Ang isang bagong diskarte sa problema ng quantum gravity, kung saan ang mga siyentipiko ay struggling para sa maraming mga dekada, ay bumalik sa mga pangunahing kaalaman at nagpapakita kung paano ang "mga brick" mula sa kung saan ang espasyo at oras ay binuo "add up" sa bawat isa.

Paano nagmula ang espasyo at oras? Paano nila ginawa ang makinis na 4D void na nagsisilbing backdrop sa ating pisikal na mundo? Ano ang hitsura nila sa mas malapit na pagsisiyasat? Ang mga tanong na tulad nito ay lumitaw sa unahan ng modernong agham at nagtutulak sa paggalugad ng quantum gravity - ang hindi pa natapos na pagsasama ng pangkalahatang teorya ng relativity ni Einstein sa teorya ng quantum. Ang teorya ng relativity ay naglalarawan kung paano ang espasyo at oras sa isang macroscopic scale ay maaaring magkaroon ng hindi mabilang na mga anyo, na lumilikha ng tinatawag nating gravity o gravity. Inilalarawan ng quantum theory ang mga batas ng physics sa atomic at subatomic scales, ganap na binabalewala ang mga epekto ng gravity. Dapat ilarawan ng teorya ng quantum gravity sa mga batas ng quantum ang kalikasan ng espasyo-oras sa pinakamaliit na sukat - ang mga puwang sa pagitan ng pinakamaliit na kilalang elementarya na mga particle - at, marahil, ipaliwanag ito sa pamamagitan ng ilang pangunahing bahagi.

Ang pangunahing kandidato para sa tungkuling ito ay madalas na tinatawag na superstring theory, ngunit hindi pa nito sinasagot ang alinman sa mga nasusunog na tanong. Bukod dito, kasunod ng sarili nitong panloob na lohika, natuklasan nito ang mas malalim na mga layer ng mga bagong kakaibang bahagi at mga relasyon sa pagitan ng mga ito, na humahantong sa nakakagulat na iba't ibang posibleng resulta.

PANGUNAHING PROBISYON

Alam na alam na ang quantum theory at ang pangkalahatang teorya ng relativity ni Einstein ay hindi magkatugma sa isa't isa. Matagal nang sinusubukan ng mga physicist na iugnay ang mga ito sa iisang teorya ng quantum gravity, ngunit hindi nakakamit ng maraming tagumpay.

Ang iminungkahing bagong diskarte ay hindi nagpapakilala ng anumang kakaibang mga probisyon, ngunit nagbubukas ng isang bagong paraan ng paglalapat ng mga kilalang batas sa mga indibidwal na elemento ng space-time. Ang mga elementong ito ay nagkakasundo tulad ng mga molekula sa isang kristal.

Ipinapakita ng aming diskarte kung paano maaaring dynamic na lumabas ang four-dimensional spacetime na alam namin mula sa mas pangunahing mga bahagi. Bukod dito, iminumungkahi nito kung paano ang space-time na ito sa isang mikroskopikong sukat ay unti-unting lumilipat mula sa maayos na pagpapatuloy hanggang sa kakaibang fractality.

Sa nakalipas na mga taon, ang aming trabaho ay naging isang promising alternative sa well-tdden highway ng theoretical physics. Kasunod ng pinakasimpleng recipe - kumuha ng ilang pangunahing sangkap, tipunin ang mga ito alinsunod sa mga kilalang quantum principles (nang walang anumang exotics), ihalo nang mabuti at hayaang tumayo - makakakuha ka ng quantum space-time. Ang proseso ay sapat na simple upang gayahin sa isang laptop computer.

Sa madaling salita, kung, kung isasaalang-alang ang walang laman na espasyo-oras (vacuum) bilang isang uri ng di-materyal na sangkap, na binubuo ng napakalaking bilang ng mga microscopic structureless na elemento, pinapayagan namin silang makipag-ugnayan sa isa't isa alinsunod sa mga simpleng patakaran ng ang teorya ng gravity at quantum theory, kung gayon ang mga elementong ito ay kusang mag-oorganisa sa iisang kabuuan na sa maraming aspeto ay magiging kapareho ng nakikitang uniberso. Ang proseso ay katulad ng kung paano inaayos ng mga molekula ang kanilang mga sarili sa isang mala-kristal o amorphous na solid.

Sa diskarteng ito, ang space-time ay maaaring mas mukhang isang regular na halo-halong inihaw kaysa sa isang detalyadong wedding cake. Bukod dito, hindi tulad ng iba pang mga diskarte sa quantum gravity, ang atin ay napaka-stable. Kapag binago namin ang mga detalye ng aming modelo, halos hindi nagbabago ang resulta. Ang katatagan na ito ay nagbibigay ng dahilan upang umasa na tayo ay nasa tamang landas. Kung ang resulta ay sensitibo sa kung saan namin inilagay ang bawat piraso ng aming malawak na grupo, magkakaroon kami ng napakalaking bilang ng mga pantay na posibleng baroque form, na mag-aalis ng posibilidad na ipaliwanag kung bakit naging ganito ang uniberso.

Ang mga katulad na mekanismo ng self-assembly at self-organization ay gumagana sa physics, biology at iba pang larangan ng agham. Ang isang magandang halimbawa ay ang pag-uugali ng malalaking kawan ng mga ibon, tulad ng mga starling. Ang mga indibidwal na ibon ay nakikipag-ugnayan sa isang maliit na bilang ng mga kapitbahay; walang pinuno na magpapaliwanag sa kanila kung ano ang gagawin. Gayunpaman, ang pack ay bumubuo at gumagalaw bilang isang buo, nagtataglay ng mga kolektibo o nagmula na mga katangian na hindi lumilitaw sa pag-uugali ng mga indibidwal na indibidwal.

Isang Maikling Kasaysayan ng Quantum Gravity

Ang mga nakaraang pagtatangka na ipaliwanag ang kabuuan ng istraktura ng espasyo-oras bilang nabuo sa proseso ng kusang paglitaw ay hindi nagdala ng kapansin-pansing tagumpay. Nagmula sila sa Euclidean quantum gravity. Ang programa ng pananaliksik ay sinimulan noong huling bahagi ng 1970s. at naging tanyag salamat sa pinakamabentang aklat na Brief History of Time ng physicist na si Stephen Hawking. Ang program na ito ay batay sa prinsipyo ng superposisyon, na mahalaga sa quantum mechanics. Anumang bagay, classical o quantum, ay nasa ilang estado, na nailalarawan, halimbawa, sa pamamagitan ng posisyon at bilis. Ngunit kung ang estado ng isang klasikal na bagay ay maaaring ilarawan sa pamamagitan ng isang hanay ng mga numero na kakaiba lamang dito, kung gayon ang estado ng isang bagay na quantum ay mas mayaman: ito ay ang kabuuan ng lahat ng posibleng mga klasikal na estado.

MGA TEORYA NG QUANTUM GRAVITATION

STRING TEORY
Sinusuportahan ng karamihan sa mga theoretical physicist, ang teoryang ito ay hindi lamang tungkol sa quantum gravity, kundi lahat ng uri ng bagay at pwersa. Ito ay batay sa paniwala na ang lahat ng mga particle (kabilang ang mga hypothetical na nagdadala ng gravity) ay mga oscillating string.

LOOP QUANTUM GRAVITY
Ang pangunahing alternatibo sa teorya ng string. Ito ay nagsasangkot ng isang bagong paraan ng paglalapat ng mga tuntunin ng quantum mechanics sa pangkalahatang teorya ng relativity ni Einstein. Ang espasyo ay nahahati sa mga discrete na "atoms" ng volume

EUCLIDAN QUANTUM GRAVITY
Ang isang diskarte na ginawang tanyag ng physicist na si Stephen Hawking ay batay sa palagay na ang spacetime ay lumabas mula sa isang karaniwang quantum average ng lahat ng posibleng mga hugis. Sa teoryang ito, ang oras ay itinuturing na katumbas ng spatial na sukat.

CAUSAL DYNAMIC TRIANGULATION
Ang diskarte na ito, na siyang paksa ng artikulong ito, ay isang modernong bersyon ng Euclidean na diskarte. Ito ay batay sa pagtatantya ng espasyo-oras ng isang mosaic ng mga tatsulok na may paunang pagkakaiba sa pagitan ng espasyo at oras. Sa isang maliit na sukat, ang space-time ay nakakakuha ng isang fractal na istraktura

Halimbawa, ang isang klasikong bola ng bilyar ay gumagalaw sa isang tiyak na tilapon, at ang posisyon at bilis nito ay maaaring tiyak na matukoy anumang oras. Sa kaso ng isang mas maliit na elektron, ang mga bagay ay naiiba. Ang paggalaw nito ay sumusunod sa mga batas ng quantum, ayon sa kung saan ang isang elektron ay maaaring umiral nang sabay-sabay sa maraming lugar at may maraming bilis. Sa kawalan ng mga panlabas na impluwensya mula sa punto A hanggang sa punto B, ang elektron ay hindi gumagalaw sa isang tuwid na linya, ngunit kasama ang lahat ng posibleng mga landas nang sabay-sabay. Ang isang husay na larawan ng lahat ng posibleng paraan ng paggalaw nito, na pinagsama-sama, ay nagiging isang mahigpit na mathematical na "recipe" para sa quantum superposition, na binuo ng Nobel laureate na si Richard Feynman, at nagbibigay ng weighted average ng lahat ng indibidwal na posibilidad.

Gamit ang iminungkahing recipe, maaaring kalkulahin ng isa ang posibilidad na makahanap ng isang electron sa anumang partikular na hanay ng mga posisyon at bilis palayo sa direktang landas kung saan kailangan nitong lumipat ayon sa mga batas ng klasikal na mekanika. Ang isang natatanging katangian ng quantum mechanical na pag-uugali ng isang particle ay ang mga paglihis mula sa isang malinaw na tilapon, ang tinatawag na. pagbabago-bago ng dami. Kung mas maliit ang sukat ng itinuturing na pisikal na sistema, mas malaki ang papel ng pagbabago-bago ng kabuuan.

Sa Euclidean quantum gravity, ang prinsipyo ng superposition ay nalalapat sa buong uniberso sa kabuuan. Sa kasong ito, ang superposisyon ay hindi binubuo ng iba't ibang mga trajectory ng particle, ngunit ng mga posibleng landas ng ebolusyon ng uniberso sa oras, sa partikular, ang mga anyo ng space-time. Upang mabawasan ang problema sa isang solusyon, karaniwang isinasaalang-alang lamang ng mga pisiko ang pangkalahatang hugis at sukat ng spacetime, at hindi lahat ng naiisip na pagbaluktot nito (tingnan ang: Jonathan J. Halliwell. Quantum Cosmology and the Creation of the Universe // Scientific American , Disyembre 1991 ).

Noong 1980s–1990s Malayo na ang narating ng pananaliksik sa larangan ng Euclidean quantum gravity, na nauugnay sa pagbuo ng mga makapangyarihang tool sa computer simulation. Ang mga modelong ginamit ay kumakatawan sa mga geometry ng curved space-time gamit ang elementarya na "mga brick", na, para sa kaginhawahan, ay itinuturing na tatsulok. Ang mga tatsulok na mesh ay maaaring mabisang magtantya ng mga curved surface, kaya naman madalas itong ginagamit sa computer animation. Sa kaso ng pagmomodelo ng espasyo-oras, ang elementarya na "mga bloke ng gusali" na ito ay mga generalization ng mga tatsulok na may kaugnayan sa four-dimensional na espasyo at tinatawag na 4-simplices. Kung paanong ang pagdikit ng mga tatsulok kasama ng mga gilid nito ay lumilikha ng mga curved na 2D na ibabaw, ang pagdikit ng mga "mukha" ng 4D simplices (na 3D tetrahedra) ay lumilikha ng isang 4D na space-time na modelo.

Ang "mga brick" mismo ay walang direktang pisikal na kahulugan. Kung ang space-time ay maaaring tingnan sa ilalim ng isang napakalakas na mikroskopyo, walang mga tatsulok na makikita. Ang mga ito ay mga pagtatantya lamang. Ang tanging impormasyon na may pisikal na kahulugan ay nakapaloob sa kanilang kolektibong pag-uugali sa paniwala na ang bawat isa sa kanila ay lumiit sa sukat na zero. Sa limitasyong ito, hindi mahalaga ang geometry ng "mga brick" (maging sila ay tatsulok, kubiko, pentagonal, o anumang halo ng mga hugis na ito).

Ang insensitivity sa iba't ibang maliliit na detalye ay madalas na tinutukoy bilang versatility. Isang kilalang phenomenon sa statistical physics, na pinag-aaralan ang paggalaw ng mga molekula sa mga gas at likido: ang mga molekula ay kumikilos sa halos parehong paraan, anuman ang kanilang komposisyon. Ang universality ay nauugnay sa mga katangian ng mga system na binubuo ng isang malaking bilang ng mga indibidwal na elemento, at nagpapakita ng sarili sa isang sukat na mas malaki kaysa sa sukat ng isang solong bahagi. Ang isang katulad na pahayag para sa isang kawan ng mga ibon ay ang kulay, laki, haba ng pakpak, at edad ng mga indibidwal na ibon ay walang kinalaman sa pag-uugali ng kawan sa kabuuan. Sa isang macroscopic scale, napakakaunting mga mikroskopikong detalye ang lumalabas.

umikot

Sa tulong ng mga modelo ng computer, sinimulan ng mga mananaliksik ng quantum gravity na pag-aralan ang mga epekto ng superposisyon ng mga space-time form, na hindi katanggap-tanggap na pag-aralan sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng classical relativity, sa partikular, malakas na hubog sa napakaliit na distansya. Ang tinatawag na non-perturbing regime na ito ay pinaka-interesado sa mga physicist, ngunit halos imposibleng pag-aralan nang walang paggamit ng mga computer.

PAGLALARAWAN NG ANYO NG LUWAS

MOSAIC MULA SA TRIANGLES
Upang matukoy kung paano hinuhubog ng espasyo ang sarili nito, kailangan muna ng mga physicist ng paraan upang ilarawan ang hugis nito. Inilalarawan nila ito sa mga tuntunin ng mga tatsulok at ang kanilang mga high-dimensional na katapat, na ginagawang posible ng mosaic na tinatayang mga hubog na hugis. Ang curvature sa isang partikular na punto ay tinutukoy ng kabuuang anggulo na ibinawas ng mga tatsulok na pumapalibot sa puntong iyon. Sa kaso ng isang patag na ibabaw, ang anggulong ito ay eksaktong 360°, ngunit sa kaso ng mga hubog na ibabaw, maaari itong maging mas maliit o mas malaki.

Sa kasamaang palad, ipinakita ng mga simulation na ang Euclidean quantum gravity ay hindi isinasaalang-alang ang mahahalagang bahagi ng pag-uugali. Ang lahat ng hindi nakakagambalang superposisyon sa four-dimensional na uniberso ay naging hindi matatag sa prinsipyo. Ang maliliit na pagbabago-bago ng quantum sa curvature na nagpapakilala sa iba't ibang superimposed na mga uniberso na nag-aambag sa mean ay hindi nakakakansela ngunit kapwa nagpapatibay sa isa't isa, na nagiging sanhi ng pag-urong ng lahat ng espasyo sa isang maliit na bola na may walang katapusang bilang ng mga dimensyon. Sa ganoong espasyo, ang distansya sa pagitan ng alinmang dalawang punto ay palaging nananatiling napakaliit, kahit na malaki ang volume nito. Sa ilang mga kaso, ang espasyo ay napupunta sa iba pang sukdulan, nagiging lubhang manipis at pinahaba, tulad ng isang polimer na may maraming mga sanga. Wala sa mga posibilidad na ito ang katulad ng ating tunay na uniberso.

Bago tayo bumalik muli sa mga pagpapalagay na humantong sa mga physicist sa isang dead end, isaalang-alang natin ang isang kakaiba ng resulta. Ang mga "bricks" ay apat na dimensyon, ngunit magkasama sila ay bumubuo ng alinman sa isang espasyo na may walang katapusang bilang ng mga sukat (isang lumiliit na uniberso) o isang dalawang-dimensional na espasyo (isang polimer na uniberso). Sa sandaling ang pagpapalagay ng malalaking pagbabago-bago sa dami sa vacuum ay pinalabas ang genie sa bote, naging posible na baguhin ang pinakapangunahing mga konsepto, tulad ng sukat. Marahil ang klasikal na teorya ng gravity, kung saan ang bilang ng mga dimensyon ay palaging ipinapalagay na tiyak, ay hindi mahuhulaan ang gayong resulta.

Ang isang kahihinatnan ay maaaring medyo nakakadismaya sa mga tagahanga ng science fiction. Kadalasang ginagamit ng mga manunulat ng science fiction ang konsepto ng space-time tunnels, na para bang pinapayagan nila ang mga lugar na magkalayo na ilapit sa isa't isa. Nabibighani nila ang promising na posibilidad ng paglalakbay sa oras at paghahatid ng mga signal sa bilis na lampas sa bilis ng liwanag. Sa kabila ng katotohanang wala pang naobserbahang tulad nito, inamin ng mga pisiko na ang gayong mga lagusan ay maaaring i-rehabilitate sa balangkas ng hindi pa nilikhang teorya ng quantum gravity. Sa liwanag ng negatibong resulta ng mga computer simulation ng Euclidean quantum gravity, ang posibilidad ng pagkakaroon ng naturang mga tunnel ay tila napaka-mahirap. Ang mga space-time tunnel ay may napakaraming mga pagkakaiba-iba na dapat nilang dominahin ang superposisyon, na ginagawa itong hindi matatag, upang ang quantum universe ay hindi kailanman maaaring lumampas sa isang maliit ngunit lubos na magkakaugnay na kabuuan.

APPLICATION OF QUANTUM RULES TO SPACE-TIME

AVERAGE
Ang space-time ay maaaring magkaroon ng napakaraming iba't ibang anyo. Ayon sa quantum theory, ang hugis na pinakamalamang na makikita natin ay isang superposisyon, o isang weighted average ng lahat ng posibleng hugis. Kapag nagbubuo ng mga hugis mula sa mga tatsulok, ang mga teorista ay nagtatalaga ng timbang sa bawat isa sa kanila, depende sa partikular na paraan na konektado ang mga tatsulok na ito kapag gumagawa ng isang partikular na hugis. Nalaman ng mga may-akda na upang ang resultang average ay maging pare-pareho sa naobserbahang tunay na Uniberso, ang mga tatsulok ay dapat sumunod sa ilang mga patakaran, sa partikular, ay naglalaman ng mga built-in na "arrow" na nagpapahiwatig ng direksyon ng oras.

Ano ang maaaring maging ugat ng kaguluhan? Sa paghahanap ng mga gaps at "loose ends" sa Euclidean approach, nakaisip kami ng isang pangunahing ideya - isang sangkap na talagang kinakailangan para sa posibilidad ng paghahanda ng aming pinaghalong litson: ang code ng uniberso ay dapat na kasama ang prinsipyo ng pananahilan, i.e. ang istraktura ng vacuum ay dapat magbigay ng posibilidad ng isang hindi malabo na pagkakaiba sa pagitan ng sanhi at epekto. Ang causality ay isang mahalagang bahagi ng klasikal na partikular at pangkalahatang teorya ng relativity.

Hindi kasama ang causality sa Euclidean quantum gravity. Ang kahulugan ng "Euclidean" ay nangangahulugan na ang espasyo at oras ay itinuturing na katumbas. Ang mga uniberso na kasama sa Euclidean superposition ay may apat na spatial na dimensyon sa halip na isang temporal at tatlong spatial. Dahil ang mga uniberso ng Euclidean ay walang hiwalay na konsepto ng oras, wala silang istraktura na nagpapahintulot sa mga kaganapan na ayusin sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod. Ang mga naninirahan sa gayong mga uniberso ay hindi maaaring magkaroon ng mga konsepto ng "sanhi" at "bunga". Sinabi ni Hawking at iba pang mga siyentipikong Euclidean na "ang oras ay haka-haka" sa parehong matematikal at kolokyal na mga pandama. Inaasahan nila na ang causality ay lalabas bilang isang macroscopic property mula sa microscopic quantum fluctuations na walang indibidwal na mga palatandaan ng isang causal structure. Gayunpaman, sinira ng computer simulation ang kanilang pag-asa.

ISANG BAGONG BAGONG DIMENSYON SA ESPACE

Sa ordinaryong buhay, ang dimensyon ng espasyo ay ang pinakamababang bilang ng mga sukat na kinakailangan upang matukoy ang posisyon ng isang punto, tulad ng longitude, latitude at taas. Ang kahulugan na ito ay batay sa pagpapalagay na ang espasyo ay tuluy-tuloy at napapailalim sa mga batas ng klasikal na pisika. At kung ang espasyo ay hindi kumikilos nang simple? Paano kung ang anyo nito ay tinutukoy ng mga prosesong quantum na hindi nagpapakita ng sarili sa ordinaryong buhay? Sa ganitong mga kaso, ang mga physicist at mathematician ay dapat bumuo ng isang mas sopistikadong paniwala ng dimensyon. Ang bilang ng mga dimensyon ay maaaring hindi kahit na isang integer, tulad ng sa kaso ng mga fractals - mga istraktura na may parehong hitsura sa lahat ng mga kaliskis.

GENERALIZED DIMENSIONAL DEFINITIONS

Dimensyon ng Hausdorff
Ang kahulugan na nabuo sa simula ng ika-20 siglo. Ang German mathematician na si Felix Hausdorff, ay nagmula sa pagtitiwala ng volume V ng rehiyon sa linear na laki nito r. Sa ordinaryong three-dimensional na espasyo, ang V ay proporsyonal sa $r^3$. Ang exponent sa relasyong ito ay ang bilang ng mga sukat. Ang "Volume" ay maaaring ituring na iba pang mga indicator ng kabuuang sukat, gaya ng lugar. Sa kaso ng Sierpinski gasket, ang V ay proporsyonal sa $r^(1.5850)$. Ang sitwasyong ito ay sumasalamin sa katotohanan na ang figure na ito ay hindi punan ang buong lugar

Spectral na sukat
Ang kahulugan na ito ay nagpapakilala sa pagkalat ng isang bagay o phenomenon sa kapaligiran sa paglipas ng panahon, maging ito man ay isang patak ng tinta sa isang sisidlan na may tubig o isang sakit sa isang populasyon. Ang bawat molekula ng tubig o indibidwal sa isang populasyon ay may tiyak na bilang ng pinakamalapit na kapitbahay, na tumutukoy sa bilis ng pagkakalat ng tinta o pagkalat ng sakit. Sa isang 3D na kapaligiran, ang laki ng ink cloud ay lumalaki sa proporsyon sa oras sa lakas ng 3/2. Sa pad ng Sierpiński, ang tinta ay dapat tumagos sa malilikot na hugis, kaya mas mabagal itong kumakalat - proporsyonal sa oras sa lakas ng 0.6826, na tumutugma sa isang parang multo na dimensyon na 1.3652

Paglalapat ng mga kahulugan
Sa pangkalahatang kaso, ang iba't ibang paraan ng pagkalkula ng dimensyon ay nagbibigay ng iba't ibang bilang ng mga dimensyon, dahil nagsisimula sila sa iba't ibang katangian ng geometry. Para sa ilang mga geometric na hugis, ang bilang ng mga sukat ay hindi pare-pareho. Sa partikular, ang pagsasabog ay maaaring maging isang mas kumplikadong function kaysa sa oras sa ilang pare-parehong antas.
Kapag nagmomodelo ng quantum gravity, ang diin ay nasa spectral na dimensyon. Ang isang maliit na halaga ng ilang sangkap ay ipinakilala sa isang elementarya na brick ng quantum space-time model. Mula sa ladrilyo na ito, kumakalat ito nang random. Ang kabuuang bilang ng mga space-time na brick na naaabot ng sangkap na ito sa isang tiyak na tagal ng panahon ay tumutukoy sa parang multo na sukat

Sa halip na pabayaan ang causality kapag nag-uugnay sa magkahiwalay na uniberso sa pag-asang lalabas ito mula sa collective wisdom ng superposition, pinili naming isama ang causality sa mas maagang yugto. Tinawag namin ang aming pamamaraan na dynamic na triangulation. Nagtalaga kami sa bawat simplex ng isang arrow ng oras na tumuturo mula sa nakaraan hanggang sa hinaharap. Pagkatapos ay ipinakilala namin ang sanhi ng "gluing" na panuntunan: ang dalawang simplex ay dapat na nakadikit sa paraang nakahanay ang kanilang mga arrow. Ang konsepto ng oras sa mga simplices na pagsasama-samahin ay dapat na pareho: ang oras ay dapat dumaloy sa isang pare-parehong bilis sa direksyon ng mga arrow na ito, hindi kailanman tumitigil o bumabalik. Sa paglipas ng panahon, dapat panatilihin ng espasyo ang kabuuang hugis nito, hindi mahati sa magkakahiwalay na bahagi at hindi lumikha ng mga space-time tunnel.

Sa pagbalangkas ng diskarteng ito noong 1998, ipinakita namin sa mga napakasimpleng modelo na ang mga patakaran para sa mga simplice ng gluing ay humahantong sa isang macroscopic na anyo na naiiba sa Euclidean quantum gravity. Ito ay nakapagpapatibay, ngunit hindi nangangahulugan na ang tinatanggap na mga panuntunan sa gluing ay sapat upang matiyak ang katatagan ng buong four-dimensional na uniberso. Kaya napabuntong hininga kami noong, noong 2004, halos handa na ang aming computer na ibigay sa amin ang mga unang kalkulasyon ng sanhi ng superposisyon ng mga four-dimensional na simplices. Kikilos ba ang space-time na ito sa malalayong distansya tulad ng isang pinahabang bagay na may apat na dimensyon, at hindi tulad ng isang shriveled na bola o polimer?

Isipin ang aming kasiyahan kapag ang bilang ng mga sukat ng kinakalkula na uniberso ay naging 4 (mas tiyak, 4.02 ± 0.1). Ito ang unang pagkakataon na ang bilang ng mga dimensyon na katumbas ng naobserbahan ay hinihinuha mula sa mga pangunahing prinsipyo. Ngayon, ang pagpapakilala ng konsepto ng causality sa quantum gravity model ay ang tanging alam na paraan upang harapin ang mga instabilities ng superposition ng space-time geometries.

Space-time sa pangkalahatan

Ang simulation na ito ay ang una sa isang patuloy na serye ng mga eksperimento sa computational kung saan sinusubukan naming tukuyin ang mga pisikal at geometric na katangian ng quantum spacetime sa pamamagitan ng mga simulation ng computer. Ang aming susunod na hakbang ay pag-aralan ang hugis ng espasyo-oras sa malalayong distansya at suriin ang pagsusulatan nito sa totoong mundo, i.e. mga hula ng pangkalahatang teorya ng relativity. Sa kaso ng mga nonperturbative na modelo ng quantum gravity, na hindi naglalaman ng isang priori assumption tungkol sa hugis ng spacetime, ang naturang pagsubok ay napakahirap - kaya't sa karamihan ng mga diskarte sa quantum gravity, kabilang ang string theory, maliban sa mga espesyal na kaso. , ang tagumpay na nakamit ay hindi sapat upang maisakatuparan ito.

PALALIM SA SPACE-TIME

Ayon sa mga kalkulasyon ng mga may-akda, ang spectral na dimensyon ng space-time ay bumababa mula sa apat (sa limitasyon ng isang malaking sukat) hanggang dalawa (sa limitasyon ng isang maliit na sukat), at ang tuluy-tuloy na space-time ay nasira, na nagiging isang branched fractal. Hindi pa nauunawaan ng mga physicist kung ang konklusyong ito ay nangangahulugan na sa wakas ang space-time ay binubuo ng mga localized na "atoms", o kung ito ay binuo mula sa mga mikroskopikong istruktura na masyadong maluwag na nauugnay sa karaniwang konsepto ng geometry.

Tulad ng nangyari, upang gumana ang aming modelo, kinakailangan mula sa simula na ipakilala ang tinatawag na cosmological constant - isang hindi nakikita at hindi materyal na sangkap na nakapaloob sa espasyo kahit na walang anumang iba pang anyo ng bagay at enerhiya. Ang pangangailangang ito ay mabuting balita, dahil natagpuan ng mga kosmologist ang pang-eksperimentong kumpirmasyon ng pagkakaroon ng pare-parehong ito. Bukod dito, ang nakuha na anyo ng space-time ay tumutugma sa geometry ng de Sitter, i.e. paglutas ng mga equation ni Einstein para sa isang uniberso na naglalaman ng walang anuman kundi ang cosmological constant. Tunay na kapansin-pansin na ang pagpupulong ng isang grupo ng mga microscopic na "bricks" sa halos random na paraan - nang walang anumang pagpapalagay ng simetriko o ginustong geometric na istraktura - na humantong sa isang space-time na may, sa isang malaking sukat, ang mataas na simetriko na hugis ng ang de Sitter universe.

Ang dynamic na paglitaw ng isang four-dimensional na uniberso ng halos regular na geometric na hugis mula sa mga pangunahing prinsipyo ay naging isang pangunahing tagumpay ng aming pagmomodelo. Ang tanong kung ang natitirang resulta ay mauunawaan sa loob ng balangkas ng mga ideya tungkol sa pakikipag-ugnayan ng ilang hindi pa naitatag na "mga atomo" ng espasyo-oras ay ang layunin ng aming patuloy na pananaliksik. Dahil nakita natin na ang ating modelo ng quantum gravity ay nakapasa sa ilang mga klasikal na pagsubok, oras na para bumaling sa mga eksperimento ng ibang uri - upang ipakita ang natatanging istruktura ng quantum ng space-time na hindi maihayag ng klasikal na teorya ni Einstein. Sa isa sa mga eksperimentong ito, namodelo namin ang proseso ng diffusion: ipinakilala namin ang isang angkop na analogue ng isang drop ng tinta sa isang superposisyon ng mga uniberso at naobserbahan kung paano ito nagpapalaganap at nababagabag ng mga pagbabago-bago ng quantum. Ang paghahanap ng laki ng ink cloud sa paglipas ng panahon ay nagbigay-daan sa amin na matukoy ang bilang ng mga dimensyon sa espasyo (tingnan ang sidebar).

Ang resulta ay nakamamanghang: ang bilang ng mga sukat ay nakasalalay sa sukat. Sa madaling salita, kung ang pagsasabog ay nagpatuloy sa maikling panahon, ang bilang ng mga sukat ng espasyo-oras ay naging iba kaysa noong ang proseso ng pagsasabog ay nagpatuloy sa mahabang panahon. Kahit na tayong mga dalubhasa sa quantum gravity ay halos hindi maisip kung paano maaaring patuloy na magbago ang bilang ng mga sukat ng space-time depende sa resolution ng ating "microscope". Malinaw, ang espasyo-oras para sa maliliit na bagay ay ibang-iba sa mga malalaking bagay. Para sa maliliit na bagay, ang uniberso ay parang isang fractal na istraktura - isang hindi pangkaraniwang uri ng espasyo kung saan ang konsepto ng sukat ay hindi umiiral. Ito ay kapareho sa sarili, i.e. mukhang pareho sa lahat ng antas. Nangangahulugan ito na walang mga bagay na may katangi-tanging laki na maaaring magsilbi bilang isang bagay tulad ng isang scale bar.

Gaano ba kaliit ang "maliit"? Hanggang sa sukat na humigit-kumulang $10^(–34)$m, ang kabuuan ng quantum universe ay mahusay na inilarawan ng klasikal na four-dimensional de Sitter geometry, bagama't ang papel ng quantum fluctuations ay tumataas sa pagbaba ng distansya. Ang katotohanan na ang klasikal na pagtatantya ay nananatiling wasto hanggang sa gayong maliliit na distansya ay nakakagulat. Ang napakahalagang mga kahihinatnan ay dumadaloy mula dito kapwa para sa pinakamaagang yugto ng kasaysayan ng sansinukob, at para sa napakalayo nitong hinaharap. Sa parehong mga limitasyong ito, halos walang laman ang uniberso. Sa umpisa pa lang, napakalaki ng pagbabago-bago ng quantum na halos hindi matukoy ang bagay. Siya ay isang maliit na balsa sa isang alon ng karagatan. Bilyon-bilyong taon pagkatapos natin, dahil sa mabilis na paglawak ng Uniberso, ang bagay ay magiging napakabihirang na ito ay gaganap ng isang napakaliit na papel o kahit na hindi gaganap ng isang papel sa lahat. Ang aming diskarte ay nagbibigay-daan sa amin na ipaliwanag ang hugis ng espasyo sa parehong limitadong mga kaso.

ANO ANG SANHI?

Ang sanhi ay ang prinsipyo na ang mga kaganapan ay nangyayari sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod sa oras, at hindi sa kaguluhan, na ginagawang posible na makilala sa pagitan ng sanhi at epekto. Sa diskarte sa quantum gravity na pinagtibay ng mga may-akda, ang pagkakaiba sa pagitan ng sanhi at epekto ay lumilitaw bilang isang pangunahing pag-aari sa kalikasan, at hindi isang nagmula na ari-arian.

Sa kahit na mas maliit na mga antas, ang dami ng pagbabago-bago ng space-time ay tumataas nang labis na ang mga klasikal na intuwisyon tungkol sa geometry ay ganap na nawala ang kanilang kahulugan. Ang bilang ng mga dimensyon ay binabawasan mula sa klasikal na apat hanggang sa humigit-kumulang dalawa. Gayunpaman, sa abot ng ating masasabi, ang space-time ay nananatiling tuluy-tuloy at hindi naglalaman ng anumang mga tunnel. Ito ay hindi kasing kakaiba ng umuusok na space-time foam na nakita ng physicist na si John Wheeler at ng marami pang iba. Ang geometry ng space-time ay sumusunod sa hindi pangkaraniwan at hindi klasikal na mga batas, ngunit ang konsepto ng distansya ay nananatiling naaangkop. Ngayon ay sinusubukan naming tumagos sa isang mas maliit na lugar. Ang isang posibilidad ay ang uniberso ay nagiging magkatulad sa sarili at pareho ang hitsura sa lahat ng mga antas sa ibaba ng isang tiyak na limitasyon. Kung gayon, kung gayon ang uniberso ay hindi binubuo ng mga string o mga atomo ng space-time, ngunit ito ay isang mundo ng walang katapusang pagkabagot: isang istraktura na matatagpuan sa ibaba lamang ng threshold, habang lumalalim ito sa isang rehiyon na mas maliliit na dimensyon, ay mauulit lamang. mismo ad infinitum.

Mahirap isipin kung paano mapapamahalaan ng mga physicist ang mas kaunting mga bahagi at teknikal na paraan kaysa sa ginamit namin upang bumuo ng isang quantum universe na may makatotohanang mga katangian. Mayroon pa tayong maraming pagsubok at eksperimento na dapat gawin, halimbawa, upang maunawaan ang pag-uugali ng bagay sa uniberso at ang impluwensya nito sa kabuuang hugis nito. Ang aming pangunahing layunin, tulad ng anumang teorya ng quantum gravity, ay upang mahulaan ang nakikitang mga kahihinatnan ng microscopic quantum structure. Ito ang magiging mapagpasyang criterion para sa kawastuhan ng ating modelo bilang isang teorya ng quantum gravity.

Pagsasalin: I.E. Satsevich

KARAGDAGANG LITERATURA

• Pagsilang ni Planckian ng isang Quantum de Sitter Universe. J. Ambjorn, A. Gorlich, J. Jurkiewicz at R. Loll sa Physical Review Letters, Vol. 100, artikulo blg. 091304; Marso 7, 2008. Available ang preprint
• The Complete Idiot's Guide to String Theory. George Musser. Alpha, 2008.
• Ang Paglabas ng Spacetime, o, Quantum Gravity sa Iyong Desktop. R. Loll sa Classical at Quantum Gravity, Vol. 25, hindi. 11, artikulo blg. 114006; Hunyo 7, 2008. Available ang preprint
• Ang website ng Renata Loll

Jan Ambjorn, Renate Loll at Jerzy Jurkewicz binuo ang kanilang diskarte sa problema ng quantum gravity noong 1998. Si Ambjorn ay miyembro ng Royal Danish Academy, isang propesor sa Niels Bohr Institute sa Copenhagen at Utrecht University sa Netherlands. Siya ay kilala bilang isang master ng Thai cuisine - isang pangyayari na madalas tandaan ng mga publisher. Si Renata Loll ay isang propesor sa Unibersidad ng Utrecht, kung saan pinamunuan niya ang isa sa pinakamalaking pangkat ng pagsasaliksik ng quantum gravity sa Europa. Dati ay nagtrabaho siya sa Max Planck Institute para sa Gravity Physics sa Holm (Germany). Sa mga pambihirang oras ng paglilibang, tinutugtog ang chamber music. Si Jerzy Yurkiewicz ay ang pinuno ng Department of Complex Systems Theory sa Physical Institute ng Jagiellonian University sa Krakow. Kabilang sa kanyang mga nakaraang trabaho ay ang Niels Bohr Institute sa Copenhagen, kung saan nabihag siya ng kagandahan ng paglalayag.

Dalawang English physicist, na ang isa ay nag-aaral ng elementary particles (Brian Cox), at ang isa ay isang propesor sa Department of Theoretical Physics sa University of Manchester (Jeff Forshaw), ang nagpakilala sa atin sa pangunahing modelo ng mundo.

Gamit ang naa-access na wika, maraming mga guhit at magagandang pagkakatulad, naipaliwanag ng mga may-akda ang mga konsepto ng quantum physics na mahirap maunawaan.

Brian Cox, Jeff Forshaw:

Ang layunin ng aklat na ito ay i-demystify ang quantum theory, isang teoretikal na konstruksyon na nakalilito ng napakarami, kasama na ang mga pioneer ng industriya. Nilalayon naming gumamit ng modernong pananaw, gamit ang mga aral na natutunan sa mga siglo ng pagbabalik-tanaw at pag-unlad ng teorya. Gayunpaman, sa pagsisimula ng paglalakbay, mag-fast forward tayo sa simula ng ika-20 siglo at tuklasin ang ilan sa mga problemang nagtulak sa mga physicist na radikal na lumihis mula sa kung ano ang dating itinuturing na pangunahing agham.

1. May paparating na kakaiba

Ang teorya ng quantum ay marahil ang pinakamahusay na halimbawa kung paano nagiging lubhang kapaki-pakinabang ang walang katapusang mahirap para sa karamihan ng mga tao na maunawaan. Mahirap intindihin dahil inilalarawan nito ang isang mundo kung saan ang isang particle ay maaaring nasa ilang lugar sa parehong oras at lumipat mula sa isang lugar patungo sa isa pa, at sa gayon ay ginalugad ang buong Uniberso. Nalaman namin na ang lahat ay binubuo ng maraming maliliit na particle na gumagalaw ayon sa mga batas ng quantum theory. Ang mga batas na ito ay napakasimple na maaari silang isulat sa likod ng isang sobre. At ang katotohanan na ang isang buong aklatan ay hindi kinakailangan upang ipaliwanag ang malalim na kalikasan ng mga bagay ay sa sarili nitong isa sa mga pinakadakilang misteryo ng mundo.

2. Sa dalawang lugar sa parehong oras

Ang pinaka-hindi pangkaraniwang mga hula ng quantum theory ay karaniwang lumalabas sa pag-uugali ng maliliit na bagay. Ngunit dahil ang malalaking bagay ay binubuo ng maliliit, sa ilalim ng ilang mga pangyayari ay kinakailangan ng quantum physics na ipaliwanag ang mga katangian ng isa sa pinakamalaking bagay sa uniberso, ang mga bituin.

3. Ano ang butil?

Sa pagkakaroon ng itinatag na ang paglalarawan ng elektron ay ginagaya ang pag-uugali ng mga alon sa maraming aspeto, dapat tayong bumuo ng mas tumpak na mga konsepto ng mga alon mismo. Magsimula tayo sa pamamagitan ng paglalarawan kung ano ang nangyayari sa isang tangke ng tubig kapag ang dalawang alon ay nagtagpo, naghalo, at nakikialam sa isa't isa. Irepresenta natin ang wave highs bilang mga orasan na may 12 o'clock hand at ang lows bilang mga orasan na may 6 o'clock hand. Maaari rin nating katawanin ang wave positions intermediate between the minimum and maximum by drawing clocks with intermediate times, as in the case ng mga yugto sa pagitan ng bago at kabilugan ng buwan.

4. Anumang Maaaring Mangyari Talagang Mangyayari

Prinsipyo ng kawalan ng katiyakan ng Heisenberg

Sa kanyang orihinal na gawa, nagawang pahalagahan ni Heisenberg ang kaugnayan sa pagitan ng katumpakan ng pagsukat ng posisyon at momentum ng isang particle. Ang Prinsipyo ng Kawalang-katiyakan ng Heisenberg ay isa sa mga pinaka hindi nauunawaang bahagi ng quantum theory, ang landas kung saan ang lahat ng uri ng mga charlatan at purveyor ng walang kapararakan ay nagtutulak sa kanilang pilosopiko na katarantaduhan.

Pinagmulan ng Heisenberg Uncertainty Principle mula sa Theory of Clock Faces

Tatlong dial, na nagpapakita ng parehong oras at matatagpuan sa parehong linya, ay naglalarawan ng butil, na sa paunang sandali ay nasa isang lugar sa lugar ng mga dial na ito. Kami ay interesado sa kung ano ang mga pagkakataon na makahanap ng isang particle sa punto X sa ilang kasunod na oras.

Isang Maikling Kasaysayan ng Constant ni Planck

Sinira ni Planck ang mga unang bato sa pundasyon ng konsepto ng liwanag ni Maxwell, na nagpapakita na ang enerhiya ng liwanag na ibinubuga ng isang pinainit na katawan ay mailalarawan lamang kung ito ay ibinubuga sa quanta.

Bumalik sa Heisenberg Uncertainty Principle

Ang teorya ng quantum mechanics na binuo namin ay nagmumungkahi na kung maglalagay ka ng butil ng buhangin sa isang punto, maaari itong mapunta sa ibang pagkakataon saanman sa uniberso. Ngunit maliwanag na hindi ito nangyayari sa mga tunay na butil ng buhangin. Ang unang tanong na sasagutin ay: ilang beses liliko ang mga kamay ng orasan kung ililipat natin ang isang butil na may bigat ng butil ng buhangin sa layo na, sabihin nating, 0.001 mm sa isang segundo?

5. Ang paggalaw bilang isang ilusyon

Ang pagkakaroon ng itakda ang paunang grupo sa tulong ng mga orasan na nagpapakita ng iba't ibang, at hindi sa parehong oras, dumating kami sa paglalarawan ng isang gumagalaw na butil. Nang kawili-wili, maaari tayong gumawa ng isang napakahalagang koneksyon sa pagitan ng mga inilipat na orasan at pag-uugali ng alon.

Mga Wave Pack

Ang isang particle na may kilalang momentum ay inilalarawan ng isang malaking grupo ng mga dial. Mas tiyak, ang isang particle na may eksaktong alam na momentum ay ilalarawan ng isang walang katapusang mahabang pangkat ng mga orasan, na nangangahulugang isang walang katapusan na mahabang wave packet.

6. Musika ng mga atomo

Ngayon ay maaari nating ilapat ang ating naipon na kaalaman upang malutas ang tanong na nagpagulo kay Rutherford, Bohr at iba pang mga siyentipiko sa mga unang dekada ng ika-20 siglo: ano ang eksaktong nangyayari sa loob ng atom? …Dito natin susubukan sa unang pagkakataon sa tulong ng ating teorya na ipaliwanag ang mga phenomena ng totoong mundo.

atomic box

Mukhang nakagawa kami ng tamang pananaw sa mga atomo. Ngunit gayon pa man, may isang bagay na hindi tama. Ang huling piraso ng puzzle ay nawawala, kung wala ito imposibleng ipaliwanag ang istraktura ng mga atom na mas mabigat kaysa sa hydrogen. Higit pang prosaically, hindi rin namin ipaliwanag kung bakit hindi talaga kami nahuhulog sa lupa, na lumilikha ng mga problema para sa aming kahanga-hangang teorya ng kalikasan.

7. Ang uniberso sa isang pinhead (at kung bakit hindi tayo nahuhulog sa lupa)

Ang bagay ay maaari lamang maging matatag kung ang mga electron ay sumusunod sa tinatawag na Pauli na prinsipyo, isa sa mga pinakakahanga-hangang phenomena sa ating quantum universe.

8. Pagtutulungan

Hanggang ngayon, binibigyang-pansin namin ang quantum physics ng mga nakahiwalay na particle at atoms. Gayunpaman, ang aming pisikal na karanasan ay konektado sa pang-unawa ng maraming mga atom na pinagsama-sama, at samakatuwid ay oras na upang simulan ang pag-unawa kung ano ang mangyayari kapag ang mga atomo ay pinagsama-sama.

9. Makabagong mundo

Ang transistor ay ang pinakamahalagang imbensyon sa nakalipas na 100 taon: ang modernong mundo ay binuo at hinubog ng teknolohiyang semiconductor.

10. Pakikipag-ugnayan

Magsimula tayo sa pagbabalangkas ng mga batas ng unang open quantum field theory - quantum electrodynamics, dinaglat bilang QED. Ang mga pinagmulan ng teoryang ito ay nagsimula noong 1920s, nang si Dirac ay partikular na matagumpay sa paglalagay ng electromagnetic theory ni Maxwell sa isang quantum footing.

Ang problema ng pagsukat sa quantum theory

Maaari tayong sumulong sa paniniwalang hindi na mababawi ang mundo bilang resulta ng pagsukat, kahit na walang ganoong uri ang aktwal na nangyari. Ngunit ang lahat ng ito ay hindi napakahalaga pagdating sa seryosong gawain ng pagkalkula ng posibilidad na may mangyayari kapag nagse-set up ng isang eksperimento.

antimatter

Ang mga electron na gumagalaw pabalik sa oras ay mukhang "mga electron na may positibong singil". Ang mga naturang particle ay umiiral at tinatawag na "positrons".

11. Ang bakanteng espasyo ay hindi gaanong walang laman.

Ang vacuum ay isang napaka-kagiliw-giliw na lugar, puno ng mga posibilidad at mga hadlang sa landas ng mga particle.

Pamantayang Modelo ng Particle Physics

Ang Standard Model ay naglalaman ng isang lunas para sa sakit na may mataas na posibilidad, at ang lunas na ito ay kilala bilang mekanismo ng Higgs. Kung ito ay totoo, kung gayon ang Large Hadron Collider ay dapat makakita ng isa pang natural na particle, ang Higgs boson, pagkatapos nito ang aming mga pananaw sa mga nilalaman ng walang laman na espasyo ay dapat magbago nang malaki.

Pinagmulan ng masa

Ang tanong tungkol sa pinagmulan ng masa ay lalong kapansin-pansin dahil ang sagot dito ay mahalaga sa kabila ng ating halatang pagnanais na malaman kung ano ang masa. Subukan nating ipaliwanag ang medyo mahiwaga at kakaibang pagkakagawa ng pangungusap na ito nang mas detalyado.

Epilogue: Kamatayan ng mga Bituin

Habang sila ay namamatay, maraming mga bituin ang nauuwi bilang mga superdense na bola ng nuclear matter na pinagsama sa maraming mga electron. Ito ang mga tinatawag na white dwarf. Ito ang magiging kapalaran ng ating Araw kapag naubusan ito ng nuclear fuel sa loob ng humigit-kumulang 5 bilyong taon.

Para sa karagdagang pagbabasa

Gumamit kami ng maraming iba pang mga gawa sa paghahanda ng aklat na ito, at ang ilan sa mga ito ay nararapat na espesyal na banggitin at rekomendasyon.

Cox B., Forshaw D. Ang quantum universe.
Paanong hindi natin nakikita. M.: MIF. 2016.

Brian Cox, Jeff Forshaw

quantum universe. Paanong hindi natin nakikita

Mga editor ng siyentipiko na sina Vyacheslav Maracha at Mikhail Pavlov

Na-publish na may pahintulot mula sa Apollo's Children Ltd at Jeff Forshow at Diane Banks Associates Ltd.

Ang legal na suporta para sa publishing house ay ibinibigay ng Vegas Lex law firm.

© Brian Cox at Jeff Forshaw, 2011

© Pagsasalin sa Russian, edisyon sa Russian, disenyo. LLC "Mann, Ivanov at Ferber", 2016

* * *

1. May paparating na kakaiba

Quantum. Ang salitang ito ay sabay-sabay na umaapela sa mga pandama, nakakalito at nakakabighani. Depende sa pananaw ng isang tao, ito ay alinman sa katibayan ng malawak na pag-unlad ng agham, o isang simbolo ng mga limitasyon ng intuwisyon ng tao, na napipilitang makipaglaban sa hindi maiiwasang kakaiba ng subatomiko na kaharian. Para sa isang physicist, ang quantum mechanics ay isa sa tatlong malalaking haligi kung saan nakasalalay ang pag-unawa sa kalikasan (ang dalawa pa ay ang pangkalahatan at espesyal na teorya ng relativity ni Einstein). Ang mga teorya ni Einstein ay tumatalakay sa kalikasan ng espasyo at oras at ang puwersa ng grabidad. Ang quantum mechanics ang nag-aalaga sa lahat ng iba pa, at masasabing, gaano man kaakit-akit sa damdamin, nakakalito o nakakabighani, ito ay isang pisikal na teorya lamang na naglalarawan kung paano aktwal na kumikilos ang kalikasan. Ngunit kahit na sukatin ng napaka-prakmatikong pamantayang ito, ito ay kapansin-pansin sa katumpakan at kapangyarihang makapagpaliwanag. Mayroong isang eksperimento mula sa larangan ng quantum electrodynamics, ang pinakaluma at pinakamahusay na naiintindihan ng mga modernong teoryang quantum. Sinusukat nito kung paano kumikilos ang isang electron malapit sa isang magnet. Ang mga teoretikal na pisiko ay nagtrabaho nang husto sa loob ng maraming taon gamit ang panulat at papel, at nang maglaon sa mga computer, upang hulaan kung ano mismo ang ipapakita ng gayong mga pag-aaral. Ang mga practitioner ay nag-imbento at nag-set up ng mga eksperimento upang malaman ang higit pang mga detalye mula sa kalikasan. Ang parehong mga kampo, na independyente sa isa't isa, ay nagbigay ng mga resulta na may katumpakan na katulad ng pagsukat ng distansya sa pagitan ng Manchester at New York na may error na ilang sentimetro. Kapansin-pansin na ang mga numero na nakuha ng mga eksperimento ay ganap na tumutugma sa mga resulta ng mga kalkulasyon ng mga teorista; ang mga sukat at kalkulasyon ay ganap na napagkasunduan.

Ito ay hindi lamang kahanga-hanga ngunit nakakagulat, at kung ang pagbuo ng modelo ay ang tanging alalahanin ng quantum theory, maaari mong itanong kung ano ang problema. Siyempre, hindi kailangang maging kapaki-pakinabang ang agham, ngunit marami sa mga teknolohikal at panlipunang pagbabago na nagpabago sa ating buhay ay nagmula sa pangunahing pananaliksik na isinagawa ng mga modernong siyentipiko na hinihimok lamang ng pagnanais na mas maunawaan ang mundo sa kanilang paligid. Salamat sa mga pagtuklas na ito na udyok ng kuryusidad sa lahat ng sangay ng agham, pinalawig namin ang mga haba ng buhay, paglalakbay sa himpapawid sa internasyonal, kalayaan mula sa pangangailangang magsaka para sa aming sariling kaligtasan, at isang malawak, nagbibigay-inspirasyon, at nakabukas na larawan ng aming lugar sa walang katapusang dagat ng mga bituin. Ngunit ang lahat ng ito ay, sa isang kahulugan, mga by-product. Nag-explore kami dahil sa pag-usisa, hindi dahil gusto naming makakuha ng mas mahusay na pag-unawa sa katotohanan o bumuo ng mas mahusay na mga trinket.

Ang teorya ng quantum ay marahil ang pinakamahusay na halimbawa kung paano nagiging lubhang kapaki-pakinabang ang walang katapusang mahirap para sa karamihan ng mga tao na maunawaan. Mahirap intindihin dahil inilalarawan nito ang isang mundo kung saan ang isang particle ay maaaring nasa ilang lugar sa parehong oras at lumipat mula sa isang lugar patungo sa isa pa, at sa gayon ay ginalugad ang buong Uniberso. Ito ay kapaki-pakinabang dahil ang pag-unawa sa pag-uugali ng pinakamaliit na mga bloke ng gusali ng uniberso ay nagpapatibay sa pag-unawa sa lahat ng iba pa. Naglalagay ito ng limitasyon sa ating pagmamataas, dahil ang mundo ay mas kumplikado at magkakaibang kaysa sa tila. Sa kabila ng lahat ng kumplikadong ito, nalaman namin na ang lahat ay binubuo ng maraming maliliit na particle na gumagalaw alinsunod sa mga batas ng quantum theory. Ang mga batas na ito ay napakasimple na maaari silang isulat sa likod ng isang sobre. At ang katotohanan na ang isang buong aklatan ay hindi kinakailangan upang ipaliwanag ang malalim na kalikasan ng mga bagay ay sa sarili nitong isa sa mga pinakadakilang misteryo ng mundo.

Kaya, kapag mas natututo tayo tungkol sa elementarya na kalikasan ng sansinukob, parang mas simple ito sa atin. Unti-unti, mauunawaan natin ang lahat ng mga batas at kung paano nakikipag-ugnayan ang maliliit na bloke na ito upang mabuo ang mundo. Ngunit kahit gaano tayo nabighani sa pagiging simple na pinagbabatayan ng uniberso, dapat nating tandaan na bagama't ang mga pangunahing tuntunin ng laro ay simple, ang kanilang mga kahihinatnan ay hindi laging madaling kalkulahin. Ang ating pang-araw-araw na karanasan sa pag-alam sa mundo ay tinutukoy ng mga ugnayan ng maraming bilyun-bilyong mga atomo, at magiging kamangmangan lamang na subukang tukuyin ang mga prinsipyo ng pag-uugali ng mga tao, hayop at halaman mula sa mga nuances ng pag-uugali ng mga atom na ito. Sa pagkilala nito, hindi natin binabawasan ang kahalagahan nito: sa likod ng lahat ng mga phenomena, sa huli, ang quantum physics ng microscopic particle ay nakatago.

Isipin ang mundo sa paligid natin. Hawak mo ang isang librong gawa sa papel - giniling na sapal ng kahoy. Ang mga puno ay mga makina na may kakayahang kumuha ng mga atomo at molekula, paghiwa-hiwalayin ang mga ito, at muling ayusin ang mga ito sa mga kolonya ng bilyun-bilyong indibidwal na mga piraso. Ginagawa nila ito salamat sa isang molekula na kilala bilang chlorophyll, na binubuo ng higit sa isang daang carbon, hydrogen, at oxygen na mga atomo na nakakurba sa isang espesyal na paraan at nakagapos sa ilan pang magnesium at hydrogen atoms. Ang ganitong kumbinasyon ng mga particle ay nakakakuha ng liwanag na lumipad nang 150,000,000 km mula sa ating bituin - isang silid nukleyar na may dami ng isang milyong planeta tulad ng Earth - at dinadala ang enerhiya na ito nang malalim sa mga selula, kung saan lumilikha ito ng mga bagong molekula mula sa carbon dioxide at tubig at naglalabas ng pagbibigay ng ating buhay ay oxygen.

Ang mga molecular chain na ito ang bumubuo sa superstructure na pinagsasama-sama ang mga puno, ang papel sa aklat na ito, at ang lahat ng buhay. Nagagawa mong magbasa ng libro at maunawaan ang mga salita dahil mayroon kang mga mata na maaaring gawing mga electrical impulses ang nakakalat na liwanag mula sa mga pahina na maaaring bigyang-kahulugan ng utak, ang pinakamasalimuot na istraktura sa uniberso na alam natin. Nalaman namin na ang lahat ng bagay sa mundo ay hindi hihigit sa isang koleksyon ng mga atomo, at ang pinakamalawak na iba't ibang mga atom ay binubuo lamang ng tatlong mga particle - mga electron, proton at neutron. Alam din natin na ang mga proton at neutron mismo ay binubuo ng mas maliliit na entity na tinatawag na quark, at doon nagtatapos ang lahat - kahit na iyon ang iniisip natin ngayon. Ang lahat ng ito ay batay sa quantum theory.

Kaya, ang modernong pisika ay gumuhit ng larawan ng Uniberso kung saan tayo nabubuhay nang may pambihirang pagiging simple; magaganap ang mga eleganteng phenomena sa isang lugar kung saan hindi sila makikita, na nagbubunga ng pagkakaiba-iba ng macrocosm. Marahil ito ang pinakakahanga-hangang tagumpay ng modernong agham - binabawasan ang hindi kapani-paniwalang pagiging kumplikado ng mundo, kabilang ang mga tao mismo, sa isang paglalarawan ng pag-uugali ng isang dakot ng maliliit na subatomic na particle at apat na puwersa na kumikilos sa pagitan nila. Ang pinakamahusay na paglalarawan ng tatlo sa apat na puwersang ito—ang malakas at mahinang puwersang nuklear na umiiral sa loob ng atomic nucleus, at ang electromagnetic na puwersa na pinagsasama-sama ang mga atomo at molekula—ay ibinibigay ng quantum theory. Tanging ang puwersa ng grabidad - ang pinakamahina, ngunit marahil ang pinakapamilyar na puwersa sa lahat - ang kasalukuyang walang kasiya-siyang paglalarawan ng kabuuan.

Ito ay nagkakahalaga ng pag-amin na ang quantum theory ay may medyo kakaibang reputasyon, at maraming tunay na kalokohan ang sakop ng pangalan nito. Ang mga pusa ay maaaring parehong buhay at patay sa parehong oras; ang mga particle ay nasa dalawang lugar sa parehong oras; Sinabi ni Heisenberg na ang lahat ay hindi sigurado. Ang lahat ng ito ay totoo, ngunit ang mga konklusyon na madalas na sumusunod mula dito - dahil may kakaibang nangyayari sa microcosm, kung gayon tayo ay nababalot ng hamog na ulap - ay tiyak na mali. Extrasensory perception, mystical healings, vibrating bracelets na nagpoprotekta laban sa radiation, at sino ang nakakaalam kung ano pa ang regular na pumapasok sa pantheon ng posibleng sa ilalim ng pagkukunwari ng salitang "quantum". Ang kalokohang ito ay sanhi ng kawalan ng kakayahang mag-isip nang malinaw, panlilinlang sa sarili, tunay o nagkukunwaring hindi pagkakaunawaan, o ilang partikular na kapus-palad na kumbinasyon ng lahat ng nasa itaas. Ang teorya ng quantum ay tumpak na naglalarawan sa mundo na may mga batas sa matematika na tiyak tulad ng mga ginamit ni Newton o Galileo. Ito ang dahilan kung bakit maaari nating kalkulahin ang magnetic field ng isang electron na may hindi kapani-paniwalang katumpakan. Nag-aalok ang quantum theory ng isang paglalarawan ng kalikasan na, tulad ng matututunan natin, ay may napakalaking predictive at explanatory power at umaabot sa lahat mula sa silicon chips hanggang sa mga bituin.

Ang layunin ng aklat na ito ay i-demystify ang quantum theory, isang theoretical construct na nakalilito ng napakarami, kasama na ang mga pioneer ng industriya. Nilalayon naming gumamit ng modernong pananaw, gamit ang mga aral na natutunan sa mga siglo ng pagbabalik-tanaw at pag-unlad ng teorya. Gayunpaman, sa pagsisimula ng paglalakbay, mag-fast forward tayo sa simula ng ika-20 siglo at tuklasin ang ilan sa mga problemang nagtulak sa mga physicist na radikal na lumihis mula sa kung ano ang dating itinuturing na pangunahing agham.

Depende sa pananaw ng isang tao, ang quantum theory ay alinman sa isang testamento sa malawak na pag-unlad ng agham, o isang simbolo ng mga limitasyon ng intuwisyon ng tao, na pinipilit na makipaglaban sa kakaiba ng subatomiko na kaharian. Para sa isang physicist, ang quantum mechanics ay isa sa tatlong malalaking haligi kung saan nakabatay ang pag-unawa sa kalikasan (kasama ang pangkalahatan at espesyal na mga teorya ng relativity ni Einstein). Para sa mga taong palaging gustong maunawaan ang kahit isang bagay sa pangunahing modelo ng mundo, ipinaliwanag ng mga siyentipiko na sina Brian Cox at Jeff Forshaw sa kanilang aklat na "The Quantum Universe", na inilathala ng MIF. Naglalathala ang T&P ng maikling sipi tungkol sa kakanyahan ng quantum at ang pinagmulan ng teorya.

Ang mga teorya ni Einstein ay tumatalakay sa kalikasan ng espasyo at oras at ang puwersa ng grabidad. Ang mga mekanika ng kuwantum ay nag-aalaga sa lahat ng iba pa, at masasabing gaano man kaakit-akit, nakakalito o nakakabighani sa emosyon, ito ay isang pisikal na teorya lamang na naglalarawan kung paano aktwal na kumikilos ang kalikasan. Ngunit kahit na sukatin ng napaka-prakmatikong pamantayang ito, ito ay kapansin-pansin sa katumpakan at kapangyarihang makapagpaliwanag. Mayroong isang eksperimento mula sa larangan ng quantum electrodynamics, ang pinakaluma at pinakamahusay na naiintindihan ng mga modernong teoryang quantum. Sinusukat nito kung paano kumikilos ang isang electron malapit sa isang magnet. Ang mga teoretikal na pisiko ay nagtrabaho nang husto sa loob ng maraming taon gamit ang panulat at papel, at nang maglaon sa mga computer, upang hulaan kung ano mismo ang ipapakita ng gayong mga pag-aaral. Ang mga practitioner ay nag-imbento at nag-set up ng mga eksperimento upang malaman ang higit pang mga detalye mula sa kalikasan. Ang parehong mga kampo, na independyente sa isa't isa, ay nagbigay ng mga resulta na may katumpakan na katulad ng pagsukat ng distansya sa pagitan ng Manchester at New York na may error na ilang sentimetro. Kapansin-pansin na ang mga numero na nakuha ng mga eksperimento ay ganap na tumutugma sa mga resulta ng mga kalkulasyon ng mga teorista; ang mga sukat at kalkulasyon ay ganap na napagkasunduan.

Ang teorya ng quantum ay marahil ang pinakamahusay na halimbawa kung paano nagiging lubhang kapaki-pakinabang ang walang katapusang mahirap para sa karamihan ng mga tao na maunawaan. Mahirap intindihin dahil inilalarawan nito ang isang mundo kung saan ang isang particle ay maaaring nasa ilang lugar sa parehong oras at lumipat mula sa isang lugar patungo sa isa pa, at sa gayon ay ginalugad ang buong Uniberso. Ito ay kapaki-pakinabang dahil ang pag-unawa sa pag-uugali ng pinakamaliit na mga bloke ng gusali ng uniberso ay nagpapatibay sa pag-unawa sa lahat ng iba pa. Naglalagay ito ng limitasyon sa ating pagmamataas, dahil ang mundo ay mas kumplikado at magkakaibang kaysa sa tila. Sa kabila ng lahat ng kumplikadong ito, nalaman namin na ang lahat ay binubuo ng maraming maliliit na particle na gumagalaw alinsunod sa mga batas ng quantum theory. Ang mga batas na ito ay napakasimple na maaari silang isulat sa likod ng isang sobre. At ang katotohanan na ang isang buong aklatan ay hindi kinakailangan upang ipaliwanag ang malalim na kalikasan ng mga bagay ay sa sarili nitong isa sa mga pinakadakilang misteryo ng mundo.

Isipin ang mundo sa paligid natin. Sabihin nating may hawak kang aklat na gawa sa papel - giniling na kahoy na pulp. Ang mga puno ay mga makina na may kakayahang kumuha ng mga atomo at molekula, sinisira ang mga ito at muling ayusin ang mga ito sa mga kolonya ng bilyun-bilyong indibidwal na mga piraso. Ginagawa nila ito salamat sa isang molekula na kilala bilang chlorophyll, na binubuo ng higit sa isang daang carbon, hydrogen, at oxygen na mga atomo na nakakurba sa isang espesyal na paraan at nakagapos sa ilan pang magnesium at hydrogen atoms. Ang ganitong kumbinasyon ng mga particle ay nakakakuha ng liwanag na lumipad nang 150,000,000 km mula sa ating bituin - isang silid nukleyar na may dami ng isang milyong planeta tulad ng Earth - at dinadala ang enerhiya na ito nang malalim sa mga selula, kung saan lumilikha ito ng mga bagong molekula mula sa carbon dioxide at tubig at naglalabas ng pagbibigay ng ating buhay ay oxygen.

Ang mga molecular chain na ito ang bumubuo sa superstructure na pinagsasama-sama ang mga puno, ang papel sa aklat na ito, at ang lahat ng buhay. Nagagawa mong magbasa ng isang libro at maunawaan ang mga salita dahil mayroon kang mga mata at maaari nilang gawing mga electrical impulses ang nakakalat na liwanag mula sa mga pahina na maaaring bigyang-kahulugan ng utak, ang pinakamasalimuot na istraktura sa uniberso na alam natin. Nalaman namin na ang lahat ng bagay sa mundo ay hindi hihigit sa isang koleksyon ng mga atomo, at ang pinakamalawak na iba't ibang mga atom ay binubuo lamang ng tatlong mga particle - mga electron, proton at neutron. Alam din natin na ang mga proton at neutron mismo ay binubuo ng mas maliliit na entity na tinatawag na quark, at sila ang katapusan ng lahat - kahit na iyon ang iniisip natin ngayon. Ang lahat ng ito ay batay sa quantum theory.

Kaya, ang modernong pisika ay gumuhit ng larawan ng Uniberso kung saan tayo nabubuhay nang may pambihirang pagiging simple; magaganap ang mga eleganteng phenomena sa isang lugar kung saan hindi sila makikita, na nagbubunga ng pagkakaiba-iba ng macrocosm. Marahil ito ang pinakakahanga-hangang tagumpay ng modernong agham - ang pagbawas ng hindi kapani-paniwalang pagiging kumplikado ng mundo, kabilang ang mga tao mismo, sa isang paglalarawan ng pag-uugali ng isang dakot ng maliliit na subatomic particle at apat na puwersa na kumikilos sa pagitan nila. Ang teorya ng quantum ay nagbibigay ng pinakamahusay na paglalarawan ng tatlo sa apat na puwersang ito—ang malakas at mahinang puwersang nuklear na umiiral sa loob ng atomic nucleus, at ang puwersang electromagnetic na pinagsasama-sama ang mga atomo at molekula. Tanging ang puwersa ng grabidad - ang pinakamahina, ngunit marahil ang pinakapamilyar na puwersa sa lahat - ang kasalukuyang walang kasiya-siyang paglalarawan ng kabuuan.

Ito ay nagkakahalaga ng pag-amin na ang quantum theory ay may medyo kakaibang reputasyon, at maraming tunay na kalokohan ang sakop ng pangalan nito. Ang mga pusa ay maaaring parehong buhay at patay sa parehong oras; ang mga particle ay nasa dalawang lugar sa parehong oras; Sinabi ni Heisenberg na ang lahat ay hindi sigurado. Ang lahat ng ito ay totoo, ngunit ang mga konklusyon na madalas na sumusunod mula dito - dahil may kakaibang nangyayari sa microcosm, kung gayon tayo ay nababalot ng hamog na ulap - ay tiyak na mali. Extrasensory perception, mystical healings, vibrating bracelets na nagpoprotekta laban sa radiation, at sino ang nakakaalam kung ano pa ang regular na pumapasok sa pantheon ng posibleng sa ilalim ng pagkukunwari ng salitang "quantum". Ang kalokohang ito ay sanhi ng kawalan ng kakayahang mag-isip nang malinaw, panlilinlang sa sarili, tunay o nagkukunwaring hindi pagkakaunawaan, o ilang partikular na kapus-palad na kumbinasyon ng lahat ng nasa itaas. Ang teorya ng quantum ay tumpak na naglalarawan sa mundo na may mga batas sa matematika na tiyak tulad ng mga ginamit ni Newton o Galileo. Ito ang dahilan kung bakit maaari nating kalkulahin ang magnetic field ng isang electron na may hindi kapani-paniwalang katumpakan. Nag-aalok ang quantum theory ng isang paglalarawan ng kalikasan na, tulad ng matututunan natin, ay may napakalaking predictive at explanatory power at umaabot sa lahat mula sa silicon chips hanggang sa mga bituin.

Gaya ng madalas na nangyayari, ang paglitaw ng quantum theory ay nagbunsod ng pagtuklas ng mga natural na phenomena na hindi mailarawan ng mga siyentipikong paradigma noong panahong iyon. Para sa quantum theory, mayroong maraming mga naturang pagtuklas, bukod pa rito, ng magkakaibang kalikasan. Ang isang serye ng mga hindi maipaliwanag na resulta ay nakabuo ng kaguluhan at pagkalito, at kalaunan ay nagdulot ng isang panahon ng eksperimental at teoretikal na pagbabago na talagang nararapat sa sikat na terminong "gintong panahon." Ang mga pangalan ng mga pangunahing tauhan ay walang hanggan na nakaugat sa isipan ng sinumang mag-aaral sa pisika at mas madalas na binabanggit kaysa sa iba sa mga kurso sa unibersidad hanggang ngayon: Rutherford, Bohr, Planck, Einstein, Pauli, Heisenberg, Schrödinger, Dirac. Marahil ay hindi na muling magkakaroon ng panahon sa kasaysayan kung kailan napakaraming pangalan ang maiuugnay sa kadakilaan ng agham habang patungo sa iisang layunin - ang paglikha ng isang bagong teorya ng mga atomo at pwersa na namamahala sa pisikal na mundo. Noong 1924, sa pagbabalik-tanaw sa nakalipas na mga dekada ng quantum theory, si Ernest Rutherford, ang ipinanganak sa New Zealand na physicist na nakatuklas ng atomic nucleus, ay sumulat: “1896 … minarkahan ang simula ng medyo angkop na tinatawag na heroic age ng physical science. Kailanman sa kasaysayan ng pisika ay hindi nagkaroon ng ganoong panahon ng nilalagnat na aktibidad, kung saan ang ilang pangunahing makabuluhang pagtuklas ay pinalitan ng iba sa napakabilis na bilis.

Hanggang Hunyo 30 lang, may diskwento ang mga T&P reader sa papel at electronic na bersyon ng aklat. Ang mga diskwento ay isinaaktibo kapag nag-click ka sa mga link.

Ang terminong "quantum" ay lumitaw sa pisika noong 1900 salamat sa gawa ni Max Planck. Sinubukan niyang theoretically ilarawan ang radiation na ibinubuga ng mga pinainit na katawan - ang tinatawag na "radiation ng isang ganap na itim na katawan." Sa pamamagitan ng paraan, ang siyentipiko ay tinanggap para sa layuning ito ng isang kumpanya na nakikibahagi sa electric lighting: ito ay kung paano ang mga pintuan ng uniberso minsan ay nagbubukas para sa pinaka-prosaic na mga kadahilanan. Natagpuan ni Planck na ang mga katangian ng radiation ng itim na katawan ay maaari lamang ipaliwanag sa pamamagitan ng pag-aakalang ang liwanag ay ibinubuga sa maliliit na bahagi ng enerhiya, na tinawag niyang quanta. Ang salitang mismo ay nangangahulugang "mga pakete", o "discrete". Sa una, inisip niya na ito ay isang mathematical trick lamang, ngunit ang 1905 na gawain ni Albert Einstein sa photoelectric effect ay sumuporta sa quantum hypothesis. Ang mga resulta ay nakakahimok dahil ang maliit na halaga ng enerhiya ay maaaring magkasingkahulugan ng mga particle.

Ang ideya na ang liwanag ay binubuo ng isang stream ng maliliit na bala ay may mahaba at tanyag na kasaysayan, mula pa noong Isaac Newton at ang pagsilang ng modernong pisika. Gayunpaman, noong 1864, ang Scottish physicist na si James Clark Maxwell ay tila pinawi sa wakas ang lahat ng umiiral na mga pagdududa sa isang serye ng mga gawa na kalaunan ay inilarawan ni Albert Einstein bilang "ang pinakamalalim at mabunga na alam ng pisika mula noong Newton." Ipinakita ni Maxwell na ang liwanag ay isang electromagnetic wave na nagpapalaganap sa kalawakan, kaya't ang ideya ng liwanag bilang isang alon ay nagkaroon ng hindi masisisi at tila hindi maikakaila na pinagmulan. Gayunpaman, sa isang serye ng mga eksperimento na isinagawa ni Arthur Compton at ng kanyang mga kasamahan sa Washington University sa St. Louis, nagtagumpay sila sa paghihiwalay ng light quanta mula sa mga electron. Pareho silang kumilos na parang mga bola ng bilyar, na malinaw na nakumpirma na ang mga teoretikal na pagpapalagay ni Planck ay may matibay na pundasyon sa totoong mundo. Noong 1926 ang light quanta ay tinawag na mga photon. Ang katibayan ay hindi maikakaila: ang liwanag ay kumikilos bilang isang alon at bilang isang butil. Nangangahulugan ito ng pagtatapos ng klasikal na pisika - at ang pagtatapos ng panahon ng pagbuo ng teoryang quantum.

Sa aklat na ito, ipinakilala ng mga makapangyarihang siyentipiko na sina Brian Cox at Jeff Forshaw ang mga mambabasa sa quantum mechanics - ang pangunahing modelo ng mundo. Sinasabi nila kung anong mga obserbasyon ang humantong sa mga physicist sa quantum theory, kung paano ito binuo, at kung bakit ang mga siyentipiko, sa kabila ng lahat ng kakaiba nito, ay tiwala dito. Ang libro ay inilaan para sa lahat na interesado sa quantum physics at ang istraktura ng Uniberso.

May paparating na kakaiba.
Quantum. Ang salitang ito ay sabay-sabay na umaapela sa mga pandama, nakakalito at nakakabighani. Depende sa pananaw ng isang tao, ito ay alinman sa katibayan ng malawak na pag-unlad ng agham, o isang simbolo ng mga limitasyon ng intuwisyon ng tao, na napipilitang makipaglaban sa hindi maiiwasang kakaiba ng subatomiko na kaharian. Para sa isang physicist, ang quantum mechanics ay isa sa tatlong malalaking haligi kung saan nakasalalay ang pag-unawa sa kalikasan (ang dalawa pa ay ang pangkalahatan at espesyal na teorya ng relativity ni Einstein). Ang mga teorya ni Einstein ay tumatalakay sa kalikasan ng espasyo at oras at ang puwersa ng grabidad. Ang quantum mechanics ang nag-aalaga sa lahat ng iba pa, at masasabing, gaano man kaakit-akit sa damdamin, nakakalito o nakakabighani, ito ay isang pisikal na teorya lamang na naglalarawan kung paano aktwal na kumikilos ang kalikasan. Ngunit kahit na sukatin ng napaka-prakmatikong pamantayang ito, ito ay kapansin-pansin sa katumpakan at kapangyarihang makapagpaliwanag. Mayroong isang eksperimento mula sa larangan ng quantum electrodynamics, ang pinakaluma at pinakamahusay na naiintindihan ng mga modernong teoryang quantum. Sinusukat nito kung paano kumikilos ang isang electron malapit sa isang magnet. Ang mga teoretikal na pisiko ay nagtrabaho nang husto sa loob ng maraming taon gamit ang panulat at papel, at nang maglaon sa mga computer, upang hulaan kung ano mismo ang ipapakita ng gayong mga pag-aaral. Ang mga practitioner ay nag-imbento at nag-set up ng mga eksperimento upang malaman ang higit pang mga detalye mula sa kalikasan. Ang parehong mga kampo, na independyente sa isa't isa, ay nagbigay ng mga resulta na may katumpakan na katulad ng pagsukat ng distansya sa pagitan ng Manchester at New York na may error na ilang sentimetro. Kapansin-pansin na ang mga numero na nakuha ng mga eksperimento ay ganap na tumutugma sa mga resulta ng mga kalkulasyon ng mga teorista; ang mga sukat at kalkulasyon ay ganap na napagkasunduan.
Ito ay hindi lamang kahanga-hanga ngunit nakakagulat, at kung ang pagbuo ng modelo ay ang tanging alalahanin ng quantum theory, maaari mong itanong kung ano ang problema. Ang agham, siyempre, ay hindi kailangang maging kapaki-pakinabang, ngunit marami sa mga teknolohikal at panlipunang pagbabago na nagpabago sa ating buhay ay nagmula sa pangunahing pananaliksik na isinagawa ng mga modernong siyentipiko, na ginagabayan lamang ng pagnanais na mas maunawaan ang mundo sa kanilang paligid. . Salamat sa mga pagtuklas na ito na udyok ng kuryusidad sa lahat ng sangay ng agham, pinalawig namin ang mga haba ng buhay, paglalakbay sa himpapawid sa internasyonal, kalayaan mula sa pangangailangang magsaka para sa aming sariling kaligtasan, at isang malawak, nagbibigay-inspirasyon, at nakabukas na larawan ng aming lugar sa walang katapusang dagat ng mga bituin. Ngunit ang lahat ng ito ay, sa isang kahulugan, mga by-product. Nag-explore kami dahil sa pag-usisa, hindi dahil gusto naming makakuha ng mas mahusay na pag-unawa sa katotohanan o bumuo ng mas mahusay na mga trinket.

Nilalaman
May paparating na kakaiba
Sa dalawang lugar sa parehong oras
Ano ang particle?
Lahat ng pwedeng mangyari nangyayari talaga
Ang paggalaw bilang isang ilusyon
Musika ng mga atomo
Ang uniberso sa isang pinhead (at kung bakit hindi tayo nahuhulog sa lupa)
Pagkakaisa
Modernong mundo
Pakikipag-ugnayan
Ang Empty Space Isn't So Empty Epilogue: Death of the Stars
Para sa karagdagang pagbabasa.

Libreng pag-download ng e-book sa isang maginhawang format, panoorin at basahin:
I-download ang aklat na The Quantum Universe, How What We Can't See Works, Cox B., Forshaw J., 2016 - fileskachat.com, mabilis at libreng pag-download.

Mag-download ng epub
Sa ibaba maaari mong bilhin ang aklat na ito sa pinakamahusay na may diskwentong presyo sa paghahatid sa buong Russia.