Puiden kultainen syksyn lehdet loistivat kirkkaasti. Ilta-auringon säteet koskettivat ohentuneita latvoja. Valo murtautui oksien läpi ja järjesti spektaakkelin omituisista hahmoista välkkymässä yliopiston "kapterkan" seinälle.
Sir Hamiltonin mietteliäs katse liukui hitaasti ja katseli chiaroscuron peliä. Irlantilaisen matemaatikon päässä oli todellinen ajatusten, ideoiden ja johtopäätösten sulatusuuni. Hän tiesi hyvin, että monien ilmiöiden selittäminen newtonilaisen mekaniikan avulla on kuin varjojen leikkimistä seinällä, joka kietoi hahmoja petollisesti yhteen ja jättää monia kysymyksiä vastaamatta. "Ehkä se on a alto… tai ehkä se on hiukkasvirta", tutkija pohti, "tai valo on ilmentymä molemmista ilmiöistä. Kuin varjosta ja valosta kudottuja hahmoja.”
Kvanttifysiikan alku
On mielenkiintoista seurata mahtavia ihmisiä ja yrittää ymmärtää, kuinka mahtavia ideoita syntyy, jotka muuttavat koko ihmiskunnan evoluution kulkua. Hamilton on yksi niistä, jotka seisoivat kvanttifysiikan alkuperässä. Viisikymmentä vuotta myöhemmin, 1900-luvun alussa, monet tiedemiehet osallistuivat alkuainehiukkasten tutkimukseen. Saatu tieto oli epäjohdonmukaista ja koomatonta. Ensimmäiset horjuvat askeleet kuitenkin otettiin.
Mikromaailman ymmärtäminen 1900-luvun alussa
Vuonna 1901 esiteltiin ensimmäinen atomin malli ja osoitettiin sen epäonnistuminen tavallisen sähködynamiikan näkökulmasta. Samana aikana Max Planck ja Niels Bohr julkaisivat monia teoksia atomin luonteesta. Huolimatta heidän huolellisesta työstään, atomin rakenteesta ei saatu täydellistä ymmärrystä.
Muutamaa vuotta myöhemmin, vuonna 1905, vähän tunnettu saksalainen tiedemies Albert Einstein julkaisi raportin valokvantin mahdollisuudesta olla olemassa kahdessa tilassa - a alto- ja korpuskulaarisessa (hiukkasissa). Hänen työssään esitettiin argumentteja, jotka selittivät mallin epäonnistumisen syytä. Einsteinin näkemystä rajoitti kuitenkin vanha ymmärrys atomin mallista.
Niels Bohrin ja hänen kollegoidensa lukuisten vuonna 1925 tekemien teosten jälkeen syntyi uusi suunta - eräänlainen kvanttimekaniikka. Yleinen ilmaus - "kvanttimekaniikka" ilmestyi kolmekymmentä vuotta myöhemmin.
Mitä tiedämme kvanteista ja niiden omituisuuksista?
Nykyään kvanttifysiikka on mennyt tarpeeksi pitkälle. Monia erilaisia ilmiöitä on löydetty. Mutta mitä me todella tiedämme? Vastauksen esittää yksi moderni tiedemies. "Voidaan joko uskoa kvanttifysiikkaan tai olla ymmärtämättä sitä", on Richard Feynmanin määritelmä. Ajattele sitä itse. Riittää, kun mainitaan sellainen ilmiö kuin hiukkasten kvanttikettuminen. Tämä ilmiö on syöttänyt tieteellisen maailman täydelliseen hämmennykseen. Vielä enemmän järkytystäoli, että tuloksena oleva paradoksi on ristiriidassa Newtonin ja Einsteinin lakien kanssa.
Ensimmäistä kertaa fotonien kvanttiketkeytymisen vaikutuksesta keskusteltiin vuonna 1927 viidennessä Solvayn kongressissa. Niels Bohrin ja Einsteinin välillä syntyi kiivas riita. Kvanttikietoutumisen paradoksi on muuttanut täysin käsityksen aineellisen maailman olemuksesta.
On tunnettua, että kaikki kappaleet koostuvat alkuainehiukkasista. Näin ollen kaikki kvanttimekaniikan ilmiöt heijastuvat tavalliseen maailmaan. Niels Bohr sanoi, että jos emme katso kuuta, sitä ei ole olemassa. Einstein piti tätä kohtuuttomana ja uskoi, että esine on olemassa tarkkailijasta riippumatta.
Kvanttimekaniikan ongelmia tutkiessa tulee ymmärtää, että sen mekanismit ja lait ovat yhteydessä toisiinsa eivätkä noudata klassista fysiikkaa. Yritetään ymmärtää kiistanalaisin alue - hiukkasten kvanttikettuminen.
Kvanttikietoutumisteoria
Aluksi on syytä ymmärtää, että kvanttifysiikka on kuin pohjaton kaivo, josta löytyy mitä tahansa. Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck ja monet muut fyysikot tutkivat kvanttikietoutumien ilmiötä viime vuosisadan alussa. Koko 1900-luvun tuhannet tiedemiehet ympäri maailmaa tutkivat sitä aktiivisesti ja tekivät kokeiluja.
Maailma on tiukkojen fysiikan lakien alainen
Miksi kvanttimekaniikan paradokseja kohtaan on niin kiinnostusta? Kaikki on hyvin yksinkertaista: elämme tiettyjä fyysisen maailman lakeja noudattaen. Kyky "ohittaa" enn altamääräys avaa maagisen oven tuolla puolenjossa kaikki on mahdollista. Esimerkiksi käsite "Schrödingerin kissa" johtaa aineen hallintaan. Tietojen teleportointi tulee myös mahdolliseksi, mikä aiheuttaa kvanttiketutumista. Tiedon välittäminen tulee välittömäksi etäisyydestä riippumatta. Tämä asia on edelleen tutkittavana, mutta sillä on myönteinen suuntaus.
Analogia ja ymmärrys
Mikä on kvanttisidonnan ainutlaatuisuus, miten se ymmärretään ja mitä sille tapahtuu? Yritetään selvittää se. Tämä vaatii ajatuskokeilua. Kuvittele, että sinulla on kaksi laatikkoa käsissäsi. Jokaisessa niistä on yksi pallo, jossa on raita. Nyt annamme yhden laatikon astronautille, ja hän lentää Marsiin. Heti kun avaat laatikon ja näet, että pallon raita on vaakasuora, toisessa laatikossa pallossa on automaattisesti pystysuora raita. Tämä on kvanttikietoutumista ilmaistuna yksinkertaisilla sanoilla: yksi esine määrittää enn alta toisen sijainnin.
On kuitenkin ymmärrettävä, että tämä on vain pinnallinen selitys. Kvanttikietoutumisen saavuttamiseksi on välttämätöntä, että hiukkasilla on sama alkuperä, kuten kaksosilla.
On erittäin tärkeää ymmärtää, että kokeilu keskeytyy, jos jollakulla ennen sinua on ollut mahdollisuus katsoa ainakin yhtä kohteista.
Missä kvanttiketkeilyä voidaan käyttää?
Kvanttisidonnan periaatetta voidaan käyttää tiedon siirtämiseen pitkiä matkojavälittömästi. Tällainen johtopäätös on ristiriidassa Einsteinin suhteellisuusteorian kanssa. Se sanoo, että suurin liikkeen nopeus on luonnostaan vain valossa - kolmesataa tuhatta kilometriä sekunnissa. Tämä tiedonsiirto mahdollistaa fyysisen teleportaation olemassaolon.
Kaikki maailmassa on tietoa, myös aine. Kvanttifysiikot tulivat tähän johtopäätökseen. Vuonna 2008 oli mahdollista nähdä teoreettisen tietokannan perusteella kvanttikettuminen paljaalla silmällä.
Tämä viittaa jälleen kerran siihen, että olemme suurten löytöjen partaalla - liikkuessamme avaruudessa ja ajassa. Aika universumissa on diskreetti, joten hetkellinen liike v altavien etäisyyksien yli mahdollistaa pääsyn erilaisiin aikatiheyksiin (perustuu Einsteinin, Bohrin hypoteeseihin). Ehkä tulevaisuudessa se on todellisuutta aivan kuten matkapuhelin on tänään.
Eetteridynamiikka ja kvanttisekoittuminen
Joidenkin johtavien tutkijoiden mukaan kvanttikettuminen selittyy sillä, että avaruus on täynnä eräänlaista eetteriä - mustaa ainetta. Kuten tiedämme, mikä tahansa alkeishiukkanen on olemassa aallon ja hiukkasen (hiukkasen) muodossa. Jotkut tutkijat uskovat, että kaikki hiukkaset ovat pimeän energian "kankaalla". Tätä ei ole helppo ymmärtää. Yritetään selvittää se toisella tavalla - assosiaatiomenetelmällä.
Kuvittele itsesi rannalla. Kevyt tuulta ja vähän tuulta. Näetkö aallot? Ja jossain etäisyydellä auringon säteiden heijastuksista näkyy purjevene.
Laivasta tulee meidän alkuainehiukkasemme ja meri on eetteriä (tumma)energia). Meri voi olla liikkeessä näkyvien a altojen ja vesipisaroiden muodossa. Samalla tavalla kaikki alkuainehiukkaset voivat olla vain merta (sen olennainen osa) tai erillinen hiukkanen - pisara.
Tämä on yksinkertaistettu esimerkki, kaikki on hieman monimutkaisempaa. Hiukkaset, joissa ei ole tarkkailijaa, ovat aallon muodossa, eikä niillä ole kiinteää sijaintia.
Valkoinen purjevene on arvokas esine, se eroaa meren veden pinnasta ja rakenteesta. Samalla tavalla energian v altameressä on "huippuja", jotka voimme havaita meille tuntemien voimien ilmenemismuotoina, jotka ovat muokanneet maailman aineellista osaa.
Mikromaailma elää omien lakiensa mukaan
Kvanttikietouden periaate voidaan ymmärtää, jos otamme huomioon sen tosiasian, että alkuainehiukkaset ovat a altojen muodossa. Ilman tiettyä sijaintia ja ominaisuuksia, molemmat hiukkaset ovat energian v altameressä. Sillä hetkellä, kun tarkkailija ilmestyy, a alto "muuttuu" kosketettavaksi esineeksi. Toinen hiukkanen, joka tarkkailee tasapainojärjestelmää, saa päinvastaiset ominaisuudet.
Kuvattua artikkelia ei ole tarkoitettu kvanttimaailman laajoihin tieteellisiin kuvauksiin. Tavallisen ihmisen ymmärryskyky perustuu esitettävän materiaalin ymmärtämiseen.
Hiukkasfysiikka tutkii kvanttitilojen kietoutumista alkuainehiukkasen spinin (kiertoon) perusteella.
Tieteellinen kieli (yksinkertaistettu) - kvanttisekoittuminen määritellään erilaisilla spineillä. ATTarkkaillessaan esineitä tutkijat näkivät, että pyörimistä voi olla vain kaksi - pitkin ja poikki. Kummallista kyllä, muissa asennoissa hiukkaset eivät "posseera" tarkkailijalle.
Uusi hypoteesi - uusi näkemys maailmasta
Mikrokosmoksen - alkuainehiukkasten avaruuden - tutkiminen sai aikaan monia hypoteeseja ja olettamuksia. Kvanttisidonnan vaikutus sai tutkijat ajattelemaan jonkinlaisen kvanttimikrohilan olemassaoloa. Heidän mielestään jokaisessa solmussa - leikkauspisteessä - on kvantti. Kaikki energia on kiinteä hila, ja hiukkasten ilmentyminen ja liikkuminen on mahdollista vain hilan solmujen kautta.
Tällaisen ritilän "ikkunan" koko on melko pieni, ja nykyaikaisten laitteiden mittaaminen on mahdotonta. Tämän hypoteesin vahvistamiseksi tai kumoamiseksi tutkijat päättivät kuitenkin tutkia fotonien liikettä spatiaalisessa kvanttihilassa. Tärkeintä on, että fotoni voi liikkua joko suoraan tai siksakina - pitkin hilan lävistäjä. Toisessa tapauksessa, kun hän on voittanut suuremman etäisyyden, hän kuluttaa enemmän energiaa. Näin ollen se eroaa suorassa linjassa liikkuvasta fotonista.
Ehkä aikanaan opimme, että elämme spatiaalisessa kvanttiverkossa. Tai tämä oletus voi olla väärä. Kuitenkin kvanttikettumuksen periaate osoittaa hilan olemassaolon mahdollisuuden.
Yksinkertaisesti sanottuna hypoteettisessa spatiaalisessa "kuutiossa" yhden kasvon määritelmällä on selkeä päinvastainen merkitys toiselle. Tämä on tilan rakenteen säilyttämisen periaate -aika.
Epilogi
Kvanttifysiikan maagisen ja salaperäisen maailman ymmärtämiseksi on syytä tarkastella tarkasti tieteen kulkua viimeisen viidensadan vuoden aj alta. Ennen oli, että maapallo oli litteä, ei pallomainen. Syy on ilmeinen: jos otat sen muodon pyöreänä, vesi ja ihmiset eivät voi vastustaa.
Kuten näemme, ongelma oli olemassa ilman täydellistä näkemystä kaikista vaikuttavista voimista. On mahdollista, että nykytieteeltä puuttuu näkemys kaikista vaikuttavista voimista kvanttifysiikan ymmärtämiseksi. Vision aukot synnyttävät ristiriitaisuuksien ja paradoksien järjestelmän. Ehkä kvanttimekaniikan maaginen maailma sisältää vastaukset näihin kysymyksiin.
