antony_w (antony_w) wrote,
antony_w
antony_w

Четыре факта о квантовой физике, о которых не рассказывают профессора



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».

2. 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».

3. 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.

4. 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».

Tags: физика
Subscribe

Posts from This Journal “физика” Tag

promo antony_w august 17, 2014 11:48 18
Buy for 10 tokens
Есть блог, в котором написано много постов про роботов: ссылка И там есть несколько статей о замене рабочих мест человека роботами: Уже к 2018 году роботы отберут у человека часть профессий Рабский труд без зарплаты Армия роботов: зачем она нужна обильной людьми Поднебесной и кому может…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 2 comments