Fizika klasike, e cila ekzistonte përpara shpikjes së mekanikës kuantike, përshkruan natyrën në një shkallë të zakonshme (makroskopike). Shumica e teorive në fizikën klasike mund të nxirren si përafërsi që veprojnë në shkallët me të cilat jemi mësuar. Fizika kuantike (është gjithashtu mekanika kuantike) ndryshon nga shkenca klasike në atë që energjia, momenti, momenti këndor dhe sasitë e tjera të një sistemi të shoqëruar janë të kufizuara në vlera diskrete (kuantizimi). Objektet kanë karakteristika të veçanta si në formën e grimcave ashtu edhe në formën e valëve (dualiteti i grimcave valore). Gjithashtu në këtë shkencë ka kufizime për saktësinë me të cilën mund të maten sasitë (parimi i pasigurisë).
Mund të thuhet se pas shfaqjes së fizikës kuantike në shkencat ekzakte, ndodhi një lloj revolucioni, i cili bëri të mundur rishikimin dhe analizimin e të gjitha ligjeve të vjetra që më parë konsideroheshin të vërteta të padiskutueshme. A është kjo e mirë apo e keqe? Ndoshta një gjë e mirë, sepse shkenca e vërtetë nuk duhet të qëndrojë kurrë në vend.
Megjithatë, "revolucioni kuantik" është bërënjë lloj goditjeje për fizikantët e shkollës së vjetër, të cilët duhej të pajtoheshin me faktin se ajo që ata besonin më parë doli të ishte vetëm një grup teorish të gabuara dhe arkaike që kishin nevojë për rishikim dhe përshtatje urgjente me realitetin e ri.. Shumica e fizikanëve i pranuan me entuziazëm këto ide të reja për një shkencë të njohur, duke kontribuar në studimin, zhvillimin dhe zbatimin e saj. Sot, fizika kuantike përcakton dinamikën për të gjithë shkencën në tërësi. Falë saj u ngritën projekte eksperimentale të fundit (si përplasësi i madh i Hadronit).
Hapja
Çfarë mund të thuhet për themelet e fizikës kuantike? Ajo doli gradualisht nga teori të ndryshme që synonin të shpjegonin fenomene që nuk mund të pajtoheshin me fizikën klasike, si zgjidhja e Max Planck në 1900 dhe qasja e tij ndaj problemit të rrezatimit të shumë problemeve shkencore, dhe korrespondenca midis energjisë dhe frekuencës në një punim të vitit 1905. nga Albert Einstein, i cili shpjegoi efektet fotoelektrike. Teoria e hershme e fizikës kuantike u rishikua tërësisht në mesin e viteve 1920 nga Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born dhe të tjerë. Teoria moderne është formuluar në koncepte të ndryshme matematikore të zhvilluara posaçërisht. Në njërën prej tyre, funksioni aritmetik (ose funksioni i valës) na jep informacion të plotë rreth amplitudës së probabilitetit të vendndodhjes së impulsit.
Bazat e fizikës kuantike për dummies
Studim shkencor i valësThelbi i dritës filloi më shumë se 200 vjet më parë, kur shkencëtarët e mëdhenj dhe të njohur të asaj kohe propozuan, zhvilluan dhe vërtetuan teorinë e dritës bazuar në vëzhgimet e tyre eksperimentale. E quajtën valë.
Në vitin 1803, shkencëtari i famshëm anglez Thomas Young kreu eksperimentin e tij të famshëm të dyfishtë, si rezultat i të cilit ai shkroi veprën e famshme "Mbi natyrën e dritës dhe ngjyrës", e cila luajti një rol të madh në formimin e ideve moderne rreth këto dukuri të njohura. Ky eksperiment luajti një rol të madh në pranimin e përgjithshëm të kësaj teorie.
Eksperimente të tilla shpesh përshkruhen në libra të ndryshëm, për shembull, "Bazat e Fizikës Kuantike për Dummies". Eksperimentet moderne me përshpejtimin e grimcave elementare, për shembull, kërkimi i bozonit Higgs në përplasësin e madh të Hadronit (shkurt LHC) kryhet pikërisht për të gjetur konfirmimin praktik të shumë teorive kuantike thjesht teorike.
Histori
Në vitin 1838, Michael Faraday, për kënaqësinë e gjithë botës, zbuloi rrezet katodike. Këto studime të bujshme u pasuan nga deklarata për problemin e rrezatimit, i ashtuquajturi "trupi i zi" (1859), i bërë nga Gustav Kirchhoff, si dhe supozimi i famshëm i Ludwig Boltzmann se gjendjet energjetike të çdo sistemi fizik mund të të jetë diskrete (1877).). Më vonë, u shfaq hipoteza kuantike e zhvilluar nga Max Planck (1900). Konsiderohet si një nga themelet e fizikës kuantike. Hipoteza e guximshme e Planck se energjia mund të emetohet dhe të absorbohet në "kuante" diskrete(ose paketat e energjisë), korrespondon saktësisht me modelet e vëzhguara të rrezatimit të trupit të zi.
I famshmi botëror Albert Einstein dha një kontribut të madh në fizikën kuantike. I impresionuar nga teoritë kuantike, ai zhvilloi të tijat. Teoria e përgjithshme e relativitetit - kështu quhet. Zbulimet në fizikën kuantike ndikuan gjithashtu në zhvillimin e teorisë speciale të relativitetit. Shumë shkencëtarë në gjysmën e parë të shekullit të kaluar filluan ta studiojnë këtë shkencë me sugjerimin e Ajnshtajnit. Ajo ishte në ballë në atë kohë, të gjithë e donin, të gjithë ishin të interesuar për të. Nuk është çudi, sepse ajo mbylli kaq shumë "vrima" në shkencën klasike fizike (megjithatë, ajo krijoi edhe të reja), ofroi një justifikim shkencor për udhëtimin në kohë, telekinezën, telepatinë dhe botët paralele.
Roli i vëzhguesit
Çdo ngjarje ose gjendje varet drejtpërdrejt nga vëzhguesi. Zakonisht, kështu u shpjegohen shkurtimisht bazat e fizikës kuantike njerëzve që janë larg shkencave ekzakte. Megjithatë, realiteti është shumë më i ndërlikuar.
Kjo përshtatet në mënyrë të përkryer me shumë tradita okulte dhe fetare që kanë këmbëngulur për shekuj me radhë në aftësinë e njerëzve për të ndikuar në ngjarjet rreth tyre. Në një farë mënyre, kjo është edhe baza për një shpjegim shkencor të perceptimit jashtëshqisor, sepse tani pohimi se një person (vëzhgues) është në gjendje të ndikojë në ngjarjet fizike me fuqinë e mendimit nuk duket absurde.
Çdo gjendje të veçantë të një ngjarjeje ose objekti të vëzhguar korrespondon meeigenvektor i vëzhguesit. Nëse spektri i operatorit (vëzhguesi) është diskret, objekti i vëzhguar mund të arrijë vetëm vlera eigen diskrete. Kjo do të thotë, objekti i vëzhgimit, si dhe karakteristikat e tij, përcaktohen plotësisht nga ky operator.
Bazat e fizikës kuantike me fjalë komplekse
Ndryshe nga mekanika klasike konvencionale (ose fizika), nuk mund të bëhen parashikime të njëkohshme të ndryshoreve të konjuguara si pozicioni dhe momenti. Për shembull, elektronet mund (me një probabilitet të caktuar) të vendosen përafërsisht në një rajon të caktuar të hapësirës, por pozicioni i tyre i saktë matematikor është në të vërtetë i panjohur.
Konturet e densitetit të probabilitetit konstant, të referuara shpesh si "re", mund të vizatohen rreth bërthamës së një atomi për të konceptuar se ku ka më shumë gjasa të vendoset një elektron. Parimi i pasigurisë së Heisenberg-ut provon paaftësinë për të lokalizuar me saktësi një grimcë duke pasur parasysh momentin e saj të konjuguar. Disa modele në këtë teori kanë një karakter thjesht abstrakt llogaritës dhe nuk nënkuptojnë vlerë të aplikuar. Megjithatë, ato përdoren shpesh për të llogaritur ndërveprimet komplekse në nivelin e grimcave nënatomike dhe çështjeve të tjera delikate. Për më tepër, kjo degë e fizikës i lejoi shkencëtarët të supozonin mundësinë e ekzistencës reale të shumë botëve. Ndoshta do të mund t'i shohim së shpejti.
Funksionet e valës
Ligjet e fizikës kuantike janë shumë voluminoze dhe të ndryshme. Ata kryqëzohen mekoncepti i funksioneve valore. Disa funksione të veçanta valore krijojnë një përhapje të probabiliteteve që është në thelb konstante ose e pavarur nga koha, për shembull, kur në një gjendje të palëvizshme energjie, koha duket se zhduket në lidhje me funksionin e valës. Ky është një nga efektet e fizikës kuantike, e cila është thelbësore për të. Fakti kurioz është se fenomeni i kohës është rishikuar rrënjësisht në këtë shkencë të pazakontë.
Teoria e perturbimit
Megjithatë, ka disa mënyra të besueshme për të zhvilluar zgjidhjet e nevojshme për të punuar me formula dhe teori në fizikën kuantike. Një metodë e tillë, e njohur zakonisht si "teoria e shqetësimeve", përdor një rezultat analitik për një model elementar mekanik kuantik. Ai u krijua për të sjellë rezultate nga eksperimentet për të zhvilluar një model edhe më kompleks që lidhet me një model më të thjeshtë. Kështu rezulton rekursioni.
Kjo qasje është veçanërisht e rëndësishme në teorinë e kaosit kuantik, e cila është jashtëzakonisht e popullarizuar për interpretimin e ngjarjeve të ndryshme në realitetin mikroskopik.
Rregullat dhe ligjet
Rregullat e mekanikës kuantike janë themelore. Ata pretendojnë se hapësira e vendosjes së një sistemi është absolutisht thelbësore (ai ka një produkt me pika). Një deklaratë tjetër është se efektet e vëzhguara nga ky sistem janë në të njëjtën kohë operatorë të veçantë që prekin vektorët pikërisht në këtë medium. Megjithatë, ata nuk na tregojnë se në cilën hapësirë Hilbert ose cilët operatorë ekzistojnëky moment. Ato mund të zgjidhen në mënyrë të përshtatshme për të dhënë një përshkrim sasior të një sistemi kuantik.
Kuptimi dhe ndikimi
Që nga fillimi i kësaj shkence të pazakontë, shumë aspekte dhe rezultate anti-intuitive të studimit të mekanikës kuantike kanë provokuar debate të zhurmshme filozofike dhe shumë interpretime. Edhe pyetjet themelore, të tilla si rregullat për llogaritjen e amplitudave të ndryshme dhe shpërndarjet e probabilitetit, meritojnë respekt nga publiku dhe shumë shkencëtarë kryesorë.
Richard Feynman, për shembull, një herë tha me trishtim se ai nuk ishte aspak i sigurt se ndonjë nga shkencëtarët e kuptonte fare mekanikën kuantike. Sipas Steven Weinberg, për momentin nuk ka asnjë interpretim të vetëm të mekanikës kuantike që do t'i përshtatej të gjithëve. Kjo sugjeron se shkencëtarët kanë krijuar një "përbindësh", për të kuptuar dhe shpjeguar plotësisht ekzistencën e së cilës ata vetë nuk janë në gjendje ta bëjnë. Megjithatë, kjo nuk e dëmton në asnjë mënyrë rëndësinë dhe popullaritetin e kësaj shkence, por tërheq profesionistë të rinj që duan të zgjidhin probleme vërtet komplekse dhe të pakuptueshme.
Përveç kësaj, mekanika kuantike ka detyruar një rishikim të plotë të ligjeve fizike objektive të Universit, që është një lajm i mirë.
Interpretimi i Kopenhagës
Sipas këtij interpretimi, përkufizimi standard i shkakësisë i njohur për ne nga fizika klasike nuk është më i nevojshëm. Sipas teorive kuantike, kauzaliteti në kuptimin e zakonshëm për ne nuk ekziston fare. Të gjitha fenomenet fizike në to shpjegohen nga këndvështrimi i ndërveprimit të elementit më të vogëlgrimcat në nivelin nënatomik. Kjo zonë, pavarësisht nga pamundësia në dukje, është jashtëzakonisht premtuese.
Psikologji kuantike
Çfarë mund të thuhet për marrëdhënien midis fizikës kuantike dhe ndërgjegjes njerëzore? Kjo është shkruar bukur në një libër të shkruar nga Robert Anton Wilson në 1990 të quajtur Psikologjia Kuantike.
Sipas teorisë së paraqitur në libër, të gjitha proceset që ndodhin në trurin tonë janë për shkak të ligjeve të përshkruara në këtë artikull. Kjo do të thotë, kjo është një lloj përpjekjeje për të përshtatur teorinë e fizikës kuantike me psikologjinë. Kjo teori konsiderohet parashkencore dhe nuk njihet nga komuniteti akademik.
Libri i Wilson shquhet për faktin se ai ofron në të një sërë teknikash dhe praktikash të ndryshme që vërtetojnë pak a shumë hipotezën e tij. Në një mënyrë apo tjetër, lexuesi duhet të vendosë vetë nëse ai beson apo jo qëndrueshmërinë e përpjekjeve të tilla për të aplikuar modele matematikore dhe fizike në shkencat humane.
Libri i Wilson u pa nga disa si një përpjekje për të justifikuar të menduarit mistik dhe për ta lidhur atë me formulime fizike të reja të vërtetuara shkencërisht. Kjo vepër shumë jo e parëndësishme dhe goditëse ka qenë e kërkuar për më shumë se 100 vjet. Libri është botuar, përkthyer dhe lexuar në të gjithë botën. Kush e di, ndoshta me zhvillimin e mekanikës kuantike, qëndrimi i komunitetit shkencor ndaj psikologjisë kuantike do të ndryshojë gjithashtu.
Përfundim
Falë kësaj teorie të jashtëzakonshme, e cila shpejt u bë një shkencë më vete, ne ishim në gjendje të eksploronim mjedisinrealitet në nivelin e grimcave nënatomike. Ky është niveli më i vogël nga të gjitha të mundshmet, krejtësisht i paarritshëm për perceptimin tonë. Ajo që fizikanët e dinin më parë për botën tonë ka nevojë për rishikim urgjent. Absolutisht të gjithë janë dakord me këtë. U bë e qartë se grimcat e ndryshme mund të ndërveprojnë me njëra-tjetrën në distanca krejtësisht të paimagjinueshme, të cilat ne mund t'i masim vetëm me formula komplekse matematikore.
Për më tepër, mekanika kuantike (dhe fizika kuantike) ka vërtetuar mundësinë e shumë realiteteve paralele, udhëtimit në kohë dhe gjërave të tjera që gjatë historisë konsideroheshin vetëm lëndë fantashkencë. Ky është padyshim një kontribut i madh jo vetëm për shkencën, por edhe për të ardhmen e njerëzimit.
Për adhuruesit e tablosë shkencore të botës, kjo shkencë mund të jetë edhe mike edhe armike. Fakti është se teoria kuantike hap mundësi të gjera për spekulime të ndryshme mbi një temë parashkencore, siç është treguar tashmë në shembullin e një prej teorive alternative psikologjike. Disa okultistë, ezoterikë dhe përkrahës të lëvizjeve alternative fetare dhe shpirtërore (më shpesh psikokulte) moderne u drejtohen ndërtimeve teorike të kësaj shkence për të vërtetuar racionalitetin dhe vërtetësinë e teorive, besimeve dhe praktikave të tyre mistike.
Ky është një rast i paprecedentë, kur hamendjet e thjeshta të teoricienëve dhe formula abstrakte matematikore çuan në një revolucion të vërtetë shkencor dhe krijuan një shkencë të re që përshkoi gjithçka që dihej më parë. Ne disashkallë, fizika kuantike ka hedhur poshtë ligjet e logjikës aristoteliane, pasi ka treguar se kur zgjedh "ose-ose" ka një më shumë (dhe ndoshta disa) alternativa.
