Класическата физика, която е съществувала преди изобретяването на квантовата механика, описва природата в обикновен (макроскопичен) мащаб. Повечето от теориите в класическата физика могат да бъдат изведени като приближения, работещи в скалите, с които сме свикнали. Квантовата физика (тя също е квантова механика) се различава от класическата наука по това, че енергията, импулсът, ъгловият импулс и други количества на свързана система са ограничени до дискретни стойности (квантуване). Обектите имат специални характеристики както под формата на частици, така и под формата на вълни (двойност на вълновите частици). Също така в тази наука има ограничения за точността, с която количествата могат да бъдат измерени (принцип на неопределеността).
Може да се каже, че след появата на квантовата физика в точните науки се случи своеобразна революция, която даде възможност да се преразгледат и анализират всички стари закони, които преди се считаха за безспорни истини. Това добре ли е или лошо? Може би нещо добро, защото истинската наука никога не трябва да стои на едно място.
Въпреки това, "квантовата революция" се превърнаедин вид удар за физиците от старата школа, които трябваше да се примирят с факта, че това, в което вярваха преди, се оказа просто набор от погрешни и архаични теории, нуждаещи се от спешна ревизия и адаптация към новата реалност. Повечето физици с ентусиазъм приеха тези нови идеи за една добре позната наука, допринасяйки за нейното изследване, развитие и прилагане. Днес квантовата физика определя динамиката на цялата наука като цяло. Благодарение на нея възникнаха авангардни експериментални проекти (като Големия адронен колайдер).
Отваряне
Какво може да се каже за основите на квантовата физика? Постепенно се появява от различни теории, предназначени да обяснят явления, които не могат да бъдат съгласувани с класическата физика, като решението на Макс Планк през 1900 г. и неговия подход към проблема за излъчването на много научни проблеми, както и съответствието между енергията и честотата в статия от 1905 г. от Алберт Айнщайн, който обяснява фотоелектричните ефекти. Ранната теория на квантовата физика е обстойно преработена в средата на 20-те години на 20 век от Ервин Шрьодингер, Вернер Хайзенберг, Макс Борн и други. Съвременната теория е формулирана в различни специално разработени математически концепции. В един от тях аритметичната функция (или вълновата функция) ни дава изчерпателна информация за амплитудата на вероятността за местоположение на импулса.
Основи на квантовата физика за манекени
Научно изследване на вълнатаСъщността на светлината започва преди повече от 200 години, когато големите и признати учени от онова време предложиха, развиха и доказаха теорията за светлината въз основа на собствени експериментални наблюдения. Наричаха го вълна.
През 1803 г. известният английски учен Томас Йънг провежда своя прочут двоен експеримент, в резултат на който написва известната работа "За природата на светлината и цвета", която изиграва огромна роля за формирането на съвременните идеи за тези познати явления. Този експеримент изигра основна роля за общото приемане на тази теория.
Подобни експерименти често се описват в различни книги, например "Основи на квантовата физика за манекени". Съвременните експерименти с ускорение на елементарни частици, например търсенето на Хигс бозона в Големия адронен колайдер (накратко LHC) се извършва именно с цел намиране на практическо потвърждение на много чисто теоретични квантови теории.
История
През 1838 г. Майкъл Фарадей, за радост на целия свят, открива катодните лъчи. Тези сензационни изследвания са последвани от твърдението за проблема с радиацията, така нареченото „черно тяло“(1859), направено от Густав Кирхоф, както и известното предположение на Лудвиг Болцман, че енергийните състояния на всяка физическа система също могат бъде дискретен (1877).). По-късно се появява квантовата хипотеза, разработена от Макс Планк (1900). Счита се за една от основите на квантовата физика. Смелата хипотеза на Планк, че енергията може както да се излъчва, така и да се абсорбира в дискретни „кванти“(или енергийни пакети), съответства точно на наблюдаваните модели на излъчване на черно тяло.
Световноизвестният Алберт Айнщайн направи голям принос към квантовата физика. Впечатлен от квантовите теории, той развива своя собствена. Общата теория на относителността - така се казва. Откритията в квантовата физика също оказват влияние върху развитието на специалната теория на относителността. Много учени през първата половина на миналия век започват да изучават тази наука по предложение на Айнщайн. Тя беше начело по това време, всички я харесваха, всички се интересуваха от нея. Нищо чудно, защото тя затвори толкова много „дупки“в класическата физика (въпреки това, тя създаде и нови), предложи научна обосновка за пътуване във времето, телекинеза, телепатия и паралелни светове..
Ролята на наблюдателя
Всяко събитие или състояние зависи пряко от наблюдателя. Обикновено така се обясняват накратко основите на квантовата физика на хора, които са далеч от точните науки. Реалността обаче е много по-сложна.
Това пасва идеално на много окултни и религиозни традиции, които от векове настояват върху способността на хората да влияят на събитията около тях. По някакъв начин това е и основата за научно обяснение на екстрасензорното възприятие, защото сега твърдението, че човек (наблюдател) е в състояние да влияе на физически събития със силата на мисълта, не изглежда абсурдно.
Всяко собствено състояние на наблюдавано събитие или обект съответства насобствен вектор на наблюдателя. Ако спектърът на оператора (наблюдателя) е дискретен, наблюдаваният обект може да достигне само дискретни собствени стойности. Тоест обектът на наблюдение, както и неговите характеристики се определят изцяло от този оператор.
Основи на квантовата физика в сложни думи
За разлика от конвенционалната класическа механика (или физика), човек не може да прави едновременни прогнози на конюгирани променливи като позиция и импулс. Например, електроните могат (с определена вероятност) да бъдат разположени приблизително в определен регион от пространството, но тяхната математическа точно позиция всъщност е неизвестна.
Контури с постоянна плътност на вероятностите, често наричани "облаци", могат да бъдат начертани около ядрото на атома, за да се концептуализира къде е най-вероятно да се намира електронът. Принципът на неопределеността на Хайзенберг доказва невъзможността за точно локализиране на частица предвид нейния конюгиран импулс. Някои модели в тази теория имат чисто абстрактен изчислителен характер и не предполагат приложна стойност. Те обаче често се използват за изчисляване на сложни взаимодействия на ниво субатомни частици и други фини материи. Освен това този клон на физиката позволи на учените да предположат възможността за реалното съществуване на много светове. Може би скоро ще можем да ги видим.
Вълнови функции
Законите на квантовата физика са много обемни и разнообразни. Те се пресичат сконцепция за вълнови функции. Някои специални вълнови функции създават разпределение на вероятностите, което по своята същност е постоянно или независимо от времето, например, когато е в стационарно състояние на енергия, времето изглежда изчезва по отношение на вълновата функция. Това е един от ефектите на квантовата физика, който е фундаментален за нея. Любопитният факт е, че феноменът на времето е радикално преразгледан в тази необичайна наука.
Теория на смущенията
Въпреки това, има няколко надеждни начина за разработване на решенията, необходими за работа с формули и теории в квантовата физика. Един такъв метод, известен като "теория на смущенията", използва аналитичен резултат за елементарен квантовомеханичен модел. Той е създаден, за да донесе резултати от експерименти за разработване на още по-сложен модел, който е свързан с по-прост модел. Ето как се получава рекурсията.
Този подход е особено важен в теорията на квантовия хаос, която е изключително популярна за интерпретиране на различни събития в микроскопичната реалност.
Правила и закони
Правилата на квантовата механика са фундаментални. Те твърдят, че пространството за разгръщане на една система е абсолютно фундаментално (има точков продукт). Друго твърдение е, че ефектите, наблюдавани от тази система, са в същото време особени оператори, които влияят върху векторите точно в тази среда. Те обаче не ни казват в кое хилбертово пространство или в кои оператори съществуваттози момент. Те могат да бъдат избрани по подходящ начин, за да дадат количествено описание на квантовата система.
Значение и въздействие
От самото начало на тази необичайна наука, много антиинтуитивни аспекти и резултати от изследването на квантовата механика провокираха шумни философски дебати и много интерпретации. Дори фундаментални въпроси, като правилата за изчисляване на различни амплитуди и разпределения на вероятностите, заслужават уважение от обществеността и много водещи учени.
Ричард Файнман, например, веднъж тъжно отбеляза, че изобщо не е сигурен, че някой от учените изобщо разбира квантовата механика. Според Стивън Вайнбърг в момента няма една интерпретация на квантовата механика, която да отговаря на всички. Това предполага, че учените са създали "чудовище", да разберат напълно и да обяснят съществуването на което самите те не са в състояние. Това обаче по никакъв начин не вреди на актуалността и популярността на тази наука, а привлича млади специалисти, които искат да решават наистина сложни и неразбираеми проблеми.
Освен това, квантовата механика наложи пълна ревизия на обективните физически закони на Вселената, което е добра новина.
Копенхагенска интерпретация
Според това тълкуване, стандартната дефиниция на причинно-следствената връзка, позната ни от класическата физика, вече не е необходима. Според квантовите теории причинно-следствената връзка в обичайния за нас смисъл изобщо не съществува. Всички физически явления в тях са обяснени от гледна точка на взаимодействието на най-малкия елементарчастици на субатомно ниво. Тази област, въпреки привидната невероятност, е изключително обещаваща.
Квантова психология
Какво може да се каже за връзката между квантовата физика и човешкото съзнание? Това е прекрасно написано в книга, написана от Робърт Антон Уилсън през 1990 г., наречена квантова психология.
Според теорията, изложена в книгата, всички процеси, протичащи в нашия мозък, се дължат на законите, описани в тази статия. Тоест това е един вид опит за адаптиране на теорията на квантовата физика към психологията. Тази теория се счита за паранаучна и не е призната от академичната общност.
Книгата на Уилсън се отличава с факта, че той предоставя в нея набор от различни техники и практики, които повече или по-малко доказват неговата хипотеза. По един или друг начин читателят трябва сам да реши дали вярва или не в жизнеспособността на подобни опити за прилагане на математически и физически модели към хуманитарните науки.
Книгата на Уилсън беше видяна от някои като опит да се оправдае мистичното мислене и да се обвърже с научно доказани новомодни физически формулировки. Тази изключително нетривиална и впечатляваща работа е търсена повече от 100 години. Книгата е публикувана, преведена и четена по целия свят. Кой знае, може би с развитието на квантовата механика отношението на научната общност към квантовата психология също ще се промени.
Заключение
Благодарение на тази забележителна теория, която скоро се превърна в отделна наука, успяхме да изследваме околната средареалност на ниво субатомни частици. Това е най-малкото ниво от всички възможни, напълно недостъпно за нашето възприятие. Това, което физиците знаеха преди за нашия свят, се нуждае от спешна ревизия. Абсолютно всички са съгласни с това. Стана очевидно, че различни частици могат да взаимодействат помежду си на напълно немислими разстояния, които можем да измерим само чрез сложни математически формули.
Освен това, квантовата механика (и квантовата физика) доказа възможността за много паралелни реалности, пътуване във времето и други неща, които през историята са били смятани само за научна фантастика. Това несъмнено е огромен принос не само за науката, но и за бъдещето на човечеството.
За любителите на научната картина на света тази наука може да бъде както приятел, така и враг. Факт е, че квантовата теория отваря широки възможности за различни спекулации по паранаучна тема, както вече беше показано в примера на една от алтернативните психологически теории. Някои съвременни окултисти, езотерици и привърженици на алтернативни религиозни и духовни движения (най-често психокулти) се обръщат към теоретичните конструкции на тази наука, за да обосноват рационалността и истинността на своите мистични теории, вярвания и практики.
Това е безпрецедентен случай, когато прости предположения на теоретици и абстрактни математически формули доведоха до истинска научна революция и създадоха нова наука, която зачеркна всичко, което беше известно преди. В някоистепен, квантовата физика опроверга законите на аристотеловата логика, тъй като показа, че при избора на „или-или“има още една (и може би няколко) алтернативи.
