Bu dunyoda hech kim kvant mexanikasi nima ekanligini tushunmaydi. Bu, ehtimol, u haqida bilish kerak bo'lgan eng muhim narsa. Albatta, ko'plab fiziklar qonunlardan foydalanishni va hatto kvant hisoblashlari asosida hodisalarni bashorat qilishni o'rgandilar. Ammo nima uchun tajriba kuzatuvchisi tizimning harakatini aniqlab, uni ikkita holatdan birini olishga majbur qilgani hali ham noma'lum.

Kuzatuvchining ta'siri ostida muqarrar ravishda o'zgaradigan natijalarga ega bo'lgan tajribalarning ba'zi misollari. Ular kvant mexanikasi amaliy jihatdan ongli fikrning moddiy voqelikka aralashuvi bilan shug‘ullanishini ko‘rsatadi.

Bugungi kunda kvant mexanikasining ko'plab talqinlari mavjud, ammo Kopengagen talqini, ehtimol, eng mashhuri. 1920-yillarda uning umumiy postulatlari Niels Bor va Verner Heisenberg tomonidan ishlab chiqilgan.

Kopengagen talqinining asosi to'lqin funktsiyasi edi. Bu bir vaqtning o'zida mavjud bo'lgan kvant tizimining barcha mumkin bo'lgan holatlari haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan matematik funktsiyadir. Kopengagen talqiniga ko'ra, tizimning holati va uning boshqa holatlarga nisbatan o'rnini faqat kuzatish orqali aniqlash mumkin (to'lqin funksiyasi faqat tizimning u yoki bu holatda bo'lish ehtimolini matematik hisoblash uchun ishlatiladi).

Aytish mumkinki, kuzatuvdan so'ng kvant tizimi klassik bo'lib qoladi va u kuzatilgan holatdan boshqa holatlarda darhol to'xtaydi. Bu xulosa o'z raqiblarini topdi (mashhur Eynshteynning "Xudo zar o'ynamaydi" asarini eslang), ammo hisob-kitoblar va bashoratlarning aniqligi hali ham o'ziga xos edi.

Shunga qaramay, Kopengagen talqini tarafdorlari soni kamayib bormoqda va buning asosiy sababi eksperiment paytida to'lqin funktsiyasining sirli lahzali qulashidir. Ervin Shredingerning kambag'al mushuk bilan mashhur fikrlash tajribasi bu hodisaning bema'niligini ko'rsatishi kerak. Keling, tafsilotlarni eslaylik.

Qora qutining ichida qora mushuk va u bilan birga zahar solingan flakon va zaharni tasodifiy chiqaradigan mexanizm o'tiradi. Masalan, parchalanish vaqtida radioaktiv atom pufakchani sindirishi mumkin. Atom parchalanishining aniq vaqti noma'lum. Faqat yarim yemirilish davri ma'lum, bu davrda parchalanish 50% ehtimollik bilan sodir bo'ladi.

Shubhasiz, tashqi kuzatuvchi uchun quti ichidagi mushuk ikki holatda bo'ladi: u tirik, agar hamma narsa yaxshi bo'lsa yoki o'lik, agar parchalanish sodir bo'lsa va flakon singan bo'lsa. Bu ikkala holat ham vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan mushukning to'lqin funktsiyasi bilan tavsiflanadi.

Qanchalik ko'p vaqt o'tgan bo'lsa, radioaktiv parchalanish ehtimoli shunchalik yuqori bo'ladi. Ammo biz qutini ochishimiz bilan to'lqin funktsiyasi qulab tushadi va biz bu g'ayriinsoniy tajriba natijalarini darhol ko'ramiz.

Aslida, kuzatuvchi qutini ochmaguncha, mushuk hayot va o'lim o'rtasida cheksiz muvozanatni saqlaydi yoki tirik va o'lik bo'ladi. Uning taqdirini faqat kuzatuvchining harakatlari natijasida aniqlash mumkin. Bu bema'nilik Shredinger tomonidan ta'kidlangan.

The New York Times gazetasining mashhur fiziklar o‘rtasida o‘tkazgan so‘roviga ko‘ra, elektron difraksiya tajribasi fan tarixidagi eng hayratlanarli tadqiqotlardan biridir. Uning tabiati nima? Fotosensitiv ekranga elektronlar nurini chiqaradigan manba mavjud. Va bu elektronlar yo'lida to'siq bor, ikkita tirqishli mis plastinka.

Agar elektronlar odatda bizga kichik zaryadlangan to'plar sifatida taqdim etilsa, ekranda qanday rasmni kutishimiz mumkin? Mis plastinkadagi teshiklarga qarama-qarshi ikkita chiziq. Ammo, aslida, ekranda oq va qora chiziqlarni almashtiradigan ancha murakkab naqsh paydo bo'ladi. Buning sababi shundaki, tirqishdan o'tayotganda elektronlar nafaqat zarrachalar, balki to'lqinlar sifatida ham harakat qila boshlaydi (bir vaqtning o'zida to'lqin bo'lishi mumkin bo'lgan fotonlar yoki boshqa yorug'lik zarralari xuddi shunday harakat qiladi).

Bu to?lqinlar kosmosda o?zaro ta'sirlashib, bir-birini to?qnashib, mustahkamlaydi va buning natijasida ekranda yorug?lik va quyuq chiziqlar almashinadigan murakkab naqsh ko?rsatiladi. Shu bilan birga, elektronlar birma-bir o'tib ketsa ham, bu tajriba natijasi o'zgarmaydi - hatto bitta zarracha ham to'lqin bo'lishi va bir vaqtning o'zida ikkita tirqishdan o'tishi mumkin. Bu postulat kvant mexanikasining Kopengagen talqinidagi asosiy postulatlardan biri bo'lib, zarralar bir vaqtning o'zida o'zlarining "oddiy" jismoniy xususiyatlarini va to'lqin kabi ekzotik xususiyatlarini namoyish eta oladilar.

Ammo kuzatuvchi haqida nima deyish mumkin? Bu chalkash hikoyani yanada chalkashtirib yuborgan o'zi. Bu kabi tajribalarda fiziklar elektronning qaysi tirqishdan haqiqatda o‘tganini aniqlash uchun asboblardan foydalanmoqchi bo‘lganlarida, ekrandagi rasm keskin o‘zgarib, “klassik” bo‘lib qoldi: ikkita yoritilgan qism to‘g‘ridan-to‘g‘ri tirqishlarga qarama-qarshi bo‘lib, o‘zgaruvchan chiziqlarsiz.

Elektronlar o'zlarining to'lqin tabiatini tomoshabinlarning hushyor ko'ziga ochishni istamagandek tuyuldi. Bu zulmatga burkangan sirga o'xshaydi. Ammo oddiyroq tushuntirish bor: tizimni kuzatish unga jismoniy ta'sir qilmasdan amalga oshirilmaydi. Buni keyinroq muhokama qilamiz.

2. Isitilgan fullerenlar

Zarrachalar diffraktsiyasi bo'yicha tajribalar nafaqat elektronlar, balki boshqa, ancha katta ob'ektlar bilan ham amalga oshirildi. Masalan, bir necha o'nlab uglerod atomlaridan tashkil topgan yirik va yopiq molekulalar fullerenlar ishlatilgan. Yaqinda Vena universitetining professor Zaylinger boshchiligidagi bir guruh olimlari ushbu tajribalarga kuzatish elementini kiritishga harakat qilishdi. Buning uchun ular harakatlanuvchi fulleren molekulalarini lazer nurlari bilan nurlantirdilar. Keyin tashqi manba tomonidan qizdirilgan molekulalar porlay boshladi va muqarrar ravishda kuzatuvchiga ularning mavjudligini aks ettiradi.

Ushbu yangilik bilan birga molekulalarning xatti-harakati ham o'zgardi. Bunday keng qamrovli kuzatishdan oldin, fullerenlar elektronlar ekranga tegishi bilan oldingi misolga o'xshash to'siqdan juda muvaffaqiyatli qochib ketishdi (to'lqin xususiyatlarini namoyish etish). Ammo kuzatuvchining ishtiroki bilan fullerenlar o'zlarini mutlaqo qonunga bo'ysunadigan jismoniy zarralar kabi tuta boshladilar.

3. Sovutish o'lchovi

Kvant fizikasi olamidagi eng mashhur qonunlardan biri Geyzenberg noaniqlik printsipi bo'lib, unga ko'ra kvant ob'ektining tezligi va o'rnini bir vaqtning o'zida aniqlash mumkin emas. Biz zarrachaning impulsini qanchalik aniq o'lchasak, uning o'rnini shunchalik aniqroq o'lchay olmaymiz. Biroq, bizning makroskopik real dunyomizda, kichik zarrachalarga ta'sir qiluvchi kvant qonunlarining haqiqiyligi odatda e'tibordan chetda qoladi.

AQShlik professor Shvabning so'nggi tajribalari bu sohaga juda qimmatli hissa qo'shmoqda. Ushbu tajribalarda kvant effektlari elektronlar yoki fulleren molekulalari (taxminan diametri 1 nm) darajasida emas, balki kattaroq narsalarda, mayda alyuminiy lentada namoyon bo'ldi. Ushbu lenta ikkala tomonga o'rnatildi, shunda uning o'rtasi to'xtatilgan holatda va tashqi ta'sir ostida tebranishi mumkin edi. Bundan tashqari, yaqin atrofda lenta o'rnini aniq qayd eta oladigan qurilma o'rnatildi. Tajriba natijasida bir nechta qiziqarli narsalar topildi. Birinchidan, ob'ektning holati va lentani kuzatish bilan bog'liq har qanday o'lchov unga ta'sir qildi, har bir o'lchovdan so'ng lentaning holati o'zgardi.

Tajribachilar lentaning koordinatalarini yuqori aniqlik bilan aniqladilar va shu tariqa Heisenberg printsipiga muvofiq uning tezligini va shuning uchun keyingi pozitsiyasini o'zgartirdilar. Ikkinchidan, va kutilmaganda, ba'zi o'lchovlar lentaning sovishiga olib keldi. Shunday qilib, kuzatuvchi ob'ektlarning jismoniy xususiyatlarini ularning mavjudligi bilan o'zgartirishi mumkin.

4. Muzlatish zarralari

Ma'lumki, beqaror radioaktiv zarralar nafaqat mushuklar bilan o'tkazilgan tajribalarda, balki o'z-o'zidan ham parchalanadi. Har bir zarrachaning o'rtacha umri bor, ma'lum bo'lishicha, kuzatuvchining hushyor nazari ostida u ko'payishi mumkin. Ushbu kvant effekti 60-yillarda bashorat qilingan edi va uning yorqin eksperimental isboti Massachusets texnologiya institutining fizika bo'yicha Nobel mukofoti sovrindori Volfgang Ketterle boshchiligidagi guruh tomonidan chop etilgan maqolada paydo bo'ldi.

Ushbu ishda beqaror qo'zg'aluvchan rubidiy atomlarining parchalanishi o'rganildi. Tizimni tayyorlashdan so'ng darhol lazer nurlari yordamida atomlar hayajonlandi. Kuzatish ikki rejimda amalga oshirildi: uzluksiz (tizim doimiy ravishda kichik yorug'lik impulslariga ta'sir qildi) va impulsli (tizim vaqti-vaqti bilan kuchliroq impulslar bilan nurlantirildi).

Olingan natijalar nazariy prognozlarga to'liq mos keldi. Tashqi yorug'lik effektlari zarrachalarning parchalanishini sekinlashtiradi, ularni parchalanish holatidan uzoqroq bo'lgan asl holatiga qaytaradi. Ushbu ta'sirning kattaligi ham bashoratlarga to'g'ri keldi. Beqaror qo'zg'aluvchan rubidiy atomlarining maksimal ishlash muddati 30 baravar oshdi.

5. Kvant mexanikasi va ong

Elektronlar va fullerenlar o'zlarining to'lqin xususiyatlarini ko'rsatishni to'xtatadilar, alyuminiy plitalari soviydi va beqaror zarralar ularning parchalanishini sekinlashtiradi. Ko'ruvchining hushyor ko'zi tom ma'noda dunyoni o'zgartiradi. Nega bu bizning ongimiz dunyo ishiga aralashganiga dalil bo'la olmaydi? Balki Karl Yung va Volfgang Pauli (avstriyalik fizik, Nobel mukofoti laureati, kvant mexanikasining kashshofi) fizika va ong qonunlarini bir-birini to‘ldiruvchi qonunlar sifatida ko‘rish kerak, deganlarida to‘g‘ri bo‘lgandir?

Atrofimizdagi dunyo shunchaki ongimizning xayoliy mahsuli ekanligini tan olishdan bir qadam naridamiz. Fikr qo'rqinchli va jozibali. Keling, yana fiziklarga murojaat qilishga harakat qilaylik. Ayniqsa, so'nggi yillarda, tobora kamroq odamlar kvant mexanikasining sirli to'lqin funktsiyasi bilan Kopengagen talqiniga ishonib, oddiyroq va ishonchli dekoherentsiyaga aylanib bormoqda.

Gap shundaki, kuzatuvlar bilan o'tkazilgan ushbu tajribalarning barchasida eksperimentchilar muqarrar ravishda tizimga ta'sir qilishdi. Ular uni lazer bilan yoritib, o'lchash asboblarini o'rnatdilar. Ularni muhim printsip birlashtirdi: tizimni u bilan o'zaro ta'sir qilmasdan kuzatish yoki uning xususiyatlarini o'lchash mumkin emas. Har qanday o'zaro ta'sir xususiyatlarni o'zgartirish jarayonidir. Ayniqsa, kichkina kvant tizimi ulkan kvant ob'ektlariga ta'sir qilganda. Ba'zi abadiy neytral buddist kuzatuvchi printsipial jihatdan mumkin emas. Va bu erda termodinamika nuqtai nazaridan qaytarib bo'lmaydigan "dekogerentlik" atamasi o'ynaydi: tizimning kvant xususiyatlari boshqa yirik tizim bilan o'zaro ta'sirlashganda o'zgaradi.

Bu o?zaro ta'sir jarayonida kvant sistemasi o?zining asl xossalarini yo?qotib, xuddi katta tizimga “bo?ysunayotgan”dek klassik bo?lib qoladi. Bu Shredinger mushukining paradoksini ham tushuntiradi: mushuk juda katta tizim, shuning uchun uni dunyoning qolgan qismidan ajratib bo'lmaydi. Ushbu fikrlash tajribasining dizayni mutlaqo to'g'ri emas.

Qanday bo'lmasin, agar biz ong orqali yaratilish aktining haqiqatini taxmin qilsak, decoherence ancha qulayroq yondashuv bo'lib tuyuladi. Ehtimol, hatto juda qulay. Ushbu yondashuv bilan butun klassik dunyo decoherencening katta natijasiga aylanadi. Va bu sohadagi eng mashhur kitoblardan birining muallifi ta'kidlaganidek, bunday yondashuv mantiqan "dunyoda zarrachalar yo'q" yoki "asosiy darajada vaqt yo'q" kabi gaplarga olib keladi.

Haqiqat nima: yaratuvchi-kuzatuvchidami yoki kuchli dekoherensiyadami? Biz ikkita yomonlikdan birini tanlashimiz kerak. Shunga qaramay, olimlar kvant effektlari bizning aqliy jarayonlarimizning ko'rinishi ekanligiga tobora ko'proq ishonch hosil qilmoqdalar. Kuzatish qayerda tugashi va haqiqat boshlanishi har birimizga bog'liq.

Kvant fizikasi dunyo haqidagi tushunchamizni tubdan o'zgartirdi. Kvant fizikasiga ko'ra, biz ongimiz bilan yoshartirish jarayoniga ta'sir qilishimiz mumkin!

Nima uchun bu mumkin?Kvant fizikasi nuqtai nazaridan, bizning voqeligimiz sof potentsiallar manbai, tanamizni, ongimizni va butun olamni tashkil etuvchi xom ashyo manbaidir.Umumjahon energiya va axborot maydoni hech qachon o'zgarish va o'zgarishdan to'xtamaydi. har soniyada yangi narsa.

20-asrda subatomik zarralar va fotonlar bilan o'tkazilgan fizik tajribalar davomida tajribaning borishini kuzatish fakti uning natijalarini o'zgartirishi aniqlandi. Biz e'tiborimizni qaratgan narsaga reaktsiya berishi mumkin.

Bu haqiqatni har safar olimlarni hayratda qoldiradigan klassik tajriba tasdiqlaydi. Bu ko'plab laboratoriyalarda takrorlangan va har doim bir xil natijalar olingan.

Ushbu tajriba uchun yorug'lik manbai va ikkita tirqishli ekran tayyorlandi. Yorug'lik manbai sifatida fotonlarni yagona impulslar ko'rinishida "otish" qurilmasi ishlatilgan.

Tajribaning borishi kuzatildi. Tajriba tugagandan so'ng, tirqishlar orqasida joylashgan fotosurat qog'ozida ikkita vertikal chiziq ko'rindi. Bu tirqishlardan o'tib, fotografik qog'ozni yoritgan fotonlarning izlari.

Ushbu tajriba avtomatik rejimda, inson aralashuvisiz takrorlanganda, fotografik qog'ozdagi rasm o'zgardi:

Agar tadqiqotchi qurilmani yoqdi va tark etsa va 20 daqiqadan so'ng fotografik qog'oz paydo bo'lsa, unda ikkita emas, balki ko'plab vertikal chiziqlar topilgan. Bular radiatsiya izlari edi. Ammo rasm boshqacha edi.

Fotoqog‘ozdagi izning tuzilishi tirqishlardan o‘tgan to‘lqin iziga o‘xshardi.Yorug‘lik to‘lqin yoki zarracha xossalarini namoyon qilishi mumkin.

Kuzatishning oddiy fakti natijasida to'lqin yo'qoladi va zarrachalarga aylanadi. Agar siz kuzatmasangiz, fotosurat qog'ozida to'lqinning izi paydo bo'ladi. Ushbu jismoniy hodisa kuzatuvchi effekti deb ataladi.

Xuddi shu natijalar boshqa zarralar bilan ham olingan. Tajribalar ko'p marta takrorlandi, lekin har safar ular olimlarni hayratda qoldirdi. Shunday qilib, kvant darajasida materiya odamning diqqatiga ta'sir qilishi aniqlandi. Bu fizikada yangilik edi.

Zamonaviy fizika tushunchalariga ko'ra, hamma narsa bo'shliqdan moddiylashadi. Bu bo'shliq "kvant maydoni", "nol maydon" yoki "matritsa" deb ataladi. Bo'shliq materiyaga aylanishi mumkin bo'lgan energiyani o'z ichiga oladi.

Materiya konsentrlangan energiyadan iborat - bu 20-asr fizikasining fundamental kashfiyoti.

Atomda qattiq qismlar mavjud emas. Ob'ektlar atomlardan tashkil topgan. Lekin nima uchun jismlar qattiq? G'isht devoriga biriktirilgan barmoq u orqali o'tmaydi. Nega? Bu atomlar va elektr zaryadlarining chastotali xarakteristikalaridagi farqlarga bog'liq. Har bir atom turi o'ziga xos tebranish chastotasiga ega. Bu ob'ektlarning fizik xususiyatlaridagi farqlarni aniqlaydi. Agar tanani tashkil etuvchi atomlarning tebranish chastotasini o'zgartirish mumkin bo'lsa, u holda odam devorlardan o'tishi mumkin edi. Lekin qo'l atomlari va devor atomlarining tebranish chastotalari yaqin. Shuning uchun barmoq devorga suyanadi.

Har qanday shovqin uchun chastota rezonansi zarur.

Buni oddiy misol bilan tushunish oson. Agar siz tosh devorni chiroq nuri bilan yoritsangiz, yorug'lik devor tomonidan to'sib qo'yiladi. Biroq, mobil telefon radiatsiyasi bu devor orqali osongina o'tadi. Bularning barchasi fonar va mobil telefonning nurlanishi o'rtasidagi chastota farqlari haqida. Ushbu matnni o'qiyotganingizda, tanangizdan juda xilma-xil nurlanish oqimlari o'tadi. Bular kosmik nurlanish, radiosignallar, millionlab mobil telefonlarning signallari, erdan keladigan radiatsiya, quyosh radiatsiyasi, maishiy texnika tomonidan yaratilgan radiatsiya va boshqalar.

Siz buni his qilmaysiz, chunki siz faqat yorug'likni ko'rishingiz va faqat tovushni eshitishingiz mumkin. Ko'zlaringni yumib jim o'tirsang ham, boshingdan millionlab telefon suhbatlari, televidenie yangiliklari suratlari va radio xabarlar o'tadi. Siz buni sezmaysiz, chunki tanangizni tashkil etuvchi atomlar va radiatsiya o'rtasida chastotalar rezonansi yo'q. Ammo rezonans bo'lsa, siz darhol reaksiyaga kirishasiz. Misol uchun, siz faqat sizni o'ylagan sevganingizni eslaganingizda. Koinotdagi hamma narsa rezonans qonunlariga bo'ysunadi.

Dunyo energiya va axborotdan iborat. Eynshteyn dunyoning tuzilishi haqida ko'p o'ylagandan so'ng: "Koinotda mavjud bo'lgan yagona haqiqat bu maydondir". To'lqinlar dengizning yaratilishi bo'lgani kabi, materiyaning barcha ko'rinishlari: organizmlar, sayyoralar, yulduzlar, galaktikalar dalaning yaratilishidir.

Savol tug'iladi, materiya daladan qanday yaratilgan? Materiya harakatini qaysi kuch boshqaradi?

Tadqiqotchi olimlar ularni kutilmagan javobga olib kelishdi. Kvant fizikasi asoschisi Maks Plank Nobel mukofotidagi nutqida quyidagilarni aytdi:

“Olamdagi hamma narsa kuch tufayli yaratilgan va mavjuddir. Biz bu kuchning orqasida barcha materiyaning matritsasi bo'lgan ongli aql borligini taxmin qilishimiz kerak.

MATEMATNI ONG BOSHQARADI

20-21-asrlar bo?sag?asida nazariy fizikada elementar zarrachalarning g?alati xossalarini tushuntirish imkonini beruvchi yangi g?oyalar paydo bo?ldi. Zarrachalar bo'shliqdan paydo bo'lishi va birdan yo'qolishi mumkin. Olimlar parallel olamlar mavjudligi ehtimolini tan olishadi. Ehtimol, zarralar koinotning bir qatlamidan ikkinchisiga o'tadi. Bu g‘oyalarni ishlab chiqishda Stiven Xoking, Edvard Vitten, Xuan Maldacena, Leonard Sasskind kabi mashhur shaxslar ishtirok etmoqda.

Nazariy fizika kontseptsiyalariga ko'ra, Olam ko'plab uyali qo'g'irchoqlardan - qatlamlardan tashkil topgan uyali qo'g'irchoqqa o'xshaydi. Bu koinotlarning variantlari - parallel olamlar. Bir-birining yonidagilar juda o'xshash. Ammo qatlamlar bir-biridan qanchalik uzoq bo'lsa, ular orasidagi o'xshashliklar shunchalik kam bo'ladi. Nazariy jihatdan, bir koinotdan ikkinchisiga o'tish uchun kosmik kemalar kerak emas. Barcha mumkin bo'lgan variantlar bir-birining ichida joylashgan. Birinchi marta bu g'oyalar 20-asrning o'rtalarida olimlar tomonidan aytilgan. 20-21-asrlar oxirida ular matematik tasdiqni oldilar. Bugungi kunda bunday ma'lumotlar jamoatchilik tomonidan oson qabul qilinadi. Biroq, bir necha yuz yil oldin, bunday bayonotlar uchun ular olovda yoqib yuborilishi yoki aqldan ozgan deb e'lon qilinishi mumkin edi.

Hamma narsa bo'shlikdan kelib chiqadi. Hammasi harakatda. Elementlar illyuziyadir. Materiya energiyadan tashkil topgan. Hamma narsa fikr bilan yaratilgan. Kvant fizikasining bu kashfiyotlarida hech qanday yangilik yo'q. Bularning barchasi qadimgi donishmandlarga ma'lum edi. Yashirin hisoblangan va faqat tashabbuskorlar uchun mavjud bo'lgan ko'plab tasavvuf ta'limotlarida fikrlar va narsalar o'rtasida farq yo'qligi aytilgan.Dunyodagi hamma narsa energiya bilan to'la. Koinot fikrga javob beradi. Energiya diqqatni kuzatib boradi.

E'tiboringizni nimaga qaratganingiz o'zgara boshlaydi. Turli xil shakllardagi bu fikrlar Bibliyada, qadimgi gnostik matnlarda, Hindiston va Janubiy Amerikada paydo bo'lgan mistik ta'limotlarda berilgan. Qadimgi piramidalar quruvchilar buni taxmin qilishgan. Bu bilimlar bugungi kunda voqelikni manipulyatsiya qilishda foydalanilayotgan yangi texnologiyalarning kalitidir.

Bizning tanamiz atrof-muhit bilan doimiy dinamik almashinuv holatida bo'lgan energiya, axborot va aql sohasidir. Ongning impulslari doimo, har soniyada tanaga hayotning o'zgaruvchan talablariga moslashish uchun yangi shakllar beradi.

Kvant fizikasi nuqtai nazaridan, bizning jismoniy tanamiz ongimiz ta'sirida barcha oraliq asrlarni bosib o'tmasdan, bir biologik asrdan ikkinchisiga kvant sakrashini amalga oshirishga qodir. nashr etilgan

P.S. Va unutmangki, iste'molingizni o'zgartirish orqali biz birgalikda dunyoni o'zgartiramiz! © econet

Kvant mexanikasi ixtiro qilinishidan oldin mavjud bo'lgan klassik fizika tabiatni oddiy (makroskopik) miqyosda tasvirlaydi. Klassik fizikadagi ko'pgina nazariyalarni biz o'rganib qolgan shkalalar bo'yicha ishlaydigan yaqinlashishlar sifatida chiqarish mumkin. Kvant fizikasi (u ham kvant mexanikasi) klassik fandan farq qiladi, chunki ulangan tizimning energiyasi, impuls, burchak momentum va boshqa miqdorlari diskret qiymatlar (kvantlash) bilan cheklangan. Ob'ektlar zarrachalar shaklida ham, to'lqinlar shaklida ham o'ziga xos xususiyatlarga ega (to'lqin zarralarining ikkiligi). Shuningdek, ushbu fanda miqdorlarni o'lchash mumkin bo'lgan aniqlik chegaralari mavjud (noaniqlik printsipi).

Aytish mumkinki, kvant fizikasi paydo bo'lgandan keyin aniq fanlarda o'ziga xos inqilob sodir bo'ldi, bu esa ilgari inkor etib bo'lmaydigan haqiqat deb hisoblangan barcha eski qonunlarni qayta ko'rib chiqish va tahlil qilish imkonini berdi. Yaxshimi yoki yomonmi? Ehtimol, bu yaxshi, chunki haqiqiy ilm hech qachon to'xtamasligi kerak.

Biroq, "kvant inqilobi" eski maktab fiziklari uchun o'ziga xos zarba bo'ldi, ular ilgari ishongan narsalar shoshilinch qayta ko'rib chiqishga muhtoj bo'lgan noto'g'ri va arxaik nazariyalar to'plami bo'lib chiqqani bilan murosaga kelishlari kerak edi. va yangi voqelikka moslashish. Ko'pchilik fiziklar taniqli fan haqidagi bu yangi g'oyalarni ishtiyoq bilan qabul qilib, uni o'rganish, rivojlantirish va amalga oshirishga hissa qo'shishdi. Bugungi kunda kvant fizikasi butun fanning dinamikasini belgilab beradi. Ilg'or eksperimental loyihalar (masalan, Katta adron kollayderi) aynan u tufayli paydo bo'lgan.

Ochilish

Kvant fizikasi asoslari haqida nima deyish mumkin? U asta-sekin klassik fizika bilan kelisha olmaydigan hodisalarni tushuntirishga qaratilgan turli nazariyalardan paydo bo'ldi, masalan, 1900 yilda Maks Plankning yechimi va uning ko'plab ilmiy muammolarning nurlanish muammosiga yondashuvi, 1905 yilgi maqoladagi energiya va chastota o'rtasidagi muvofiqlik. fotoelektr effektlarini tushuntirgan Albert Eynshteyn tomonidan. Kvant fizikasining dastlabki nazariyasi 1920-yillarning o?rtalarida Verner Geyzenberg, Maks Born va boshqalar tomonidan to?liq qayta ko?rib chiqilgan. Zamonaviy nazariya turli xil maxsus ishlab chiqilgan matematik tushunchalarda shakllantirilgan. Ulardan birida arifmetik funktsiya (yoki to'lqin funktsiyasi) bizga impulsning joylashish ehtimoli amplitudasi haqida to'liq ma'lumot beradi.

Yorug'likning to'lqinli mohiyatini ilmiy o'rganish bundan 200 yil oldin, o'sha davrning buyuk va taniqli olimlari o'zlarining eksperimental kuzatishlari asosida yorug'lik nazariyasini taklif qilgan, ishlab chiqqan va isbotlagan paytdan boshlangan. Ular buni to'lqin deb atashgan.

1803 yilda taniqli ingliz olimi Tomas Yang o'zining mashhur qo'shaloq tajribasini o'tkazdi, natijada u "Yorug'lik va ranglarning tabiati to'g'risida" nomli mashhur asarini yozdi, bu bizga tanish bo'lgan ushbu hodisalar haqida zamonaviy g'oyalarni shakllantirishda katta rol o'ynadi. hammasi. Ushbu tajriba ushbu nazariyani umumiy qabul qilishda katta rol o'ynadi.

Bunday tajribalar ko'pincha turli kitoblarda tasvirlangan, masalan, "Dummiya uchun kvant fizikasi asoslari". Elementar zarrachalarni tezlashtirish bo'yicha zamonaviy tajribalar, masalan, Katta adron kollayderida Xiggs bozonini qidirish (qisqacha LHC) ko'plab sof nazariy kvant nazariyalarining amaliy tasdig'ini topish uchun aniq amalga oshiriladi.

Hikoya

1838 yilda Maykl Faraday butun dunyoni xursand qilib, katod nurlarini kashf etdi. Ushbu shov-shuvli tadqiqotlardan so'ng, Gustav Kirxgof tomonidan "qora tana" deb ataladigan radiatsiya muammosi haqidagi bayonot (1859), shuningdek, Lyudvig Boltsmanning har qanday jismoniy tizimning energiya holatlari ham bo'lishi mumkin degan mashhur taxmini paydo bo'ldi. diskret bo'ling (1877). Keyinchalik Maks Plank (1900) tomonidan ishlab chiqilgan kvant gipotezasi paydo bo'ldi. U kvant fizikasining asoslaridan biri hisoblanadi. Energiya diskret "kvantalarda" (yoki energiya paketlarida) chiqarilishi va so'rilishi mumkinligi haqidagi jasur bayonot qora tana nurlanishining kuzatilishi mumkin bo'lgan naqshlariga to'liq mos keladi.

Kvant fizikasiga katta hissa qo'shgan dunyoga mashhur Albert Eynshteyn. Kvant nazariyalaridan ta'sirlanib, u o'zinikini yaratdi. Umumiy nisbiylik nazariyasi - bu shunday deyiladi. Kvant fizikasidagi kashfiyotlar nisbiylikning maxsus nazariyasining rivojlanishiga ham ta'sir ko'rsatdi. O'tgan asrning birinchi yarmida ko'plab olimlar Eynshteyn taklifi bilan ushbu fanni o'rganishga kirishdilar. O'sha paytda u birinchi o'rinda edi, hamma uni yaxshi ko'rardi, hamma unga qiziqardi. Buning ajablanarli joyi yo'q, chunki u klassik fizika fanida juda ko'p "teshiklarni" yopdi (ammo u yangilarini ham yaratdi), vaqt sayohati, telekinez, telepatiya va parallel olamlarni ilmiy asoslashni taklif qildi.

Kuzatuvchining roli

Har qanday hodisa yoki holat bevosita kuzatuvchiga bog'liq. Odatda, aniq fanlardan yiroq odamlarga kvant fizikasi asoslari shunday qisqacha tushuntiriladi. Biroq, aslida, hamma narsa ancha murakkab.

Bu asrlar davomida odamlarning atrofdagi voqealarga ta'sir qilish qobiliyatini ta'kidlab kelgan ko'plab okklyuziv va diniy an'analarga to'liq mos keladi. Bu qaysidir ma'noda, ekstrasensor idrokni ilmiy tushuntirish uchun ham asos bo'lib xizmat qiladi, chunki hozirda shaxs (kuzatuvchi) jismoniy hodisalarga fikr kuchi bilan ta'sir ko'rsatishga qodir degan ta'kid bema'ni ko'rinmaydi.

Kuzatiladigan hodisa yoki ob'ektning har bir xos holati kuzatuvchining xos vektoriga mos keladi. Agar operator (kuzatuvchi) spektri diskret bo'lsa, kuzatilayotgan ob'ekt faqat diskret xos qiymatlarga erisha oladi. Ya'ni, kuzatish ob'ekti, shuningdek, uning xarakteristikalari aynan shu operator tomonidan to'liq aniqlanadi.

An'anaviy klassik mexanikadan (yoki fizikadan) farqli o'laroq, pozitsiya va momentum kabi konjugat o'zgaruvchilarni bir vaqtning o'zida bashorat qilish mumkin emas. Misol uchun, elektronlar (ma'lum bir ehtimollik bilan) kosmosning ma'lum bir hududida joylashgan bo'lishi mumkin, ammo ularning matematik aniq pozitsiyasi aslida noma'lum.

Ko'pincha "bulutlar" deb ataladigan doimiy ehtimollik zichligi konturlari elektronning eng ko'p joylashishini kontseptsiyalash uchun atom yadrosi atrofida chizilishi mumkin. Heisenberg noaniqlik printsipi zarrachaning konjugat momentini hisobga olgan holda aniq joylashuvini aniqlay olmasligini isbotlaydi. Ushbu nazariyaning ba'zi modellari sof mavhum hisoblash xarakteriga ega va qo'llaniladigan qiymatni anglatmaydi. Biroq, ular ko'pincha darajadagi murakkab shovqinlarni va boshqa nozik masalalarni hisoblash uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, fizikaning ushbu sohasi olimlarga ko'plab olamlarning haqiqiy mavjudligini taxmin qilish imkonini berdi. Ehtimol, biz ularni tez orada ko'rishimiz mumkin.

to'lqin funktsiyalari

Kvant fizikasi qonunlari juda katta hajmli va xilma-xildir. Ular to'lqin funktsiyalari g'oyasi bilan kesishadi. Ba'zi maxsuslar, tabiiy ravishda doimiy yoki vaqtga bog'liq bo'lmagan ehtimollar tarqalishini yaratadi, masalan, energiyaning statsionar holatida vaqt to'lqin funktsiyasiga nisbatan yo'qolgandek tuyuladi. Bu kvant fizikasining asosiy ta'siridan biridir. Qizig'i shundaki, bu noodatiy fanda vaqt hodisasi tubdan qayta ko'rib chiqilgan.

Perturbatsiya nazariyasi

Biroq, kvant fizikasida formulalar va nazariyalar bilan ishlash uchun zarur bo'lgan yechimlarni ishlab chiqishning bir necha ishonchli usullari mavjud. Odatda "bezovtalanish nazariyasi" deb nomlanuvchi shunday usullardan biri elementar kvant mexanik modeli uchun analitik natijadan foydalanadi. U soddaroq model bilan bog'liq bo'lgan yanada murakkab modelni ishlab chiqish uchun tajribalar natijalarini olish uchun yaratilgan. Mana rekursiya.

Ushbu yondashuv, ayniqsa, mikroskopik voqelikdagi turli hodisalarni talqin qilish uchun juda mashhur bo'lgan kvant xaos nazariyasida muhim ahamiyatga ega.

Qoidalar va qonunlar

Kvant mexanikasi qoidalari asosiy hisoblanadi. Ularning ta'kidlashicha, tizimni joylashtirish maydoni mutlaqo asosiy (u nuqta mahsulotiga ega). Yana bir bayonot shundaki, ushbu tizim tomonidan kuzatilgan effektlar bir vaqtning o'zida ushbu muhitdagi vektorlarga ta'sir qiluvchi o'ziga xos operatorlardir. Biroq, ular bizga hozirda qaysi Hilbert fazosi yoki qaysi operatorlar mavjudligini aytmaydi. Ular kvant tizimining miqdoriy tavsifini olish uchun mos ravishda tanlanishi mumkin.

Ahamiyati va ta'siri

Ushbu g'ayrioddiy fan paydo bo'lganidan beri kvant mexanikasini o'rganishning ko'plab antiintuitiv jihatlari va natijalari baland falsafiy munozaralar va ko'plab talqinlarni keltirib chiqardi. Hatto turli xil amplitudalar va ehtimollik taqsimotlarini hisoblash qoidalari kabi fundamental savollar ham jamoatchilik va ko'plab yetakchi olimlar tomonidan hurmatga loyiqdir.

Misol uchun, bir kuni u afsus bilan ta'kidladiki, u olimlarning hech biri kvant mexanikasini umuman tushunmasligiga amin emasman. Stiven Vaynbergning so'zlariga ko'ra, hozirda kvant mexanikasining yagona talqini yo'q. Bu shuni ko'rsatadiki, olimlar "yirtqich hayvon" yaratdilar, uning mavjudligini to'liq tushunish va tushuntirish uchun ular o'zlari qila olmaydilar. Biroq, bu hech qanday tarzda ushbu fanning dolzarbligi va ommabopligiga zarar etkazmaydi, balki haqiqatan ham murakkab va tushunarsiz muammolarni hal qilishni xohlaydigan yosh mutaxassislarni jalb qiladi.

Bundan tashqari, kvant mexanikasi koinotning ob'ektiv fizik qonunlarini to'liq qayta ko'rib chiqishga majbur qildi, bu yaxshi yangilik.

Kopengagen talqini

Ushbu talqinga ko'ra, klassik fizikadan bizga ma'lum bo'lgan sababiy bog'liqlikning standart ta'rifi endi kerak emas. Kvant nazariyalariga ko'ra, biz uchun odatiy ma'nodagi nedensellik umuman mavjud emas. Ulardagi barcha fizik hodisalar subatomik darajadagi eng kichik elementar zarralarning o'zaro ta'siri nuqtai nazaridan tushuntiriladi. Bu hudud, ehtimolliksiz ko'rinishiga qaramay, juda istiqbolli.

kvant psixologiyasi

Kvant fizikasi va inson ongi o'rtasidagi munosabatlar haqida nima deyish mumkin? Bu 1990 yilda Robert Anton Uilson tomonidan yozilgan "Kvant psixologiyasi" kitobida juda yaxshi yozilgan.

Kitobda bayon etilgan nazariyaga ko'ra, miyamizda sodir bo'ladigan barcha jarayonlar ushbu maqolada tasvirlangan qonunlar bilan belgilanadi. Ya'ni, bu kvant fizikasi nazariyasini psixologiyaga moslashtirishga urinishning bir turi. Bu nazariya parailmiy hisoblanadi va akademik hamjamiyat tomonidan tan olinmaydi.

Uilsonning kitobi u yoki bu darajada o'z gipotezasini isbotlovchi turli xil texnika va amaliyotlar to'plamini taqdim etishi bilan ajralib turadi. Qanday bo'lmasin, o'quvchi matematik va fizik modellarni gumanitar fanlarga qo'llashga urinishlarning hayotiyligiga ishonadimi yoki yo'qmi, o'zi qaror qilishi kerak.

Ba'zilar Uilsonning kitobini mistik tafakkurni oqlashga va uni ilmiy jihatdan isbotlangan yangi jismoniy formulalar bilan bog'lashga urinish sifatida qabul qilishdi. Bu juda ahamiyatsiz va hayratlanarli ish 100 yildan ortiq vaqtdan beri talabga ega. Kitob butun dunyoda nashr etiladi, tarjima qilinadi va o'qiladi. Kim biladi deysiz, balki kvant mexanikasi rivojlanishi bilan ilmiy jamoatchilikning kvant psixologiyasiga munosabati ham o'zgaradi.

Xulosa

Tez orada alohida fanga aylangan ushbu ajoyib nazariya tufayli biz atrofdagi haqiqatni subatomik zarralar darajasida o'rganishga muvaffaq bo'ldik. Bu barcha mumkin bo'lgan eng kichik daraja, bizning idrokimiz uchun mutlaqo erishib bo'lmaydi. Fiziklar bizning dunyomiz haqida ilgari bilgan narsalarni zudlik bilan qayta ko'rib chiqish kerak. Bu fikrga mutlaqo hamma rozi. Turli zarralar bir-biri bilan mutlaqo aql bovar qilmaydigan masofalarda o'zaro ta'sir qilishi aniq bo'ldi, biz buni faqat murakkab matematik formulalar bilan o'lchashimiz mumkin.

Bundan tashqari, kvant mexanikasi (va kvant fizikasi) ko'plab parallel haqiqatlar, vaqt sayohati va tarix davomida faqat ilmiy fantastika deb hisoblangan boshqa narsalar mavjudligini isbotladi. Bu, shubhasiz, nafaqat ilm-fanga, balki insoniyat kelajagi uchun ham ulkan hissadir.

Dunyoning ilmiy manzarasini sevuvchilar uchun bu fan ham do'st, ham dushman bo'lishi mumkin. Gap shundaki, kvant nazariyasi parailmiy mavzu bo'yicha turli taxminlar uchun keng imkoniyatlar ochadi, bu muqobil psixologik nazariyalardan biri misolida allaqachon ko'rsatilgan. Ba'zi zamonaviy okkultistlar, ezoteriklar va muqobil diniy va ma'naviy oqimlarning tarafdorlari (ko'pincha psixokultlar) o'zlarining mistik nazariyalari, e'tiqodlari va amaliyotlarining mantiqiyligi va haqiqatini asoslash uchun ushbu fanning nazariy konstruktsiyalariga murojaat qilishadi.

Bu misli ko'rilmagan holat, nazariyotchilarning oddiy taxminlari va mavhum matematik formulalar haqiqiy ilmiy inqilobga olib keldi va ilgari ma'lum bo'lgan hamma narsani kesib tashlagan yangi fanni yaratdi. Kvant fizikasi ma'lum darajada Aristotel mantig'ining qonunlarini rad etdi, chunki u "yoki-yoki" ni tanlashda yana bitta (yoki, ehtimol, bir nechta) alternativa mavjudligini ko'rsatdi.

Salom aziz o'quvchilar. Agar siz hayotdan orqada qolishni, chinakam baxtli va sog'lom inson bo'lishni istamasangiz, zamonaviy kvant fizikasi sirlarini bilishingiz kerak, hech bo'lmaganda olimlar koinotning qaysi chuqurliklarini qazib olgani haqida ozgina tasavvurga ega bo'lishingiz kerak. Bugun. Sizda chuqur ilmiy tafsilotlarga kirishga vaqtingiz yo'q, lekin siz faqat mohiyatni tushunishni xohlaysiz, lekin noma'lum dunyoning go'zalligini ko'rishni xohlaysiz, keyin ushbu maqola: oddiy qo'g'irchoqlar yoki uy bekalari uchun kvant fizikasi shunchaki. Siz uchun. Men kvant fizikasi nima ekanligini tushuntirishga harakat qilaman, lekin oddiy so'zlar bilan aytganda, aniq ko'rsatish uchun.

"Baxt, salomatlik va kvant fizikasi o'rtasida qanday bog'liqlik bor?" - deb so'raysiz.

Gap shundaki, u inson ongi, ongning tanaga ta'siri bilan bog'liq ko'plab tushunarsiz savollarga javob berishga yordam beradi. Afsuski, tibbiyot klassik fizikaga tayanib, har doim ham sog'lom bo'lishga yordam bermaydi. Psixologiya esa baxtni qanday topishni to'g'ri ayta olmaydi.

Faqatgina dunyoni chuqurroq bilish bizga kasallikni qanday engish kerakligini va baxt qayerda yashashini tushunishga yordam beradi. Bu bilim koinotning chuqur qatlamlarida mavjud. Kvant fizikasi yordamga keladi. Tez orada siz hamma narsani bilib olasiz.

Kvant fizikasi oddiy so'zlar bilan nimani o'rganadi

Ha, haqiqatan ham kvant fizikasini tushunish juda qiyin, chunki u mikrodunyo qonunlarini o'rganadi. Ya'ni, dunyo o'zining chuqur qatlamlarida, juda kichik masofalarda, inson uchun qarash juda qiyin.

Ma’lum bo‘lishicha, dunyo u yerda o‘zini biz o‘rganib qolgandek emas, juda g‘alati, sirli va tushunarsiz tutadi.

Kvant fizikasining barcha murakkabligi va tushunmovchiligi shundan kelib chiqadi.

Ammo ushbu maqolani o'qib chiqqandan so'ng, siz o'z bilimlaringiz doirasini kengaytirasiz va dunyoga butunlay boshqacha ko'z bilan qaraysiz.

Kvant fizikasi tarixi haqida qisqacha

Hammasi 20-asrning boshlarida, Nyuton fizikasi ko'p narsalarni tushuntirib bera olmagan va olimlar boshi berk ko'chaga kirgan paytda boshlandi. Keyin Maks Plank kvant tushunchasini kiritdi. Albert Eynshteyn bu fikrni o'ziga oldi va yorug'lik uzluksiz emas, balki porsiyalarda - kvantlarda (fotonlarda) tarqalishini isbotladi. Bundan oldin yorug'lik to'lqinli tabiatga ega deb hisoblangan.

Ammo keyinroq ma'lum bo'lishicha, har qanday elementar zarra nafaqat kvant, ya'ni qattiq zarracha, balki to'lqin hamdir. Shunday qilib kvant fizikasida korpuskulyar-to'lqinli dualizm paydo bo'ldi, birinchi paradoks va mikrodunyoning sirli hodisalari kashfiyotining boshlanishi.

Eng qiziqarli paradokslar mashhur ikki yoriqli eksperiment o'tkazilganda boshlandi, shundan so'ng sirlar yanada ko'payib ketdi. Aytishimiz mumkinki, kvant fizikasi u bilan boshlangan. Keling, buni ko'rib chiqaylik.

Kvant fizikasida ikki yoriqli tajriba

Vertikal chiziqlar ko'rinishidagi ikkita tirqishli plastinkani tasavvur qiling. Biz bu plastinka orqasiga ekran qo'yamiz. Agar biz yorug'likni plastinkaga yo'naltirsak, ekranda interferentsiya naqshini ko'ramiz. Ya'ni, quyuq va yorqin vertikal chiziqlarni almashtirish. Interferentsiya biror narsaning to'lqin harakati natijasidir, bizning holatlarimizda yorug'lik.

Agar siz yonma-yon joylashgan ikkita teshikdan suv to'lqinini o'tkazsangiz, interferensiya nima ekanligini tushunasiz. Ya'ni, yorug'lik xuddi to'lqinli tabiatga ega bo'lib chiqadi. Ammo fizika, to?g?rirog?i Eynshteyn isbotlaganidek, u foton zarralari orqali tarqaladi. Allaqachon paradoks. Ammo korpuskulyar-to'lqinli dualizm endi bizni ajablantirmaydi. Kvant fizikasi yorug'lik o'zini to'lqin kabi tutishini, lekin fotonlardan iborat ekanligini aytadi. Ammo mo''jizalar endi boshlanmoqda.

Keling, yorug'lik emas, balki elektronlar chiqaradigan ikkita teshikli plastinka oldiga qurol qo'yaylik. Elektronlarni otishni boshlaylik. Plastinka orqasidagi ekranda nimani ko'ramiz?

Axir, elektronlar zarralardir, ya'ni ikkita tirqishdan o'tadigan elektronlar oqimi ekranda faqat ikkita chiziq, tirqishlarga qarama-qarshi ikkita iz qoldirishi kerak. Ikki teshikdan o'tib, ekranga tegib turgan toshlarni tasavvur qildingizmi?

Lekin biz aslida nimani ko'ramiz? Hammasi bir xil interferentsiya sxemasi. Xulosa nima: elektronlar to'lqinlarda tarqaladi. Shunday qilib, elektronlar to'lqinlardir. Lekin oxir-oqibat u elementar zarradir. Yana fizikada korpuskulyar-to'lqinli dualizm.

Ammo biz taxmin qilishimiz mumkinki, chuqurroq darajada elektron zarrachadir va bu zarralar birlashganda, ular to'lqin kabi harakat qila boshlaydi. Masalan, dengiz to'lqini to'lqin, lekin u suv tomchilaridan, kichikroq darajada esa molekulalardan, keyin esa atomlardan iborat. OK, mantiq mustahkam.

Keyin elektronlar oqimi bilan emas, balki ma'lum vaqtdan keyin elektronlarni alohida-alohida qo'yib yuboraylik. Go'yo biz yoriqlardan dengiz to'lqini emas, balki bolalar suv qurolidan alohida tomchilarni tupurayotgandek.

Bu holda turli xil suv tomchilari turli teshiklarga tushishi mantiqan to'g'ri. Plitaning orqasidagi ekranda to'lqinning interferentsiyasini emas, balki har bir tirqishning qarshisida ikkita aniq zarba chekkasini ko'rish mumkin edi. Agar biz mayda toshlarni tashlasak, xuddi shu narsani ko'ramiz, ular ikkita yoriqdan uchib o'tib, ikkita teshikdan soya kabi iz qoldiradilar. Keling, elektron ta'sirlardan ekranda bu ikki chiziqni ko'rish uchun alohida elektronlarni otamiz. Ular birini qo'yib yuborishdi, kutishdi, ikkinchisini kutishdi va hokazo. Kvant fiziklari bunday tajriba o'tkazishga muvaffaq bo'lishdi.

Lekin dahshat. Ushbu ikki chekka o'rniga bir nechta chekkalarning bir xil interferentsiya almashinuvi olinadi. Qanaqasiga? Agar elektron bir vaqtning o'zida ikkita tirqishdan uchib o'tsa, bu sodir bo'lishi mumkin, lekin plastinka orqasida, xuddi to'lqin kabi, u o'zi bilan to'qnashadi va aralashadi. Lekin bu bo'lishi mumkin emas, chunki zarra bir vaqtning o'zida ikkita joyda bo'lolmaydi. U birinchi uyasi orqali yoki ikkinchisi orqali uchadi.

Kvant fizikasining chinakam hayoliy narsalari shu erdan boshlanadi.

Kvant fizikasida superpozitsiya

Chuqurroq tahlil qilib, olimlar har qanday elementar kvant zarrasi yoki bir xil yorug'lik (foton) aslida bir vaqtning o'zida bir nechta joyda bo'lishi mumkinligini aniqladilar. Va bu mo''jizalar emas, balki mikrokosmosning haqiqiy faktlari. Buni kvant fizikasi aytadi. Shuning uchun to'pdan alohida zarrachani otishda biz interferensiya natijasini ko'ramiz. Plastinaning orqasida elektron o'zi bilan to'qnashadi va interferentsiya naqshini yaratadi.

Makrokosmosning oddiy ob'ektlari doimo bir joyda, bitta holatga ega. Misol uchun, siz hozir stulda o'tirasiz, masalan, 50 kg og'irlikda, yurak urish tezligi daqiqada 60 marta. Albatta, bu ko'rsatkichlar o'zgaradi, lekin ular bir muncha vaqt o'tgach o'zgaradi. Axir siz uyda va ishda bir vaqtning o'zida 50 va 100 kg og'irlikda bo'lolmaysiz. Bularning barchasi tushunarli, bu sog'lom fikr.

Mikrokosmos fizikasida hamma narsa boshqacha.

Kvant mexanikasi ta'kidlaydi va bu allaqachon tajribada tasdiqlangan, har qanday elementar zarra bir vaqtning o'zida nafaqat fazoning bir nechta nuqtasida, balki bir vaqtning o'zida bir nechta holatga ega bo'lishi mumkin, masalan, spin.

Bularning barchasi boshga to'g'ri kelmaydi, dunyoning odatiy g'oyasini, eski fizika qonunlarini buzadi, fikrlashni o'zgartiradi, ishonch bilan aytish mumkinki, bu sizni aqldan ozdiradi.

Biz kvant mexanikasidagi “superpozitsiya” atamasini shunday tushunamiz.

Superpozitsiya mikrokosmos ob'ekti bir vaqtning o'zida kosmosning turli nuqtalarida bo'lishi va bir vaqtning o'zida bir nechta holatga ega bo'lishi mumkinligini anglatadi. Va bu elementar zarralar uchun normaldir. Bu qanchalik g'alati va fantastik ko'rinmasin, mikrodunyoning qonuni shunday.

Siz hayron bo'lasiz, lekin bu faqat gullar, kvant fizikasining eng tushunarsiz mo''jizalari, sirlari va paradokslari hali oldinda.

Fizikada oddiy so'z bilan aytganda to'lqin funksiyasining qulashi

Keyin olimlar elektron haqiqatan ham ikkala tirqishdan o'tadimi yoki yo'qligini aniqlashga va aniqroq ko'rishga qaror qilishdi. To'satdan u bitta tirqishdan o'tadi va keyin qandaydir tarzda ajralib chiqadi va u o'tganda interferentsiya naqshini yaratadi. Xo'sh, siz hech qachon bilmaysiz. Ya'ni, siz tirqishning yoniga elektronning o'tishini aniq qayd etadigan biron bir qurilmani qo'yishingiz kerak. Aytilgan gap otilgan o'q. Albatta, buni amalga oshirish qiyin, sizga qurilma emas, balki elektronning o'tishini ko'rish uchun boshqa narsa kerak. Ammo olimlar buni qilishdi.

Ammo yakunda natija barchani lol qoldirdi.

Elektron qaysi tirqishdan o‘tishini ko‘ra boshlasak, u o‘zini to‘lqin kabi emas, bir vaqtning o‘zida fazoning turli nuqtalarida joylashgan g‘alati modda kabi emas, balki oddiy zarracha kabi tuta boshlaydi. Ya'ni, u kvantning o'ziga xos xususiyatlarini ko'rsata boshlaydi: u faqat bir joyda joylashgan, u bitta tirqishdan o'tadi, bitta spin qiymatiga ega. Ekranda paydo bo'ladigan narsa interferentsiya namunasi emas, balki tirqishning qarshisidagi oddiy izdir.

Lekin bu qanday mumkin. Go'yo elektron hazillashib, biz bilan o'ynayapti. Avvaliga u o'zini to'lqin kabi tutadi, so'ngra biz uning yoriqdan o'tishini ko'rib chiqishga qaror qilganimizdan so'ng, u qattiq zarrachaning xususiyatlarini namoyon qiladi va faqat bitta tirqishdan o'tadi. Ammo mikrokosmosda bu shunday. Bular kvant fizikasi qonunlari.

Olimlar elementar zarralarning yana bir sirli xususiyatini ko‘rdilar. Kvant fizikasida to'lqin funksiyasining noaniqligi va qulashi tushunchalari shunday paydo bo'ldi.

Elektron bo'shliq tomon uchganda, u noaniq holatda yoki yuqorida aytganimizdek, superpozitsiyada bo'ladi. Ya'ni, u o'zini to'lqin kabi tutadi, u bir vaqtning o'zida kosmosning turli nuqtalarida joylashgan, ikkita aylanish qiymatiga ega (spin faqat ikkita qiymatga ega). Agar biz unga tegmasak, qarashga harakat qilmasak, uning qayerdaligini aniq bilmasak, uning aylanish qiymatini o‘lchamasak, u to‘lqindek ikki tirqishdan uchib ketardi. bir vaqtning o'zida, ya'ni interferentsiya naqshini yaratadi. Kvant fizikasi uning traektoriyasi va parametrlarini to'lqin funksiyasidan foydalangan holda tasvirlaydi.

Biz o'lchovni amalga oshirganimizdan so'ng (va mikrodunyoning zarrasini faqat u bilan o'zaro ta'sir qilish orqali, masalan, boshqa zarrachani u bilan to'qnashtirish orqali o'lchash mumkin), keyin to'lqin funktsiyasi buziladi.

Ya'ni, endi elektron fazoda aynan bir joyda, bitta spin qiymatiga ega.

Aytish mumkinki, elementar zarracha sharpaga o'xshaydi, u mavjud bo'lib tuyuladi, lekin ayni paytda u bir joyda emas va ma'lum bir ehtimollik bilan to'lqin funksiyasi tavsifining istalgan joyida bo'lishi mumkin. Ammo biz u bilan aloqa qilishni boshlaganimizdan so'ng, u arvoh ob'ektidan bizga tanish bo'lgan klassik dunyoning oddiy ob'ektlari kabi o'zini tutadigan haqiqiy moddiy moddaga aylanadi.

"Bu ajoyib", deysiz. Albatta, lekin kvant fizikasining ajoyibotlari endigina boshlanmoqda. Eng ajoyibi hali oldinda. Ammo keling, ma'lumotlarning ko'pligidan tanaffus olib, kvant sarguzashtlariga boshqa safar, boshqa maqolada qaytaylik. Shu bilan birga, bugun o'rgangan narsalaringiz haqida o'ylang. Bunday mo''jizalar nimaga olib kelishi mumkin? Axir, ular bizni o'rab olishadi, bu bizning dunyomizning mulki, garchi chuqurroq darajada bo'lsa ham. Biz hali ham zerikarli dunyoda yashayapmiz deb o'ylaymizmi? Ammo keyinroq xulosa chiqaramiz.

Men kvant fizikasi asoslari haqida qisqacha va aniq gapirishga harakat qildim.

Ammo agar biror narsani tushunmasangiz, kvant fizikasi, ikkita tirqish bilan tajriba haqida ushbu multfilmni tomosha qiling, u erda hamma narsa tushunarli, sodda tilda aytilgan.

Kvant fizikasi haqida multfilm:

Yoki bu videoni tomosha qilishingiz mumkin, hammasi joyiga tushadi, kvant fizikasi juda qiziq.

Kvant fizikasi haqida video:

Qanday qilib oldin bu haqda bilmas edingiz?

Kvant fizikasidagi zamonaviy kashfiyotlar bizning tanish moddiy dunyomizni o'zgartirmoqda.

Fizika barcha fanlar ichida eng sirlisidir. Fizika bizga atrofimizdagi dunyo haqida tushuncha beradi. Fizika qonunlari mutlaqdir va shaxs va ijtimoiy mavqeidan qat'i nazar, istisnosiz hamma uchun amal qiladi.

Ushbu maqola 18 yoshdan oshgan shaxslar uchun mo'ljallangan.

Siz allaqachon 18 yoshdan oshganmisiz?

Kvant fizikasidagi fundamental kashfiyotlar

Isaak Nyuton, Nikola Tesla, Albert Eynshteyn va boshqalar ajoyib fizika olamida insoniyatning buyuk yo'lboshchilari bo'lib, ular xuddi payg'ambarlar singari insoniyatga koinotning eng buyuk sirlarini va jismoniy hodisalarni boshqarish qobiliyatini ochib berdilar. Ularning yorug‘ boshlari aql bovar qilmaydigan ko‘pchilikning jaholat zulmatini kesib o‘tdi va xuddi yo‘l ko‘rsatuvchi yulduzdek tun zulmatida insoniyatga yo‘l ko‘rsatdi. Fizika olamidagi ana shunday dirijyorlardan biri kvant fizikasining otasi Maks Plank edi.

Maks Plank nafaqat kvant fizikasining asoschisi, balki dunyoga mashhur kvant nazariyasi muallifi hamdir. Kvant nazariyasi kvant fizikasining eng muhim tarkibiy qismidir. Oddiy qilib aytganda, bu nazariya mikrozarrachalarning harakati, xatti-harakati va o'zaro ta'sirini tasvirlaydi. Kvant fizikasining asoschisi bizga zamonaviy fizikaning poydevoriga aylangan boshqa ko'plab ilmiy ishlarni ham keltirdi:

• termal nurlanish nazariyasi;
• maxsus nisbiylik nazariyasi;
• termodinamika sohasidagi tadqiqotlar;
• optika sohasidagi tadqiqotlar.

Mikrozarrachalarning harakati va o?zaro ta'siri haqidagi kvant fizikasi nazariyasi kondensatsiyalangan moddalar fizikasi, elementar zarralar fizikasi va yuqori energiya fizikasi uchun asos bo?ldi. Kvant nazariyasi bizga dunyomizning ko'plab hodisalarining mohiyatini tushuntiradi - elektron kompyuterlarning ishlashidan tortib, samoviy jismlarning tuzilishi va xatti-harakatlarigacha. Ushbu nazariyani yaratuvchisi Maks Plank o'zining kashfiyoti tufayli elementar zarralar darajasida ko'p narsalarning asl mohiyatini tushunishga imkon berdi. Ammo bu nazariyani yaratish olimning yagona xizmatidan uzoqdir. U birinchi bo'lib olamning asosiy qonunini - energiyaning saqlanish qonunini kashf etdi. Maks Plankning fanga qo'shgan hissasini ortiqcha baholash qiyin. Xulosa qilib aytganda, uning kashfiyotlari fizika, kimyo, tarix, metodologiya va falsafa uchun bebahodir.

kvant maydon nazariyasi

Xulosa qilib aytganda, kvant maydon nazariyasi mikrozarrachalarning tavsifi, shuningdek, ularning kosmosdagi xatti-harakatlari, bir-biri bilan o'zaro ta'siri va o'zaro o'zgarishlari nazariyasidir. Bu nazariya erkinlik darajalari deb ataladigan kvant tizimlarining xatti-harakatlarini o'rganadi. Bu go'zal va romantik ism ko'pchiligimiz uchun hech narsa demaydi. Dummiyalar uchun erkinlik darajalari mexanik tizimning harakatini ko'rsatish uchun zarur bo'lgan mustaqil koordinatalar sonidir. Oddiy qilib aytganda, erkinlik darajalari harakatning o'ziga xos xususiyatidir. Elementar zarrachalarning o'zaro ta'siri sohasidagi qiziqarli kashfiyotlar Stiven Vaynberg tomonidan amalga oshirildi. U neytral oqim deb ataladigan narsani - kvarklar va leptonlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir tamoyilini kashf etdi, buning uchun u 1979 yilda Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi.

Maks Plankning kvant nazariyasi

XVIII asrning 90-yillarida nemis fizigi Maks Plank termal nurlanishni o'rganishga kirishdi va oxir-oqibat energiyani taqsimlash formulasini oldi. Ushbu tadqiqotlar davomida tug'ilgan kvant gipotezasi 1900-yillarda kashf etilgan kvant fizikasi, shuningdek, kvant maydon nazariyasining boshlanishini belgilab berdi. Plankning kvant nazariyasi shundan iboratki, issiqlik nurlanishi paytida hosil bo'lgan energiya doimiy ravishda emas, balki epizodik, kvant sifatida chiqariladi va so'riladi. 1900 yil Maks Plank tomonidan kashf etilgan ushbu kashfiyot tufayli kvant mexanikasining tug'ilgan yili bo'ldi. Plank formulasini ham eslatib o'tish joiz. Xulosa qilib aytganda, uning mohiyati quyidagicha - u tana harorati va uning nurlanishining nisbatiga asoslanadi.

Atom tuzilishining kvant-mexanik nazariyasi

Atom tuzilishining kvant mexanik nazariyasi kvant fizikasida va umuman olganda fizikada tushunchalarning asosiy nazariyalaridan biridir. Bu nazariya bizga hamma narsaning tuzilishini tushunishga imkon beradi va narsalar aslida nimadan iboratligi haqida sir pardasini ochadi. Va bu nazariyaga asoslangan xulosalar juda kutilmagan. Atomning tuzilishini qisqacha ko'rib chiqing. Xo'sh, aslida atom nimadan iborat? Atom yadro va elektron bulutidan iborat. Atomning asosi, uning yadrosi atomning deyarli butun massasini - 99 foizdan ko'prog'ini o'z ichiga oladi. Yadro har doim musbat zaryadga ega va u atom qaysi kimyoviy elementni aniqlaydi. Atom yadrosining eng qiziq tomoni shundaki, u atomning deyarli butun massasini o'z ichiga oladi, lekin ayni paytda u o'z hajmining o'ndan mingdan bir qismini egallaydi. Bundan nima kelib chiqadi? Va xulosa juda kutilmagan. Bu shuni anglatadiki, atomdagi zich materiya faqat o'n mingdan bir qismini tashkil qiladi. Va qolgan hamma narsa haqida nima deyish mumkin? Atomdagi qolgan hamma narsa elektron bulutdir.

Elektron bulut doimiy emas va hatto, aslida, moddiy modda emas. Elektron buluti - bu elektronlarning atomda paydo bo'lish ehtimoli. Ya'ni, yadro atomda bor-yo'g'i o'n mingdan birini egallaydi, qolgan hamma narsa bo'shlikdir. Va agar atrofimizdagi chang zarralaridan tortib, osmon jismlari, sayyoralar va yulduzlargacha bo'lgan barcha jismlar atomlardan iborat ekanligini hisobga olsak, hamma narsa bo'shliqning 99 foizidan ko'prog'i ekanligi ayon bo'ladi. Bu nazariya mutlaqo aql bovar qilmaydigan ko'rinadi va uning muallifi, hech bo'lmaganda, xayolparast odam, chunki atrofda mavjud bo'lgan narsalar mustahkam mustahkamlikka ega, vaznga ega va his etilishi mumkin. Qanday qilib u bo'shliqdan iborat bo'lishi mumkin? Materiya tuzilishi haqidagi bu nazariyada xatolik yuz berdimi? Ammo bu erda xatolik yo'q.

Barcha moddiy narsalar faqat atomlar orasidagi o'zaro ta'sir tufayli zich ko'rinadi. Narsalar faqat atomlar orasidagi tortishish yoki itarilish tufayli qattiq va zich konsistensiyaga ega bo'ladi. Bu kimyoviy moddalarning kristall panjarasining zichligi va qattiqligini ta'minlaydi, undan barcha materiallar mavjud. Ammo, masalan, atrof-muhitning harorat sharoitlari o'zgarganda, atomlar orasidagi bog'lanishlar, ya'ni ularning tortilishi va itarilishi zaiflashishi mumkin, bu esa kristall panjaraning zaiflashishiga va hatto uning yo'q qilinishiga olib keladi. Bu qizdirilganda moddalarning fizik xususiyatlarining o'zgarishini tushuntiradi. Masalan, temir qizdirilganda u suyuq holga keladi va har qanday shaklga ega bo'lishi mumkin. Muz erib ketganda, kristall panjaraning yo'q qilinishi materiya holatining o'zgarishiga olib keladi va u qattiq holatdan suyuqlikka aylanadi. Bular atomlar orasidagi bog'lanishning zaiflashishi va natijada kristall panjaraning zaiflashishi yoki buzilishining yorqin misollari bo'lib, moddaning amorf bo'lishiga imkon beradi. Va bunday sirli metamorfozalarning sababi shundaki, moddalar faqat o'n mingdan bir qismi zich materiyadan iborat, qolgan hamma narsa bo'shlikdir.

Va moddalar faqat atomlar orasidagi kuchli bog'lanish tufayli qattiq bo'lib tuyuladi, ularning zaiflashishi bilan modda o'zgaradi. Shunday qilib, atom tuzilishining kvant nazariyasi atrofimizdagi dunyoga butunlay boshqacha qarash imkonini beradi.

Atom nazariyasi asoschisi Nils Bor atomdagi elektronlar energiyani doimiy ravishda nurlantirmaydi, faqat ularning harakat traektoriyalari o'rtasida o'tish momentida, degan qiziqarli tushunchani ilgari surdi. Bor nazariyasi ko'plab atom ichidagi jarayonlarni tushuntirishga yordam berdi, shuningdek, Mendeleev tomonidan yaratilgan jadvalning chegarasini tushuntirib, kimyo fanida yutuq yaratdi. ga ko'ra, vaqt va makonda mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan oxirgi element bir yuz o'ttiz yetti seriya raqamiga ega va bir yuz o'ttiz sakkizinchidan boshlanadigan elementlar mavjud bo'lolmaydi, chunki ularning mavjudligi nisbiylik nazariyasiga ziddir. Shuningdek, Bor nazariyasi atom spektrlari kabi fizik hodisaning tabiatini tushuntirdi.

Bu erkin atomlarning o'zaro ta'sir spektrlari bo'lib, ular o'rtasida energiya chiqarilganda paydo bo'ladi. Bunday hodisalar gazsimon, bug'li moddalar va plazma holatidagi moddalar uchun xosdir. Shunday qilib, kvant nazariyasi fizika olamida inqilob qildi va olimlarga nafaqat ushbu fan sohasida, balki ko'plab turdosh fanlar: kimyo, termodinamika, optika va falsafa sohasida ham oldinga siljish imkonini berdi. Shuningdek, insoniyatga narsalar tabiatining sirlariga kirishga imkon berdi.

Atomlarning tabiatini anglash, ularning xatti-harakati va o'zaro ta'siri tamoyillarini tushunish uchun insoniyatning ongida hali ko'p narsa qilish kerak. Buni tushunganimizdan so'ng, biz atrofimizdagi dunyoning tabiatini tushuna olamiz, chunki bizni o'rab turgan hamma narsa, chang zarralaridan boshlab va quyoshning o'zigacha, va biz o'zimiz - hamma narsa atomlardan iborat, ularning tabiati sirli. va ajoyib va juda ko'p sirlarga to'la.