Квантовая физика

Если вы любите загадочные словосочетания, то на первом месте среди них наверняка стоит «квантовая физика». Для многих это что-то сродни магии, которая появляется из ниоткуда и уходит в никуда. Вот только на деле все сложнее, но мы постараемся объяснить это простым языком.

Квантовая физика — часть физики, изучающая поведение субатомных частиц на мельчайших расстояниях, где проявляются загадочные квантовые эффекты и перестает работать общая теория относительности. Квантовая физика, несмотря на свою сложность и порой нелогичность, все же считается самым точным и проверенным звеном науки.

Множество предсказанных квантовой механикой явлений были обнаружены экспериментально и взяты на вооружение: квантовое туннелирование, квантовая запутанность, принцип неопределенности и многое другое. Как сказал однажды Роберт Фейнман, «квантовую физику не понял никто». Никто не понял, но все используют.

Популярные статьи рубрики Квантовая физика
Самое обсуждаемое по теме Квантовая физика
60
Почему наша Вселенная такая странная и существуют ли законы физики?
29
Тайны квантовой механики – что такое квантовая запутанность?
29
Парадокс Вигнера: что нужно знать о двойственности реальности?
21
Может ли квантовая механика объяснить существование пространства-времени?
18
Что такое бозон Хиггса и почему ученые хотели его открыть
8
Шкала Ландау – умнейшие физики ХХ века

Может ли квантовая механика объяснить существование пространства-времени?

04.11.2020, Любовь Соковикова21

Квантовая механика странная. Для нас, существ, не способных видеть микромир не вооруженным глазом, представить себе как все устроено на уровне атомов довольно сложно. Между тем, согласно атомной теории, все во Вселенной состоит из мельчайших частиц – атомов, скрепленных друг с другом электрическими и ядерными силами. Физические эксперименты, проведенные в ХХ веке показали, что атомы можно дробить на еще более мелкие, субатомные частицы. В 1911 году британский физик Эрнест Резерфорд провел ряд экспериментов и пришел к выводу, что атом похож на Солнечную систему, только по орбитам вместо планет вокруг него вращаются электроны. Два года спустя, взяв за основу модель Резерфорда, физик Нильс Бор изобрел первую квантовую теорию атома и в этой области теоретической физики все стало еще сложнее. Но если квантовая механика объясняет как взаимодействуют между собой мельчайшие частицы, может ли она объяснить существование пространства-времени?

Читать далее

Тайны квантовой механики – что такое квантовая запутанность?

28.10.2020, Любовь Соковикова29

Около 100 лет назад ученые впервые задумались о природе некоторых необычных свойств света. Например, света, исходящего от газов, когда их нагревают в пробирке. Если посмотреть на этот свет сквозь призму, можно заметить кое-что необычное. Не спектр, в котором цвета плавно переходят один в другой, отражаясь в хрустальном бокале, а отчетливые линии, цвета которых не смешиваются, как в радуге. Речь идет о вертикальных лучах света, похожих на карандаши – каждый своего цвета. Однако объяснить столь странное свойство света ученые не могли. Поиски ответов безуспешно продолжались, пока физик Нильс Бор в начале ХХ века не выдвинул самую невероятную и фантастическую гипотезу. Бор был убежден, что разгадка отчетливых линий кроется в самом сердце материи – структуре атома.

Читать далее

Шкала Ландау – умнейшие физики ХХ века

03.10.2020, Любовь Соковикова8

Лауреат Нобелевской премии советский физик Лев Ландау использовал логарифмическую шкалу для ранжирования лучших физиков XX века по их вкладу в науку. Лев Ландау (1908-1968) был одним из лучших физиков Советского Союза, внесший свой вклад в ядерную теорию, квантовую теорию поля и, среди прочих, астрофизику. В 1962 году он получил Нобелевскую премию по физике за разработку математической теории сверхтекучести. Ландау также написал великолепный учебник по физике, обучая целые поколения ученых. Блестящий ум, Ландау любил классифицировать все в своей жизни – он оценивал людей по их интеллекту, красоте (физик известен своей любовью к блондинкам), вкладу в науку, тому, как они одевались и даже как разговаривали. Из этой статьи вы узнаете, кого выдающийся советский ученый считал лучшими физиками в истории человечества.

Читать далее

Парадокс Вигнера: что нужно знать о двойственности реальности?

02.09.2020, Любовь Соковикова29

Квантовая механика странная, она противоречит здравому смыслу. Результаты исследования, проведенного в 2019 году показали, что итоги различных процессов в квантовом мире зависят от наблюдателя. Еще в 1960-х гг. американский физик венгерского происхождения Юджин Вигнер усложнил знаменитый мысленный эксперимент кота Шредингера, в котором кошка оказывается запертой в коробке с ядом, который высвобождается при распаде радиоактивного атома. Радиоактивность – это квантовый процесс, поэтому история гласит, что атом в коробке и распался и не распался одновременно, оставив несчастное животное в подвешенном состоянии между жизнью и смертью – так называемой квантовой суперпозиции. Но каково это, быть одновременно живым и мертвым?

Читать далее

Что такое бозон Хиггса и почему ученые хотели его открыть

26.08.2020, Артем Сутягин18

Многие что-то где-то слышали про бозон Хиггса, а некоторые даже пробовали разобраться в вопросе того, что это такое. В итоге, объяснение данного процесса такое сложное, что понять все это не так легко. Мы просто знаем, что это важно, и все. Хотя иногда даже складывается ощущение, что ученые от нас что-то скрывают, и на самом деле аппаратура на миллиарды долларов, включая Большой адронный коллайдер, просто не нужна. Конечно, это не так, и физики сделали большое открытие (и продолжают делать новые), вот только надо понимать, даст ли это что-то нам с вами. Я имею в виду простых людей, которым интересно прочитать и удивиться, сколько денег потратили на новую лабораторию, но куда интереснее получить от этого какие-то преимущества. Давайте попробуем понять, светит ли нам мир во всем мире и будет в наших домах теплей от обнаружения бозона Хиггса. Да и вообще, что это такое.

Читать далее

Почему наша Вселенная такая странная и существуют ли законы физики?

24.08.2020, Любовь Соковикова60

Природа может быть разной для разных людей. Природа может быть чудесной. Природа может быть странной. У природы есть законы. Природа продолжает удивлять ученых, которые пытаются эти законы понять. За последние несколько десятилетий научное сообщество пришло к принятию концепции «естественности» – это термин, придуманный Эйнштейном, который описывает изящно сложные законы природы. Ученые считают, что если Вселенная естественна, то ее можно объяснить математически. Но если ее природа неестественна, то некоторые законы физики произвольны и кажутся чрезвычайно тонко настроенными, чтобы позволить жизни (как мы ее знаем) возникнуть и существовать. И все же, ученые стремятся к единому описанию реальности. Но современная физика допускает множество различных описаний, многие из которых эквивалентны друг другу и связаны ландшафтом математических возможностей.

Читать далее

Некоторые ученые считают, что смерти не существует. Но почему?

07.08.2020, Любовь Соковикова37

Каждый из нас рано или поздно столкнется со смертью. Но что происходит в момент умирания и после него? На протяжении всей своей истории человечество ищет ответы на эти вопросы. Христианство и другие авраамические религии предлагают вечную жизнь в раю или аду, а вот буддизм смотрит на процесс жизни и смерти несколько иначе, предлагая реинкарнацию. Боги древнего Египта, скандинавский фольклор, мифы Древней Греции – все эти истории так или иначе связаны со смертью и попытками справиться с утратой. Но что, если посмотреть на смерть иначе? Что, если смерть это на самом деле не конец, а ваше сознание просто загружается и появляется в другом пространстве-времени?

Читать далее

Компьютерная симуляция доказала – «эффекта бабочки» не существует

06.08.2020, Любовь Соковикова21

Ну что ж, любители научной фантастики – пришло время разочарований. Помните рассказ Рэя Брэдбери «И грянул гром»? В нем охотник-любитель по имени Экельс отправляется на дорогостоящую охоту в мезозойскую эру, но на обратном пути случайно сходит с тропы и наступает на бабочку. Вернувшись в свое время, герой понимает, что смерть бабочки повлекла за собой череду никому не подконтрольных изменений. Рассказ Брэбери описывает так называемый «эффект бабочки» – теорию, согласно которой даже самые малейшие изменения способны вызвать хаос в будущем. Считается, что взмах крыльев бабочки в Великобритании может послужить причиной торнадо в США. Безусловно, эффект бабочки» отлично «смотрится» в теориях о путешествиях во времени, однако результаты исследования, опубликованного в журнале Physical Review Letters, показали, что никаких доказательств эффекта бабочки в квантовой механике не существует.

Читать далее

Физики зафиксировали квантовый шум в лаборатории LIGO – что нужно знать?

15.07.2020, Любовь Соковикова1

Исследователи из проекта LIGO продемонстрировали, как сверхтонкая настройка приборов позволяет им раздвигать границы фундаментальных законов физики. Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) обнаруживает гравитационные волны, возникающие в результате катастрофических событий во Вселенной, таких как слияние нейтронных звезд и черных дыр. Эти пространственно-временные колебания позволяют ученым наблюдать гравитационные эффекты в экстремальных условиях и исследовать фундаментальные вопросы о Вселенной и ее истории. Недавно ученые зарегистрировали движение массивного объекта — зеркала детектора — под действием квантовых эффектов. Но что это означает?

Читать далее

Что такое Общая теория относительности Эйнштейна?

13.07.2020, Любовь Соковикова56

Общая теория относительности является основным строительным блоком современной физики. Она объясняет гравитацию, основываясь на способности пространства «изгибаться», или, говоря точнее, связывает силу тяжести с изменяющейся геометрией пространства-времени. Альберт Эйнштейн основал «Общую» теорию относительности (ОТО) в 1915 году, через десять лет после создания «специальной» теории, применив универсальную скорость света и предположив, что законы физики остаются неизменными в любой данной системе отсчета. Но так ли сложна ОТО, как может показаться на первый взгляд?

Читать далее