Jak powiedział fizyk Richard Feynman, parafrazując Nielsa Bohra: „Jeśli myślisz, że rozumiesz mechanikę kwantową, to naprawdę tak nie jest”. Fizyka kwantowa stanowi bardzo złożony system, który w wielu przypadkach Poruszyło to wiele niewiadomych i wywołało wielkie zamieszanie Dla tych, którzy przestudiowali to dogłębnie.
Jednocześnie nie ulega wątpliwości, że jest to fascynująca dziedzina nauki, odkrywająca świat subatomowy Niewidzialne na naszych oczach Pełna tajemnic i cudów, które wymykają się pojęciu codzienności. Z tego powodu, pomimo otaczających ją mitów o trudnościach i zamęcie, warto zrozumieć, jakie są podstawy studiowania fizyki kwantowej, ponieważ jest to zasadniczy punkt do zrozumienia, czym ona jest. Prawdziwe zachowanie i wygląd Z otaczającego nas świata.
Zatem, od słynnego dualizmu falowo-cząsteczkowego, po zasadę nieoznaczoności podyktowaną przez niemieckiego fizyka Wernera Heisenberga, przedstawiamy pięć kluczowych punktów fizyki kwantowej, które pozwolą ci Zrozum trochę lepiej Na którym opiera się słynna dyscyplina.
Czy możesz sobie wyobrazić, że możesz być dwiema rzeczami jednocześnie? Wydaje się to niemożliwe, prawda? Cóż, jedna z zasad fizyki kwantowej sugeruje, że w przypadku niektórych cząstek nie jest to coś wyimaginowanego, ale raczej to się faktycznie dzieje. Jest to stan światła, czyli elektronów, który może wystąpić podczas podróży w przestrzeni Działaj na dwa różne sposoby W tym samym czasie.
Dzięki temu z jednej strony będą mogli działać Małe cząstki Jakby były małymi kulkami lub cząsteczkami o bardzo specyficznych lokalizacjach i właściwościach. Ale jednocześnie mogą się zachowywać fale To tak, jakby były zmarszczkami na wodzie, rozciągającymi się i rozprzestrzeniającymi w przestrzeni bez określenia ich położenia.
Jest to właściwość materii, która staje się widoczna w niektórych eksperymentach, takich jak na przykład eksperymenty Podwójne rozcięcie . Jej architektem był brytyjski fizyk Thomas Young, który użył go w 1801 roku do wyjaśnienia pewnych właściwości światła. Jednak w 1961 roku, przy większej wiedzy i nowocześniejszym podejściu, wykorzystano to do udowodnienia Podwójna natura O samym świetle i innych cząstkach natury. W nim wiązki elektronów skierowano w stronę dwóch szczelin, zauważając, że cząstki te, choć są cząstkami stałymi, Zachowywali się jak fale Gdy przechodzą przez pęknięcia, tworzą wzór interferencyjny podobny do fal w wodzie.
Superpozycja kwantowa
Na pewno słyszałeś o paradoksie Kot Schrödingera , eksperyment myślowy, w którym naukowiec przedstawia kota uwięzionego w pudełku obok słoika z trucizną, który nie otworzy się, dopóki atom nie ulegnie rozkładowi. Zatem przed otwarciem pudełka kot znajdzie się zarówno żywy, jak i martwy, w swego rodzaju… Stan nakładki Tylko otwierając pudełko i obserwując stan kota, odkrylibyśmy, że układ toksycznego kota zapadłby się w kierunku jednego ostatecznego rozwiązania: Żywy lub martwy .
Cóż, pomysł ten reprezentuje kolejny z kamieni węgielnych fizyki kwantowej: stan, w którym układ kwantowy może istnieć na kilka sposobów jednocześnie. Najłatwiejszym przykładem do zrozumienia, w jaki sposób superpozycja stwierdza, że kwant współpracuje z pracą, jest zachowanie elektronu w atomie. Zatem zanim został zaobserwowany, elektron mógł istnieć Wiele lokalizacji wokół serca który możemy zdefiniować jako przypadek, w którym narzucone są wszystkie możliwe lokalizacje, tj. Chmura możliwości Zamiast konkretnego miejsca na orbicie. Tylko obserwując go, możemy odkryć końcową pozycję, do której zbiegnie się nasz elektron.
Cztery wielkie paradoksy charakteryzujące naukę
Superpozycja jest podstawową koncepcją w obliczeniach kwantowych, ponieważ opiera się na fakcie, że… Kubit czyli podstawowe jednostki informacji kwantowej, można przedstawić Wiele stanów jednocześnie . To właśnie ten fakt zapewnia możliwość wykonywania skomplikowanych obliczeń szybciej i wydajniej niż w przypadku bardziej klasycznych komputerów.
Splątanie kwantowe
Splątanie to kolejna podstawa fizyki kwantowej. Jest to właściwość, którą posiadają niektóre cząsteczki Chciałbym je ze sobą połączyć Dzięki temu podczas pomiaru jednego możliwe jest automatyczne poznanie stanu drugiego, niezależnie od dzielącej je odległości. Na przykład, jeśli dwa elektrony są splątane kwantowo i zmierzymy spin jednego z nich (właściwość związana z ruchem obrotowym elektronów) i stwierdzimy, że jest on skierowany do góry, będziemy wiedzieć na pewno, że spin jego splątanego elektronu będzie wskazywać w dół.
Aby lepiej to zobaczyć, postaw przykład z dwoma pudełkami: w jednym umieszczasz żółtą rękawiczkę, a w drugim czerwoną. Tak więc, jeśli ktoś podniesie pudełko i po jego otwarciu znajdzie żółtą rękawiczkę, od razu będziesz wiedział, że czerwona rękawiczka jest w drugim, bez konieczności otwierania lub studiowania jej. Rozumiejąc fizykę kwantową, musimy sobie wyobrazić, że w obu pudełkach każda rękawiczka znajduje się w… Nałóż na siebie oba kolory Oznacza to, że jest jednocześnie czerwony i żółty. Jeśli po otwarciu jednego z kwadratów jeden kolor pojawi się losowo, można powiedzieć, że gdy otworzysz drugi, zawsze pojawi się kolor przeciwny, ze względu na to wspaniałe skojarzenie.
CNIO ARTE: Obrazowanie kwantowe
Zasada nieoznaczoności Heisenberga
W 1927 roku niemiecki fizyk Werner Heisenberg ustanowił jeden z filarów charakteryzujących badania fizyki kwantowej: Zasada nieoznaczoności . To rodzaj „zasady”, która dyktuje Granice możliwości pomiarowych Pewne pary właściwości cząstek subatomowych, takie jak położenie i pęd lub energia i czas.
W uproszczeniu zasada nieoznaczoności określa, ile… Większa precyzja Służy do badania położenia cząstki, Więcej nieścisłości Znajdziesz przy obliczaniu jego momentu i odwrotnie. Zasada ta dotyczy także energii i czasu: im dokładniejszy jest pomiar czasu w układzie kwantowym, tym mniej energii można w tym momencie zmierzyć i odwrotnie.
Jest to fakt bardzo rewolucyjny, gdyż niemożność precyzyjnego pomiaru pewnych właściwości cząstek staje się utrudniona Nie zależy to od zastosowanych urządzeń pomiarowych Podobnie jak w fizyce klasycznej, ale związane z nieodłącznymi właściwościami samej materii. Dlatego zwraca uwagę, że świat kwantowy jest czymś całkowicie probabilistycznym i że dokładność w jego poznaniu i badaniu zawsze będzie czymś niemożliwym do osiągnięcia.
Fryderyk Hund
Wernera Heisenberga w 1926 r
Kwantyzacja energii
Jeśli do tej pory wydawało ci się, że te „zasady” rządzące badaniem świata w sposób kwantowy wydają się szalone, to ten ostatni kluczowy punkt wcale nie jest odległy, a mianowicie, że w fizyce kwantowej energia układów nie może mieć żadnej wartość, ale niektóre konkretny .
Ale jakie wartości możesz wtedy przyjąć? Aby to zrozumieć, musimy zrozumieć, czym jest kwantowy model atomu. Została zaproponowana przez Nielsa Bohra w 1913 roku i stwierdził wraz z nią, że elektrony poruszające się wokół jądra mogą być zajęte jedynie Niektóre poziomy są dozwolone Nazywa się je „orbitalami” lub „poziomami kwantowymi”. Kiedy elektron pochłania energię, np. pochodzącą ze światła, może przeskoczyć z jednego poziomu na wyższy, a także gdy ją straci i spadnie na niższą orbitę.
Jednakże elektrony nigdy nie mogą zajmować pośrednich poziomów energii, więc energia, którą posiadają, a tym samym układy, do których należą, zawsze mają energie proporcjonalne do energii potrzebnej do przejścia z jednego poziomu na drugi. W fizyce kwantowej pewna ilość wymaganej energii nazywana jest… ile I stąd można to powiedzieć Układy kwantowe mogą mieć tylko określone wartości energii: wartości kwantowe .
:quality(85)/cloudfront-us-east-1.images.arcpublishing.com/infobae/E7WD7Q3MN5AXTD6DLHH7VDV3UM.png "Ma 106 lat, mieszka samotnie i nadal ćwiczy: porady żywieniowe i zdrowotne jednej z najstarszych kobiet na świecie")
More Stories
Ma 106 lat, mieszka samotnie i nadal ćwiczy: porady żywieniowe i zdrowotne jednej z najstarszych kobiet na świecie
Według nauki jest to odpowiedni wiek na ograniczenie spożycia kawy – Enséñame de Ciencia
Co według nauki należy zrobić jako pierwsze po przebudzeniu?