Kvantu fizikas pārskats
Kā kvantu mehānika izskaidro neredzamo Visumu
satiksmes_analizators / Getty Images
Kvantu fizika ir pētījums par uzvedību jautājums un enerģiju molekulārā, atomu, kodolenerģijas un pat mazākā mikroskopiskā līmenī. 20. gadsimta sākumā zinātnieki atklāja, ka likumi, kas regulē makroskopiskus objektus, nedarbojas vienādi tik mazās jomās.
Ko nozīmē kvants?
Vārds 'kvants' nāk no latīņu valodas, kas nozīmē 'cik daudz'. Tas attiecas uz diskrētām vielas un enerģijas vienībām, kuras prognozē un novēro kvantu fizikā. Pat telpai un laikam, kas šķiet ārkārtīgi nepārtraukti, ir mazākās iespējamās vērtības.
Kas izstrādāja kvantu mehāniku?
Kad zinātnieki ieguva tehnoloģiju, lai mērītu ar lielāku precizitāti, tika novērotas dīvainas parādības. Kvantu fizikas rašanās ir saistīta ar Maksa Planka 1900. gada darbu par melnā ķermeņa starojumu. Jomas attīstību veica Makss Planks , Alberts Einšteins , Nīls Bors , Ričards Feinmens, Verners Heizenbergs, Ervīns Šrēdingers un citas jomas spilgtas personas. Ironiski, Albertam Einšteinam bija nopietnas teorētiskas problēmas ar kvantu mehāniku, un viņš daudzus gadus mēģināja to atspēkot vai pārveidot.
Kas ir īpašs kvantu fizikā?
Kvantu fizikas jomā kaut kā novērošana faktiski ietekmē notiekošos fiziskos procesus. Gaismas viļņi darbojas kā daļiņas, un daļiņas darbojas kā viļņi (saukti viļņu daļiņu dualitāte ). Matērija var pārvietoties no vienas vietas uz otru, nepārvietojoties pa starptelpu (ko sauc par kvantu tunelēšanu). Informācija uzreiz pārvietojas lielos attālumos. Faktiski kvantu mehānikā mēs atklājam, ka viss Visums patiesībā ir varbūtību virkne. Par laimi, tas sabojājas, strādājot ar lieliem objektiem, kā to parāda Šrēdingera kaķis domu eksperiments.
Kas ir kvantu sapīšanās?
Viens no galvenajiem jēdzieniem ir kvantu sapīšanās , kas apraksta situāciju, kad vairākas daļiņas ir saistītas tā, ka vienas daļiņas kvantu stāvokļa mērīšana rada ierobežojumus arī pārējo daļiņu mērījumiem. To vislabāk parāda EPR paradokss . Lai gan sākotnēji tas bija domu eksperiments, tagad tas ir eksperimentāli apstiprināts, pārbaudot kaut ko tādu, kas pazīstams kā Bela teorēma .
Kvantu optika
Kvantu optika ir kvantu fizikas nozare, kas galvenokārt koncentrējas uz gaismas vai fotonu uzvedību. Kvantu optikas līmenī atsevišķu fotonu uzvedība ietekmē izplūstošo gaismu, atšķirībā no klasiskās optikas, ko izstrādāja sers Īzaks Ņūtons. Lāzeri ir viena no lietojumprogrammām, kas ir iznākušas kvantu optikas pētījumos.
Kvantu elektrodinamika (QED)
Kvantu elektrodinamika (QED) ir pētījums par to, kā elektroni un fotoni mijiedarbojas. To 1940. gadu beigās izstrādāja Ričards Feinmens, Džulians Švingers, Sinitro Tomonage un citi. QED prognozes attiecībā uz fotonu un elektronu izkliedi ir precīzas līdz vienpadsmit zīmēm aiz komata.
Vienotā lauka teorija
Vienotā lauka teorija ir pētniecības ceļu kolekcija, kas mēģina saskaņot kvantu fiziku ar Einšteina vispārējās relativitātes teorija , bieži vien mēģinot konsolidēt fizikas pamatspēki . Daži vienotu teoriju veidi ietver (ar zināmu pārklāšanos):
- Kvantu gravitācija
- Kvantu gravitācijas cilpa
- Stīgu teorija / Superstīgu teorija / M-teorija
- Lielā vienotā teorija
- Supersimetrija
- Visa teorija
Citi kvantu fizikas nosaukumi
Kvantu fiziku dažreiz sauc par kvantu mehāniku vai kvantu lauka teoriju. Tam ir arī dažādi apakšlauki, kā minēts iepriekš, kas dažkārt tiek lietoti aizvietojami ar kvantu fiziku, lai gan kvantu fizika patiesībā ir plašāks termins visām šīm disciplīnām.
Galvenie atklājumi, eksperimenti un pamata skaidrojumi
Agrākie atklājumi
Viļņu-daļiņu dualitāte
Heizenberga nenoteiktības princips
Cēloņsakarība kvantu fizikā – domu eksperimenti un interpretācijas
- Kopenhāgenas interpretācija
- Šrēdingera kaķis
- EPR paradokss
- Daudzo pasauļu interpretācija