Štiri dejstva o kvantni fiziki, o katerih profesorji ne govorijo
Pogosto govorimo o kvantni fiziki in mnogi od nas, če ne vsi, smo v svojem času napeli svoje možgane, da bi razumeli, kaj se dogaja. Toda kaj je lahko še bolj čudno kot ti čudni in neskončni integrali, skupaj z najbolj zapleteno matematiko, ki se razvija že desetletja?
Odkritje Schrödingerjeve enačbe
Schrödingerjeva diferencialna enačba je dobro znana mladim kemikom in fizikom po vsem svetu. Skratka, enačba je revolucionarno opisala gibanje elektronov okoli jedra in korenito spremenila pogled na znanstveno skupnost na atomski model, Schrödinger pa je za odkritje dobil Nobelovo nagrado..
Toda zgodba tega odkritja je malo čudna. Na božični dan 1925 je Schrödinger na počitnicah odšel na kraj, imenovan Arosa. Njegov odnos z ženo je bil na najnižji ravni, zato se je odločil povabiti staro punco iz Dunaja, da se mu pridruži. Tudi on je vzel nekaj zapisov de Broglie. Ko se je 8. januarja 1926 vrnil z dopusta, je napovedal odkritje valovne mehanike, teorije, ki opisuje elektron kot val..
Na vprašanje, "kako je bilo na počitnicah, profesor?", Je odgovoril: "Bil sem zmeden zaradi nekaterih izračunov".
Izkazalo se je, da masa sploh ni tisto, kar ste mislili.
Vsi smo mislili, da je masa količina snovi, ki jo ima predmet. To je deloma res. Na žalost ima Higgsov mehanizem druge misli o tem. Dejansko obrne našo logiko. Higgsov mehanizem razlaga maso delca glede na to, kako močno je ta delček v interakciji s specifičnim področjem (seveda Higsovo polje). Tehnično, vse na tem svetu nima mase, dokler ne sodeluje s tem čudnim področjem. Zaradi tega razloga (in ne zaradi njegove dolge odsotnosti na monitorjih) znanstveniki Higgsov bozon imenujejo »božji delček«.
Da bi bolje pojasnil to teorijo, se je David Miller obrnil na množico politikov v zelo preprosti analogiji:
"Predstavljajte si zabavo za zaposlene v političnih strankah, ki so enakomerno porazdeljeni po sobi in se pogovarjajo s svojimi najbližjimi sodelavci. V sobo vstopi nekdanji premier in se vsa oseba ob njej pritegne in se nabira okoli nje. dobiva večjo težo kot ponavadi, to je, da ima več zagona in enako hitrost gibanja. Medtem ko se premika, ji je težje ustaviti, in ko se ustavi, je težje ponovno začeti premikati, ker ezapuskat proces akumulacije. V treh dimenzijah, zapletene teorije relativnosti, to je mehanizem, Higgsov ".
Kvantna mehanika vam omogoča, da ste na dveh mestih hkrati.
Z eno opozorilo: če ste kvantni delci. Heisenbergov princip negotovosti in Jungov poskus dvojne razpoke kažejo, da predstavljamo nov svet; ti zakoni so pokazali, da bi bilo namesto na enem mestu nekaj v določenem (x, y, z) položaju z določeno »verjetnostjo«. Na žalost negotovost pri takšnih meritvah le malo vpliva na vsakodnevne objekte, vendar pa lahko na primer elektroni določijo področja, v katerih je mogoče odkriti elektrone, ne pa tudi natančnega položaja elektrona. To načelo je znano tudi kot kvantna superpozicija..
Schrödinger in njegova slavna mačka
Erwin Schrödinger je med kvantnimi kemiki znan po svoji revolucionarni enačbi, vendar je njegovo ime med navadnimi smrtniki pogosto povezano z mačko. Kot odgovor na ti problem Kopenhagenske interpretacije kvantne mehanike je Schrödinger prišel do čudnega, a zelo zanimivega, mentalnega eksperimenta..
Predstavil je škatlo z živo mačko, radioaktivnim materialom, kladivom in jedko kislino. Če se radioaktivni material razpade, bo kladivo padlo na posodo s kislino in ga razbilo, kar bo povzročilo smrt mačke. Ampak Schrödinger je dejal, da so možnosti za razpad radioaktivnih snovi po točno eni uri 50%. Logično je domnevati, da bo mačka v eni uri živa ali mrtva in tega ne bomo mogli določiti, dokler ne odpremo škatle. Sam Schrödinger je ugotovil, da je po mnenju kvantne mehanike mačka živa in mrtva, dokler ne odpremo škatle in ugotovimo njeno trenutno stanje..
Kvantna mehanika je postala najbolj osupljivo področje znanosti, ki dobesedno obrne naš pogled na vsakodnevne stvari. Čeprav so štirje zgornji primeri videti zanimivi in razumljivi, en majhen citat Richarda Feynmana povzema vse, kar morate vedeti o tej znanosti: "Mislim, da lahko varno rečem, da nihče ne razume kvantne mehanike".
