl?tt berg utan avsatser som du inte kunde bestiga."

Allt f?r?ndrades 2011, med publiceringen av kvantm?tningsteoremet, som tycktes eliminera "v?gfunktionen som okunnighet"-metoden. Men vid n?rmare granskning visade det sig att denna teorem l?mnar tillr?ckligt med utrymme f?r dem att man?vrera. ?nd? har det inspirerat fysiker att seri?st fundera ?ver s?tt att l?sa tvisten genom att testa v?gfunktionens verklighet. Maruni hade redan utvecklat ett experiment som fungerade i princip och han och hans kollegor hittade snart ett s?tt att f? det att fungera i praktiken. Experimentet utf?rdes f?rra ?ret av Fedrici, White och andra.

F?r att f?rst? id?n med testet, f?rest?ll dig tv? kortlekar. En inneh?ller bara r?da, den andra inneh?ller bara ess. "Du f?r ett kort och ombeds gissa vilken kortlek det ?r fr?n", s?ger Martin Ringbauer, fysiker vid samma universitet. Om det ?r ett r?tt ess, "det finns en crossover och du kan inte s?ga s?kert." Men om du vet hur m?nga kort som finns i varje kortlek kan du r?kna ut hur ofta en s? tvetydig situation kommer att intr?ffa.

Fysiken i fara

Samma tvetydighet h?nder i kvantsystem ocks?. Det ?r inte alltid m?jligt att ta reda p? till exempel hur en foton polariseras genom en m?tning. "I verkliga livet ?r det l?tt att skilja v?sterut fr?n strax s?der om v?ster, men i kvantsystem ?r det inte s? l?tt", s?ger White. Enligt den vanliga K?penhamnstolkningen ?r det ingen id? att fr?ga om polarisering, eftersom fr?gan inte har n?got svar – f?rr?n ytterligare en m?tning avg?r svaret exakt. Men enligt modellen "v?gfunktion som okunnighet" ?r fr?gan vettig - det ?r bara det att i experimentet, som i det med kortlekar, finns det inte tillr?ckligt med information. Precis som med kartor ?r det m?jligt att f?ruts?ga hur m?nga tvetydigheter som kan f?rklaras av s?dan okunnighet, och j?mf?ra med det stora antalet oklarheter som standardteorin till?ter.

Detta ?r precis vad Fedrichi och teamet testade. Gruppen m?tte polarisationen och andra egenskaper i fotonstr?len och fann en sk?rningsniv? som inte kunde f?rklaras av "okunnighets"-modeller. Resultatet st?djer en alternativ teori - om objektiv verklighet existerar, s? existerar v?gfunktionen. "Imponerande att teamet kunde l?sa ett s? komplext problem med ett s? enkelt experiment", s?ger Andrea Alberti, fysiker vid universitetet i Bonn (Tyskland).

Slutsatsen ?r ?nnu inte huggen in i graniten: eftersom detektorerna bara f?ngade en femtedel av de fotoner som anv?ndes i testet, m?ste man anta att de f?rlorade fotonerna betedde sig p? exakt samma s?tt. Detta ?r ett starkt antagande och gruppen arbetar nu med s?tt att minska f?rlusterna och f? fram ett mer definitivt resultat. Samtidigt arbetar Maruni-teamet i Oxford med University of New South Wales (Australien) f?r att replikera detta experiment med joner som ?r l?ttare att sp?ra. "Under de kommande sex m?naderna kommer vi att ha en obestridlig version av detta experiment", s?ger Maruni.

Men ?ven om de lyckas och "v?gfunktionen som verklighet"-modellerna vinner, s? har dessa modeller olika alternativ. Experiment?rer m?ste v?lja en av dem.

En av de tidigaste tolkningarna gjordes p? 1920-talet av fransmannen Louis de Broglie, och ut?kades p? 1950-talet av amerikanen David Bohm. Enligt Broglie-Bohm-modellerna har partiklarna en viss plats och egenskaper, men de styrs av en viss "pilotv?g", som definieras som en v?gfunktion. Detta f?rklarar dubbelslitsexperimentet, eftersom pilotv?gen kan passera genom b?da slitsarna och producera ett interferensm?nster, ?ven om elektronen sj?lv, som dras av den, passerar genom endast en av de tv? slitsarna.

2005 fick denna modell ov?ntat st?d. Fysikerna Emmanuel Fort, nu vid Langevin-institutet i Paris, och Yves Codier fr?n University of Paris Diderot, fr?gade eleverna vad de trodde var ett enkelt problem: att s?tta upp ett experiment d?r oljedroppar som faller p? en bricka skulle sm?lta samman pga. till brickans vibrationer. Till alla runt dropparnas f?rv?ning b?rjade v?gor bildas n?r brickan vibrerade med en viss frekvens. "Dropparna b?rjade r?ra sig av sig sj?lva p? sina egna v?gor", s?ger Fort. "Det var ett dubbelt objekt - en partikel som drogs av en v?g."

Sedan dess har Fort och Coudier visat att s?dana v?gor kan styra sina partiklar i dubbelslitsexperimentet precis som pilotv?gsteorin f?ruts?ger, och kan reproducera andra kvanteffekter. Men detta bevisar inte existensen av pilotv?gor i kvantv?rlden. "Vi fick h?ra att s?dana effekter ?r om?jliga i klassisk fysik", s?ger Fort. "Och h?r visade vi vad som ?r m?jligt."

En annan upps?ttning verklighetsbaserade modeller, utvecklade p? 1980-talet, f?rs?ker f?rklara den starka skillnaden i egenskaper mellan stora och sm? objekt. "Varf?r kan elektroner och atomer vara p? tv? st?llen samtidigt, men det kan inte bord, stolar, m?nniskor och katter", s?ger Angelo Basi, fysiker vid universitetet i Trieste (Italien). K?nda som "kollapsmodeller" s?ger dessa teorier att v?gfunktionerna f?r enskilda partiklar ?r verkliga, men kan f?rlora sina kvantegenskaper och f?ra partikeln till en viss position i rymden. Modellerna ?r konstruerade p? ett s?dant s?tt att chanserna f?r en s?dan kollaps ?r extremt sm? f?r en enskild partikel, s? att kvanteffekter dominerar p? atomniv?. Men sannolikheten f?r kollaps ?kar snabbt n?r partiklar kombineras, och makroskopiska objekt f?rlorar helt sina kvantegenskaper och beter sig enligt den klassiska fysikens lagar.

Ett s?tt att testa detta ?r att leta efter kvanteffekter i stora f?rem?l. Om standardkvantteorin ?r korrekt finns det ingen storleksgr?ns. Och fysiker har redan gjort dubbelslitsexperimentet med stora molekyler. Men om kollapsmodellerna ?r korrekta, kommer kvanteffekter inte att vara synliga bortom en viss massa. Olika grupper planerar att s?ka efter denna massa med hj?lp av kalla atomer, molekyler, metallkluster och nanopartiklar. De hoppas kunna hitta resultat inom de n?rmaste tio ?ren. "Det som ?r coolt med dessa experiment ?r att vi kommer att s?tta kvantteorin p? exakta tester d?r den inte har testats ?nnu", s?ger Maruni.

Parallella v?rldar

En "v?gfunktion som verklighet"-modell ?r redan k?nd och ?lskad av science fiction-f?rfattare. Detta ?r den Many Worlds-tolkning som utvecklades p? 1950-talet av Hugh Everett, som d? var student vid Princeton University i New Jersey. I denna modell best?mmer v?gfunktionen verklighetens utveckling s? starkt att universum vid varje kvantm?tning delar sig i parallella v?rldar. Med andra ord, n?r vi ?ppnar en l?da med en katt skapar vi tv? universum - ett med en d?d katt och det andra med en levande.

Det ?r sv?rt att skilja denna tolkning fr?n standardkvantteorin, eftersom deras f?ruts?gelser sammanfaller. Men f?rra ?ret kom Howard Wiseman fr?n Griffith University i Brisbane och kollegor p? en testbar multiversmodell. Det finns ingen v?gfunktion i deras modell – partiklar lyder klassisk fysik, Newtons lagar. Och kvantv?rldens m?rkliga effekter upptr?der eftersom det finns fr?nst?tande krafter mellan partiklar och deras kloner i parallella universum. "Den fr?nst?tande kraften mellan dem skapar v?gor som fortplantar sig genom alla parallella v?rldar," s?ger Wiseman.

Med hj?lp av en datorsimulering d?r 41 universum interagerade visade de att modellen grovt sett ?tergav flera kvanteffekter, inklusive partikelbanor i dubbelslitsexperimentet. Med en ?kning av antalet v?rldar tenderar interferensm?nstret till det verkliga. Eftersom teorins f?ruts?gelser skiljer sig ?t beroende p? antalet v?rldar, s?ger Wiseman, ?r det m?jligt att testa om multiversmodellen ?r korrekt – det vill s?ga att det inte finns n?gon v?gfunktion och att verkligheten fungerar enligt klassiska lagar.

Eftersom v?gfunktionen inte beh?vs i denna modell kommer den att f?rbli livskraftig ?ven om framtida experiment utesluter "okunnighetsmodeller". Ut?ver det kommer andra modeller att ?verleva, till exempel K?penhamnstolkningen, som h?vdar att det inte finns n?gon objektiv verklighet, utan bara ber?kningar.

Men d?, som White s?ger, kommer denna fr?ga att bli f?rem?l f?r studier. Och ?ven om ingen ?nnu vet hur man g?r det, "det som verkligen skulle vara intressant ?r att utveckla ett test som kontrollerar om vi ?verhuvudtaget har en objektiv verklighet."

Du har s?kert h?rt m?nga g?nger om kvantfysikens och kvantmekanikens of?rklarliga mysterier. Dess lagar fascinerar med mystik, och ?ven fysikerna sj?lva medger att de inte helt f?rst?r dem. ? ena sidan ?r det nyfiket att f?rst? dessa lagar, men ? andra sidan finns det ingen tid att l?sa flervolymer och komplexa b?cker om fysik. Jag f?rst?r dig v?ldigt mycket, f?r jag ?lskar ocks? kunskap och s?kandet efter sanning, men det finns verkligen inte tillr?ckligt med tid f?r alla b?cker. Du ?r inte ensam, m?nga nyfikna personer skriver p? s?kraden: "kvantfysik f?r dummies, kvantmekanik f?r dummies, kvantfysik f?r nyb?rjare, kvantmekanik f?r nyb?rjare, grunderna i kvantfysik, grunderna i kvantmekanik, kvantfysik f?r barn, vad ?r kvantmekanik". Det h?r inl?gget ?r till dig.

Du kommer att f?rst? kvantfysikens grundl?ggande begrepp och paradoxer. Fr?n artikeln kommer du att l?ra dig:

• Vad ?r kvantfysik och kvantmekanik?
• Vad ?r interferens?
• Vad ?r kvantentanglement (eller kvantteleportation f?r dummies)? (se artikel)
• Vad ?r tankeexperimentet Schr?dingers katt? (se artikel)

Kvantmekaniken ?r en del av kvantfysiken.

Varf?r ?r det s? sv?rt att f?rst? dessa vetenskaper? Svaret ?r enkelt: kvantfysik och kvantmekanik (en del av kvantfysiken) studerar mikrov?rldens lagar. Och dessa lagar ?r helt annorlunda ?n lagarna i v?rt makrokosmos. D?rf?r ?r det sv?rt f?r oss att f?rest?lla oss vad som h?nder med elektroner och fotoner i mikrokosmos.

Ett exempel p? skillnaden mellan makro- och mikrov?rldarnas lagar: i v?rt makrokosmos, om du l?gger en boll i en av de tv? l?dorna, kommer en av dem att vara tom och den andra - en boll. Men i mikrokosmos (om ist?llet f?r en boll - en atom), kan en atom vara samtidigt i tv? l?dor. Detta har upprepade g?nger bekr?ftats experimentellt. ?r det inte sv?rt att s?tta det i huvudet? Men du kan inte argumentera med fakta.

?nnu ett exempel. Du fotograferade en snabb racing r?d sportbil och p? bilden s?g du en suddig horisontell remsa, som om bilen vid fototillf?llet var fr?n flera punkter i rymden. Trots det du ser p? bilden ?r du fortfarande s?ker p? att bilen befann sig i det ?gonblick du fotograferade den. p? en specifik plats i rymden. S? ?r det inte i mikrov?rlden. En elektron som kretsar runt en atoms k?rna kretsar faktiskt inte, men lokaliserad samtidigt p? alla punkter i sf?ren runt en atoms k?rna. Som en l?st lindad boll av fluffig ull. Detta begrepp i fysiken kallas "elektroniskt moln" .

En liten utvikning i historien. F?r f?rsta g?ngen t?nkte forskare p? kvantv?rlden n?r den tyske fysikern Max Planck ?r 1900 f?rs?kte ta reda p? varf?r metaller ?ndrar f?rg n?r de v?rms upp. Det var han som introducerade begreppet kvantum. Innan dess trodde forskare att ljus f?rdades kontinuerligt. Den f?rsta personen som tog Plancks uppt?ckt p? allvar var den d? ok?nda Albert Einstein. Han ins?g att ljus inte bara ?r en v?g. Ibland beter den sig som en partikel. Einstein fick Nobelpriset f?r sin uppt?ckt att ljus s?nds ut i portioner, kvanta. Ett ljuskvantum kallas en foton ( foton, Wikipedia) .

F?r att g?ra det l?ttare att f?rst? kvantlagarna fysik och mekanik (Wikipedia), ?r det n?dv?ndigt, i en viss mening, att abstrahera fr?n den klassiska fysikens lagar som vi k?nner till. Och f?rest?ll dig att du d?k, som Alice, ner i kaninh?let, in i Underlandet.

Och h?r ?r en tecknad serie f?r barn och vuxna. Talar om kvantmekanikens grundl?ggande experiment med 2 slitsar och en observat?r. Varar bara 5 minuter. Titta p? det innan vi f?rdjupar oss i kvantfysikens grundl?ggande fr?gor och begrepp.

Kvantfysik f?r dummies video. I den tecknade filmen, var uppm?rksam p? observat?rens "?ga". Det har blivit ett allvarligt mysterium f?r fysiker.

Vad ?r interferens?

I b?rjan av den tecknade filmen, med hj?lp av exemplet med en v?tska, visades det hur v?gor beter sig - omv?xlande m?rka och ljusa vertikala r?nder visas p? sk?rmen bakom en platta med slitsar. Och i fallet n?r diskreta partiklar (till exempel sm?sten) "skjuts" p? plattan, flyger de genom 2 slitsar och tr?ffar sk?rmen direkt mittemot slitsarna. Och "rita" p? sk?rmen bara 2 vertikala r?nder.

Ljus st?rningar- Det h?r ?r ljusets "v?g"-beteende, n?r m?nga omv?xlande ljusa och m?rka vertikala r?nder visas p? sk?rmen. Och de d?r vertikala r?nderna kallas ett interferensm?nster.

I v?rt makrokosmos observerar vi ofta att ljus beter sig som en v?g. Om du l?gger handen framf?r ljuset, kommer det inte att finnas en tydlig skugga fr?n handen p? v?ggen, utan med suddiga konturer.

S? det ?r inte s? sv?rt! Det ?r nu helt klart f?r oss att ljus har en v?gnatur, och om 2 slitsar ?r upplysta med ljus, kommer vi att se ett interferensm?nster p? sk?rmen bakom dem. T?nk nu p? det andra experimentet. Detta ?r det ber?mda Stern-Gerlach-experimentet (som utf?rdes p? 20-talet av f?rra seklet).

I installationen som beskrivs i den tecknade filmen lyste de inte med ljus, utan "skott" med elektroner (som separata partiklar). Sedan, i b?rjan av f?rra seklet, trodde fysiker runt om i v?rlden att elektroner ?r element?ra partiklar av materia och inte borde ha en v?gnatur, utan detsamma som sm?sten. N?r allt kommer omkring ?r elektroner element?ra partiklar av materia, eller hur? Det vill s?ga, om de "kastas" i 2 fack, som sm?sten, b?r vi se 2 vertikala r?nder p? sk?rmen bakom sk?rorna.

Men... Resultatet var fantastiskt. Forskare s?g ett interferensm?nster - m?nga vertikala r?nder. Det vill s?ga att elektroner, liksom ljus, ocks? kan ha en v?gnatur, de kan st?ra. ? andra sidan blev det tydligt att ljus inte bara ?r en v?g, utan ocks? en partikel - en foton (fr?n den historiska bakgrunden i b?rjan av artikeln fick vi veta att Einstein fick Nobelpriset f?r denna uppt?ckt).

Ni kanske minns att i skolan fick vi veta i fysik om "partikelv?gsdualism"? Det betyder att n?r det kommer till mycket sm? partiklar (atomer, elektroner) i mikrov?rlden, allts? de ?r b?de v?gor och partiklar

Det ?r idag som du och jag ?r s? smarta och f?rst?r att de 2 experimenten som beskrivs ovan - att avfyra elektroner och belysa slitsar med ljus - ?r ett och samma. F?r att vi skjuter kvantpartiklar mot slitsarna. Nu vet vi att b?de ljus och elektroner ?r av kvantnatur, de ?r b?de v?gor och partiklar p? samma g?ng. Och i b?rjan av 1900-talet var resultaten av detta experiment en sensation.

Uppm?rksamhet! L?t oss nu g? vidare till en mer subtil fr?ga.

Vi lyser p? v?ra slitsar med en str?m av fotoner (elektroner) – och vi ser ett interferensm?nster (vertikala r?nder) bakom slitsarna p? sk?rmen. Det ?r klart. Men vi ?r intresserade av att se hur var och en av elektronerna flyger genom slitsen.

F?rmodligen flyger en elektron till den v?nstra slitsen, den andra till h?ger. Men d? ska 2 vertikala r?nder dyka upp p? sk?rmen mittemot slitsarna. Varf?r erh?lls ett interferensm?nster? Kanske interagerar elektronerna p? n?got s?tt med varandra redan p? sk?rmen efter att ha flugit genom slitsarna. Och resultatet ?r ett s?dant v?gm?nster. Hur kan vi f?lja detta?

Vi kommer att kasta elektroner inte i en str?le, utan en i taget. Sl?pp det, v?nta, sl?pp n?sta. Nu, n?r elektronen flyger ensam, kommer den inte l?ngre att kunna interagera p? sk?rmen med andra elektroner. Vi kommer att registrera varje elektron p? sk?rmen efter kastet. En eller tv? kommer naturligtvis inte att "m?la" en tydlig bild f?r oss. Men n?r vi en efter en skickar in m?nga av dem i luckorna kommer vi att m?rka ... oh skr?ck - de "ritade" igen ett interferensv?gm?nster!

Vi b?rjar sakta bli galna. Vi f?rv?ntade oss trots allt att det skulle finnas 2 vertikala r?nder mittemot slitsarna! Det visar sig att n?r vi kastade fotoner en i taget, passerade var och en av dem, s? att s?ga, genom 2 slitsar samtidigt och st?rde sig sj?lv. Fiktion! Vi ?terkommer till f?rklaringen av detta fenomen i n?sta avsnitt.

Vad ?r spin och superposition?

Vi vet nu vad st?rning ?r. Detta ?r mikropartiklarnas v?gbeteende - fotoner, elektroner, andra mikropartiklar (l?t oss kalla dem fotoner f?r enkelhets skull fr?n och med nu).

Som ett resultat av experimentet, n?r vi kastade 1 foton i 2 slitsar, ins?g vi att den flyger som om genom tv? slitsar samtidigt. Hur ska man annars f?rklara st?rningsm?nstret p? sk?rmen?

Men hur kan man f?rest?lla sig en bild som en foton flyger genom tv? slitsar samtidigt? Det finns 2 alternativ.

• 1:a alternativet: foton, som en v?g (som vatten) "sv?var" genom 2 slitsar samtidigt
• Alternativ 2: en foton, som en partikel, flyger samtidigt l?ngs 2 banor (inte ens tv?, utan alla p? en g?ng)

I princip ?r dessa uttalanden likv?rdiga. Vi har kommit fram till "v?gintegralen". Detta ?r Richard Feynmans formulering av kvantmekaniken.

F?rresten, precis Richard Feynman tillh?r det v?lk?nda uttrycket att vi kan med s?kerhet s?ga att ingen f?rst?r kvantmekaniken

Men detta uttryck av hans verk verkade i b?rjan av seklet. Men nu ?r vi smarta och vi vet att en foton kan bete sig b?de som en partikel och som en v?g. Att han kan flyga genom 2 slots samtidigt p? n?got s?tt som ?r obegripligt f?r oss. D?rf?r kommer det att vara l?tt f?r oss att f?rst? f?ljande viktiga uttalande om kvantmekanik:

Str?ngt taget s?ger kvantmekaniken oss att detta fotonbeteende ?r regeln, inte undantaget. Varje kvantpartikel befinner sig som regel i flera tillst?nd eller p? flera punkter i rymden samtidigt.

Objekt i makrov?rlden kan bara vara p? en specifik plats och i ett specifikt tillst?nd. Men en kvantpartikel existerar enligt sina egna lagar. Och hon bryr sig inte om att vi inte f?rst?r dem. Det h?r ?r po?ngen.

Det ?terst?r f?r oss att helt enkelt acceptera som ett axiom att "superpositionen" av ett kvantobjekt inneb?r att det kan vara p? 2 eller flera banor samtidigt, p? 2 eller flera punkter samtidigt

Detsamma g?ller en annan fotonparameter - spinn (sin egen r?relsem?ngd). Spin ?r en vektor. Ett kvantobjekt kan ses som en mikroskopisk magnet. Vi ?r vana vid att magnetvektorn (spin) antingen ?r riktad upp?t eller ned?t. Men elektronen eller fotonen s?ger igen till oss: "killar, vi bryr oss inte om vad ni ?r vana vid, vi kan vara i b?da spinntillst?nden samtidigt (vektor upp, vektor ner), precis som vi kan vara p? 2 banor vid samma tid eller vid 2 po?ng samtidigt!

Vad ?r "m?tning" eller "v?gfunktionskollaps"?

Det ?terst?r f?r oss lite - att f?rst? vad som ?r "m?tning" och vad som ?r "kollaps av v?gfunktionen".

v?gfunktion?r en beskrivning av tillst?ndet f?r ett kvantobjekt (v?r foton eller elektron).

Anta att vi har en elektron, den flyger till sig sj?lv i ett obest?mt tillst?nd riktas dess spinn b?de upp och ner samtidigt. Vi m?ste m?ta hans tillst?nd.

L?t oss m?ta med hj?lp av ett magnetf?lt: elektroner vars spinn riktades i f?ltets riktning kommer att avvika i en riktning, och elektroner vars spinn ?r riktad mot f?ltet kommer att avvika i den andra riktningen. Fotoner kan ocks? skickas till ett polariserande filter. Om spinnet (polarisationen) f?r en foton ?r +1, passerar den genom filtret, och om den ?r -1, s? g?r den det inte.

Sluta! Det ?r h?r fr?gan oundvikligen uppst?r: f?re m?tningen hade v?l inte elektronen n?gon speciell spinnriktning? Var han i alla stater samtidigt?

Detta ?r kvantmekanikens trick och k?nsla.. S? l?nge du inte m?ter tillst?ndet f?r ett kvantobjekt kan det rotera i vilken riktning som helst (ha vilken riktning som helst av sin egen r?relsem?ngdsvektor - spinn). Men i det ?gonblick n?r du m?tte hans tillst?nd verkar han best?mma vilken spinvektor han ska ta.

Detta kvantobjekt ?r s? coolt - det fattar ett beslut om dess tillst?nd. Och vi kan inte f?ruts?ga i f?rv?g vilket beslut den kommer att fatta n?r den flyger in i magnetf?ltet som vi m?ter den i. Sannolikheten att han best?mmer sig f?r att ha en spinvektor "upp" eller "ner" ?r 50 till 50%. Men s? fort han best?mmer sig ?r han i ett visst tillst?nd med en specifik snurrriktning. Anledningen till hans beslut ?r v?r "dimension"!

Det h?r kallas " v?gfunktion kollaps". V?gfunktionen f?re m?tningen var obest?md, d.v.s. elektronspinvektorn var samtidigt i alla riktningar, efter m?tningen fixerade elektronen en viss riktning av sin spinvektor.

Uppm?rksamhet! Ett utm?rkt exempel-association fr?n v?rt makrokosmos f?r f?rst?else:

Snurra ett mynt p? bordet som en topp. Medan myntet snurrar har det ingen specifik betydelse - huvuden eller svansar. Men s? fort du best?mmer dig f?r att "m?ta" detta v?rde och sm?lla in myntet med handen, ?r det h?r du f?r det specifika tillst?ndet f?r myntet - huvuden eller svansar. F?rest?ll dig nu att detta mynt best?mmer vilket v?rde som ska "visas" dig - huvuden eller svansar. Elektronen beter sig ungef?r p? samma s?tt.

Kom nu ih?g experimentet som visas i slutet av den tecknade filmen. N?r fotoner passerades genom slitsarna, betedde de sig som en v?g och visade ett interferensm?nster p? sk?rmen. Och n?r forskarna ville fixa (m?ta) ?gonblicket n?r fotoner passerade genom slitsen och satte en "observat?r" bakom sk?rmen, b?rjade fotonerna inte bete sig som v?gor, utan som partiklar. Och "ritade" 2 vertikala r?nder p? sk?rmen. De d?r. vid m?tnings- eller observations?gonblicket v?ljer kvantobjekt sj?lva vilket tillst?nd de ska vara i.

Fiktion! ?r det inte?

Men det ?r inte allt. ?ntligen vi kom till det mest intressanta.

Men ... det verkar f?r mig att det kommer att finnas en ?verbelastning av information, s? vi kommer att ?verv?ga dessa tv? begrepp i separata inl?gg:

• Vad ?
• Vad ?r ett tankeexperiment.

Och nu, vill du att informationen ska l?ggas p? hyllorna? Se en dokument?r producerad av Canadian Institute for Theoretical Physics. P? 20 minuter kommer den att ber?tta mycket kort och i kronologisk ordning om kvantfysikens alla uppt?ckter, med b?rjan med uppt?ckten av Planck ?r 1900. Och sedan kommer de att ber?tta vilken praktisk utveckling som f?r n?rvarande genomf?rs p? grundval av kunskap om kvantfysik: fr?n de mest exakta atomklockorna till supersnabba ber?kningar av en kvantdator. Jag rekommenderar starkt att se den h?r filmen.

Vi ses!

Jag ?nskar er all inspiration till alla era planer och projekt!

P.S.2 Skriv dina fr?gor och tankar i kommentarerna. Skriv, vilka andra fr?gor om kvantfysik ?r du intresserad av?

P.S.3 Prenumerera p? bloggen - prenumerationsformul?ret under artikeln.

Klassisk fysik, som fanns innan kvantmekanikens uppfinning, beskriver naturen i en vanlig (makroskopisk) skala. De flesta av teorierna inom klassisk fysik kan h?rledas som approximationer som fungerar p? de skalor vi ?r vana vid. Kvantfysik (det ?r ocks? kvantmekanik) skiljer sig fr?n klassisk vetenskap genom att energi, r?relsem?ngd, r?relsem?ngd och andra kvantiteter i ett kopplat system ?r begr?nsade till diskreta v?rden (kvantisering). Objekt har speciella egenskaper b?de i form av partiklar och i form av v?gor (dualitet av v?gpartiklar). ?ven inom denna vetenskap finns det gr?nser f?r den noggrannhet med vilken storheter kan m?tas (os?kerhetsprincipen).

Man kan s?ga att efter kvantfysikens tillkomst skedde en slags revolution inom de exakta vetenskaperna som gjorde det m?jligt att ompr?va och analysera alla gamla lagar som tidigare ans?gs vara obestridliga sanningar. ?r det bra eller d?ligt? Kanske ?r det bra, f?r sann vetenskap b?r aldrig st? still.

Emellertid var "kvantrevolutionen" ett slags slag mot den gamla skolans fysiker, som var tvungna att f?rlika sig med det faktum att det de trodde p? tidigare visade sig bara vara en upps?ttning felaktiga och arkaiska teorier som beh?vde akut revidering och anpassning till den nya verkligheten. De flesta fysiker accepterade entusiastiskt dessa nya id?er om en v?lk?nd vetenskap, och bidrog till dess studier, utveckling och implementering. Idag s?tter kvantfysiken dynamiken f?r all vetenskap som helhet. Avancerade experimentella projekt (som Large Hadron Collider) uppstod just p? grund av henne.

?ppning

Vad kan man s?ga om grunderna f?r kvantfysiken? Det uppstod gradvis ur olika teorier utformade f?r att f?rklara fenomen som inte gick att f?rena med klassisk fysik, s?som Max Plancks l?sning 1900 och hans inst?llning till str?lningsproblemet med m?nga vetenskapliga problem, och ?verensst?mmelsen mellan energi och frekvens i en artikel fr?n 1905 av Albert Einstein, som f?rklarade fotoelektriska effekter. Den tidiga teorin om kvantfysik reviderades grundligt i mitten av 1920-talet av Werner Heisenberg, Max Born och andra. Modern teori ?r formulerad i olika specialutvecklade matematiska begrepp. I en av dem ger den aritmetiska funktionen (eller v?gfunktionen) oss omfattande information om amplituden f?r sannolikheten f?r platsen f?r impulsen.

Den vetenskapliga studien av ljusets v?gessens b?rjade f?r mer ?n 200 ?r sedan, n?r den tidens stora och erk?nda vetenskapsm?n f?reslog, utvecklade och bevisade ljusteorin baserat p? sina egna experimentella observationer. De kallade det v?g.

?r 1803 genomf?rde den ber?mda engelske vetenskapsmannen Thomas Young sitt ber?mda dubbelexperiment, som ett resultat av vilket han skrev det ber?mda verket "On the Nature of Light and Color", som spelade en stor roll i att forma moderna id?er om dessa v?lbekanta fenomen. Detta experiment spelade en stor roll i den allm?nna acceptansen av denna teori.

S?dana experiment beskrivs ofta i olika b?cker, till exempel "Fundamentals of Quantum Physics for Dummies". Moderna experiment med acceleration av elementarpartiklar, till exempel, s?kandet efter Higgs-bosonen i Large Hadron Collider (LHC f?rkortat) utf?rs just f?r att hitta praktisk bekr?ftelse p? m?nga rent teoretiska kvantteorier.

Ber?ttelse

?r 1838 uppt?ckte Michael Faraday, till hela v?rldens gl?dje, katodstr?lar. Dessa sensationella studier f?ljdes av uttalandet om str?lningsproblemet, den s? kallade "svarta kroppen" (1859), som gjordes av Gustav Kirchhoff, liksom Ludwig Boltzmanns ber?mda antagande att energitillst?nden i alla fysiska system ocks? kan vara diskret (1877). ). Senare d?k kvanthypotesen fram av Max Planck (1900). Det anses vara en av grunderna f?r kvantfysiken. Det dj?rva uttalandet att energi b?de kan s?ndas ut och absorberas i diskreta "kvanta" (eller energipaket) ?r exakt i linje med de observerbara m?nstren av svart kroppsstr?lning.

Ett stort bidrag till kvantfysiken gjordes av den v?rldsber?mde Albert Einstein. Imponerad av kvantteorier utvecklade han sina egna. Den allm?nna relativitetsteorin – s? heter den. Uppt?ckter inom kvantfysiken p?verkade ocks? utvecklingen av den speciella relativitetsteorin. M?nga forskare under f?rsta h?lften av f?rra seklet b?rjade studera denna vetenskap p? f?rslag av Einstein. Hon l?g i framkant p? den tiden, alla gillade henne, alla var intresserade av henne. Inte konstigt, eftersom hon t?ppte s? m?nga "h?l" i den klassiska fysikaliska vetenskapen (dock skapade hon ocks? nya), erbj?d en vetenskaplig motivering f?r tidsresor, telekines, telepati och parallella v?rldar.

Observat?rens roll

Varje h?ndelse eller tillst?nd beror direkt p? observat?ren. Vanligtvis ?r det s? h?r grunderna i kvantfysiken f?rklaras kort f?r m?nniskor som ?r l?ngt ifr?n de exakta vetenskaperna. Men i verkligheten ?r allt mycket mer komplicerat.

Detta ?r i perfekt harmoni med m?nga ockulta och religi?sa traditioner som i ?rhundraden har insisterat p? m?nniskors f?rm?ga att p?verka h?ndelserna runt dem. P? n?got s?tt ?r detta ocks? grunden f?r en vetenskaplig f?rklaring av extrasensorisk perception, f?r nu verkar p?st?endet att en person (observat?r) kan p?verka fysiska h?ndelser med tankekraft inte absurt.

Varje egentillst?nd f?r en observerbar h?ndelse eller objekt motsvarar en egenvektor f?r observat?ren. Om operat?rens (observat?rens) spektrum ?r diskret kan det observerade objektet endast n? diskreta egenv?rden. Det vill s?ga observationsobjektet, s?v?l som dess egenskaper, best?ms helt av just denna operat?r.

Till skillnad fr?n konventionell klassisk mekanik (eller fysik) kan man inte g?ra samtidiga f?ruts?gelser av konjugerade variabler som position och momentum. Till exempel kan elektroner (med en viss sannolikhet) vara placerade ungef?r i ett visst omr?de i rymden, men deras exakta matematiska position ?r faktiskt ok?nd.

Konturer med konstant sannolikhetst?thet, ofta kallade "moln", kan ritas runt k?rnan i en atom f?r att f?rest?lla sig var en elektron med st?rsta sannolikhet finns. Heisenbergs os?kerhetsprincip bevisar of?rm?gan att exakt lokalisera en partikel givet dess konjugerade momentum. Vissa modeller i denna teori har en rent abstrakt ber?kningskarakt?r och antyder inte till?mpat v?rde. Men de anv?nds ofta f?r att ber?kna komplexa interaktioner p? niv?n och andra subtila fr?gor. Dessutom till?t denna gren av fysiken forskare att anta m?jligheten av den verkliga existensen av m?nga v?rldar. Kanske kommer vi att kunna se dem snart.

v?gfunktioner

Kvantfysikens lagar ?r mycket omfattande och varierande. De korsar id?n om v?gfunktioner. Vissa speciella skapar en spridning av sannolikheter som i sig ?r konstant eller oberoende av tid, till exempel n?r tiden i ett station?rt energitillst?nd verkar f?rsvinna med avseende p? v?gfunktionen. Detta ?r en av effekterna av kvantfysiken, som ?r grundl?ggande f?r den. Det m?rkliga ?r att fenomenet tid har reviderats radikalt i denna ovanliga vetenskap.

Perturbationsteori

Det finns dock flera p?litliga s?tt att utveckla de l?sningar som beh?vs f?r att arbeta med formler och teorier inom kvantfysik. En s?dan metod, allm?nt k?nd som "perturbationsteori", anv?nder ett analytiskt resultat f?r en element?r kvantmekanisk modell. Den skapades f?r att f? resultat fr?n experiment f?r att utveckla en ?nnu mer komplex modell som ?r relaterad till en enklare modell. H?r ?r rekursionen.

Detta tillv?gag?ngss?tt ?r s?rskilt viktigt i teorin om kvantkaos, som ?r extremt popul?r f?r tolkningen av olika h?ndelser i mikroskopisk verklighet.

Regler och lagar

Kvantmekanikens regler ?r grundl?ggande. De h?vdar att distributionsutrymmet f?r ett system ?r absolut grundl?ggande (det har en punktprodukt). Ett annat p?st?ende ?r att effekterna som observeras av detta system samtidigt ?r m?rkliga operatorer som p?verkar vektorer i just detta medium. D?remot ber?ttar de inte vilket Hilbert-utrymme eller vilka operat?rer som finns f?r tillf?llet. De kan v?ljas p? l?mpligt s?tt f?r att f? en kvantitativ beskrivning av ett kvantsystem.

Betydelse och inflytande

Sedan uppkomsten av denna ovanliga vetenskap har m?nga antiintuitiva aspekter och resultat av studiet av kvantmekanik framkallat h?gljudda filosofiska debatter och m?nga tolkningar. ?ven grundl?ggande fr?gor, s?som reglerna f?r ber?kning av olika amplituder och sannolikhetsf?rdelningar, f?rtj?nar respekt fr?n allm?nheten och m?nga ledande vetenskapsm?n.

Till exempel, en dag p?pekade han sorgligt nog att han inte alls var s?ker p? att n?gon av forskarna f?rstod kvantmekaniken alls. Enligt Steven Weinberg finns det f?r n?rvarande ingen entydig tolkning av kvantmekaniken. Detta tyder p? att forskare har skapat ett "monster", f?r att till fullo f?rst? och f?rklara existensen som de sj?lva inte kan. Detta skadar dock inte p? n?got s?tt relevansen och populariteten f?r denna vetenskap, utan lockar unga yrkesverksamma som vill l?sa riktigt komplexa och obegripliga problem.

Dessutom har kvantmekaniken tvingat fram en fullst?ndig revidering av universums objektiva fysiska lagar, vilket ?r goda nyheter.

K?penhamnstolkning

Enligt denna tolkning beh?vs inte l?ngre den standarddefinition av kausalitet som vi k?nner till fr?n klassisk fysik. Enligt kvantteorier existerar inte kausalitet i vanlig mening f?r oss alls. Alla fysiska fenomen i dem f?rklaras ur synvinkeln av interaktionen mellan de minsta elementarpartiklarna p? subatom?r niv?. Detta omr?de ?r, trots den till synes osannolikhet, extremt lovande.

kvantpsykologi

Vad kan man s?ga om f?rh?llandet mellan kvantfysik och m?nskligt medvetande? Detta ?r vackert skrivet i en bok skriven av Robert Anton Wilson 1990 som heter Quantum Psychology.

Enligt teorin som anges i boken best?ms alla processer som sker i v?r hj?rna av de lagar som beskrivs i den h?r artikeln. Det vill s?ga, detta ?r ett slags f?rs?k att anpassa teorin om kvantfysik till psykologi. Denna teori anses vara paravetenskaplig och ?r inte erk?nd av det akademiska samfundet.

Wilsons bok ?r anm?rkningsv?rd f?r det faktum att han tillhandah?ller en upps?ttning olika tekniker och metoder i den, i en eller annan grad som bevisar hans hypotes. P? ett eller annat s?tt m?ste l?saren sj?lv avg?ra om han tror att s?dana f?rs?k att till?mpa matematiska och fysiska modeller p? humaniora ?r h?llbara eller inte.

Vissa har tagit Wilsons bok som ett f?rs?k att r?ttf?rdiga mystiskt t?nkande och knyta det till vetenskapligt bevisade nymodiga fysiska formuleringar. Detta mycket icke-triviala och sl?ende verk har efterfr?gats i mer ?n 100 ?r. Boken ges ut, ?versatt och l?st ?ver hela v?rlden. Vem vet, kanske med utvecklingen av kvantmekaniken, kommer ?ven forskarsamh?llets inst?llning till kvantpsykologi att f?r?ndras.

Slutsats

Tack vare denna anm?rkningsv?rda teori, som snart blev en separat vetenskap, kunde vi utforska den omgivande verkligheten p? niv?n av subatom?ra partiklar. Detta ?r den minsta niv?n av alla m?jliga, helt otillg?nglig f?r v?r uppfattning. Det fysiker tidigare visste om v?r v?rld beh?ver omedelbart revideras. Absolut alla h?ller med om detta. Det blev uppenbart att olika partiklar kan interagera med varandra p? helt ot?nkbara avst?nd, vilket vi bara kan m?ta med komplexa matematiska formler.

Dessutom har kvantmekaniken (och kvantfysiken) bevisat m?jligheten till m?nga parallella verkligheter, tidsresor och andra saker som genom historien bara ans?gs vara science fiction. Detta ?r utan tvekan ett enormt bidrag inte bara till vetenskapen utan ocks? till m?nsklighetens framtid.

F?r ?lskare av den vetenskapliga bilden av v?rlden kan denna vetenskap vara b?de en v?n och en fiende. Faktum ?r att kvantteorin ?ppnar stora m?jligheter f?r olika spekulationer om ett paravetenskapligt ?mne, vilket redan har visats i exemplet med en av de alternativa psykologiska teorierna. Vissa moderna ockultister, esoteriker och anh?ngare av alternativa religi?sa och andliga r?relser (oftast psykokulter) v?nder sig till de teoretiska konstruktionerna av denna vetenskap f?r att underbygga rationaliteten och sanningen i deras mystiska teorier, ?vertygelser och praktiker.

Detta ?r ett exempel utan motstycke, n?r enkla gissningar om teoretiker och abstrakta matematiska formler ledde till en verklig vetenskaplig revolution och skapade en ny vetenskap som str?k ?ver allt som var k?nt tidigare. Till viss del har kvantfysiken vederlagt den aristoteliska logikens lagar, eftersom den har visat att n?r man v?ljer "antingen-eller" finns det ytterligare ett (eller kanske flera) alternativ.