Четыре факта о квантовой физике, о которых не рассказывают профессора

31 Октября 2015 в 17:00, Илья Хель 37 823 просмотра 19

Гарвард

Мы частенько говорим о квантовой физике, и многие из нас, если не все, в свое время напрягали мозги, силясь понять, что вообще происходит. Но что может быть еще более странным, чем эти странные и бесконечные интегралы вместе со сложнейшей математикой, которая развивалась десятилетиями?

  1. Открытие уравнения Шредингера

Дифференциальное уравнение Шредингера хорошо известно молодым химикам и физикам всего мира. Вкратце, уравнение описало движение электронов вокруг ядра революционным образом и кардинально изменило взгляд научного сообщества на модель атома, а сам Шредингер удостоился Нобелевской премии за свое открытие.

Но история, стоящая за этим открытием, немного странная. На Рождество 1925 года Шредингер отправился в местечко под названием Ароза в небольшой отпуск. Его отношения с женой были на рекордно низком уровне, поэтому он решил пригласить старую подругу из Вены составить ему компанию. Также он взял с собой некоторые записи де Бройля. Когда он вернулся из отпуска 8 января 1926 года, то объявил об открытии волновой механики, теории, описывающей электрон как волну.

Когда его спросили, «как прошел ваш отпуск, профессор?», он ответил: «Меня отвлекали некоторые расчеты».

  1. Оказывается, масса — совсем не то, что вы думали

Мы все думали, что масса — это количество вещества, которым обладает объект. Что ж, отчасти это правда. К сожалению, у механизма Хиггса другие мысли на этот счет. Он, на самом деле, переворачивает нашу логику. Механизм Хиггса интерпретирует массу частицы по тому, как сильно эта частица взаимодействует с определенным полем (полем Хиггса, конечно). Технически все в этом мире не имеет массы, пока не взаимодействует с этим странным полем. Именно по этой причине (а не по причине ее долгого отсутствия на мониторах), ученые называют бозон Хиггса «частицей бога».

Чтобы лучше объяснить эту теорию, Дэвид Миллер обратился к толпе политиков в очень простой аналогией:

«Представьте коктейльную вечеринку сотрудников политической партии, которые равномерно распределены по помещению и говорят с ближайшими коллегами. В комнату входит экс-премьер и движется по помещению. Все сотрудники рядом с ней притягиваются к ней и скапливаются вокруг нее. Поскольку вокруг нее всегда есть скопление людей, она набирает большую массу, чем обычно; то есть у нее больше импульса и та же скорость движения. Пока она движется, ей сложнее остановиться, а когда она остановилась, ей сложнее снова начать двигаться, поскольку нужно перезапускать процесс скопления. В трех измерениях, осложненных теорией относительности, это и есть механизм Хиггса».

  1. Квантовая механика позволяет вам быть в двух местах одновременно

С одной оговоркой: если вы — квантовая частица. Принцип неопределенности Гейзенберга и двухщелевой эксперимент Юнга действительно предлагают нам представить новый мир; эти законы показали, что вместо того, чтобы пребывать в одном месте, что-то будет с определенной «вероятностью» находиться в известной (x, y, z) позиции. К сожалению, неопределенность в таких измерениях незначительно влияет на повседневные объекты, но когда дело доходит до электронов, например, ученые могут выделить области, в которых электроны могут быть обнаружены, но никак не указать точное положение электрона. Этот принцип также известен как квантовая суперпозиция.

  1. Шредингер и его знаменитый кот

Эрвин Шредингер может быть известен среди квантовых химиков своим революционным уравнением, но его имя среди простых смертных чаще вызывает ассоциацию с котом. В ответ на так называемую проблему копенгагенской интерпретации квантовой механики, Шредингер пришел к странному, но весьма интересному мысленному эксперименту.

Он представил коробку, в которой находится живой кот, радиоактивный материал, молоток и едкая кислота. Если радиоактивный материал распадется, он приведет к тому, что молоток упадет на контейнер с кислотой и разобьет его, что, в свою очередь, приведет к смерти кота. Но Шредингер заявил, что шансы на распад радиоактивного материала спустя ровно час составляют 50%. Логично предположить, что через час кот будет либо жив, либо мертв, и мы не сможем определить это, пока не откроем ящик. Сам же Шредингер заключил, что согласно квантовой механике, кот одновременно жив и мертв до того момента, пока мы не откроем коробку и не узнаем его актуальное состояние.

Квантовая механика стала самой удивительной областью науки, которая буквально переворачивает наш взгляд на повседневные вещи. Хотя четыре примера выше кажутся интересными и понятными, одна маленькая цитата в исполнении Ричарда Фейнмана суммирует все, что нужно знать об этой науке: «Думаю, что могу смело сказать, что никто не понимает квантовую механику».

Четыре факта о квантовой физике, о которых не рассказывают профессора

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

19 комментариев

  1. Webvopli

    Только не с оговоркой "Квантовая механика позволяет вам быть в двух местах одновременно
    С одной оговоркой:" ,а при условии. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  2. Webvopli

    В основе квантовой механики лежит "теория и математическая основа". (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • loijeje

      Теория это с нашей стороны, а от "Начал Всего" лежит математическая основа и идеальные принципы.

  3. Sanchio

    "Думаю, что могу смело сказать, что никто не понимает квантовую механику"
    Гениально, какая замечательная наука! =)

  4. storm X

    у нас вообще в колледжах квантовую физику не преподают, какие уж тут профессоры..ищите. гуглите своими силами, смотрите Интерстеллар. посещайте Хайньюз и осваивайте творчество Кипа Торна и Хокинга)

  5. vinstlow

    дарагой Хель, какого, извините, х*я?! где написано, что волновой дуализм и принцип неопределенности интерпретируются так, будто бы частица находится в двух местах одновременно? ась? покажите мне, пожалуйста, жажду почитать. какая несуразица писать такое после всего множество написанных статей про квантовую механику, госпади, стыд и срам ув. Хель, я был о вас лучшего мнения :)

    • Vladimir8

      Дарагой Vinstlow, какого х*я ты не читаешь текст? Тебе же написано что это квантовая суперпозиция, а эксперименты волнового дуализма (щель Юнга) и Гейзенберг это доказывают. Открой ютуб, введи корпоскулярно-волновой дуализм и тебе на видео расскажут, что неизвестно через какую щель проходит фотон пока его не наблюдают/измеряют. (Эффект наблюдателя - Гейзенберга)

      • vinstlow

        о пле, еще один высер в лужу, теперь понятно для кого Хель статьи пишет. советую тебе сейчас и всем следующим зажать сфинктеры и погуглить, а потом подумать что написать сюда :)

    • SpectreForce

      Похоже, что каждый интерпретирует так, как ему хочется)

  6. vladeloff

    Понятно, что непознано многое, а также многое открыто и даже более того, что показано публике. Непонятно кому эти знания принадлежат. Кто есть современное жречество..

    • vinstlow

      те, кто как минимум разбираются в физике/математике и могут "дискутировать на тему"

  7. CSKA

    Удаляюсь на другой ресурс. Надоело читать бредятину мистера Клевера, который так и не предоставил ничего, каких то людей отрицающих очевидные факты V и других "индивидуумов"... Прощайте, товарищи. P.S. Если вдруг наткнетесь в комментариях на Киттнис Эвердин, то знайте это я)))

  8. loijeje

    Интрпритация №2.
    6.626 это коэффициент упругости "грыжи" которая вылезает в 4-е измерение взависимости от перенапряга в трех поверхностных измерениях.Когда эта "грыжа" разивается до амплитуды равновесной с амплитудой трёх поверхностных векторов- формируетя уравновешенная 4-х мерная сфера, называемая электроном.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.