Dacă ți-ai dat seama brusc că ai uitat elementele de bază și postulate ale mecanicii cuantice sau nu știi ce fel de mecanică este, atunci este timpul să reîmprospătezi aceste informații în memoria ta. La urma urmei, nimeni nu știe când mecanica cuantică poate fi utilă în viață.

Degeaba rânjiți și rânjiți, crezând că nu va trebui să vă ocupați deloc de acest subiect în viața voastră. La urma urmei, mecanica cuantică poate fi utilă aproape oricărei persoane, chiar și celor care sunt infinit de departe de ea. De exemplu, aveți insomnie. Pentru mecanica cuantică, aceasta nu este o problemă! Citiți un manual înainte de a merge la culcare - și dormiți liniștit deja pe a treia pagină. Sau poți să-ți denumești trupa rock așa. De ce nu?

Glume la o parte, haideți să începem o conversație cuantică serioasă.

Unde sa încep? Desigur, din ceea ce este un cuantic.

Cuantic

Un quantum (din latinescul quantum - „cât”) este o porțiune indivizibilă a unei cantități fizice. De exemplu, se spune - un cuantum de lumină, un cuantum de energie sau un cuantum de câmp.

Ce înseamnă? Aceasta înseamnă că pur și simplu nu poate fi mai puțin. Când spun că o anumită valoare este cuantificată, ei înțeleg că această valoare ia un număr de valori specifice, discrete. Deci, energia unui electron dintr-un atom este cuantificată, lumina se propagă în „porțiuni”, adică cuante.

Termenul „cuantic” în sine are multe întrebuințări. Un cuantum de lumină (câmp electromagnetic) este un foton. Prin analogie, particulele sau cvasi-particulele corespunzătoare altor câmpuri de interacțiune se numesc cuante. Aici ne putem aminti de faimosul boson Higgs, care este un cuantic al câmpului Higgs. Dar încă nu urcăm în aceste jungle.

Mecanica cuantică pentru manechine

Cum poate mecanica să fie cuantică?

După cum ați observat deja, în conversația noastră am menționat particule de multe ori. Poate că ești obișnuit cu faptul că lumina este o undă care pur și simplu se propagă cu o viteză cu . Dar dacă priviți totul din punctul de vedere al lumii cuantice, adică al lumii particulelor, totul se schimbă dincolo de recunoaștere.

Mecanica cuantică este o ramură a fizicii teoretice, o componentă a teoriei cuantice care descrie fenomenele fizice la cel mai elementar nivel - nivelul particulelor.

Efectul unor astfel de fenomene este comparabil ca magnitudine cu constanta lui Planck, iar mecanica clasică și electrodinamica lui Newton s-au dovedit a fi complet nepotrivite pentru descrierea lor. De exemplu, conform teoriei clasice, un electron, care se rotește cu viteză mare în jurul nucleului, trebuie să radieze energie și în cele din urmă să cadă pe nucleu. Acest lucru, după cum știți, nu se întâmplă. De aceea au venit cu mecanica cuantică - fenomenele descoperite trebuiau explicate cumva și s-a dovedit a fi exact teoria în care explicația era cea mai acceptabilă, iar toate datele experimentale „convergeau”.

Apropo! Pentru cititorii noștri există acum o reducere de 10% la orice fel de muncă

Un pic de istorie

Nașterea teoriei cuantice a avut loc în 1900, când Max Planck a vorbit la o întâlnire a Societății Germane de Fizică. Ce a spus Planck atunci? Și faptul că radiația atomilor este discretă, iar cea mai mică parte a energiei acestei radiații este egală cu

Unde h este constanta lui Planck, nu este frecvența.

Apoi Albert Einstein, introducând conceptul de „cuantum de lumină”, a folosit ipoteza lui Planck pentru a explica efectul fotoelectric. Niels Bohr a postulat existența unor niveluri de energie staționară într-un atom, iar Louis de Broglie a dezvoltat ideea dualității undă-particulă, adică că o particulă (corpuscul) are și proprietăți de undă. Schrödinger și Heisenberg s-au alăturat cauzei și astfel, în 1925, a fost publicată prima formulare a mecanicii cuantice. De fapt, mecanica cuantică este departe de a fi o teorie completă; se dezvoltă activ în prezent. De asemenea, trebuie recunoscut faptul că mecanica cuantică, cu ipotezele ei, nu poate explica toate întrebările cu care se confruntă. Este foarte posibil ca o teorie mai perfectă să vină să o înlocuiască.

În trecerea de la lumea cuantică la lumea lucrurilor familiare, legile mecanicii cuantice se transformă în mod natural în legile mecanicii clasice. Putem spune că mecanica clasică este un caz special al mecanicii cuantice, când acțiunea are loc în macrocosmosul nostru familiar și familiar. Aici, corpurile se mișcă liniștit în cadre de referință non-inerțiale cu o viteză mult mai mică decât viteza luminii și, în general, totul în jur este calm și de înțeles. Dacă vrei să cunoști poziția corpului în sistemul de coordonate - nicio problemă, dacă vrei să măsori impulsul - ești întotdeauna binevenit.

Mecanica cuantică are o abordare complet diferită a întrebării. În ea, rezultatele măsurătorilor mărimilor fizice sunt de natură probabilistică. Aceasta înseamnă că atunci când o valoare se modifică, sunt posibile mai multe rezultate, fiecare dintre ele corespunde unei anumite probabilități. Să dăm un exemplu: o monedă se învârte pe o masă. În timp ce se rotește, nu se află într-o anumită stare (capete-cozi), ci are doar probabilitatea de a fi într-una dintre aceste stări.

Aici ne apropiem încet Ecuația Schrödingerși Principiul incertitudinii lui Heisenberg.

Potrivit legendei, Erwin Schrödinger, vorbind la un seminar științific în 1926, cu un raport despre dualitatea undă-particulă, a fost criticat de un anume om de știință senior. Refuzând să-i asculte pe bătrâni, după acest incident, Schrödinger s-a implicat activ în dezvoltarea ecuației de undă pentru descrierea particulelor în cadrul mecanicii cuantice. Și s-a descurcat genial! Ecuația Schrödinger (ecuația de bază a mecanicii cuantice) are forma:

Acest tip de ecuație, ecuația Schrödinger staționară unidimensională, este cea mai simplă.

Aici x este distanța sau coordonatele particulei, m este masa particulei, E și U sunt energiile sale totale și, respectiv, potențiale. Soluția acestei ecuații este funcția de undă (psi)

Funcția de undă este un alt concept fundamental în mecanica cuantică. Deci, orice sistem cuantic care se află într-o anumită stare are o funcție de undă care descrie această stare.

De exemplu, atunci când se rezolvă ecuația Schrödinger staționară unidimensională, funcția de undă descrie poziția particulei în spațiu. Mai exact, probabilitatea de a găsi o particulă într-un anumit punct din spațiu. Cu alte cuvinte, Schrödinger a arătat că probabilitatea poate fi descrisă printr-o ecuație de undă! De acord, ar fi trebuit gândit la asta!

Dar de ce? De ce trebuie să ne confruntăm cu aceste probabilități și funcții de undă de neînțeles, când, s-ar părea, nu este nimic mai ușor decât să luăm și să măsuram distanța până la o particulă sau viteza acesteia.

Totul este foarte simplu! La urma urmei, acest lucru este adevărat în macrocosmos - măsuram distanța cu o bandă de măsurare cu o anumită precizie, iar eroarea de măsurare este determinată de caracteristicile dispozitivului. Pe de altă parte, putem determina aproape cu exactitate distanța până la un obiect, de exemplu, la o masă, cu ochiul. În orice caz, diferențiem cu precizie poziția sa în cameră față de noi și alte obiecte. În lumea particulelor, situația este fundamental diferită - pur și simplu nu avem fizic instrumente de măsurare pentru a măsura cantitățile necesare cu precizie. La urma urmei, instrumentul de măsurare intră în contact direct cu obiectul măsurat și, în cazul nostru, atât obiectul, cât și instrumentul sunt particule. Tocmai această imperfecțiune, imposibilitatea fundamentală de a lua în considerare toți factorii care acționează asupra unei particule, precum și faptul însuși a unei schimbări a stării sistemului sub influența măsurării, sunt la baza principiului incertitudinii Heisenberg.

Să prezentăm formula sa cea mai simplă. Imaginați-vă că există o particulă și vrem să știm viteza și coordonatele acesteia.

În acest context, Principiul Incertitudinii Heisenberg afirmă că este imposibil să se măsoare cu precizie poziția și viteza unei particule în același timp. . Din punct de vedere matematic, aceasta este scrisă astfel:

Aici delta x este eroarea în determinarea coordonatei, delta v este eroarea în determinarea vitezei. Subliniem că acest principiu spune că, cu cât determinăm mai precis coordonatele, cu atât mai puțin exact vom cunoaște viteza. Și dacă definim viteza, nu vom avea nici cea mai mică idee despre unde se află particula.

Există multe glume și anecdote despre principiul incertitudinii. Iată una dintre ele:

Un polițist îl oprește pe un fizician cuantic.
- Domnule, știți cât de repede vă mișcați?
- Nu, dar știu exact unde sunt.

Și, bineînțeles, vă reamintim! Dacă dintr-o dată, dintr-un motiv oarecare, soluția ecuației Schrödinger pentru o particulă dintr-un puț de potențial nu vă permite să adormi, vă rugăm să contactați autorii noștri– profesioniști care au fost crescuți cu mecanica cuantică pe buze!

Nimeni în lumea asta nu înțelege ce este mecanica cuantică. Acesta este poate cel mai important lucru de știut despre ea. Desigur, mulți fizicieni au învățat să folosească legile și chiar să prezică fenomene bazate pe calculul cuantic. Dar încă nu este clar de ce observatorul experimentului determină comportamentul sistemului și îl forțează să ia una dintre cele două stări.

Iată câteva exemple de experimente cu rezultate care se vor schimba inevitabil sub influența observatorului. Ei arată că mecanica cuantică se ocupă practic de intervenția gândirii conștiente în realitatea materială.

Există multe interpretări ale mecanicii cuantice astăzi, dar interpretarea de la Copenhaga este poate cea mai cunoscută. În anii 1920, postulatele sale generale au fost formulate de Niels Bohr și Werner Heisenberg.

Baza interpretării de la Copenhaga a fost funcția de undă. Aceasta este o funcție matematică care conține informații despre toate stările posibile ale unui sistem cuantic în care acesta există simultan. Conform interpretării de la Copenhaga, starea unui sistem și poziția acestuia față de alte stări pot fi determinate doar prin observație (funcția de undă este folosită doar pentru a calcula matematic probabilitatea ca sistemul să se afle într-o stare sau alta).

Se poate spune că după observare, un sistem cuantic devine clasic și încetează imediat să existe în alte stări decât cea în care a fost observat. Această concluzie și-a găsit adversarii (amintiți-vă de celebrul Einstein „Dumnezeu nu joacă zaruri”), dar acuratețea calculelor și a predicțiilor avea încă a lor.

Cu toate acestea, numărul susținătorilor interpretării de la Copenhaga este în scădere, iar motivul principal pentru aceasta este prăbușirea instantanee misterioasă a funcției de undă în timpul experimentului. Celebrul experiment de gândire al lui Erwin Schrödinger cu o pisică săracă ar trebui să demonstreze absurditatea acestui fenomen. Să ne amintim detaliile.

În interiorul cutiei negre stă o pisică neagră și cu ea o fiolă cu otravă și un mecanism care poate elibera otrava la întâmplare. De exemplu, un atom radioactiv în timpul dezintegrarii poate sparge o bula. Momentul exact al dezintegrarii atomului este necunoscut. Se cunoaște doar timpul de înjumătățire, în timpul căruia se produce degradarea cu o probabilitate de 50%.

Evident, pentru un observator extern, pisica din interiorul cutiei se află în două stări: fie este vie, dacă totul a mers bine, fie moartă, dacă s-a produs degradarea și fiola s-a rupt. Ambele stări sunt descrise de funcția de undă a pisicii, care se modifică în timp.

Cu cât a trecut mai mult timp, cu atât este mai probabil ca dezintegrarea radioactivă să fi avut loc. Dar de îndată ce deschidem cutia, funcția de undă se prăbușește și vedem imediat rezultatele acestui experiment inuman.

De fapt, până când observatorul deschide cutia, pisica va echilibra la nesfârșit între viață și moarte, sau va fi și vie și moartă. Soarta lui poate fi determinată doar ca urmare a acțiunilor observatorului. Această absurditate a fost subliniată de Schrödinger.

Potrivit unui sondaj al fizicienilor celebri realizat de The New York Times, experimentul de difracție a electronilor este unul dintre cele mai uimitoare studii din istoria științei. Care este natura lui? Există o sursă care emite un fascicul de electroni pe un ecran fotosensibil. Și există un obstacol în calea acestor electroni, o placă de cupru cu două fante.

La ce imagine ne putem aștepta pe ecran dacă electronii ne sunt reprezentați de obicei ca bile mici încărcate? Două dungi opuse fantelor din placa de cupru. Dar, de fapt, pe ecran apare un model mult mai complex de dungi albe și negre alternative. Acest lucru se datorează faptului că atunci când trec prin fantă, electronii încep să se comporte nu numai ca particule, ci și ca unde (fotonii sau alte particule de lumină care pot fi o undă în același timp se comportă în același mod).

Aceste valuri interacționează în spațiu, ciocnindu-se și întărindu-se una pe cealaltă și, ca rezultat, pe ecran este afișat un model complex de dungi luminoase și întunecate alternante. În același timp, rezultatul acestui experiment nu se schimbă, chiar dacă electronii trec unul câte unul - chiar și o particulă poate fi o undă și trece prin două fante în același timp. Acest postulat a fost unul dintre cele mai importante în interpretarea de la Copenhaga a mecanicii cuantice, când particulele își pot demonstra simultan proprietățile fizice „obișnuite” și proprietățile exotice ca un val.

Dar ce rămâne cu observatorul? El este cel care face această poveste confuză și mai confuză. Când fizicienii din experimente ca acesta au încercat să folosească instrumente pentru a determina prin ce fantă trece de fapt un electron, imaginea de pe ecran s-a schimbat dramatic și a devenit „clasică”: cu două secțiuni iluminate direct opuse fantelor, fără dungi alternative.

Electronii păreau reticenți să-și dezvăluie natura ondulatorie ochiului atent al privitorilor. Pare un mister învăluit în întuneric. Dar există o explicație mai simplă: observarea sistemului nu poate fi efectuată fără influența fizică asupra acestuia. Vom discuta despre asta mai târziu.

2. Fullerene încălzite

Experimentele privind difracția particulelor au fost efectuate nu numai cu electroni, ci și cu alte obiecte mult mai mari. De exemplu, s-au folosit fullerene, molecule mari și închise formate din câteva zeci de atomi de carbon. Recent, un grup de oameni de știință de la Universitatea din Viena, condus de profesorul Zeilinger, a încercat să includă un element de observație în aceste experimente. Pentru a face acest lucru, au iradiat molecule de fuleren în mișcare cu raze laser. Apoi, încălzite de o sursă externă, moleculele au început să strălucească și să reflecte inevitabil prezența lor pentru observator.

Odată cu această inovație, s-a schimbat și comportamentul moleculelor. Înainte de o astfel de observație cuprinzătoare, fulerenele au evitat un obstacol cu ​​succes (care prezintă proprietăți de undă), similar exemplului anterior cu electronii care loveau un ecran. Dar odată cu prezența unui observator, fulerenele au început să se comporte ca niște particule fizice care respectă perfect legea.

3. Măsurarea răcirii

Una dintre cele mai cunoscute legi din lumea fizicii cuantice este principiul de incertitudine Heisenberg, conform căruia este imposibil să se determine viteza și poziția unui obiect cuantic în același timp. Cu cât măsurăm mai precis impulsul unei particule, cu atât mai puțin precis putem măsura poziția acesteia. Cu toate acestea, în lumea noastră reală macroscopică, valabilitatea legilor cuantice care acționează asupra particulelor minuscule trece de obicei neobservată.

Experimentele recente ale Prof. Schwab din SUA au o contribuție foarte valoroasă în acest domeniu. Efectele cuantice în aceste experimente au fost demonstrate nu la nivelul electronilor sau al moleculelor fullerene (care au un diametru aproximativ de 1 nm), ci pe obiecte mai mari, o panglică minusculă de aluminiu. Această bandă a fost fixată pe ambele părți, astfel încât mijlocul ei să fie într-o stare suspendată și să poată vibra sub influența externă. În plus, în apropiere a fost plasat un dispozitiv capabil să înregistreze cu precizie poziția casetei. În urma experimentului au fost descoperite câteva lucruri interesante. În primul rând, orice măsurătoare legată de poziția obiectului și observarea benzii l-a afectat, după fiecare măsurătoare poziția benzii s-a schimbat.

Experimentatorii au determinat coordonatele benzii cu mare precizie și astfel, în conformitate cu principiul Heisenberg, i-au schimbat viteza și, prin urmare, poziția ulterioară. În al doilea rând, și în mod destul de neașteptat, unele măsurători au dus la o răcire a benzii. Astfel, un observator poate schimba caracteristicile fizice ale obiectelor prin simpla lor prezență.

4. Înghețarea particulelor

După cum știți, particulele radioactive instabile se descompun nu numai în experimente cu pisici, ci și pe cont propriu. Fiecare particulă are o durată medie de viață, care, după cum se dovedește, poate crește sub privirea atentă a unui observator. Acest efect cuantic a fost prezis încă din anii 60, iar dovada sa genială experimentală a apărut într-o lucrare publicată de un grup condus de laureatul Nobel pentru fizică Wolfgang Ketterle de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts.

În această lucrare, a fost studiată dezintegrarea atomilor de rubidiu excitați instabili. Imediat după pregătirea sistemului, atomii au fost excitați folosind un fascicul laser. Observarea s-a desfășurat în două moduri: continuă (sistemul a fost expus constant la mici impulsuri de lumină) și pulsat (sistemul era iradiat din când în când cu pulsuri mai puternice).

Rezultatele obţinute au fost în deplin acord cu previziunile teoretice. Efectele luminii externe încetinesc dezintegrarea particulelor, readucându-le la starea lor inițială, care este departe de starea de degradare. Amploarea acestui efect a coincis și cu previziunile. Durata maximă de viață a atomilor de rubidiu excitați instabili a crescut cu un factor de 30.

5. Mecanica cuantică și conștiința

Electronii și fulerenele încetează să-și arate proprietățile undelor, plăcile de aluminiu se răcesc, iar particulele instabile își încetinesc degradarea. Ochiul atent al privitorului schimbă literalmente lumea. De ce nu poate fi aceasta o dovadă a implicării minții noastre în lucrarea lumii? Poate că Carl Jung și Wolfgang Pauli (fizician austriac, laureat al premiului Nobel, pionier al mecanicii cuantice) au avut dreptate, până la urmă, când au spus că legile fizicii și conștiința ar trebui considerate ca fiind complementare unele cu altele?

Suntem la un pas de a recunoaște că lumea din jurul nostru este pur și simplu un produs iluzoriu al minții noastre. Ideea este înfricoșătoare și tentantă. Să încercăm să apelăm din nou la fizicieni. Mai ales în ultimii ani, când din ce în ce mai puțini oameni cred că interpretarea de la Copenhaga a mecanicii cuantice cu funcția sa de undă misterioasă se prăbușește, îndreptându-se către o decoerență mai banală și mai de încredere.

Cert este că în toate aceste experimente cu observații, experimentatorii au influențat inevitabil sistemul. L-au aprins cu un laser și au instalat instrumente de măsură. Au fost uniți de un principiu important: nu puteți observa un sistem sau nu puteți măsura proprietățile sale fără a interacționa cu el. Orice interacțiune este un proces de modificare a proprietăților. Mai ales când un sistem cuantic minuscul este expus la obiecte cuantice colosale. Un observator budist veșnic neutru este imposibil în principiu. Și aici intră în joc termenul „decoerență”, care este ireversibil din punctul de vedere al termodinamicii: proprietățile cuantice ale unui sistem se modifică atunci când interacționează cu un alt sistem mare.

În timpul acestei interacțiuni, sistemul cuantic își pierde proprietățile inițiale și devine clasic, ca și cum ar fi „supus” unui sistem mare. Așa se explică și paradoxul pisicii lui Schrödinger: pisica este un sistem prea mare, așa că nu poate fi izolată de restul lumii. Însuși designul acestui experiment de gândire nu este în întregime corect.

În orice caz, dacă ne asumăm realitatea actului de creație de către conștiință, decoerența pare a fi o abordare mult mai convenabilă. Poate chiar prea convenabil. Cu această abordare, întreaga lume clasică devine o mare consecință a decoerenței. Și așa cum a afirmat autorul uneia dintre cele mai cunoscute cărți din domeniu, o astfel de abordare duce în mod logic la afirmații precum „nu există particule în lume” sau „nu există timp la un nivel fundamental”.

Care este adevărul: în creator-observator sau decoerență puternică? Trebuie să alegem între două rele. Cu toate acestea, oamenii de știință sunt din ce în ce mai convinși că efectele cuantice sunt o manifestare a proceselor noastre mentale. Și unde se termină observația și unde începe realitatea depinde de fiecare dintre noi.

Potrivit topinfopost.com

Kvantinė fizika statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. fizica cuantică vok. Quantenphysik, f rus. fizica cuantică, f pranc. physique quantique, f … Fizikos terminų žodynas

Acest termen are alte semnificații, vezi Stare staționară. O stare staționară (din latină stationarius stând nemișcat, nemișcat) este starea unui sistem cuantic în care energia sa și alte dinamici ... Wikipedia

- ... Wikipedia

Are următoarele subsecțiuni (lista este incompletă): Mecanica cuantică Teoria cuantică algebrică Teoria câmpului cuantic Electrodinamica cuantică Cromodinamica cuantică Termodinamica cuantică Gravitația cuantică Teoria superstringurilor Vezi și ... ... Wikipedia

Mecanica cuantică Principiul incertitudinii Introducere ... Formulare matematică ... Baza ... Wikipedia

FIZICĂ. 1. Materia si structura fizicii F. stiinta care studiaza cel mai simplu si in acelasi timp cel mai mult. proprietăţile generale şi legile de mişcare ale obiectelor lumii materiale care ne înconjoară. Ca urmare a acestei generalități, nu există fenomene naturale care să nu aibă fizic. proprietati... Enciclopedia fizică

Fizica hipernucleară este o ramură a fizicii aflată la intersecția dintre fizica nucleară și fizica particulelor elementare, în care subiectul cercetării îl reprezintă sistemele de tip nucleu care conțin, pe lângă protoni și neutroni, și alte particule elementare hiperoni. De asemenea ...... Wikipedia

Ramură a fizicii care studiază dinamica particulelor din acceleratoare, precum și numeroase probleme tehnice asociate cu construcția și funcționarea acceleratoarelor de particule. Fizica acceleratoarelor include probleme legate de producerea și acumularea de particule... Wikipedia

Fizica cristalelor Cristalografia cristalului Rețea cristalină Tipuri de rețele cristaline Difracția în cristale Rețea reciprocă Celulă Wigner Seitz Zona Brillouin Factorul de bază structural Factorul de împrăștiere atomică Tipuri de legături în ... ... Wikipedia

Logica cuantică este o ramură a logicii necesară raționării propozițiilor care țin cont de principiile teoriei cuantice. Acest domeniu de cercetare a fost fondat în 1936 prin munca lui Garit Bierhof și John von Neumann, care au încercat ... ... Wikipedia

Cărți

• Fizica cuantică, Leonid Karlovich Martinson. Materialul teoretic și experimental care stă la baza fizicii cuantice este prezentat în detaliu. Se acordă multă atenție conținutului fizic al conceptelor cuantice de bază și matematicii...
• Fizica cuantică, Sheddad Qaid-Sala Ferron. Întreaga noastră lume și tot ce este în ea - case, copaci și chiar oameni! - este format din particule minuscule. Cartea „Fizica cuantică” din seria „Primele cărți despre știință” va vorbi despre invizibil pentru noi...

Prin definiție, fizica cuantică este o ramură a fizicii teoretice care studiază mecanica cuantică și sistemele cuantice de câmp și legile mișcării lor. Legile de bază ale fizicii cuantice sunt studiate în cadrul mecanicii cuantice și al teoriei cuantice a câmpurilor și sunt aplicate în alte ramuri ale fizicii. Fizica cuantică și principalele sale teorii - mecanica cuantică, teoria câmpului cuantic - au fost create în prima jumătate a secolului al XX-lea de mulți oameni de știință, printre care Max Planck, Albert Einstein, Arthur Compton, Louis de Broglie, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Paul Dirac. , Wolfgang Pauli .Fizica cuantică îmbină mai multe ramuri ale fizicii, în care fenomenele de mecanică cuantică și teoria cuantică a câmpului joacă un rol fundamental, manifestându-se la nivelul microcosmosului, dar având (important) consecințe și la nivelul macrocosmosului.

Acestea includ:

mecanica cuantică;

teoria câmpului cuantic - și aplicațiile sale: fizica nucleară, fizica particulelor elementare, fizica energiei înalte;

fizica statistica cuantica;

teoria cuantică a materiei condensate;

teoria cuantică a unui corp solid;

optica cuantică.

Însuși termenul Quantum (din latină quantum - „cât”) este o porțiune indivizibilă a oricărei mărimi din fizică. Conceptul se bazează pe ideea mecanicii cuantice că unele mărimi fizice pot lua doar anumite valori (se spune că o mărime fizică este cuantificată). În unele cazuri speciale importante, această valoare sau pasul modificării sale pot fi doar multipli întregi ai unei valori fundamentale - iar aceasta din urmă se numește cuantum.

Cuantele unor câmpuri au denumiri speciale:

foton - câmp electromagnetic cuantic;

gluon - un cuantum al unui câmp vectorial (gluon) în cromodinamica cuantică (oferă o interacțiune puternică);

graviton - un cuantum ipotetic al câmpului gravitațional;

fonon - cuantumul mișcării vibraționale a atomilor de cristal.

În general, cuantizarea este o procedură pentru construirea a ceva folosind un set discret de mărimi, de exemplu, numere întregi,

spre deosebire de construirea folosind un set continuu de mărimi, cum ar fi numerele reale.

In fizica:

Cuantizare - construirea unei versiuni cuantice a unei teorii (clasice) sau a unui model fizic non-cuantic

conform faptelor fizicii cuantice.

Cuantificare Feynman - cuantizare în termeni de integrale funcționale.

A doua cuantificare este o metodă de descriere a sistemelor mecanice cuantice cu mai multe particule.

Cuantizarea Dirac

Cuantificare geometrică

În informatică și electronică:

Cuantizarea este împărțirea unui interval de valori ale unei anumite cantități într-un număr finit de intervale.

Zgomot de cuantizare - erori care apar la digitizarea unui semnal analogic.

În muzică:

Cuantificarea notei - mutarea notelor la cele mai apropiate bătăi din secvențier.

Trebuie remarcat faptul că, în ciuda unor anumite succese în descrierea naturii multor fenomene și procese care au loc în lumea din jurul nostru, astăzi fizica cuantică, împreună cu întregul complex al subdisciplinelor sale, nu este un concept integral, complet și deși inițial s-a înțeles că a fost în cadrul fizicii cuantice, se va construi o singură disciplină integrală, consistentă și explicativă a tuturor fenomenelor cunoscute, astăzi nu este așa, de exemplu, fizica cuantică nu este capabilă să explice principiile și să prezinte un model de lucru al gravitației, deși nimeni nu se îndoiește că gravitația este una dintre legile fundamentale de bază ale universului, iar imposibilitatea de a o explica din punctul de vedere al abordărilor cuantice spune doar că acestea sunt imperfecte și nu sunt un model complet și complet. adevărul final în ultimă instanţă.

Mai mult, în interiorul fizicii cuantice în sine există curente și direcții diferite, reprezentanții fiecăruia oferă propriile explicații pentru experimente fenomenologice care nu au o interpretare clară. În cadrul fizicii cuantice în sine, oamenii de știință care o reprezintă nu au o opinie comună și o înțelegere comună, de multe ori interpretările și explicațiile lor asupra acelorași fenomene sunt chiar opuse unele față de altele. Și cititorul ar trebui să înțeleagă că fizica cuantică în sine este doar un concept intermediar, un set de metode, abordări și algoritmi care o alcătuiesc și s-ar putea dovedi că după un timp va fi dezvoltat un concept mult mai complet, perfect și mai consistent. , cu alte abordări și alte metode.Cu toate acestea, cititorul va fi cu siguranță interesat de principalele fenomene care fac obiectul studiului fizicii cuantice și care, atunci când modelele care le explică sunt combinate într-un singur sistem, pot deveni foarte bine baza pentru o paradigmă științifică complet nouă. Deci, iată evenimentele:

1. Dualismul corpuscular-undă.

Inițial, s-a presupus că dualitatea undă-particulă este caracteristică numai pentru fotonii luminii, care în unele cazuri

se comportă ca un flux de particule, iar în altele ca valurile. Dar multe experimente de fizică cuantică au arătat că acest comportament este caracteristic nu numai pentru fotoni, ci și pentru orice particule, inclusiv pentru cele care alcătuiesc materia densă fizic. Unul dintre cele mai cunoscute experimente din acest domeniu este experimentul cu două fante, când un flux de electroni a fost direcționat pe o placă în care erau două fante înguste paralele, în spatele plăcii era un ecran impermeabil la electroni pe care era posibil. pentru a vedea exact ce modele au apărut pe ea.din electroni. Și, în unele cazuri, această imagine a constat din două benzi paralele, la fel ca două fante de pe placa din fața ecranului, care au caracterizat comportamentul fasciculului de electroni, un fel ca un flux de bile mici, dar în alte cazuri, pe ecran s-a format un model care este caracteristic interferenței undelor (multe dungi paralele, cu cele mai groase în centru și mai subțiri la margini). Când am încercat să investighem procesul mai detaliat, s-a dovedit că un electron poate trece atât printr-o singură fante, cât și prin două fante în același timp, ceea ce este complet exclus dacă electronul ar fi doar o particulă solidă. De fapt, în prezent există deja un punct de vedere, deși nu este dovedit, dar aparent foarte apropiat de adevăr și de o importanță extraordinară din punctul de vedere al viziunii asupra lumii, că electronul nu este de fapt nici o undă, nici o particulă. , dar este împletire de energii primare, sau materii, răsucite împreună și care circulă pe o anumită orbită și, în unele cazuri, demonstrează proprietățile unei unde. iar în unele, proprietățile particulei.

Mulți oameni obișnuiți înțeleg foarte prost, dar care este norul de electroni care înconjoară atomul, care a fost descris în

școală, ei bine, ce este, un nor de electroni, adică că sunt mulți, acești electroni, nu, nu așa, norul este același electron,

doar că este oarecum mânjit pe orbită, ca o picătură, iar când încerci să-i determinați locația exactă, trebuie să utilizați întotdeauna

abordări probabilistice, deoarece, deși au fost efectuate un număr mare de experimente, nu a fost niciodată posibil să se stabilească exact unde se află electronul pe orbită la un moment dat în timp, acesta poate fi determinat doar cu o anumită probabilitate. Și toate acestea din același motiv pentru care electronul nu este o particulă solidă, iar înfățișarea lui, ca în manualele școlare, ca o minge solidă care se învârte pe orbită, este fundamental greșită și formează la copii o idee eronată a \u200b\ u200bcum se întâmplă de fapt lucrurile în natură.procesele la nivel micro, peste tot în jurul nostru, inclusiv în noi înșine.

2. Relația dintre observat și observator, influența observatorului asupra observatului.

În aceleași experimente cu o placă cu două fante și un ecran și în altele similare, s-a constatat în mod neașteptat că comportamentul electronilor ca undă și ca particulă era într-o dependență complet măsurabilă de prezenta unui om de știință-observator direct. în experiment sau nu, și dacă a fost prezent, ce așteptări avea de la rezultatele experimentului!

Când omul de știință observator se aștepta ca electronii să se comporte ca niște particule, ei s-au comportat ca niște particule, dar când omul de știință care se aștepta să se comporte ca niște unde i-a luat locul, electronii s-au comportat ca un flux de unde! Așteptările observatorului afectează direct rezultatul experimentului, deși nu în toate cazurile, ci într-un procent complet măsurabil de experimente! Este important, foarte important să înțelegem că experimentul observat și observatorul însuși nu sunt ceva separat unul de celălalt, ci fac parte dintr-un singur sistem, indiferent de pereții care stau între ei. Este extrem de important să ne dăm seama că întregul proces al vieții noastre este o observație continuă și neîncetată,

pentru alți oameni, fenomene și obiecte și pentru sine. Și deși așteptarea observabilului nu determină întotdeauna cu exactitate rezultatul acțiunii,

pe lângă aceasta, există mulți alți factori, totuși, influența acestui lucru este foarte vizibilă.

Să ne amintim de câte ori în viața noastră au existat situații când o persoană face o afacere, alta se apropie de el și începe să-l observe cu atenție, iar în acel moment această persoană fie greșește, fie face vreo acțiune involuntară. Și mulți sunt familiarizați cu acest sentiment evaziv, atunci când faci o acțiune, încep să te observe cu atenție și, ca urmare, nu mai poți face această acțiune, deși ai făcut-o cu destul de mult succes înainte de apariția observatorului.

Și acum să ne amintim că cei mai mulți oameni sunt educați și crescuți, atât în ​​școli, cât și în institute, că totul în jur și materia densă fizic și toate obiectele, și noi înșine, sunt formate din atomi, iar atomii sunt formați din nuclee și care se rotesc în jurul lor. , iar nucleele sunt protoni și neutroni și toate acestea sunt astfel de bile dure care sunt interconectate prin diferite tipuri de legături chimice și tipurile acestor legături sunt cele care determină natura și proprietățile materiei. Și despre comportamentul posibil al particulelor din punctul de vedere al undelor și, prin urmare, toate obiectele din care sunt compuse aceste particule și noi înșine,

nimeni nu vorbeste! Majoritatea nu știu asta, nu cred în el și nu îl folosesc! Adică, se așteaptă la comportamentul obiectelor din jur exact ca un set de particule solide. Ei bine, ele se comportă și se comportă ca un set de particule în diferite combinații. Aproape nimeni nu se așteaptă la comportamentul unui obiect din materie densă fizic, ca un flux de valuri, pare imposibil de bun simț, deși nu există obstacole fundamentale în acest sens, și totul din cauza modelelor incorecte și eronate și a înțelegerii lumii înconjurătoare. sunt puse în oameni din copilărie, ca urmare, Când o persoană crește, nu folosește aceste oportunități, nici măcar nu știe că există. Cum poți folosi ceea ce nu știi. Și întrucât există miliarde de astfel de oameni necredincioși și ignoranți pe planetă, este foarte posibil ca totalitatea conștiinței sociale a tuturor oamenilor de pe pământ, ca un fel de medie pentru un spital, să definească aranjamentul implicit al lumii. în jur ca un set de particule, blocuri de construcție și nimic mai mult (la urma urmei, conform unuia dintre modele, întreaga umanitate este o colecție uriașă de observatori).

3. Nonlocalitatea cuantică și întanglementarea cuantică.

Unul dintre piatra de temelie și conceptele definitorii ale fizicii cuantice este nonlocalitatea cuantică și entanglementul cuantic direct legate de aceasta, sau întanglementul cuantic, care este practic același lucru. Exemple izbitoare de întanglement cuantic sunt, de exemplu, experimentele realizate de Alain Aspect, în care s-a realizat polarizarea fotonilor emiși de aceeași sursă și primiți de doi receptori diferiți. Și s-a dovedit că dacă schimbi polarizarea (orientarea în rotație) a unui foton, polarizarea celui de-al doilea foton se schimbă în același timp și invers, iar această schimbare a polarizării are loc instantaneu, indiferent de distanța la care acești fotoni sunt unul de altul. Se pare că doi fotoni emiși de o sursă sunt interconectați, deși nu există o legătură spațială evidentă între ei, iar o modificare a parametrilor unui foton duce instantaneu la o modificare a parametrilor altui foton. Este important să înțelegem că fenomenul de entanglement cuantic, sau întanglement, este adevărat nu numai pentru nivelul micro, ci și pentru nivel macro.

Unul dintre primele experimente demonstrative în acest domeniu a fost experimentul fizicienilor ruși (pe atunci încă sovietici) de torsiune.

Schema experimentului a fost următoarea: au luat o bucată din cel mai obișnuit cărbune brun extras în mine pentru ardere în cazane și au tăiat-o în 2 părți. Deoarece omenirea este familiarizată cu cărbunele de foarte mult timp, acesta este un obiect foarte bine studiat, atât în ​​ceea ce privește proprietățile sale fizice și chimice, legăturile moleculare, căldura eliberată în timpul arderii pe unitate de volum și așa mai departe. Deci, o bucată din acest cărbune a rămas în laboratorul din Kiev, a doua bucată de cărbune a fost dusă la laboratorul din Cracovia. Fiecare dintre aceste bucăți, la rândul său, a fost tăiată în 2 părți identice, rezultatul a fost - 2 bucăți identice din același cărbune au fost la Kiev și 2 bucăți identice au fost la Cracovia. Apoi au luat câte o bucată la Kiev și Cracovia și le-au ars pe amândouă simultan și au măsurat cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii. S-a dovedit a fi cam la fel, așa cum era de așteptat. Apoi, o bucată de cărbune din Kiev a fost iradiată cu un generator de torsiune (cel din Cracovia nu a fost iradiat cu nimic) și din nou ambele piese au fost arse. Și de data aceasta ambele piese au dat un efect de aproximativ 15% mai multă căldură la ardere decât la arderea primelor două bucăți. Creșterea degajării de căldură în timpul arderii cărbunelui la Kiev a fost de înțeles, deoarece a fost afectată de radiații, ca urmare, structura sa fizică s-a schimbat, ceea ce a determinat o creștere a eliberării de căldură în timpul arderii cu aproximativ 15%. Dar piesa aceea, care era la Cracovia, a crescut și eliberarea de căldură cu 15%, deși nu a fost iradiată cu nimic! Această bucată de cărbune și-a schimbat și proprietățile fizice, deși nu a fost iradiată, ci o altă bucată (cu care au fost cândva parte dintr-un întreg, care este un punct fundamental pentru înțelegerea esenței), și distanța de 2000. km între aceste piese nu a fost absolut obstacol, modificările în structura ambelor bucăți de cărbune s-au produs instantaneu, ceea ce a fost stabilit prin repetarea repetată a experimentului. Dar trebuie să înțelegeți că acest proces nu este neapărat valabil doar pentru cărbune, puteți folosi orice alt material, iar efectul, destul de așteptat, va fi exact același!

Adică, încâlcirea cuantică și non-localitatea cuantică sunt valabile și în lumea macroscopică și nu numai în microcosmosul particulelor elementare - în general, acest lucru este destul de adevărat, deoarece toate macro-obiectele constau din aceste particule foarte elementare!

Pentru dreptate, trebuie remarcat faptul că fizicienii de torsiune considerau multe fenomene cuantice ca fiind o manifestare a câmpurilor de torsiune, iar unii fizicieni cuantici, dimpotrivă, considerau câmpurile de torsiune un caz special de manifestare a efectelor cuantice. Ceea ce, în general, nu este surprinzător, pentru că amândoi studiază și explorează aceeași lume din jur, cu aceleași legi universale, atât la nivel micro, cât și la nivel macro,

și lăsați-i să folosească abordări diferite și terminologie diferită atunci când explică fenomene, esența este încă aceeași.

Dar este acest fenomen valabil doar pentru obiectele neînsuflețite, care este situația cu organismele vii, este posibil să se detecteze efecte similare acolo?

S-a dovedit că da, iar unul dintre cei care au dovedit asta a fost medicul american Cleve Baxter. Inițial, acest om de știință s-a specializat în testarea unui poligraf, adică a unui dispozitiv detector de minciuni folosit pentru a interoga subiecții în laboratoarele CIA. Au fost efectuate o serie de experimente reușite pentru înregistrarea și stabilirea diferitelor stări emoționale în rândul celor interogați, în funcție de citirile poligrafului, și s-au dezvoltat tehnici eficiente, care sunt folosite și astăzi pentru interogatorii prin detector de minciuni. În timp, interesele medicului s-au extins, iar el a început experimente cu plante și animale. Printre o serie de rezultate foarte interesante, ar trebui evidențiat unul, care este direct legat de întricarea cuantică și nonlocalitatea cuantică, și anume următoarele - celulele vii au fost luate de la participantul la experiment din gură și plasate într-o eprubetă (este se ştie că celulele prelevate pentru probă

oamenii mai trăiesc câteva ore), această eprubetă a fost conectată la un poligraf. Apoi, persoana de la care a fost prelevată această probă a călătorit câteva zeci sau chiar sute de kilometri și a trăit acolo diverse situații stresante. De-a lungul anilor de cercetare, Clive Baxter a studiat bine ce citiri particulare ale poligrafului corespund anumitor condiții stresante ale unei persoane. S-a ținut un protocol strict, în care s-a consemnat clar timpul de intrare în situații stresante și s-a ținut și un protocol pentru înregistrarea citirilor unui poligraf conectat la o eprubetă cu celule încă vii.sincronia între o persoană care intră într-o situație stresantă și o reacție aproape simultană a celulelor sub formă de grafice poligraf corespunzătoare! Adică, deși celulele luate de la o persoană pentru testare și persoana însăși au fost separate în spațiu, a existat totuși o legătură între ele și o schimbare a nivelului emoțional și a unui starea mentală a persoanei sa reflectat aproape imediat în reacția celulelor din eprubetă.

Rezultatul a fost repetat de multe ori, au existat încercări de a instala ecrane de plumb pentru a izola eprubeta cu un poligraf, dar acest lucru nu a ajutat,

cu toate acestea, chiar și în spatele ecranului principal era o înregistrare aproape sincronă a modificărilor stărilor.

Adică, întanglementul cuantic și non-localitatea cuantică sunt adevărate atât pentru natura neînsuflețită, cât și pentru cea vie, în plus, acesta este un fenomen natural complet natural care are loc în jurul nostru! Cred că mulți cititori sunt interesați și, chiar mai mult decât atât, este posibil să călătorești nu numai în spațiu, ci și în timp, poate că există câteva experimente care confirmă acest lucru și, probabil, întanglementul cuantic și nonlocalitatea cuantică pot ajuta aici? S-a dovedit că astfel de experimente există! Una dintre ele a fost realizată de celebrul astrofizician sovietic Nikolai Aleksandrovich Kozyrev și a constat în următoarele. Toată lumea știe că poziția stelei pe care o vedem pe cer nu este adevărată, pentru că pentru acele mii de ani în care lumina zboară de la stea la noi, ea însăși s-a mutat deja în acest timp, la o distanță complet măsurabilă. Cunoscând traiectoria calculată a unei stele, se poate ghici unde ar trebui să fie acum și, în plus, se poate calcula unde ar trebui să fie în viitor la data viitoare (într-o perioadă de timp egală cu timpul necesar pentru ca lumina să parcurgă din noi la această stea), dacă aproximăm traiectoria mișcării sale.Și cu ajutorul unui telescop cu un design special (telescop reflex), s-a confirmat că nu numai că există un tip de semnale,

se propagă prin univers aproape instantaneu, indiferent de distanța de mii de ani lumină (de fapt, „întinzându-se” în spațiu, ca un electron pe orbită), dar este și posibil să înregistrezi un semnal din poziția viitoare a stelei, adică poziția în care nu se află încă, Ea nu va fi acolo prea curând! Și este în acest punct calculat al traiectoriei. Aici apare inevitabil presupunerea că, asemenea unui electron „untat” de-a lungul orbitei, și fiind în esență un obiect cuantic-non-local, o stea care se rotește în jurul centrului galaxiei, ca un electron în jurul nucleului unui atom, are de asemenea unele proprietăți similare. Și, de asemenea, acest experiment demonstrează posibilitatea de a transmite semnale nu numai în spațiu, ci și în timp. Acest experiment este destul de activ discreditat în mass-media,

cu atribuirea de proprietăți mitice și mistice, dar trebuie menționat că a fost repetat și după moartea lui Kozyrev la două baze diferite de laborator, de două grupuri independente de oameni de știință, unul la Novosibirsk (condus de academicianul Lavrentiev) și al doilea în Ucraina, de către grupul de cercetare Kukoch, de altfel, pe diferite stele, și peste tot s-au obținut aceleași rezultate, confirmând cercetările lui Kozyrev! Pentru dreptate, este de remarcat faptul că atât în ​​inginerie electrică, cât și în inginerie radio există cazuri când, în anumite condiții, semnalul este primit de receptor cu câteva momente înainte de a fi emis de sursă. Acest fapt, de regulă, a fost ignorat și luat ca o greșeală și, din păcate, adesea, se pare că oamenii de știință pur și simplu nu au avut curajul să numească negru alb-negru alb, doar pentru că se presupune că este imposibil și nu poate fi.

Au existat și alte experimente similare care ar confirma această concluzie? Se pare că erau doctor în științe medicale, academicianul Vlail Petrovici Kaznacheev. Operatorii au fost instruiți, dintre care unul era situat în Novosibirsk, iar al doilea - în nord, pe Dikson. A fost dezvoltat un sistem de simboluri, bine învățat și asimilat de ambii operatori. La ora specificată, cu ajutorul oglinzilor lui Kozyrev, un semnal a fost transmis de la un operator la altul, iar cel care primește nu știa dinainte care dintre personaje va fi trimis. S-a păstrat un protocol strict, care a înregistrat timpul de trimitere și primire a caracterelor. Iar după verificarea protocoalelor, a rezultat că unele caractere au fost primite aproape concomitent cu trimiterea, unele au fost primite cu întârziere, ceea ce pare a fi posibil și destul de firesc, dar unele caractere au fost acceptate de operator ÎNAINTE de a fi trimise! Adică, de fapt, au fost trimiși din viitor în trecut. Aceste experimente încă nu au o explicație științifică strict oficială, dar este evident că sunt de aceeași natură. Pe baza acestora, se poate presupune cu un grad suficient de acuratețe că încrucișarea cuantică și nonlocalitatea cuantică nu sunt numai posibile, ci există și nu numai în spațiu, ci și în timp!

Fizica este cea mai misterioasă dintre toate știința. Fizica ne oferă o înțelegere a lumii din jurul nostru. Legile fizicii sunt absolute și se aplică tuturor fără excepții, indiferent de persoană și statut social.

Acest articol este destinat persoanelor peste 18 ani.

Ai deja peste 18 ani?

Descoperiri fundamentale în fizica cuantică

Isaac Newton, Nikola Tesla, Albert Einstein și mulți alții sunt marii ghiduri ai omenirii în minunata lume a fizicii, care, asemenea profeților, au dezvăluit omenirii cele mai mari secrete ale universului și capacitatea de a controla fenomenele fizice. Capetele lor strălucitoare au tăiat prin întunericul ignoranței majorității nerezonabile și, ca o stea călăuzitoare, au arătat calea către umanitate în întunericul nopții. Unul dintre acești conducători în lumea fizicii a fost Max Planck, părintele fizicii cuantice.

Max Planck nu este doar fondatorul fizicii cuantice, ci și autorul celebrei teorii cuantice. Teoria cuantică este cea mai importantă componentă a fizicii cuantice. În termeni simpli, această teorie descrie mișcarea, comportamentul și interacțiunea microparticulelor. Fondatorul fizicii cuantice ne-a adus și multe alte lucrări științifice care au devenit pietrele de temelie ale fizicii moderne:

• teoria radiației termice;
• teoria relativității speciale;
• cercetare în domeniul termodinamicii;
• cercetări în domeniul opticii.

Teoria fizicii cuantice despre comportamentul și interacțiunea microparticulelor a devenit baza pentru fizica materiei condensate, fizica particulelor elementare și fizica energiei înalte. Teoria cuantică ne explică esența multor fenomene ale lumii noastre - de la funcționarea computerelor electronice până la structura și comportamentul corpurilor cerești. Max Planck, creatorul acestei teorii, datorită descoperirii sale, ne-a permis să înțelegem adevărata esență a multor lucruri la nivelul particulelor elementare. Dar crearea acestei teorii este departe de singurul merit al omului de știință. El a fost primul care a descoperit legea fundamentală a universului - legea conservării energiei. Contribuția la știință a lui Max Planck este greu de supraestimat. Pe scurt, descoperirile sale sunt neprețuite pentru fizică, chimie, istorie, metodologie și filozofie.

teoria câmpului cuantic

Pe scurt, teoria cuantică a câmpului este o teorie a descrierii microparticulelor, precum și a comportamentului lor în spațiu, a interacțiunii între ele și a transformărilor reciproce. Această teorie studiază comportamentul sistemelor cuantice în cadrul așa-numitelor grade de libertate. Acest nume frumos și romantic nu spune nimic pentru mulți dintre noi. Pentru manechine, gradele de libertate sunt numărul de coordonate independente care sunt necesare pentru a indica mișcarea unui sistem mecanic. În termeni simpli, gradele de libertate sunt caracteristici ale mișcării. Descoperiri interesante în domeniul interacțiunii particulelor elementare au fost făcute de Steven Weinberg. El a descoperit așa-numitul curent neutru - principiul interacțiunii dintre quarci și leptoni, pentru care a primit Premiul Nobel în 1979.

Teoria cuantică a lui Max Planck

În anii nouăzeci ai secolului al XVIII-lea, fizicianul german Max Planck a început studiul radiațiilor termice și a primit în cele din urmă o formulă de distribuție a energiei. Ipoteza cuantică, care s-a născut în cursul acestor studii, a marcat începutul fizicii cuantice, precum și al teoriei cuantice a câmpului, descoperită în anul 1900. Teoria cuantică a lui Planck este că în timpul radiației termice, energia produsă este emisă și absorbită nu în mod constant, ci episodic, cuantic. Anul 1900, datorită acestei descoperiri făcute de Max Planck, a devenit anul nașterii mecanicii cuantice. De asemenea, merită menționată formula lui Planck. Pe scurt, esența sa este următoarea - se bazează pe raportul dintre temperatura corpului și radiația sa.

Teoria mecanică cuantică a structurii atomului

Teoria mecanică cuantică a structurii atomului este una dintre teoriile de bază ale conceptelor din fizica cuantică și, într-adevăr, din fizică în general. Această teorie ne permite să înțelegem structura a tot ceea ce este material și deschide vălul secretului asupra în ce constau de fapt lucrurile. Iar concluziile bazate pe această teorie sunt foarte neașteptate. Luați în considerare pe scurt structura atomului. Deci, din ce este format cu adevărat un atom? Un atom este format dintr-un nucleu și un nor de electroni. Baza atomului, nucleul său, conține aproape întreaga masă a atomului în sine - mai mult de 99 la sută. Nucleul are întotdeauna o sarcină pozitivă și determină elementul chimic din care face parte atomul. Cel mai interesant lucru despre nucleul unui atom este că acesta conține aproape întreaga masă a atomului, dar în același timp ocupă doar o zece miimi din volumul său. Ce rezultă din asta? Iar concluzia este foarte neașteptată. Aceasta înseamnă că materia densă din atom este de numai o zecemiime. Și ce rămâne cu orice altceva? Orice altceva din atom este un nor de electroni.

Norul de electroni nu este o substanță permanentă și chiar, de fapt, nu este o substanță materială. Un nor de electroni este doar probabilitatea ca electronii să apară într-un atom. Adică, nucleul ocupă doar o zece miime în atom, iar orice altceva este gol. Și dacă ținem cont de faptul că toate obiectele din jurul nostru, de la particule de praf la corpuri cerești, planete și stele, sunt formate din atomi, se dovedește că tot ceea ce material constă de fapt din mai mult de 99 la sută din vid. Această teorie pare cu totul de necrezut, iar autorul ei, cel puțin, o persoană amăgită, pentru că lucrurile care există în jur au o consistență solidă, au greutate și se simt. Cum poate consta în gol? S-a strecurat vreo greșeală în această teorie a structurii materiei? Dar aici nu există nicio eroare.

Toate lucrurile materiale par dense doar datorită interacțiunii dintre atomi. Lucrurile au o consistență solidă și densă numai datorită atracției sau respingerii dintre atomi. Acest lucru asigură densitatea și duritatea rețelei cristaline de substanțe chimice, din care constă tot materialul. Dar, un punct interesant, atunci când, de exemplu, condițiile de temperatură ale mediului se modifică, legăturile dintre atomi, adică atracția și repulsia lor, se pot slăbi, ceea ce duce la o slăbire a rețelei cristaline și chiar la distrugerea acesteia. Aceasta explică modificarea proprietăților fizice ale substanțelor atunci când sunt încălzite. De exemplu, atunci când fierul este încălzit, acesta devine lichid și poate fi modelat în orice formă. Și când gheața se topește, distrugerea rețelei cristaline duce la o schimbare a stării materiei și se transformă din solid în lichid. Acestea sunt exemple clare de slăbire a legăturilor dintre atomi și, ca urmare, slăbirea sau distrugerea rețelei cristaline și permit substanței să devină amorfă. Iar motivul pentru astfel de metamorfoze misterioase este tocmai faptul că substanțele constau din materie densă doar cu o zece miime, iar orice altceva este gol.

Iar substanțele par a fi solide doar din cauza legăturilor puternice dintre atomi, cu slăbirea cărora, substanța se schimbă. Astfel, teoria cuantică a structurii atomului ne permite să aruncăm o privire complet diferită asupra lumii din jurul nostru.

Fondatorul teoriei atomului, Niels Bohr, a prezentat un concept interesant conform căruia electronii din atom nu radiază energie în mod constant, ci doar în momentul tranziției între traiectorii mișcării lor. Teoria lui Bohr a ajutat la explicarea multor procese intra-atomice și, de asemenea, a făcut o descoperire în știința chimiei, explicând granița tabelului creat de Mendeleev. Potrivit , ultimul element care poate exista în timp și spațiu are numărul de serie o sută treizeci și șapte, iar elementele care încep de la o sută treizeci și opt nu pot exista, deoarece existența lor contrazice teoria relativității. De asemenea, teoria lui Bohr a explicat natura unui astfel de fenomen fizic precum spectrele atomice.

Acestea sunt spectrele de interacțiune ale atomilor liberi care apar atunci când se emite energie între ei. Astfel de fenomene sunt tipice pentru substanțele gazoase, vaporoase și substanțele în stare de plasmă. Astfel, teoria cuantică a făcut o revoluție în lumea fizicii și a permis oamenilor de știință să avanseze nu numai în domeniul acestei științe, ci și în domeniul multor științe conexe: chimie, termodinamică, optică și filozofie. Și, de asemenea, a permis umanității să pătrundă în secretele naturii lucrurilor.

Mai sunt încă multe de făcut de umanitate în conștiința sa pentru a realiza natura atomilor, pentru a înțelege principiile comportamentului și interacțiunii lor. După ce am înțeles acest lucru, vom putea înțelege natura lumii din jurul nostru, pentru că tot ceea ce ne înconjoară, începând cu particulele de praf și terminând cu soarele însuși, și noi înșine - totul este format din atomi, a căror natură este misterioasă. și uimitor și plin de o mulțime de secrete.