კვანტური მექანიკა საშუალებას გაძლევთ იხილოთ, იგრძნო და შეეხეთ ნაწილაკებს (2 ნაწილი)

29344x 22. 11. 2018 X მკითხველი

დავუბრუნდეთ რა არის კვანტური მექანიკა და როგორ შეგვიძლია მისი გამოყენება.

უხილავი ხედი

კარგია, ასე რომ, ყავის ხარ, შენ თითქმის გაიღვიძე. შენი თვალები მზად არის დღისით, ისინი დახუჭე და მოდიან სინათლე. როცა ფიქრობთ, ასე რომ, ნაწილაკების სინათლის შემოსვლა სახე და თვალები, ჩამოყალიბდა მილიონობით წლის წინ ცენტრში მზე, იმ დროს, როდესაც ჩვენი წინაპრები გამოყენებაც დაიწყო ცეცხლი. მზე არ არ გაგზავნის ნაწილაკების მოუწოდა ფოტონები, თუ ისინი არ არის საჭირო იგივე მოვლენაა, რომელიც შეიძლება იყოს საფუძველი ჩვენი გრძნობა სუნი, რომ კვანტური გვირაბით.

მომხმარებლის 150 მილიონი კილომეტრის ჰყოფს მზე და დედამიწა, ფოტონები იღებს მხოლოდ რვა წუთი იმისათვის, რომ გადავლახოთ მანძილზე. ყველაზე მათი მოგზაურობა, თუმცა, ხდება შიგნით Sun, სადაც ტიპიური photon ხარჯავს მილიონობით წლის განმავლობაში და ცდილობენ გაქცევას. მასობრივი მაშინ ინახება შუა ჩვენი ვარსკვლავი, სადაც წყალბადის შესახებ 13 ჯერ ხშირია, ვიდრე ტყვიის, და ფოტონები შეუძლია იმოგზაუროს მხოლოდ უსასრულოდ მცირე ფრაქცია მეორე სანამ შეიწოვება წყალბადის იონების, რომელიც შემდეგ ხანძრის photon გამგზავრება მზე, და ა.შ .. შემდეგ მილიარდი ასეთი ურთიერთქმედების Photon საბოლოოდ გამოჩნდება ზედაპირზე მზე, რომელიც აქ სექტემბერში, მას შემდეგ მილიონობით წლის განმავლობაში.

კვანტური მექანიკა (© Jay Smith)

ფოტონები არასოდეს წარმოიქმნება და მზე არ ბრწყინავს, თუ კვანტური გვირაბი არ იყო. მზე და ყველა სხვა ვარსკვლავი ქმნის სინათლის ბირთვულს, წყალბადის იონების დარღვევას და ჰელიუმს შექმნის პროცესში, რომელიც ენერგეტიკას ავრცელებს. ყოველი მეორე, მზე გარდაიქმნება დაახლოებით მილიონობით ტონა მასაზე. მხოლოდ წყალბადის იონები, ისევე როგორც ერთი პროტონები, აქვთ დადებითი ელექტროენერგია და ერთმანეთს მოგერიდებათ. როგორ შეიძლება ისინი ერთმანეთთან შერწყმა?
როდესაც ტუნელირება კვანტური ტალღის ბუნების პროტონებისა საშუალებას აძლევს ადვილი ზოგჯერ გადახურვა როგორც ტალღები, რომ გავერთიანდეთ ზედაპირზე აუზით. რომ გადახურვა პროტონული ტალღების მიეწოდება საკმარისად მჭიდრო ისე, რომ დამატებითი ძალა, როგორიცაა ძლიერი ბირთვული ძალა, რომელიც მოქმედებს მხოლოდ ძალიან მცირე დისტანციებზე, მას შეუძლია გადალახოს ელექტრო მოსაგერიებლად ნაწილაკები. პროტონებისა მაშინ დაიშალა, გათავისუფლების photon.

ჩვენი თვალები ძალიან მგრძნობიარეა ფოტოებზე

ჩვენი თვალები განვითარდა ამ ფოტოებზე ძალიან მგრძნობიარე. ზოგიერთი ბოლოდროინდელი ექსპერიმენტი აჩვენა, რომ ჩვენ შეგვიძლია კი აღმოაჩინოს ერთი ფოტონი, რომელიც ბადებს დამაინტრიგებელი შესაძლებლობა: ადამიანი შეიძლება აღმოაჩინოს რაღაც განსაკუთრებულ შემთხვევებში, კვანტური მექანიკის? ეს ნიშნავს, რომ პირი, როგორც photon ან ელექტრონული ან უბედური Schrödinger კატა მკვდარია და ცოცხალი, ამავე დროს, თუ ისინი უშუალოდ ჩართული კვანტური მსოფლიოში? როგორ შეიძლება ასეთი გამოცდილება გამოიყურებოდეს?

ადამიანის თვალი

"ჩვენ არ ვიცით, იმიტომ, რომ ის ცდილობდა", _ ამბობს Rebecca Holmes, ფიზიკოსი ლოს ალამოსის ეროვნული ლაბორატორიის ახალი მექსიკა. სამი წლის წინ, მან დაამთავრა ილინოისის უნივერსიტეტი Urbana-Champaign, Holmes ნაწილი იყო გუნდი, რომელსაც პოლ Kwiat აჩვენა, რომ ხალხს შეუძლია აღმოაჩინოს მოკლე ციმციმები სინათლის, რომელიც შედგება სამი photons. In 2016 აღმოაჩინა, რომ კონკურენტი მეცნიერთა ჯგუფი, რომელსაც ხელმძღვანელობს ფიზიკოსი Alipas Vaziriovou როკფელერის უნივერსიტეტის ნიუ იორკში აღმოჩნდა, რომ ადამიანები რეალურად ვხედავ თუნდაც ერთი ფოტონები. მაგრამ ჩვენ ვხედავთ, რომ გამოცდილება შეიძლება არ იყოს ზუსტად არის აღწერილი. Vaziriová, იგი ცდილობდა, რომ ნახოთ photon bursts და ჟურნალ Nature ":" ეს იგივეა, ნათელი. ეს თითქმის განცდა ზღვარზეა ფანტაზია ".

კვანტური მექანიკა - ექსპერიმენტი

უახლოეს მომავალში ჰოლმსი და ვაზირი ექსპერიმენტები სავარაუდოდ შეამოწმებენ იმას, თუ რა ადამიანები აღიქვამენ ფოტოონებს სპეციალურ კვანტურ ქვეყნებში. ფიზიკოსებმა შეიძლება, მაგალითად, ერთმა ფოტონამს უნდა დაუკავშირონ, თუ რა უწოდებენ სუპერპოზიციას, სადაც ფოტონები ერთდროულად ორ სხვადასხვა ადგილას არიან. ჰოლმსმა და მისმა კოლეგებმა შეიმუშავეს ექსპერიმენტი, რომელშიც ჩართული იყო ორი სცენარი იმის დასადგენად, შეძლებდა თუ არა ადამიანებს პირდაპირ აღიქვამენ ფოტონების სუპერპოზიციას. პირველი სცენარი, ერთი photon გადაეცა ან მარცხნივ ან მარჯვნივ მხარეს ადამიანის ბადურის, და ერთი არ შენიშნა, რომელ მხარეს ბადურის იგრძნო photon. მეორე სცენარის დაიდება photon in კვანტური superposition, რომელიც საშუალებას მისცემს მას ამის შეხედვით შეუძლებელი - ამავე დროს ფრენა მარცხენა და მარჯვენა მხარეს ბადურის of თვალი.

ბინის ორივე მხარეს სინათლის პოვნა? ან იქნებოდა თუ არა ფოტონის ურთიერთქმედება თვალის სიღრმეში? თუ ასეა, იქნებოდა, როგორც მარჯვნივ, მარცხნივ, როგორც თეორია გვთავაზობს?

რებეკა ჰოლმსი ამბობს:

"სტანდარტული კვანტური მექანიკის გათვალისწინებით, სუპერპოზიციის ფოტონი ალბათ არ გამოიყურება განსხვავებული, ვიდრე რეალურად შემთხვევით გაგზავნილი ფოტონი მარცხნივ ან მარჯვნივ."

თუ გამოდის, რომ ზოგიერთი ექსპერიმენტის მონაწილეებმა რეალურად ორივე ფოტოზე ფოტონი ერთნაირად აღიქვეს, ნიშნავს თუ არა ეს ადამიანი კვანტური მდგომარეობაში?

რებეკა ჰოლმსი დასძენს:

"შეიძლება ითქვას, რომ დამკვირვებელი ოდნავ უმნიშვნელო დროში კვანტური სუპერპოზიციაში იყო, მაგრამ ჯერჯერობით არავის არ სცენია, ამიტომ ჩვენ ნამდვილად არ ვიცით. ამიტომ ჩვენ შეგვიძლია გავაკეთოთ ასეთი ექსპერიმენტი. "

თქვენ საკუთარ აღიქმება

ახლა, დავუბრუნდეთ ჭიქა ყავა. თქვენ გრძნობთ, mug როგორც მყარი ნაჭერი მასალა, მტკიცედ კონტაქტში კანის თქვენი ხელი. მაგრამ ეს მხოლოდ ილუზიაა. ჩვენ არასდროს შეხება არაფერი, მინიმუმ არა იმ გაგებით, ორი მყარი ნივთი, რომელიც ეხება. ატომის 99,9999999999 პროცენტზე მეტია ცარიელი სივრცე, თითქმის ყველა მასობრივი ორიენტირებული ძირითადი.

კვანტური მექანიკა (© Jay Smith)

როდესაც თქვენ გამართავს ჭიქა ხელები, როგორც ჩანს, მისი ძალა მოდის ტუბერკულოზისა და ხელის ელექტრონებისგან. ელექტრონებს საერთოდ არ გააჩნიათ მოცულობა, ისინი მხოლოდ ნულოვანი ზომების ნეგატიურ ელექტრულ მუხლში არიან, რომლებიც გარს ატომებითა და მოლეკულებითაა მოცული. კვანტური მექანიკის კანონები შემოიფარგლება კონკრეტული ენერგეტიკული დონის გარშემო ატომებისა და მოლეკულების გარშემო. როგორც მხრივ ითვისებს თასი უბიძგებს ელექტრონები ერთი დონიდან მეორეზე, და ეს მოითხოვს ენერგიის კუნთების, რომ ტვინის განმარტავს, როგორც წინააღმდეგობა, როდესაც ეხება რაღაც კარგი.

ჩვენი შეხების განცდა ეფუძნება უკიდურესად კომპლექსურ ურთიერთქმედებას შორის ჩვენს სხეულში მოლეკულებს და მოლეკულებს, რომლებიც ჩვენ ვსაუბრობთ. ამ ინფორმაციის თანახმად, ჩვენი ტვინი ქმნის იმ ილუზიას, რომ ჩვენ გვყავს მყარი სხეული, რომელიც მოძრაობს მსოფლიოს სხვა მყარი ობიექტებისგან. რეაგირება მათ რეალობას არ გვაძლევს. არ არის გამორიცხული, რომ არც ერთი ჩვენი აღქმა არ შეესაბამება სინამდვილეს. დონალდ Hoffman, შემეცნებითი neuroscientist კალიფორნიის უნივერსიტეტის Irvine მიიჩნევს, ჩვენი გრძნობს და ტვინი არ განვითარდა, რომ დასამალი ჭეშმარიტი ბუნების რეალურად, არ გამოავლინოს იგი.

"ჩემი იდეა ისაა, რომ ის ფაქტი, რაც არ არის, ძალიან რთულია და ის ძალიან დიდ დროს და ენერგეტიკას მოითხოვს".

შედარება მსოფლიო იმიჯის ტვინის გრაფიკული ინტერფეისი კომპიუტერი

Hoffman ადარებს სამყაროს მშენებლობის სურათს ჩვენს ტვინში კომპიუტერულ ეკრანზე გრაფიკული ინტერფეისით. ყველა ფერის ხატი ეკრანზე, როგორიცაა კალათა, მაუსის კურსორი და ფაილების საქაღალდე, არ უკავშირდება ყველაფერს, რაც მართლაც მიმდინარეობს კომპიუტერში. ისინი უბრალოდ აბსტრაქციაა, გამარტივები, რომლებიც საშუალებას მოგვცემს კომუნიკაცია კომპლექსური ელექტრონიკით.

ჰოფმანის აზრით, ევოლუციამ შეცვალა ჩვენი ტვინი, ისევე როგორც გრაფიკული ინტერფეისის ფუნქციონირება, რომელიც სრულიად არ აწარმოებს მსოფლიოს ერთგულად. ევოლუცია მხარს არ უჭერს ზუსტი აღქრის განვითარებას, ის მხოლოდ იმას ნიშნავს, რაც საშუალებას იძლევა გადარჩენა.

როგორც ჰოფმანი ამბობს:

"ფორმა დომინირებს რეალობას."

ჰოფმანმა და მისმა სამაგისტრო მოსწავლეებმა ბოლო წლებში ასობით ათას კომპიუტერულ მოდელს ტესტირება შესთავაზეს თავიანთი იდეების შესწავლა ხელოვნური ცხოვრების ფორმების სიმულაციებში შეზღუდული რესურსით. ნებისმიერ შემთხვევაში, ორგანიზმები დაპროგრამებულია, რათა უპირატესობა მიეცეს ფიზიკურ ფიტნესს, როდესაც რეალობა არ არის ისეთივე, როგორიც არის ზუსტი აღქმა.

მაგალითად, თუ ერთი ორგანიზმის აშენებული ზუსტად აღიქვამენ, მაგალითად, საერთო რაოდენობის წყალი იმყოფება გარემოს, და გადის შევიდა ორგანიზმში რომელიც tuned იგრძნოს რაღაც მარტივი, მაგ ოპტიმალური რაოდენობით წყლის საჭირო დარჩეს ცოცხალი. ასე რომ, როდესაც ერთი ორგანიზმის შეიძლება შეიქმნას უფრო ზუსტი სურათის სინამდვილეში, ეს ქონება არ გაზარდოს მისი სიცოცხლისუნარიანობა. Hoffman კვლევები, რომელსაც მას აღსანიშნავია დასკვნა:

"იმდენად, რამდენადაც ჩვენ შევინარჩუნებთ სიცოცხლის შენარჩუნებას, რეალობას არ დავუმატებთ. ჩვენ არ შეგვიძლია ამის გაკეთება ".

კვანტური თეორია

მისი აზრები იმას, რასაც ზოგიერთი ფიზიკოსები განიხილება, როგორც ცენტრალური იდეა კვანტური თეორია - რეალობის აღქმა არ არის სრულიად ობიექტური, ჩვენ ვერ გამოეყოს სამყაროს, რომელსაც ჩვენ ვხედავთ.

Hoffman სრულად უყურებს ამ მოსაზრებას:

"სივრცე მხოლოდ მონაცემთა სტრუქტურაა და ფიზიკურ ობიექტებში თავად არის თვითმფრინავების შექმნა. როცა ვხედავ გორაკას, ამ მონაცემთა სტრუქტურის შექმნას ვაკეთებ. მერე სხვაგან ვიყურებ და ამ მონაცემთა სტრუქტურის შესვენებას ვინაიდან აღარ მჭირდება ".

როგორც ჰოფმანის ნამუშევრები გვიჩვენებს, კვანტური თეორიის სრული მნიშვნელობით ჯერ არ განვიხილავთ და რას ამბობს ბუნების რეალობა. თავად პლანკი თავისი ცხოვრების მანძილზე ცდილობდა, გაეგო თეორია, რომელიც მან შექმნა და ყოველთვის სჯეროდა სამყაროს ობიექტური აღქმაში, რომელიც ჩვენგან დამოუკიდებლად არსებობს.

მან ერთხელ წერდა იმაზე, თუ რატომ გადაწყვიტა საკუთარი თავის ფიზიკის შესწავლა, მასწავლებლის რჩევის მიმართ:

"გარე სამყაროსთან არის რაღაც დამოუკიდებელი კაცი, ეს არის ის, აბსოლუტური და ძებნის კანონები, რომელიც ვრცელდება ამ აბსოლუტური, მომეჩვენა, როგორც ყველაზე მაღალ სამეცნიერო გამოცდილება ცხოვრებაში."

ალბათ, კიდევ ერთი საუკუნის მეორე ფიზიკურ წრეში მიიღებს ფიზიკას, თუ არა იგი მართალია ან არასწორია, ისევე როგორც მისი პროფესორი ფილიპ ფონ ჯოლი.

კვანტური მექანიკა

სხვა ნაწილები სერიიდან

2 კომენტარები "კვანტური მექანიკა საშუალებას გაძლევთ იხილოთ, იგრძნო და შეეხეთ ნაწილაკებს (2 ნაწილი)"

დატოვე პასუხი