Klassikaline füüsika, mis eksisteeris enne kvantmehaanika leiutamist, kirjeldab loodust tavalisel (makroskoopilisel) skaalal. Suurem osa klassikalise füüsika teooriatest on tuletatavad meile harjumuspärasel skaalal toimivate lähendustena. Kvantfüüsika (see on ka kvantmehaanika) erineb klassikalisest teadusest selle poolest, et ühendatud süsteemi energia, impulss, nurkimpulss ja muud kogused on piiratud diskreetsete väärtustega (kvantimine). Objektidel on eriomadused nii osakeste kui ka lainete kujul (laineosakeste duaalsus). Ka selles teaduses on suuruste mõõtmise täpsusel piirid (määramatuse printsiip).
Võib öelda, et pärast kvantfüüsika esilekerkimist täppisteadustes toimus omamoodi revolutsioon, mis võimaldas kõik vanad seadused, mida varem vaieldamatuteks tõdedeks peeti, uuesti läbi vaadata ja analüüsida. Kas see on hea või halb? Võib-olla on see hea, sest tõeline teadus ei tohiks kunagi paigal seista.
Kuid "kvantrevolutsioon" on muutunudomamoodi löök vana kooli füüsikutele, kes pidid leppima tõsiasjaga, et see, millesse nad varem uskusid, osutus lihts alt ekslike ja arhailiste teooriate kogumiks, mis vajasid kiiret ülevaatamist ja uue reaalsusega kohanemist.. Enamik füüsikuid võttis entusiastlikult vastu need uued ideed tuntud teaduse kohta, aidates kaasa selle uurimisele, arendamisele ja rakendamisele. Tänapäeval määrab kvantfüüsika kogu teaduse kui terviku dünaamika. Tänu temale tekkisid tipptasemel eksperimentaalsed projektid (nagu suur hadronite põrgataja).
Avamine
Mida saab öelda kvantfüüsika aluste kohta? See kujunes järk-järgult välja erinevatest teooriatest, mille eesmärk oli seletada nähtusi, mida ei saanud ühitada klassikalise füüsikaga, nagu Max Plancki lahendus 1900. aastal ja tema lähenemine paljude teaduslike probleemide kiirgusprobleemile ning energia ja sageduse vastavus 1905. aasta artiklis. Albert Einstein, kes selgitas fotoelektrilisi efekte. Varase kvantfüüsika teooria vaatasid 1920. aastate keskel põhjalikult läbi Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born jt. Kaasaegne teooria on sõnastatud mitmesugustes spetsiaalselt välja töötatud matemaatilistes kontseptsioonides. Ühes neist annab aritmeetiline funktsioon (või lainefunktsioon) meile igakülgset teavet impulsi asukoha tõenäosuse amplituudi kohta.
Kvantfüüsika alused mannekeenide jaoks
Laine teaduslik uurimineValguse olemus sai alguse enam kui 200 aastat tagasi, kui tolleaegsed suured ja tunnustatud teadlased pakkusid välja, arendasid ja tõestasid omaenda eksperimentaalsete vaatluste põhjal valgusteooria. Nad nimetasid seda laineks.
Aastal 1803 viis kuulus inglise teadlane Thomas Young läbi oma kuulsa topelteksperimendi, mille tulemusena kirjutas ta kuulsa teose "Valguse ja värvi olemusest", mis mängis tohutut rolli tänapäevaste ideede kujundamisel need tuttavad nähtused. Sellel katsel oli selle teooria üldises heakskiitmises suur roll.
Selliseid katseid kirjeldatakse sageli erinevates raamatutes, näiteks "Kvantfüüsika alused mannekeenidele". Kaasaegsed katsed elementaarosakeste kiirendamisega, näiteks Higgsi bosoni otsimine suures hadronite põrgatis (lühid alt LHC), viiakse läbi just selleks, et leida praktilist kinnitust paljudele puhteoreetilistele kvantteooriatele.
Ajalugu
Aastal 1838 avastas Michael Faraday kogu maailma rõõmuks katoodkiired. Nendele sensatsioonilistele uuringutele järgnes Gustav Kirchhoffi väide kiirgusprobleemi, nn "musta keha" kohta (1859), samuti Ludwig Boltzmanni kuulus oletus, et iga füüsikalise süsteemi energiaseisundid võivad olema diskreetne (1877).). Hiljem ilmus Max Plancki (1900) välja töötatud kvanthüpotees. Seda peetakse üheks kvantfüüsika aluseks. Plancki julge hüpotees, et energiat saab nii emiteerida kui ka absorbeerida diskreetsetes "kvantides"(või energiapaketid), vastab täpselt musta keha kiirguse vaadeldud mustritele.
Maailmakuulus Albert Einstein andis kvantfüüsikasse suure panuse. Kvantteooriatest muljet avaldades töötas ta välja oma. Üldrelatiivsusteooria – nii seda nimetatakse. Kvantfüüsika avastused mõjutasid ka erirelatiivsusteooria arengut. Paljud teadlased hakkasid eelmise sajandi esimesel poolel seda teadust Einsteini ettepanekul uurima. Ta oli sel ajal esirinnas, ta meeldis kõigile, kõik tundsid tema vastu huvi. Pole ka ime, sest ta sulges nii palju "auke" klassikalises füüsikateaduses (samas lõi ta ka uusi), pakkus teaduslikku õigustust ajas rändamise, telekineesi, telepaatia ja paralleelmaailmade jaoks.
Vaatleja roll
Iga sündmus või olek sõltub otseselt vaatlejast. Tavaliselt seletatakse nii täppisteadustest kaugetele inimestele lühid alt kvantfüüsika põhitõdesid. Tegelikkus on aga palju keerulisem.
See sobib suurepäraselt paljude okultsete ja religioossete traditsioonidega, mis on sajandeid nõudnud inimeste võimet mõjutada neid ümbritsevaid sündmusi. Mingil moel on see ka aluseks ekstrasensoorse taju teaduslikule selgitusele, sest praegu ei tundu väide, et inimene (vaatleja) on võimeline mõttejõuga füüsilisi sündmusi mõjutama, absurdne.
Iga vaadeldava sündmuse või objekti omaseisund vastabvaatleja omavektor. Kui operaatori (vaatleja) spekter on diskreetne, võib vaadeldav objekt jõuda ainult diskreetsete omaväärtusteni. See tähendab, et vaatlusobjekt ja ka selle omadused on täielikult määratud selle operaatori poolt.
Kvantfüüsika põhialused keeruliste sõnadega
Erinev alt tavapärasest klassikalisest mehaanikast (või füüsikast) ei saa üheaegselt ennustada konjugeeritud muutujaid, nagu asend ja impulss. Näiteks võivad elektronid (teatud tõenäosusega) paikneda ligikaudu teatud ruumipiirkonnas, kuid nende matemaatiline täpne asukoht on tegelikult teadmata.
Konstantse tõenäosustihedusega kontuurid, mida sageli nimetatakse "pilvedeks", saab joonistada ümber aatomi tuuma, et mõista, kus elektron kõige tõenäolisem alt asub. Heisenbergi määramatuse põhimõte tõestab suutmatust osakest täpselt määrata, arvestades selle konjugeeritud impulsi. Mõned selle teooria mudelid on puht alt abstraktse arvutusliku iseloomuga ja ei viita rakendusväärtusele. Siiski kasutatakse neid sageli keerukate interaktsioonide arvutamiseks subatomaarsete osakeste ja muude peente asjade tasandil. Lisaks võimaldas see füüsika haru teadlastel eeldada paljude maailmade tegelikku olemasolu. Võib-olla saame neid varsti näha.
Lainefunktsioonid
Kvantfüüsika seadused on väga mahukad ja mitmekesised. Nad ristuvadlainefunktsioonide mõiste. Mõned erilised lainefunktsioonid loovad tõenäosuste hajumise, mis on olemuslikult konstantne või ajast sõltumatu, näiteks statsionaarses energiaseisundis näib aeg lainefunktsiooni suhtes kaduvat. See on üks kvantfüüsika mõjudest, mis on selle jaoks põhiline. Huvitav on see, et aja fenomen on selles ebatavalises teaduses põhjalikult ümber vaadatud.
Häirusteooria
Kvantfüüsika valemite ja teooriatega töötamiseks vajalike lahenduste väljatöötamiseks on aga mitmeid usaldusväärseid viise. Üks selline meetod, üldtuntud kui "häirusteooria", kasutab elementaarse kvantmehaanilise mudeli analüütilist tulemust. See loodi katsete tulemuste toomiseks, et töötada välja veelgi keerulisem mudel, mis on seotud lihtsama mudeliga. Nii saab rekursioon välja.
See lähenemine on eriti oluline kvantkaose teoorias, mis on äärmiselt populaarne erinevate sündmuste tõlgendamisel mikroskoopilises reaalsuses.
Reeglid ja seadused
Kvantmehaanika reeglid on põhilised. Nad väidavad, et süsteemi juurutusruum on absoluutselt põhiline (sellel on punkttoode). Teine väide on, et selle süsteemi poolt täheldatud mõjud on samal ajal omapärased operaatorid, mis mõjutavad vektoreid just selles keskkonnas. Kuid nad ei ütle meile, millises Hilberti ruumis või millised operaatorid eksisteerivadSel hetkel. Neid saab valida sobiv alt, et anda kvantsüsteemi kvantitatiivne kirjeldus.
Tähendus ja mõju
Selle ebatavalise teaduse algusest peale on paljud kvantmehaanika uurimise intuitiivsed aspektid ja tulemused esile kutsunud valju filosoofilisi vaidlusi ja palju tõlgendusi. Isegi põhiküsimused, nagu erinevate amplituudide ja tõenäosusjaotuste arvutamise reeglid, väärivad avalikkuse ja paljude juhtivate teadlaste austust.
Richard Feynman näiteks märkis kord kurv alt, et ta pole üldse kindel, kas keegi teadlastest kvantmehaanikast üldse aru saab. Steven Weinbergi sõnul ei ole hetkel kvantmehaanikale ühtset tõlgendust, mis sobiks kõigile. See viitab sellele, et teadlased on loonud "koletise", mille olemasolu nad ise ei suuda täielikult mõista ja selgitada. See aga ei kahjusta kuidagi selle teaduse asjakohasust ja populaarsust, vaid tõmbab ligi noori spetsialiste, kes soovivad lahendada tõeliselt keerulisi ja arusaamatuid probleeme.
Pealegi on kvantmehaanika sundinud universumi objektiivsed füüsikaseadused täielikult läbi vaatama, mis on hea uudis.
Kopenhaageni tõlgendus
Selle tõlgenduse järgi pole meile klassikalisest füüsikast tuntud standardset põhjuslikkuse määratlust enam vaja. Kvantteooriate järgi pole põhjuslikkust meie jaoks tavapärases tähenduses üldse olemas. Kõiki neis esinevaid füüsikalisi nähtusi seletatakse väikseima elementaari vastastikmõju seisukoh altosakesed subatomilisel tasemel. See piirkond on vaatamata näilisele ebatõenäolisusele äärmiselt paljutõotav.
Kvantpsühholoogia
Mida saab öelda kvantfüüsika ja inimteadvuse vahelise seose kohta? See on kaunilt kirjutatud raamatus, mille Robert Anton Wilson kirjutas 1990. aastal nimega Quantum Psychology.
Raamatus esitatud teooria kohaselt on kõik meie ajus toimuvad protsessid tingitud selles artiklis kirjeldatud seaduspärasustest. See tähendab, et see on omamoodi katse kohandada kvantfüüsika teooriat psühholoogiaga. Seda teooriat peetakse parateaduslikuks ja akadeemiline ringkond seda ei tunnusta.
Wilsoni raamat on tähelepanuväärne selle poolest, et ta esitab selles rea erinevaid tehnikaid ja praktikaid, mis tema hüpoteesi enam-vähem tõestavad. Nii või teisiti peab lugeja ise otsustama, kas ta usub selliste katsete elluviimist humanitaarteadustes matemaatilisi ja füüsilisi mudeleid rakendada või mitte.
Wilsoni raamatut pidasid mõned katseks õigustada müstilist mõtlemist ja siduda see teaduslikult tõestatud uudsete füüsikaliste formuleeringutega. Seda ülim alt mittetriviaalset ja silmatorkavat teost on nõutud rohkem kui 100 aastat. Raamatut avaldatakse, tõlgitakse ja loetakse kõikjal maailmas. Kes teab, võib-olla muutub kvantmehaanika arenguga ka teadlaskonna suhtumine kvantpsühholoogiasse.
Järeldus
Tänu sellele tähelepanuväärsele teooriale, millest sai peagi eraldi teadus, saime uurida keskkondareaalsus subatomaarsete osakeste tasemel. See on väikseim tase kõigist võimalikest, meie tajule täiesti kättesaamatu. See, mida füüsikud meie maailmast varem teadsid, vajab kiiret ülevaatamist. Absoluutselt kõik nõustuvad sellega. Selgus, et erinevad osakesed võivad üksteisega suhelda täiesti mõeldamatutel vahemaadel, mida saame mõõta vaid keerukate matemaatiliste valemitega.
Lisaks on kvantmehaanika (ja kvantfüüsika) tõestanud paljude paralleelreaalsuste, ajas rändamise ja muude asjade võimalikkust, mida läbi ajaloo peeti ainult ulmekirjanduseks. See on kahtlemata tohutu panus mitte ainult teadusesse, vaid ka inimkonna tulevikku.
Teadusliku maailmapildi austajatele võib see teadus olla nii sõber kui ka vaenlane. Fakt on see, et kvantteooria avab laiad võimalused mitmesugusteks spekulatsioonideks parateaduslikul teemal, nagu on juba näidatud ühe alternatiivse psühholoogilise teooria näites. Mõned kaasaegsed okultistid, esoteerikud ning alternatiivsete religioossete ja vaimsete liikumiste pooldajad (enamasti psühhokultid) pöörduvad selle teaduse teoreetiliste konstruktsioonide poole, et põhjendada oma müstiliste teooriate, uskumuste ja praktikate ratsionaalsust ja tõesust.
See on pretsedenditu juhtum, kui teoreetikute lihtsad oletused ja abstraktsed matemaatilised valemid viisid tõelise teadusrevolutsioonini ja lõid uue teaduse, mis kriipsutas maha kõik, mis varem teada oli. Mõneskraadi, on kvantfüüsika kummutanud Aristotelese loogika seadused, kuna on näidanud, et "kas-või" valimisel on veel üks (ja võib-olla mitu) alternatiivi.
