Maelezo ya fizikia ya quantum. Fizikia ya Quantum na ukweli. Nini ni kweli zaidi - fahamu au jambo

Ajudeik Fleck, mwanafalsafa wa Kipolishi na mwanabiolojia ambaye aliongoza Thomas Kuhn kuanzisha dhana ya "paradigm," aliona kwamba wakati wanafunzi wanaoanza wanaangalia maandalizi kwa darubini, wanafeli mwanzoni. Hawaoni kilicho kwenye slaidi ya glasi.

Kwa upande mwingine, mara nyingi wanaona kile ambacho hakipo. Je, hili linawezekanaje? Jibu ni rahisi: ukweli ni kwamba mtazamo - hasa aina zake ngumu - inahitaji mafunzo na maendeleo. Baada ya muda, wanafunzi wote wanaona kile kilicho kwenye slaidi ya kioo.

Fizikia ya quantum

Nadhani sijakosea
nikisema hiyo quantum mechanics
hakuna anayeelewa.

- Richard Feynman, 1965, Tuzo la Nobel la Fizikia kwa maendeleo ya quantum electrodynamics.

Yule ambaye hakushtuka
ilipoanzishwa kwa mara ya kwanza kwa nadharia ya quantum,
ni wazi sikuelewa tu.
- Niels Bohr, mshindi wa Tuzo ya Nobel ya 1922 kwa kazi yake juu ya muundo wa atomi.

Kwa upande mmoja, nadharia hii imejaa vitendawili, mafumbo na mkanganyiko wa maneno. Kwa upande mwingine, hatuna fursa ya kuitupa au kuipuuza, kwa kuwa imejidhihirisha kwa vitendo kuwa chombo cha kuaminika zaidi cha kutabiri tabia ya mifumo ya kimwili.

- David Albert, PhD

Ikiwa washindi wa Tuzo ya Nobel katika fizikia hawaelewi nadharia ya quantum, tunaweza kutumaini nini? Nini cha kufanya ikiwa ukweli unagonga mlango wako na kukuambia jambo lisiloeleweka kabisa, la kushangaza, la kutatanisha? Jinsi unavyotenda, jinsi unavyoishi, ni chaguzi gani unazoona mbele yako - yote haya yanasema mengi juu yako, lakini tutajadili hili katika sura inayofuata. Na sasa hebu tuzungumze juu ya elektroni, fotoni, quarks, na jinsi kitu kidogo kama hicho (ikiwa ni kitu kabisa) kinaweza kuwa kisichoeleweka, na wakati huo huo kinaweza kubomoa ulimwengu wetu uliopangwa vizuri na unaoeleweka.

Kwenye mpaka kati ya wanaojulikana na wasiojulikana

Fizikia ya zamani ya Newtonian inategemea uchunguzi wa vitu vizito ambavyo tunavifahamu kutokana na uzoefu wa kila siku, kutoka kwa tufaha zinazoanguka hadi sayari zinazozunguka. Kwa karne nyingi, sheria zake zimejaribiwa mara kwa mara, kuthibitishwa na kupanuliwa. Wanaeleweka kabisa na hufanya iwezekanavyo kutabiri tabia ya vitu vya kimwili vizuri, kama inavyothibitishwa na mafanikio ya mapinduzi ya viwanda. Lakini mwishoni mwa karne ya 19, wakati wanafizikia walipoanza kutengeneza zana za kuchunguza sehemu ndogo kabisa za maada, walichanganyikiwa: Fizikia ya Newton haifanyi kazi tena! Hakuweza kueleza wala kutabiri matokeo ya majaribio yao.

Kwa miaka mia moja iliyofuata, maelezo mapya kabisa ya ulimwengu wa chembe ndogo ndogo yalitengenezwa. Inajulikana kama quantum mechanics, quantum fizikia, au nadharia ya quantum, maarifa haya mapya. haina nafasi Fizikia ya Newton, ambayo bado inaelezea kikamilifu vitu vikubwa, vya macroscopic. Walakini, sayansi mpya inakwenda kwa ujasiri ambapo fizikia ya Newton imezuiwa: katika ulimwengu mdogo.

Stuart Hameroff asema hivi: “Ulimwengu wetu ni wa ajabu sana.” Yaonekana, kuna vikundi viwili vya sheria vinavyouongoza. Ulimwengu wetu wa kila siku, "wa kikale", ulimwengu wa mizani yetu ya kawaida ya anga na ya muda, inaelezewa na sheria za mwendo za Newton zilizoundwa mamia ya miaka iliyopita. Hata hivyo, tunapohamia kwenye vitu vya kiwango cha atomiki, seti tofauti kabisa ya sheria huja. Hizi ni sheria za quantum."

Ukweli au hadithi?

Athari za nadharia ya quantum zinashangaza (tutaangalia kwa makini mishtuko mitano mikuu hapa chini) na ni kukumbusha hadithi za kisayansi: chembe inaweza kuwa katika sehemu mbili au zaidi kwa wakati mmoja! (Moja ya majaribio ya hivi majuzi yalionyesha kuwa chembe inaweza kuwa katika sehemu elfu tatu kwa wakati mmoja!) Kitu kimoja na kile kile kinaweza kuonekana kama chembe iliyohalalishwa mahali pamoja, au kama wimbi linaloenea katika nafasi na wakati.

Einstein alidai kuwa hakuna kitu kinachoweza kusafiri kwa kasi zaidi kuliko mwanga, hata hivyo, fizikia ya quantum imeonyesha kuwa chembe ndogo za atomiki hubadilishana habari. papo hapo, kupitia umbali wowote katika nafasi.

Fizikia ya classical ina sifa uamuzi: kwa kuzingatia seti fulani ya masharti ya awali (kama vile viwianishi na kasi ya kitu), tunaweza kubainisha ni wapi hasa kitasogea. Fizikia ya quantum uwezekano: sisi kamwe hatujui hasa jinsi kitu fulani kitatenda.

fizikia ya classical ufundi: inategemea dhana kwamba tu kwa ufahamu wa sehemu za mtu binafsi inawezekana kuelewa nzima. Fizikia mpya kiujumla: inaonyesha ulimwengu kwa ujumla, ambao sehemu zake zimeunganishwa na kushawishi kila mmoja.

Na, labda muhimu zaidi, fizikia ya quantum ilifuta mpaka wazi wa Cartesian kati ya somo na kitu, mwangalizi na aliona, ambayo ilitawala sayansi kwa miaka 400.

Katika fizikia ya quantum, mwangalizi huathiri kwa kitu kilichozingatiwa. Hakuna waangalizi wa pekee wa Ulimwengu wa mitambo - kila mtu na kila kitu inashiriki katika Ulimwengu. (Hatua hii ni muhimu sana kwamba tutatoa sura tofauti kwake).

Neno "quantum" lilitumiwa kwanza katika sayansi na mwanasayansi wa Ujerumani Max Planck mnamo 1900. Neno hili la Kilatini linamaanisha "wingi", hata hivyo, sasa linatumika kurejelea kiasi kidogo cha maada au nishati.

Moja ya tofauti za kina za kifalsafa kati ya mechanics ya classical
na mechanics ya quantum iko katika ukweli kwamba mechanics ya classical kutoka msingi wake hadi juu imejengwa juu ya wazo, ambalo, kama tunavyojua sasa, ni.
hakuna zaidi ya fantasia. Hili ni wazo la uwezekano wa uchunguzi wa kupita ... Na mechanics ya quantum imekataa wazo hili kwa uthabiti.

- David Albert, PhD

Mshtuko #1 - Nafasi Tupu

Wacha tuanze na kitu kinachojulikana kwa wengi wetu. Mojawapo ya nyufa za kwanza katika ujenzi wa fizikia ya Newton ilikuwa ugunduzi kwamba atomi—chembe zinazodaiwa kuwa imara zinazofanyiza ulimwengu—huundwa zaidi na nafasi tupu. tupu kiasi gani? Ikiwa tunapanua kiini cha atomi ya hidrojeni kwa ukubwa wa mpira wa kikapu, basi elektroni inayozunguka itakuwa umbali wa kilomita thelathini, na kati yao - hakuna kitu. Kwa hivyo, unapotazama huku na kule, kumbuka kwamba ukweli ni vitone vidogo vya maada vinavyozungukwa na utupu.

Hata hivyo, si hivyo kabisa. Huu unaodhaniwa kuwa "utupu" sio tupu hata kidogo: una kiasi kikubwa cha nishati hila, lakini yenye nguvu sana. Tunajua kwamba msongamano wa nishati huongezeka tunaposogea hadi viwango bora zaidi vya ukweli (kwa mfano, nishati ya nyuklia ina nguvu mara milioni zaidi ya nishati ya kemikali). Wanasayansi sasa wanasema kwamba sentimita moja ya ujazo ya nafasi tupu ina nishati zaidi kuliko maada katika ulimwengu mzima unaojulikana. Ingawa wanasayansi hawawezi kupima nishati hii moja kwa moja, wanaweza kuona matokeo ya bahari hii kubwa ya nishati. Umevutiwa? Uliza "vikosi vya van der Waals" na "athari ya Casimir" ni nini.

Chini ya shimo la sungura la chembe
Wakati Schrödinger alipokuwa akiunda mlinganyo wake wa wimbi, Heisenberg alikuwa akisuluhisha tatizo lile lile kwa kutumia "hisabati ya matrix" ya hali ya juu. Walakini, mahesabu yake yaligeuka kuwa ya kueleweka sana, hayakuhusiana kwa njia yoyote na uzoefu wa kila siku na kwa maneno ya kawaida ya lugha kama "wimbi", kwa hivyo equation ya "wimbi" ilipewa upendeleo juu ya "mabadiliko ya matrix". Walakini, haya yote ni mlinganisho tu.

Ulimwengu unatenda kama vile nilivyofikiria nilipokuwa mdogo. Ni nini kinachoweza kusema juu ya mvulana mdogo na ndoto na fantasia zake? Kwamba yuko katika utumwa wa udanganyifu? Labda. Walakini, inashuku kuwa hakuna uchawi mdogo katika mechanics ya quantum. Swali ni: ni wapi mpaka kati ya ulimwengu wa ajabu na wa kutetemeka wa quantum na ulimwengu wa vitu vikubwa ambavyo vinaonekana kuwa ngumu sana kwetu? Tangu nilipokuwa kijana, nimekuwa nikijiuliza ikiwa nimeumbwa na chembe ndogo ambazo zinaweza kufanya mambo ya ajabu zaidi, labda naweza kufanya mambo ya ajabu pia?

- Marko

Nambari ya mshtuko 2 - chembe, wimbi au chembe ya wimbi?

Sio tu kwamba chembe za msingi hutenganishwa na “nafasi” kubwa, bali kadiri zinavyopenya ndani zaidi na zaidi ndani ya atomu, wanasayansi wamegundua kwamba chembe ndogo za atomu (ambazo atomu inafanyizwa) si miili thabiti. Inavyoonekana, wana asili mbili. Kulingana na jinsi unavyoziangalia, zinafanya kama chembe au kama mawimbi. Chembe ni vitu vilivyo tofauti vilivyo na nafasi fulani katika nafasi. Mawimbi, kwa upande mwingine, sio vitu vilivyo imara na hazijawekwa ndani ya nafasi, lakini hueneza ndani yake (kwa mfano, mawimbi ya sauti, mawimbi juu ya maji).

Kama wimbi, elektroni au fotoni (chembe ya mwanga) haina nafasi halisi katika nafasi, lakini ipo kama "uwanja wa uwezekano". Kama chembe, uga wa uwezekano huporomoka (au "huanguka") kuwa kitu kigumu ambacho nafasi yake kwa wakati na nafasi inaweza kubainishwa.

Inashangaza jinsi inavyoweza kuonekana, hali ya chembe inategemea kitendo cha kipimo au uchunguzi. Elektroni isiyopimwa na isiyoweza kuonekana hufanya kama wimbi. Inafaa kuiweka chini ya uchunguzi katika maabara, na "huanguka" katika chembe ambayo nafasi yake inaweza kuwekwa ndani.

Je, kitu kinawezaje kuwa chembe kigumu na wimbi la umajimaji laini? Labda kitendawili hiki kinaweza kutatuliwa kwa kukumbuka kile tulichozungumza hapo juu: chembe za msingi tabia kama mawimbi au kama chembe. Lakini "wimbi" ni mlinganisho tu. Kama "chembe" - mlinganisho tu kutoka kwa ulimwengu wetu unaojulikana. Wazo la mali ya mawimbi ya chembe ilikuzwa kuwa nadharia ya quantum shukrani kwa Erwin Schrödinger, ambaye, katika "wimbi equation" yake maarufu, alielezea kihisabati uwezekano wa mali ya wimbi la chembe hata kabla ya kuzingatiwa.

Ili kusisitiza kwamba hawajui kabisa kile wanachoshughulikia na hawajawahi kuona kitu kama hicho hapo awali, wanafizikia wengine wameamua kuliita jambo hili "chembe ya wimbi."

Kwa muda mrefu kama kitu cha atomiki kiko katika hali ya mawimbi, haiwezekani kuamua itakuwa nini wakati kitazingatiwa na kuwa ndani ya nafasi. Ipo katika hali ya "uwezekano mwingi" unaoitwa superposition. Ni kama kurusha sarafu kwenye chumba chenye giza. Kutoka kwa mtazamo wa hisabati, hata baada ya kuanguka kwenye meza, hatuwezi kuamua ikiwa ilitua vichwa au mikia. Lakini mara tu nuru inakuja, tunaanguka ("kuanguka") juu, na sarafu inakuwa vichwa au mikia. Tukitazama wimbi hilo, sisi - kama vile kuwasha mwangaza katika mfano ulio hapo juu - tunakunja nafasi ya juu ya quantum na chembe hujipata katika hali ya "classical" inayoweza kupimwa.

Mshtuko #3 - Kurukaruka kwa Wingi na Uwezekano

Wakati wa kusoma atomi, wanasayansi waligundua kuwa, ikiacha mzunguko wake kuzunguka kiini cha atomiki, elektroni husogea angani kwa njia tofauti kuliko vitu vya kawaida - husonga. papo hapo. Kwa maneno mengine, inatoweka kutoka sehemu moja, kutoka kwa obiti moja, ili kuonekana kwenye obiti nyingine. Jambo hili limeitwa quantum leap.

Zaidi ya hayo, ikawa kwamba haiwezekani kuamua hasa ambapo elektroni itaonekana au wakati itafanya kuruka. Upeo unaoweza kufanywa ni kuteua uwezekano wa eneo jipya la elektroni (mlinganyo wa wimbi la Schrödinger). Dakt. Satinover anasema: “Ukweli kama tujuavyo hutubuniwa upya kila wakati kutoka kwa bahari ya uwezekano.” Lakini jambo la kushangaza zaidi ni kwamba jambo ambalo lingeamua ni fursa gani kutoka kwa bahari hii itapatikana, si mali ya ulimwengu unaoonekana. Hakuna mchakato unaoamua hili."

Mara nyingi husemwa kama ifuatavyo: matukio ya quantum ndio matukio pekee ya nasibu katika ulimwengu.

Mshtuko #4 - Kanuni ya Kutokuwa na uhakika

Katika fizikia ya classical, sifa zote za kitu, ikiwa ni pamoja na nafasi yake na kasi, zinaweza kupimwa kwa usahihi ambao ni mdogo tu na uwezo wa kiteknolojia wa majaribio. Lakini kwa kiwango cha quantum, kwa kupima kiashiria kimoja, kama vile kasi, huwezi kupata wakati huo huo maadili halisi ya viashiria vingine, kama vile kuratibu. Ikiwa unajua kitu kilipo, huwezi kujua jinsi kinavyosonga. Ikiwa unajua jinsi inavyosonga haraka, haujui iko wapi. Na bila kujali jinsi vifaa vyako vilivyo sahihi na vya kisasa, haiwezekani kuangalia zaidi ya pazia hili.

Kanuni ya kutokuwa na uhakika iliundwa na Werner Heisenberg, mmoja wa waanzilishi wa fizikia ya quantum. Kanuni hii inasema kwamba bila kujali jinsi unavyojaribu sana, huwezi kupima kwa usahihi kasi na nafasi ya kitu cha quantum kwa wakati mmoja. Kadiri tunavyozingatia moja ya viashiria hivi, ndivyo vingine vinakuwa visivyo na uhakika.

Mshtuko #5 - Kutokuwepo eneo, EPR, Nadharia ya Bell, na Kitendawili cha Quantum

Albert Einstein hakupenda fizikia ya quantum (kuiweka kwa upole). Hapa kuna moja ya kauli zake kuhusu asili ya uwezekano wa michakato ya quantum: "Mungu hachezi kete na Ulimwengu." Ambayo Niels Bohr alijibu: "Na haumwambii Mungu cha kufanya!"

Katika jaribio la kukanusha mechanics ya quantum, Einstein, Podolsky na Rosen (EPR) walipendekeza jaribio la mawazo mnamo 1935 ili kuonyesha jinsi nadharia mpya ilivyokuwa ya ujinga. Walicheza kwa busara na moja ya hitimisho la mechanics ya quantum, ambayo wanasayansi wengine hawakuzingatia: ikiwa utachochea uundaji wa chembe mbili kwa wakati mmoja, zitaunganishwa moja kwa moja, au zitakuwa katika hali. ya nafasi ya juu. Ikiwa basi tutazipiga risasi kwenye ncha tofauti za ulimwengu na baada ya muda fulani kwa namna fulani kubadilisha hali ya mojawapo ya chembe, chembe ya pili pia itabadilika mara moja na kuja katika hali sawa. Mara moja!

Wazo hili lilionekana kuwa la kipuuzi sana hivi kwamba Einstein aliita jambo kama hilo "hatua ya kutisha kwa mbali." Kulingana na nadharia ya uhusiano, hakuna kitu kinachoweza kusafiri haraka kuliko mwanga. Na hapa kasi ya kubadilishana habari haina mwisho! Zaidi ya hayo, wazo la kwamba elektroni moja inaweza kufuata hatima ya nyingine, iliyoko mwisho mwingine wa ulimwengu, ilipinga tu mawazo yanayokubalika kwa ujumla kuhusu ukweli, kwa kuzingatia akili ya kawaida.

Kisha mnamo 1964, John Bell alipendekeza nadharia inayosema kwamba dhana ya EPR haki! Hivi ndivyo mambo yanavyotokea, na wazo kwamba vitu ni vya kawaida - ambayo ni, vinapatikana kwa wakati mmoja tu kwenye nafasi - sio sawa. Kila kitu ulimwenguni sio cha kawaida. Chembe za msingi zinahusiana kwa karibu katika kiwango fulani. nje ya muda na nafasi.

Katika miaka ambayo imepita tangu kuchapishwa kwa nadharia ya Bell, mawazo yake yamethibitishwa mara kwa mara katika maabara. Jaribu kuiweka akilini mwako kwa muda. Wakati na nafasi, vipengele vya msingi zaidi vya ulimwengu tunaoishi, kwa namna fulani hupitishwa katika nadharia ya quantum kwa dhana kwamba vitu vyote vinahusiana kila wakati. Sio bahati mbaya kwamba Einstein aliamini kwamba hitimisho kama hilo lingesababisha kifo cha mechanics ya quantum. - haina maana tu.

Walakini, ni dhahiri kwamba jambo hili ni la sheria za uendeshaji za Ulimwengu. Kwa kweli, Schrodinger aliwahi kusema kuwa uhusiano wa karibu kati ya vitu ni si mmoja wa mambo ya kuvutia ya fizikia ya quantum, lakini muhimu zaidi kipengele. Mnamo 1975, mwanafizikia wa kinadharia Henry Stapp aliita nadharia ya Bell "ugunduzi wa kina zaidi katika sayansi". Kumbuka: alisema katika sayansi, sio katika fizikia.

Swali langu sio kwa nini fizikia ya quantum inavutia sana?, lakini kwa nini WATU WENGI wanavutiwa na fizikia ya quantum? Inadhoofisha misingi ya ufahamu wetu wa ulimwengu. Anasema kwamba mambo ya wazi zaidi tunayojua kwa hakika sio kweli. Na bado, imevutia mamilioni ya watu ambao hawana hata "mfululizo wa kisayansi."

Nilikaribia kuwatia wazimu Mark na Will kwa kuuliza “Kwa nini ninapaswa kufanya hivi mara elfu moja kwa siku? Je, hii ina uhusiano gani nami? Kwa nini nipendezwe na ulimwengu huu wa kijinga wa kiasi - je, hakuna ujinga wa kutosha katika ulimwengu wangu mwenyewe? Bado sina uhakika kuwa ninaelewa haya yote. Lakini Dakt. Fred Alan Wolf aliniambia hivi pindi moja: “Ikiwa unafikiri unaelewa kila kitu, basi hukusikia ulichoambiwa hata kidogo!” Tulichojifunza kutokana na kuchunguza wazimu huu wote wa quantum ni kufurahia machafuko na kukubali yasiyojulikana, kwa maana uzoefu mzuri sana huzaliwa kutokana nayo!

Je, ni sauti gani ya elektroni moja inayoanguka?

Fizikia ya Quantum na fumbo

Ni rahisi kuona pointi za mawasiliano kati ya fizikia na fumbo. Vitu vinatenganishwa katika nafasi, lakini vinahusiana kwa karibu (isiyo ya ndani); elektroni huhamia kutoka kwa uhakika A hadi B, lakini usipite kati ya pointi hizi; matter ni (kutoka kwa mtazamo wa hisabati) utendaji wa mawimbi ambayo huanguka (yaani, huchukua kuwepo angani) pale tu inapopimwa.

Mystics hawana ugumu wa kukubali mawazo haya yote, ambayo mengi ni ya zamani zaidi kuliko accelerators ya chembe. Wengi wa waanzilishi wa quantum mechanics walipendezwa sana na maswali ya kiroho. Niels Bohr alitumia alama ya Yin-Yang katika nembo yake binafsi; David Bohm alikuwa na majadiliano marefu na msomi wa Kihindi Krishnamurti; Erwin Schroednger alitoa hotuba kwenye Upanishads.

Lakini je, fizikia ya quantum hutumikia ushahidi mtazamo wa ulimwengu wa fumbo? Waulize wanafizikia kuhusu hili na utapata majibu kamili. Ukiuliza swali hili kwenye karamu ya wanafizikia na kuanza kutetea msimamo wowote, ni sawa. pengine(baada ya yote, uwezekano una jukumu muhimu katika nadharia ya quantum) kwamba mapigano yataanza.

Isipokuwa wapenda nyenzo ngumu, wanasayansi wengi wanakubali kwamba bado tuko kwenye hatua ya mlinganisho. Sambamba ni wazi sana kupuuza. Fizikia ya quantum na Zen huwa na mtazamo wa kitendawili wa ulimwengu. Kama vile Dakt. Radin, ambaye tayari tumetajwa, alisema: “Hata hivyo, iliyopendekezwa na mtazamo tofauti wa ulimwengu: inaonyesha mechanics ya quantum".

Maswali kuhusu ni nini husababisha kuporomoka kwa utendaji wa wimbi na ikiwa matukio ya quantum ni ya nasibu kweli hayajajibiwa hadi sasa. Bila shaka, tungependa kuunda dhana yenye umoja wa ukweli, ambayo hakika itatujumuisha sisi wenyewe, lakini hatuwezi lakini kutii onyo la mwanafalsafa wa kisasa Ken Wilber:

Kazi ya wanasayansi hawa - Bohm, Pribram, Wheeler na wengine - ni muhimu sana kuweza kulemewa na mawazo yasiyozuiliwa ya watu wa ajabu. Na usiri ni wa kina sana kuunganishwa na hii au hatua hiyo ya nadharia ya kisayansi. Na wathaminiane wao kwa wao, na mazungumzo yao na kubadilishana mawazo yasiwe na mwisho.

Kwa hivyo, katika kukosoa vipengele fulani vya dhana mpya, sitafuti kupoza shauku ya maendeleo yake zaidi. Ninatoa wito kwa uwazi na usahihi katika uwasilishaji wa maswala haya yote, ambayo, kwa njia, ni magumu sana.

Tuna mabilioni ya maisha ya kinasaba nyuma yetu ambayo yametupa mwili huu kamili wa kijeni na ubongo kamili wa kijeni. Maelfu na maelfu ya miaka yamehitajika kwao kubadilika hadi kufikia kiwango ambacho mimi na wewe tunaweza kuwa na mazungumzo haya kuhusu muhtasari. Ikiwa tumepewa sisi kupata mwili katika mashine kubwa zaidi ya mageuzi ambayo imewahi kuwepo - katika miili yetu, ambayo ina mwanadamu.
ubongo inamaanisha tumepata haki ya kuuliza maswali ya "nini kama ...".

- Rapa

hitimisho

Hitimisho? Ndiyo, unatania! Ikiwa una matokeo yoyote, tafadhali shiriki nasi. Lakini kwa hali yoyote, karibu kwenye ulimwengu wa mawazo ya kufikirika yaliyojaa mabishano, mafumbo, kazi na mafunuo. Sayansi, fumbo, dhana, ukweli - angalia tu jinsi upeo wa utafiti wa binadamu, ugunduzi na mjadala!

Tazama jinsi akili ya mwanadamu inavyochunguza ulimwengu huu wa ajabu tunamoishi.

KATIKA hii ukuu wetu wa kweli.

Fikiri juu yake...

- Kumbuka mfano kutoka kwa maisha yako wakati ulisadikishwa na uzoefu wa hatua ya fizikia ya Newton.

- Je, fizikia ya Newton imefafanua dhana yako hadi sasa?

- Ulipojifunza juu ya ulimwengu usio thabiti wa quantum, je dhana yako ilibadilika? Ikiwa ndivyo, jinsi gani?

Je, uko tayari kwenda zaidi ya yale yanayojulikana?

- Kumbuka mfano wa athari ya quantum katika maisha yako.

- Ni nani au nini kuna "mtazamaji" ambaye huamua asili na eneo la "chembe"?

Licha ya sonority na siri ya mada ya leo, tutajaribu kuwaambia fizikia ya quantum inasoma nini kwa maneno rahisi, ni sehemu gani za fizikia ya quantum zina mahali pa kuwa na kwa nini fizikia ya quantum inahitajika kimsingi.

Nyenzo zinazotolewa hapa chini zinapatikana kwa mtu yeyote kwa kuelewa.

Kabla ya kutoa maoni juu ya masomo ya fizikia ya quantum, itakuwa sawa kukumbuka jinsi yote yalianza ...

Kufikia katikati ya karne ya 19, wanadamu walikuwa wameelewa uchunguzi wa matatizo ambayo hayangeweza kutatuliwa kwa kutumia vifaa vya fizikia ya kitambo.

Idadi ya matukio yalionekana "ya ajabu". Maswali mengine hayakujibiwa kabisa.

Katika miaka ya 1850, William Hamilton, akiamini kwamba mechanics ya classical haiwezi kuelezea kwa usahihi harakati ya mionzi ya mwanga, anapendekeza nadharia yake mwenyewe, ambayo iliingia katika historia ya sayansi chini ya jina la urasmi wa Hamilton-Jacobi, ambayo ilikuwa msingi wa postulate. nadharia ya wimbi la mwanga.

Mnamo 1885, baada ya kugombana na rafiki, mwanafizikia wa Uswizi Johann Balmer alichukua fomula ambayo ilifanya iwezekane kuhesabu urefu wa mawimbi ya mistari ya spectral kwa usahihi wa juu sana.

Wakati huo, Balmer hakuweza kueleza sababu za mifumo iliyofunuliwa.

Mnamo 1895, Wilhelm Roentgen, alipokuwa akichunguza miale ya cathode, aligundua mionzi, ambayo aliiita X-rays (baadaye ikaitwa mionzi), ambayo ilikuwa na sifa ya tabia yenye nguvu ya kupenya.

Mwaka mmoja baadaye, mnamo 1896, Henri Becquerel, akisoma chumvi za urani, aligundua mionzi ya hiari yenye mali sawa. Jambo jipya liliitwa radioactivity.

Mnamo 1899, asili ya wimbi la X-rays ilithibitishwa.

Picha 1. Waanzilishi wa quantum physics Max Planck, Erwin Schrödinger, Niels Bohr

Mwaka wa 1901 uliwekwa alama kwa kuonekana kwa mfano wa sayari ya kwanza ya atomi, iliyopendekezwa na Jean Perrin. Ole, mwanasayansi mwenyewe aliacha nadharia hii, bila kupata uthibitisho wake kutoka kwa maoni ya nadharia ya electrodynamics.

Miaka miwili baadaye, mwanasayansi kutoka Japani, Hantaro Nagaoka, alipendekeza kielelezo kingine cha sayari cha atomi, katikati ambayo panapaswa kuwa na chembe yenye chaji chanya, ambayo elektroni zingezunguka katika obiti.

Nadharia hii, hata hivyo, haikuzingatia mionzi iliyotolewa na elektroni, na kwa hiyo haikuweza, kwa mfano, kuelezea nadharia ya mistari ya spectral.

Tukitafakari juu ya muundo wa atomi, mwaka wa 1904 Joseph Thomson alikuwa wa kwanza kufasiri dhana ya valence kutoka kwa mtazamo wa kimwili.

Mwaka wa kuzaliwa kwa fizikia ya quantum, labda, inaweza kutambuliwa kama 1900, ikihusisha nayo hotuba ya Max Planck katika mkutano wa Fizikia ya Ujerumani.

Ilikuwa Planck ambaye alipendekeza nadharia ambayo iliunganisha dhana nyingi tofauti za kimwili hadi sasa, kanuni na nadharia, ikiwa ni pamoja na mara kwa mara ya Boltzmann, kuunganisha nishati na joto, nambari ya Avogadro, sheria ya uhamisho wa Wien, malipo ya elektroni, sheria ya Boltzmann ya mionzi ...

Pia alianzisha dhana ya quantum ya hatua (ya pili - baada ya mara kwa mara ya Boltzmann - mara kwa mara ya msingi).

Maendeleo zaidi ya fizikia ya quantum yanaunganishwa moja kwa moja na majina ya Hendrik Lorentz, Albert Einstein, Ernst Rutherford, Arnold Sommerfeld, Max Born, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Louis de Broglie, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Paul Dirac, Enrico Fermi na wanasayansi wengine wengi wa ajabu, walioundwa katika nusu ya kwanza ya karne ya 20.

Wanasayansi waliweza kuelewa asili ya chembe za msingi na kina kisicho na kifani, kusoma mwingiliano wa chembe na uwanja, kufunua asili ya quark ya jambo, kupata kazi ya wimbi, na kuelezea dhana za kimsingi za uwazi (quantization) na uwili wa chembe-mawimbi.

Nadharia ya Quantum, kama hakuna nyingine, ilileta wanadamu karibu na kuelewa sheria za msingi za ulimwengu, ikabadilisha dhana za kawaida na zile sahihi zaidi, na kutufanya tufikirie tena idadi kubwa ya mifano ya kimwili.

Fizikia ya quantum inasoma nini?

Fizikia ya quantum inaelezea mali ya suala katika kiwango cha matukio madogo, kuchunguza sheria za mwendo wa vitu vidogo (vitu vya quantum).

Mada ya fizikia ya quantum ni vitu vya quantum vyenye vipimo vya sm 10 -8 au chini. Ni:

• molekuli,
• atomi,
• viini vya atomiki,
• chembe za msingi.

Tabia kuu za vitu vidogo ni wingi wa kupumzika na malipo ya umeme. Uzito wa elektroni moja (mimi) ni 9.1 10 -28 g.

Kwa kulinganisha, wingi wa muon ni 207 mimi, neutron ni 1839 mimi, na protoni ni 1836 mimi.

Baadhi ya chembe hazina misa ya kupumzika kabisa (neutrino, photon). Misa yao ni 0 mimi.

Chaji ya umeme ya kitu chochote kidogo ni mgawo wa chaji ya elektroni sawa na 1.6 · 10 −19 C. Pamoja na kushtakiwa, kuna vitu vidogo vya neutral, malipo ambayo ni sawa na sifuri.

Picha 2. Fizikia ya quantum yalazimishwa kufikiria upya maoni ya jadi juu ya dhana za mawimbi, uwanja na chembe.

Malipo ya umeme ya kitu kidogo cha ngumu ni sawa na jumla ya algebraic ya malipo ya chembe zake za msingi.

Miongoni mwa mali ya vitu vidogo ni spin(ilitafsiriwa kutoka kwa Kiingereza - "kuzunguka").

Ni kawaida kutafsiri kama kasi ya angular ya kitu cha quantum ambacho haitegemei hali ya nje.

Nyuma ni vigumu kupata picha ya kutosha katika ulimwengu wa kweli. Haiwezi kuwakilishwa kama sehemu ya juu inayozunguka kwa sababu ya asili yake ya quantum. Fizikia ya zamani haiwezi kuelezea kitu hiki.

Uwepo wa spin huathiri tabia ya vitu vidogo.

Uwepo wa spin huleta vipengele muhimu katika tabia ya vitu katika microcosm, ambayo wengi - vitu visivyo na utulivu - kuoza kwa hiari, na kugeuka kuwa vitu vingine vya quantum.

Vitu vidogo vidogo, ambavyo ni pamoja na neutrino, elektroni, fotoni, protoni, pamoja na atomi na molekuli, vinaweza kuoza tu chini ya ushawishi wa nishati yenye nguvu.

Fizikia ya Quantum inachukua kabisa fizikia ya kitambo, ikizingatiwa kama kesi yake ya kuzuia.

Kwa kweli, fizikia ya quantum ni - kwa maana pana - fizikia ya kisasa.

Nini fizikia ya quantum inaelezea katika microcosm haiwezi kutambuliwa. Kwa sababu ya hili, vifungu vingi vya fizikia ya quantum ni vigumu kufikiria, tofauti na vitu vilivyoelezwa na fizikia ya classical.

Licha ya hayo, nadharia mpya zimewezesha kubadilisha mawazo yetu kuhusu mawimbi na chembe, kuhusu maelezo yanayobadilika na yanayowezekana, kuhusu kuendelea na tofauti.

Fizikia ya Quantum sio tu nadharia mpya.

Hii ni nadharia ambayo imeweza kutabiri na kueleza idadi ya ajabu ya matukio - kutoka kwa michakato inayotokea katika nuclei ya atomiki hadi athari za macroscopic katika anga ya nje.

Fizikia ya Quantum, tofauti na fizikia ya kitamaduni, inasoma katika kiwango cha kimsingi, ikitoa tafsiri kwa hali ya ukweli unaozunguka ambayo fizikia ya jadi haiwezi kutoa (kwa mfano, kwa nini atomi hubaki thabiti au ikiwa chembe za kimsingi ni za kimsingi).

Nadharia ya Quantum inatupa uwezo wa kuelezea ulimwengu kwa usahihi zaidi kuliko ilivyokubaliwa kabla ya kuanzishwa kwake.

Umuhimu wa Fizikia ya Quantum

Maendeleo ya kinadharia ambayo yanaunda kiini cha fizikia ya quantum yanatumika kwa uchunguzi wa vitu vikubwa vya angani na chembe ndogo sana za msingi.

electrodynamics ya quantum hutuingiza katika ulimwengu wa fotoni na elektroni, tukizingatia utafiti wa mwingiliano kati yao.

Nadharia ya Quantum ya jambo lililofupishwa huongeza ujuzi wetu wa maji ya ziada, sumaku, fuwele za kioevu, miili ya amofasi, fuwele na polima.

Picha 3. Fizikia ya Quantum imewapa wanadamu maelezo sahihi zaidi ya ulimwengu unaotuzunguka

Utafiti wa kisayansi katika miongo ya hivi karibuni umezingatia utafiti wa muundo wa quark wa chembe za msingi ndani ya mfumo wa tawi huru la fizikia ya quantum - chromodynamics ya quantum.

Mitambo ya quantum isiyohusiana(ile ambayo ni zaidi ya upeo wa nadharia ya Einstein ya uhusiano) huchunguza vitu vya microscopic vinavyotembea kwa kasi ya chini (chini ya), sifa za molekuli na atomi, muundo wao.

optics ya quantum kushiriki katika utafiti wa kisayansi wa ukweli unaohusishwa na udhihirisho wa mali ya quantum ya mwanga (michakato ya photochemical, mionzi ya joto na yenye kuchochea, athari ya photoelectric).

nadharia ya uwanja wa quantum ni sehemu ya kuunganisha inayojumuisha mawazo ya nadharia ya uhusiano na mechanics ya quantum.

Nadharia za kisayansi zilizotengenezwa ndani ya mfumo wa fizikia ya quantum zimetoa msukumo mkubwa kwa maendeleo ya quantum electronics, teknolojia, nadharia ya quantum ya solids, sayansi ya nyenzo, na kemia ya quantum.

Bila kuibuka na ukuzaji wa matawi mashuhuri ya maarifa, haitawezekana kuunda vyombo vya anga, vivunja barafu vya nyuklia, mawasiliano ya rununu na uvumbuzi mwingine mwingi muhimu.

Jaribio jipya linaweza kutoa mwanga juu ya mechanics ya kushangaza iliyofichwa ya nafasi za juu za quantum.

Nafasi ya juu- dhana kwamba vitu vidogo vinaweza kuwepo katika maeneo kadhaa au majimbo kwa wakati mmoja - ni msingi wa fizikia ya quantum. Jaribio jipya linajaribu kutoa mwanga juu ya jambo hili la ajabu.

Swali kuu katika mechanics ya quantum, ambayo hakuna mtu anayejua jibu: ni nini hasa kinatokea katika hali ya juu - aina ya hali ambayo chembe ziko katika sehemu mbili au zaidi au majimbo kwa wakati mmoja? Kundi la watafiti kutoka Israel na Japan wamependekeza jaribio ambalo hatimaye litaturuhusu kujua kitu kwa usahihi kuhusu asili ya jambo hili la ajabu.

Jaribio lao, ambalo watafiti wanasema linaweza kufanywa ndani ya miezi kadhaa, linapaswa kuwaruhusu wanasayansi kuelewa ni wapi kitu - katika hali maalum, chembe ya mwanga inayoitwa fotoni - kinapatikana kikiwa katika nafasi ya juu zaidi. Na watafiti wanatabiri kuwa jibu litakuwa geni na la kushangaza zaidi kuliko "maeneo mawili mara moja."

Mfano mzuri wa nafasi ya juu zaidi unahusisha kupiga picha kupitia mipasuko miwili inayofanana kwenye kizuizi. Mojawapo ya mambo ya kimsingi ya mechanics ya quantum ni kwamba chembe ndogo zinaweza kuishi kama mawimbi, ili zile zinazopita kwenye mpasuko mmoja "huingilia" zile zinazopita kwenye nyingine, mawimbi yao yasiyo na nguvu, kukuza au kubadilisha kila mmoja, na kuunda muundo wa tabia kwenye kigunduzi. skrini. Jambo la kushangaza, hata hivyo, ni kwamba uingiliaji huu hutokea hata ikiwa ni chembe moja tu hutupwa kwa wakati mmoja. Chembe inaonekana kupita katika mpasuo wote mara moja. Huu ndio msimamo mkuu.

Na hii ni ya kushangaza sana: kupima ambayo chembe hupitia kila wakati inaonyesha kuwa inapita kupitia mpasuko mmoja tu, na katika kesi hii, kuingiliwa kwa wimbi ("quantum", ikiwa unataka) hupotea. Kitendo chenyewe cha kipimo kinaonekana "kuharibu" nafasi ya juu. " Tunajua kitu cha ajabu hutokea katika nafasi ya juu asema mwanafizikia Avshalom Elitzer wa Taasisi ya Israel ya Masomo ya Juu. “Lakini huwezi kuipima. Hii ndio inafanya mechanics ya quantum kuwa ya kushangaza."

Kwa miongo kadhaa, watafiti wamekwama katika msuguano huu unaoonekana. Hawawezi kusema haswa nafasi ya juu ni nini bila kuiangalia; lakini wakijaribu kuitazama, itatoweka. Suluhu moja linalowezekana, lililotengenezwa na mshauri wa zamani wa Elitzur, mwanafizikia wa Israeli Yakir Aaharonov katika Chuo Kikuu cha Chapman na washirika wake, linapendekeza njia ya kujifunza kitu kuhusu chembe za quantum kabla ya kipimo. Mtazamo wa Aharonian unaitwa urasmi wa serikali mbili (TSVF) wa mechanics ya quantum, na postulates ya matukio ya quantum kwa maana fulani huamuliwa na hali za quantum sio tu katika siku za nyuma lakini pia katika siku zijazo. Hiyo ni, TSVF inadhani kuwa mechanics ya quantum inafanya kazi kwa njia sawa mbele na nyuma kwa wakati. Kwa mtazamo huu, sababu zinaonekana kuwa na uwezo wa kueneza nyuma kwa wakati, kuonekana baada ya madhara.

Lakini dhana hii ya ajabu haipaswi kuchukuliwa halisi. Uwezekano mkubwa zaidi, katika TSVF mtu anaweza kupata ujuzi wa kurudi nyuma wa kile kilichotokea katika mfumo wa quantum: badala ya kupima tu mahali ambapo chembe inaishia, mtafiti anachagua mahali maalum pa kuangalia. Hii inaitwa baada ya uteuzi, na inatoa taarifa zaidi kuliko mtazamo wowote usio na masharti wa matokeo. Hii ni kutokana na ukweli kwamba hali ya chembe wakati wowote inatathminiwa retrospectively katika mwanga wa historia yake yote hadi kipimo, ikiwa ni pamoja na kipimo. Inabadilika kuwa mtafiti - kwa kuchagua tu matokeo maalum ya utafutaji - basi anakuja kumalizia kwamba matokeo yanapaswa kutokea. Ni kana kwamba utawasha TV wakati ambapo kipindi unachopenda kinapaswa kutangazwa, lakini kitendo chako kinasababisha kipindi hicho kutangazwa wakati huo huo. "Inakubalika kwa ujumla kuwa TSVF ni sawa kihisabati na mechanics ya kawaida ya quantum," anasema David Wallace, mwanafalsafa wa sayansi katika Chuo Kikuu cha Kusini mwa California ambaye ni mtaalamu wa tafsiri ya quantum mechanics. "Lakini inapelekea baadhi ya mambo kutoonekana tofauti."

Chukua, kwa mfano, toleo la jaribio la sekunde mbili lililotengenezwa na Aharonov na mshiriki Lev Vaidman mnamo 2003, ambalo walitafsiri kwa kutumia TSVF. Jozi hizo zilielezea (lakini hazikuunda) mfumo wa macho ambapo fotoni moja hufanya kama "kibao" kinachofunga mwanya, na kusababisha picha nyingine "inayochunguza" kukaribia mwanya huo kuakisiwa jinsi inavyoonekana. Baada ya kupima picha ya uchunguzi, kama inavyoonyeshwa na Akharonov na Vaidman, mtu anaweza kuona picha ya shutter katika nafasi ya juu ambayo inafunga wakati huo huo (au hata nyingi kwa kiholela) kwa wakati mmoja. Kwa maneno mengine, jaribio hili la mawazo katika nadharia litafanya iwe salama kusema kwamba picha ya lango iko "hapa" na "hapo" kwa wakati mmoja. Ingawa hali hii inaonekana kuwa ya kutatanisha kutokana na uzoefu wetu wa kila siku, ni kipengele kimoja kilichosomwa vizuri cha sifa zinazoitwa "zisizo za ndani" za chembe za quantum, ambapo dhana nzima ya nafasi iliyofafanuliwa vizuri katika nafasi inafutwa.

Mnamo mwaka wa 2016, wanafizikia Ryo Okamoto na Shigeki Takeuchi wa Chuo Kikuu cha Kyoto walithibitisha kwa majaribio utabiri wa Aharonov na Weidman kwa kutumia mzunguko wa mwongozo wa mwanga ambao upigaji picha wa shutter huundwa kwa kutumia kipanga njia cha quantum, kifaa kinachoruhusu fotoni moja kudhibiti njia ya nyingine. "Hili lilikuwa jaribio la msingi ambalo lilituruhusu kuanzisha nafasi ya wakati mmoja ya chembe katika sehemu mbili," anasema mwenzake wa Elitzur Eliahu Cohen wa Chuo Kikuu cha Ottawa huko Ontario.

Sasa Elitzur na Koen wameungana na Okamoto na Takeuchi kuja na jaribio la kusisimua zaidi. Wanaamini kwamba hii itawawezesha watafiti kujua kwa uhakika zaidi kuhusu eneo la chembe katika nafasi kubwa katika mlolongo wa pointi tofauti kwa wakati kabla ya vipimo vyovyote halisi kufanywa.

Wakati huu njia ya photon ya probe itagawanywa katika sehemu tatu na vioo. Pamoja na kila moja ya njia hizi, inaweza kuingiliana na picha ya lango katika nafasi ya juu. Mwingiliano huu unaweza kufikiriwa kuwa unafanywa katika visanduku vilivyoandikwa A, B, na C, kila kimoja kikiwa kwenye kila mojawapo ya njia tatu zinazowezekana za fotoni. Kuzingatia uingiliaji wa kujitegemea wa photon ya uchunguzi, itawezekana kuhitimisha kwa hakika kwa uhakika kwamba chembe ya lango ilikuwa kwenye sanduku fulani kwa wakati fulani.

Jaribio limeundwa kwa njia ambayo fotoni ya uchunguzi inaweza tu kuonyesha mwingiliano katika kesi ya mwingiliano na fotoni ya lango katika mlolongo fulani wa mahali na nyakati: yaani, ikiwa picha ya lango ilikuwa katika vitalu A na C wakati fulani. (t1), kisha wakati wa baadaye (t2) - tu kwa C, na hata baadaye (t3) - wote kwa B na kwa C. Hivyo, kuingiliwa kwa photon ya uchunguzi itakuwa dalili ya mwisho kwamba photon ya lango inapita kweli. kupitia mlolongo huu wa ajabu wa matukio tofauti kati ya masanduku kwa nyakati tofauti ni wazo la Elitzur, Cohen na Aharonov, ambaye alipendekeza mwaka jana kwamba chembe moja hupitia masanduku matatu wakati huo huo. "Ninapenda jinsi makala hii inavyouliza maswali kuhusu kile kinachoendelea katika suala la historia nzima, si hali za papo hapo," anasema mwanafizikia Ken Wharton wa Chuo Kikuu cha Jimbo la San Jose, ambaye hahusiki na mradi huo mpya. "Kuzungumza kuhusu 'majimbo' ni upendeleo wa zamani ulioenea, ambapo hadithi kamili huwa na utajiri na kuvutia zaidi."

Hivi ndivyo Elitzur anadai kuwa jaribio jipya la TSVF hutoa ufikiaji. Kutoweka dhahiri kwa chembe katika sehemu moja kwa wakati - na kuonekana tena katika maeneo na nyakati zingine - kunaonyesha maono mapya na yasiyo ya kawaida ya michakato ya msingi inayohusishwa na uwepo usio wa ndani wa chembe za quantum. Shukrani kwa lenzi ya TSVF, Elitzur anasema, uwepo huu unaong'aa, unaobadilika kila wakati unaweza kueleweka kama safu ya matukio ambayo uwepo wa chembe katika sehemu moja "hufutwa" na "upande wake wa kinyume" katika sehemu moja. . Analinganisha hili na dhana iliyoletwa na mwanafizikia wa Uingereza Paul Dirac katika miaka ya 1920, ambaye alisema kuwa chembechembe zina antiparticles, na zikiwekwa pamoja, chembe na antiparticle zinaweza kuangamiza kila mmoja. Picha hii mwanzoni ilionekana kama njia ya kuongea, lakini hivi karibuni ilisababisha ugunduzi wa antimatter. Kupotea kwa chembe za quantum sio "maangamizi" kwa maana sawa, lakini ni sawa - chembe hizi zinazodhaniwa kinyume, Elitzur anaamini, zinapaswa kuwa na nishati hasi na molekuli hasi, kuwaruhusu kufuta wenzao.

Kwa hivyo ingawa utangulizi wa kitamaduni wa "sehemu mbili kwa wakati mmoja" unaweza kuonekana kuwa wa kushangaza, "labda nafasi kuu ni mkusanyiko wa majimbo ambayo ni ya kichaa zaidi," anasema Elitzur. "Mitambo ya Quantum inakuambia tu kuhusu hali yao ya wastani." Uchaguzi unaofuata unakuwezesha kujitenga na kupima baadhi ya majimbo haya kwa azimio la juu, anapendekeza. Ufafanuzi kama huo wa tabia ya kiasi itakuwa, kwa maneno yake, "mapinduzi" kwa sababu ingejumuisha menagerie isiyokubalika hadi sasa ya hali halisi (lakini ya kushangaza sana) msingi wa matukio yanayopingana ya quantum.

Watafiti wanasema kufanya jaribio halisi kutahitaji kurekebisha vizuri utendakazi wa ruta zao za quantum, lakini wanatumai kuwa mfumo wao utakuwa tayari kwa hilo katika miezi mitatu hadi mitano. Wakati baadhi ya waangalizi wanatarajia kwa pumzi bated. "Jaribio linafaa kufanya kazi," anasema Wharton, "lakini halitamshawishi mtu yeyote kwa sababu matokeo yanatabiriwa na mechanics ya kawaida ya quantum." Kwa maneno mengine, hakuna sababu nzuri ya kutafsiri matokeo katika suala la TSVF.

Elitzur anakubali kwamba jaribio lao lingeweza kubuniwa kwa kutumia mtazamo wa kawaida wa mechanics ya quantum ambayo ilitawala miongo kadhaa iliyopita, lakini hiyo haikufanyika. " Hiyo sio dalili nzuri ya kuegemea kwa TSVF? anauliza. Na ikiwa mtu yeyote anafikiria kuwa anaweza kuunda picha tofauti ya "nini kinaendelea" katika jaribio hili, kwa kutumia mechanics ya kawaida ya quantum, anaongeza: " Sawa, wacha wajaribu!»

Habari wapenzi wasomaji. Ikiwa hutaki kubaki nyuma ya maisha, kuwa mtu mwenye furaha na mwenye afya kweli, unapaswa kujua juu ya siri za fizikia ya kisasa ya quantum, angalau wazo kidogo kwa kile kina cha wanasayansi wa ulimwengu wamechimba leo. Huna wakati wa kuingia katika maelezo ya kina ya kisayansi, lakini unataka kuelewa kiini tu, lakini kuona uzuri wa ulimwengu usiojulikana, basi makala hii: fizikia ya quantum kwa dummies ya kawaida au, mtu anaweza kusema, kwa mama wa nyumbani, ni tu. kwa ajili yako. Nitajaribu kuelezea fizikia ya quantum ni nini, lakini kwa maneno rahisi, ili kuonyesha wazi.

"Kuna uhusiano gani kati ya furaha, afya na fizikia ya quantum?" unauliza.

Ukweli ni kwamba inasaidia kujibu maswali mengi yasiyoeleweka kuhusiana na ufahamu wa binadamu, ushawishi wa ufahamu kwenye mwili. Kwa bahati mbaya, dawa, kutegemea fizikia ya classical, sio daima kutusaidia kuwa na afya. Na saikolojia haiwezi kukuambia vizuri jinsi ya kupata furaha.

Ujuzi wa kina tu wa ulimwengu utatusaidia kuelewa jinsi ya kukabiliana na ugonjwa na mahali ambapo furaha huishi. Ujuzi huu unapatikana katika tabaka za kina za Ulimwengu. Fizikia ya Quantum inakuja kuwaokoa. Hivi karibuni utajua kila kitu.

Fizikia ya quantum inasoma nini kwa maneno rahisi

Ndio, kwa kweli, fizikia ya quantum ni ngumu sana kuelewa kwa sababu inasoma sheria za ulimwengu mdogo. Hiyo ni, ulimwengu katika tabaka zake za kina, kwa umbali mdogo sana, ambapo ni vigumu sana kwa mtu kuangalia.

Na ulimwengu, zinageuka, unafanya huko kwa kushangaza sana, kwa kushangaza na kwa njia isiyoeleweka, sio kama tulivyozoea.

Kwa hivyo ugumu wote na kutokuelewana kwa fizikia ya quantum.

Lakini baada ya kusoma makala hii, utapanua upeo wa ujuzi wako na kuangalia ulimwengu kwa njia tofauti kabisa.

Kwa kifupi juu ya historia ya fizikia ya quantum

Yote ilianza mwanzoni mwa karne ya 20, wakati fizikia ya Newton haikuweza kueleza mambo mengi na wanasayansi walifikia mwisho. Kisha Max Planck alianzisha dhana ya quantum. Albert Einstein alichukua wazo hili na kuthibitisha kwamba mwanga hauenezi kwa kuendelea, lakini kwa sehemu - quanta (photons). Kabla ya hili, iliaminika kuwa mwanga una asili ya wimbi.

Lakini kama ilivyotokea baadaye, chembe yoyote ya msingi sio tu quantum, yaani, chembe imara, lakini pia wimbi. Hivi ndivyo uwili wa mawimbi ya mwili ulionekana katika fizikia ya quantum, kitendawili cha kwanza na mwanzo wa uvumbuzi wa matukio ya kushangaza ya ulimwengu mdogo.

Vitendawili vya kupendeza zaidi vilianza wakati jaribio maarufu la kupasuliwa mara mbili lilipofanywa, baada ya hapo siri zikawa nyingi zaidi. Tunaweza kusema kwamba fizikia ya quantum ilianza naye. Hebu tuiangalie.

Jaribio la sehemu mbili katika fizikia ya quantum

Hebu fikiria sahani iliyo na nafasi mbili kwa namna ya kupigwa kwa wima. Tutaweka skrini nyuma ya sahani hii. Ikiwa tunaelekeza mwanga kwenye sahani, tutaona muundo wa kuingilia kati kwenye skrini. Hiyo ni, kupigwa kwa giza na kung'aa kwa wima. Kuingilia kati ni matokeo ya tabia ya wimbi la kitu, kwa upande wetu mwanga.

Ikiwa unapita wimbi la maji kupitia mashimo mawili yaliyo kando, utaelewa kuingiliwa ni nini. Hiyo ni, mwanga unageuka kuwa kama una asili ya wimbi. Lakini kama fizikia, au tuseme Einstein, imethibitisha, inaenezwa na chembe za photon. Tayari ni kitendawili. Lakini ni sawa, uwili wa wimbi la corpuscular hautatushangaza tena. Fizikia ya Quantum inatuambia kwamba nuru hufanya kama wimbi lakini inaundwa na fotoni. Lakini miujiza ndiyo kwanza inaanza.

Wacha tuweke bunduki mbele ya sahani iliyo na inafaa mbili, ambayo haitatoa mwanga, lakini elektroni. Wacha tuanze kupiga elektroni. Tutaona nini kwenye skrini nyuma ya sahani?

Baada ya yote, elektroni ni chembe, ambayo ina maana kwamba mtiririko wa elektroni, kupitia slits mbili, unapaswa kuacha kupigwa mbili tu kwenye skrini, athari mbili kinyume na slits. Je, umewahi kufikiria kokoto zikiruka kwenye nafasi mbili na kugonga skrini?

Lakini tunaona nini hasa? Muundo wote sawa wa kuingiliwa. Hitimisho ni nini: elektroni huenea katika mawimbi. Kwa hivyo elektroni ni mawimbi. Lakini baada ya yote ni chembe ya msingi. Tena uwili wa mawimbi ya mwili katika fizikia.

Lakini tunaweza kudhani kwamba katika ngazi ya ndani zaidi, elektroni ni chembe, na wakati chembe hizi zinakusanyika, huanza kutenda kama mawimbi. Kwa mfano, wimbi la bahari ni wimbi, lakini linajumuisha matone ya maji, na kwa kiwango kidogo, molekuli, na kisha atomi. Sawa, mantiki ni thabiti.

Kisha tupige risasi kutoka kwa bunduki si kwa mkondo wa elektroni, lakini hebu tuachilie elektroni tofauti, baada ya muda fulani. Ni kana kwamba tunapita kwenye nyufa sio wimbi la bahari, lakini kutema matone ya mtu binafsi kutoka kwa bastola ya maji ya watoto.

Ni mantiki kabisa kwamba katika kesi hii matone tofauti ya maji yangeanguka kwenye maeneo tofauti. Kwenye skrini iliyo nyuma ya bati, mtu hakuweza kuona muundo wa mwingiliano kutoka kwa wimbi, lakini pindo mbili za athari zinazokabili kila mpasuko. Tutaona kitu kimoja ikiwa tunatupa mawe madogo, wao, wakiruka kupitia nyufa mbili, wangeacha alama, kama kivuli kutoka kwa mashimo mawili. Hebu sasa tupige risasi elektroni binafsi ili kuona mistari hii miwili kwenye skrini kutokana na athari za elektroni. Wakaachilia moja, wakangoja, wa pili, wakangoja, na kadhalika. Wanafizikia wa Quantum wameweza kufanya jaribio kama hilo.

Lakini hofu. Badala ya pindo hizi mbili, ubadilishaji sawa wa kuingiliwa wa pindo kadhaa hupatikana. Jinsi gani? Hii inaweza kutokea ikiwa elektroni inaruka kupitia slits mbili kwa wakati mmoja, lakini nyuma ya sahani, kama wimbi, inagongana yenyewe na kuingilia kati. Lakini hii haiwezi kuwa, kwa sababu chembe haiwezi kuwa katika sehemu mbili kwa wakati mmoja. Inaweza kuruka kupitia slot ya kwanza au kupitia ya pili.

Hapa ndipo mambo ya ajabu sana ya fizikia ya quantum huanza.

Superposition katika fizikia ya quantum

Kwa uchanganuzi wa kina, wanasayansi wanagundua kuwa chembe yoyote ya msingi ya quantum au mwanga sawa (photon) inaweza kweli kuwa katika sehemu kadhaa kwa wakati mmoja. Na haya sio miujiza, lakini ukweli halisi wa microcosm. Hivi ndivyo fizikia ya quantum inasema. Ndiyo sababu, wakati wa kupiga chembe tofauti kutoka kwa kanuni, tunaona matokeo ya kuingiliwa. Nyuma ya sahani, elektroni hugongana na yenyewe na kuunda muundo wa kuingiliwa.

Vitu vya kawaida vya macrocosm daima viko katika sehemu moja, vina hali moja. Kwa mfano, sasa umekaa kwenye kiti, vunja, sema, kilo 50, uwe na kiwango cha pigo cha beats 60 kwa dakika. Bila shaka, dalili hizi zitabadilika, lakini zitabadilika baada ya muda fulani. Baada ya yote, huwezi kuwa nyumbani na kazini kwa wakati mmoja, uzani wa kilo 50 na 100. Yote hii inaeleweka, hii ni akili ya kawaida.

Katika fizikia ya microcosm, kila kitu ni tofauti.

Madai ya mechanics ya Quantum, na hii tayari imethibitishwa kwa majaribio, kwamba chembe yoyote ya msingi inaweza kuwa wakati huo huo sio tu kwa pointi kadhaa katika nafasi, lakini pia kuwa na majimbo kadhaa kwa wakati mmoja, kama vile spin.

Yote hii haingii kichwani, inadhoofisha wazo la kawaida la ulimwengu, sheria za zamani za fizikia, hugeuka kufikiria, mtu anaweza kusema kwa usalama kwamba inakufanya wazimu.

Hivi ndivyo tunavyoelewa neno "superposition" katika mechanics ya quantum.

Superposition ina maana kwamba kitu cha microcosm inaweza wakati huo huo kuwa katika pointi tofauti za nafasi, na pia kuwa na majimbo kadhaa kwa wakati mmoja. Na hii ni kawaida kwa chembe za msingi. Vile ni sheria ya microworld, bila kujali jinsi ya ajabu na ya ajabu inaweza kuonekana.

Unashangaa, lakini haya ni maua tu, miujiza isiyoeleweka zaidi, siri na paradoksia za fizikia ya quantum bado zinakuja.

Utendaji wa wimbi huanguka katika fizikia kwa maneno rahisi

Kisha wanasayansi waliamua kujua na kuona kwa usahihi zaidi ikiwa elektroni kweli hupitia mpasuko wote wawili. Kwa ghafla hupitia mpasuko mmoja na kisha kwa namna fulani hutenganisha na kuunda muundo wa kuingiliwa unapopitia. Naam, huwezi kujua. Hiyo ni, unahitaji kuweka kifaa karibu na mwanya, ambayo ingerekodi kwa usahihi kifungu cha elektroni kupitia hiyo. Hakuna mapema kusema kuliko kufanya. Bila shaka, hii ni vigumu kutekeleza, huhitaji kifaa, lakini kitu kingine cha kuona kifungu cha elektroni. Lakini wanasayansi wamefanya hivyo.

Lakini mwishowe, matokeo yalimshangaza kila mtu.

Mara tu tunapoanza kuangalia ni sehemu gani ya elektroni hupitia, huanza kufanya sio kama wimbi, sio kama dutu ya kushangaza ambayo iko katika sehemu tofauti za nafasi kwa wakati mmoja, lakini kama chembe ya kawaida. Hiyo ni, huanza kuonyesha mali maalum ya quantum: iko katika sehemu moja tu, inapita kupitia slot moja, ina thamani moja ya spin. Kinachoonekana kwenye skrini sio muundo wa kuingiliwa, lakini ufuatiliaji rahisi kinyume na mpasuko.

Lakini hilo linawezekanaje. Kana kwamba elektroni inatania, inacheza nasi. Mara ya kwanza, hufanya kama wimbi, na kisha, baada ya kuamua kutazama kifungu chake kupitia mpasuko, inaonyesha mali ya chembe ngumu na hupitia mpasuko mmoja tu. Lakini ndivyo ilivyo katika microcosm. Hizi ni sheria za fizikia ya quantum.

Wanasayansi wameona mali nyingine ya ajabu ya chembe za msingi. Hivi ndivyo dhana za kutokuwa na uhakika na kuanguka kwa kazi ya wimbi zilionekana katika fizikia ya quantum.

Wakati elektroni inaruka kuelekea pengo, iko katika hali isiyojulikana au, kama tulivyosema hapo juu, katika nafasi ya juu. Hiyo ni, inafanya kama wimbi, iko wakati huo huo katika maeneo tofauti katika nafasi, ina maadili mawili ya spin (spin ina maadili mawili tu). Ikiwa hatungeigusa, hatukujaribu kuiangalia, hatukujua ni wapi hasa, ikiwa hatungepima thamani ya mzunguko wake, ingeruka kama wimbi kupitia nyufa mbili kwenye wakati huo huo, ambayo inamaanisha kuwa ingeunda muundo wa kuingiliwa. Fizikia ya Quantum inaelezea trajectory yake na vigezo kwa kutumia kazi ya wimbi.

Baada ya kufanya kipimo (na inawezekana kupima chembe ya microworld tu kwa kuingiliana nayo, kwa mfano, kwa kugongana na chembe nyingine), basi kazi ya wimbi huanguka.

Hiyo ni, sasa elektroni iko katika sehemu moja katika nafasi, ina thamani moja ya spin.

Mtu anaweza kusema kwamba chembe ya msingi ni kama mzimu, inaonekana ipo, lakini wakati huo huo haiko katika sehemu moja, na kwa uwezekano fulani inaweza kuwa mahali popote ndani ya maelezo ya kazi ya wimbi. Lakini mara tu tunapoanza kuwasiliana nayo, inageuka kutoka kwa kitu cha roho kuwa kitu halisi kinachoonekana ambacho kinafanya kama vitu vya kawaida vya ulimwengu wa kitamaduni ambavyo tunajulikana kwetu.

"Hii ni nzuri," unasema. Hakika, lakini maajabu ya fizikia ya quantum yanaanza tu. La ajabu zaidi bado linakuja. Lakini wacha tuchukue mapumziko kutoka kwa habari nyingi na turudi kwenye adventures ya quantum wakati mwingine, katika nakala nyingine. Wakati huo huo, tafakari ulichojifunza leo. Miujiza hiyo inaweza kusababisha nini? Baada ya yote, wanatuzunguka, hii ni mali ya ulimwengu wetu, ingawa kwa kiwango cha kina. Je, bado tunafikiri tunaishi katika ulimwengu unaochosha? Lakini tutafanya hitimisho baadaye.

Nilijaribu kuzungumza juu ya misingi ya fizikia ya quantum kwa ufupi na kwa uwazi.

Lakini ikiwa huelewi kitu, basi angalia cartoon hii kuhusu fizikia ya quantum, kuhusu majaribio na slits mbili, kila kitu pia kinaambiwa huko kwa lugha inayoeleweka, rahisi.

Katuni kuhusu fizikia ya quantum:

Au unaweza kutazama video hii, kila kitu kitaanguka mahali, fizikia ya quantum inavutia sana.

Video kuhusu fizikia ya quantum:

Hukujuaje kuhusu hili hapo awali?

Ugunduzi wa kisasa katika fizikia ya quantum unabadilisha ulimwengu wetu wa nyenzo unaojulikana.

Nafasi tupu si tupu

Utafiti wa kisasa umeonyesha kuwa nafasi tupu sio tupu. Imejazwa na nishati kubwa. Katika kila sentimeta ya ujazo wa utupu kabisa kuna nishati hii kama ambayo haimo katika vitu vyote vya nyenzo vya Ulimwengu wetu!

Je, ikiwa tutachimba zaidi? Maelfu ya miaka kabla ya Democritus, wahenga wa Kihindi walijua kwamba zaidi ya ukweli ambao unatambuliwa na hisia zetu, kuna ukweli mwingine, "muhimu" zaidi. Uhindu hufundisha kwamba ulimwengu wa maumbo ya nje ni maya tu, udanganyifu. Sio kabisa jinsi tunavyoichukulia. Kuna "ukweli wa hali ya juu" - wa msingi zaidi kuliko ulimwengu wa nyenzo. Matukio yote ya ulimwengu wetu wa uwongo hutoka kwake, na kwa njia fulani imeunganishwa na ufahamu wa mwanadamu.

Kwa asili, hakuna maana yoyote - kila kitu ni uwongo kabisa. Hata vitu vikubwa zaidi vyote ni maada isiyoonekana, sawa na mawazo; kwa ujumla, kila kitu karibu ni habari iliyokolea. - Jeffrey Satinover, MD

Fizikia ya Quantum imefikia hatua sawa leo. Masharti yake ni kama ifuatavyo: msingi wa ulimwengu wa kimwili ni ukweli "usio wa kimwili" kabisa; ni ukweli wa habari, au "mawimbi ya uwezekano," au fahamu. Hasa zaidi, inapaswa kuonyeshwa kama ifuatavyo: katika viwango vyake vya ndani kabisa, ulimwengu wetu ni uwanja wa msingi wa fahamu; inaunda habari inayoamua uwepo wa ulimwengu

Wanasayansi wamegundua kuwa mfumo wa atomiki - kiini na elektroni - sio mkusanyiko wa miili ya nyenzo za microscopic, lakini muundo wa wimbi thabiti. Kisha ikawa kwamba hakukuwa na haja ya kuzungumza juu ya utulivu: atomi ni superposition ya muda mfupi ya kuheshimiana (condensation) ya mashamba ya nishati. Ongeza ukweli ufuatao kwa hili. Uwiano wa vipimo vya mstari wa kiini, elektroni na radii ya obiti za elektroni ni kwamba tunaweza kusema kwa usalama kwamba atomi ina karibu utupu kabisa. Inashangaza jinsi ambavyo hatuanguki kwenye kiti tunapoketi juu yake - baada ya yote, ni utupu mmoja unaoendelea! Kweli, sakafu ni sawa, na uso wa dunia ... Je, kuna kitu chochote duniani ambacho "kimejaa" kutosha ili tusifaulu?!

Ni nini zaidi ya kweli - fahamu au jambo?

Andrew Newberg, MD, amefanya utafiti kuhusu uzoefu wa kiroho wa watu mbalimbali kama mwanasayansi ya neva na ameeleza matokeo ya kazi yake katika vitabu Why Doesn't God Leave? Sayansi ya Ubongo na Biolojia ya Imani” na “Akili ya Kifumbo. Utafiti katika Biolojia ya Imani". “Mtu ambaye amepata ufahamu wa kiroho,” aandika, “huhisi kwamba amegusa uhalisi wa kweli, ambao ndio msingi na kisababishi cha kila kitu kingine.” Ulimwengu wa nyenzo ni aina ya kiwango cha juu juu, cha sekondari cha ukweli huu.

"Tunahitaji kuchunguza kwa makini uhusiano kati ya fahamu na ulimwengu wa kimwili. Labda ulimwengu wa nyenzo unatokana na ukweli wa ufahamu; labda ufahamu ndio nyenzo ya msingi ya ulimwengu.” Dk. Newberg

Je, ukweli ni matokeo ya uchaguzi?

Au labda tafsiri zetu za wakati kwa wakati za ukweli katika maisha ya kila siku ni matokeo ya uchaguzi wa "wengi wa kidemokrasia"? Au, ili kuiweka kwa njia nyingine, ni kile ambacho watu wengi hufikiri ni kweli? Ikiwa kuna watu kumi kwenye chumba na wanane kati yao wanaona kiti na wawili kati yao wanaona Martian, ni yupi kati yao ana wazimu? Ikiwa watu kumi na wawili wanaona ziwa kama wingi wa maji yaliyofungwa kwenye mwambao wake, na mtu analiona kuwa ni mwili thabiti ambao mtu anaweza kutembea juu yake, ni nani kati yao mwenye kichefuchefu?

Tukirudi kwenye dhana za sura iliyotangulia, sasa tunaweza kusema kwamba dhana ni kielelezo kinachokubalika kwa ujumla cha kile kinachochukuliwa kuwa halisi. Tunaupigia kura mtindo huu kwa matendo yetu na inakuwa ukweli wetu. Lakini basi Swali Kuu linatokea: "Je, ufahamu unaweza kuunda ukweli?" Je, ni kwa sababu hakuna aliyewahi kutoa jibu kwa swali hili, kwa sababu ukweli wenyewe ndio jibu?

Hisia na mtazamo wa ulimwengu

Kuna ushahidi wa kianatomiki kwamba habari kuhusu ulimwengu hutolewa kwetu na ubongo, sio kwa macho. Hakuna vipokezi vya kuona kwenye mboni ya jicho ambapo neva ya macho hukimbilia nyuma ya ubongo. Kwa hiyo, mtu angetarajia: ikiwa tunafunga jicho moja, tutaona doa nyeusi katikati ya "picha". Lakini hii haifanyiki - na kwa sababu tu "picha" inachorwa na ubongo, sio jicho.

Isitoshe, ubongo hautofautishi kati ya kile mtu anachokiona kweli na kile anachowazia. Inaonekana kwamba haoni hata tofauti kati ya kitendo kilichofanywa na cha kufikiria.

Jambo hili liligunduliwa katika miaka ya 1930 na Edmund Jacobson, M.D. (muundaji wa mbinu ya kustarehe taratibu ili kupunguza mfadhaiko). Aliuliza masomo kufikiria vitendo fulani vya kimwili. Na nikagundua kuwa katika mchakato wa taswira, misuli yao ilipungua kwa hila, kulingana na harakati ambazo zilifanywa kiakili. Sasa wanariadha kote ulimwenguni hutumia habari hii: wanajumuisha mafunzo ya kuona katika maandalizi yao ya mashindano.

Ubongo wako hauoni tofauti kati ya ulimwengu wa nje na ulimwengu wa mawazo yako. - Joe Dispenza

Utafiti wa Dk. Perth kutoka Taasisi za Kitaifa za Afya (Marekani) unapendekeza kwamba mtazamo wa mtu wa ulimwengu hauamuliwi tu na maoni yake juu ya kile kilicho halisi na kisicho halisi, bali pia na mtazamo wake kwa habari inayotolewa na hisi.

Inategemea sana mwisho ikiwa tunaona kitu, na ikiwa tunatambua, basi vipi. Daktari anasema: "Hisia zetu huamua ni nini kinachofaa kulipa kipaumbele ... Na uamuzi juu ya kile kitakachofikia ufahamu wetu, na kile kitakachotupwa na kubaki katika viwango vya kina vya mwili, hufanywa wakati wa kuchochea nje. huathiri vipokezi."

Kwa hivyo, kiini cha jambo ni wazi zaidi au kidogo. Sisi wenyewe huunda ulimwengu tunaouona. Ninapofungua macho yangu na kutazama pande zote, sioni ukweli "kama ulivyo", lakini ulimwengu ambao "vifaa vyangu vya hisia" - viungo vya hisia - vinaweza kutambua; ulimwengu ambao imani yangu inaniruhusu kuona; ulimwengu uliochujwa na mapendeleo ya kihisia.

Misingi ya mechanics ya quantum

Anayejulikana hukutana na haijulikani

Katika karne iliyofuata, sayansi mpya kabisa iliibuka, inayojulikana kama mechanics ya quantum, fizikia ya quantum, au nadharia ya quantum. Haichukui nafasi ya fizikia ya Newton, ambayo inaelezea kikamilifu tabia ya miili mikubwa, i.e. vitu vya macrocosm. Iliundwa kuelezea ulimwengu wa subatomic: Nadharia ya Newton haina msaada ndani yake.

Ulimwengu ni jambo la ajabu sana, asema mmoja wa waanzilishi wa nanobiolojia, Dk. Stuart Hameroff. "Inaonekana kuna seti mbili za sheria zinazoongoza. Katika ulimwengu wetu wa kila siku, wa classical, kila kitu kinaelezewa na sheria za mwendo za Newton, zilizogunduliwa mamia na mamia ya miaka iliyopita ... Hata hivyo, juu ya mpito kwa microworld, kwa kiwango cha atomi, seti tofauti kabisa ya "sheria" huanza. kufanya kazi. Hizi ni sheria za quantum."

Ukweli au hadithi? Mojawapo ya tofauti kubwa za kifalsafa kati ya mechanics ya classical na quantum ni hii: mechanics ya classical imejengwa juu ya wazo kwamba inawezekana kutazama vitu bila kitu ... mechanics ya quantum haijawahi kuwa na makosa kuhusu uwezekano huu. - David Albert, PhD

Ukweli au hadithi?

Chembe ya microworld inaweza kuwa katika sehemu mbili au zaidi kwa wakati mmoja! (Mojawapo ya majaribio ya hivi majuzi zaidi yalionyesha kuwa mojawapo ya chembe hizi inaweza kuwa katika maeneo 3000 kwa wakati mmoja!) "Kitu" kimoja na sawa kinaweza kuwa chembe iliyojanibishwa na wimbi la nishati linaloenea angani.

Einstein alisisitiza kwamba hakuna kinachoweza kusafiri kwa kasi zaidi kuliko kasi ya mwanga. Lakini fizikia ya quantum imethibitisha kuwa chembe za subatomic zinaweza kubadilishana habari mara moja - kuwa katika umbali wowote kutoka kwa kila mmoja.

Fizikia ya zamani ilikuwa ya kubainisha: kwa kuzingatia masharti ya awali kama eneo na kasi ya kitu, tunaweza kukokotoa ni wapi kitasogea. Fizikia ya quantum ni ya uwezekano: hatuwezi kamwe kusema kwa uhakika kabisa jinsi kitu kinachosomwa kitafanya.

Fizikia ya zamani ilikuwa ya mechanistic. Inategemea msingi kwamba ni kwa kujua tu sehemu za kibinafsi za kitu tunaweza kuelewa ni nini. Fizikia ya quantum ni ya jumla: inachora picha ya ulimwengu kwa ujumla, sehemu ambazo zimeunganishwa na kushawishi kila mmoja.

Na, labda muhimu zaidi, fizikia ya quantum imeharibu wazo la tofauti ya kimsingi kati ya somo na kitu, mwangalizi na kuzingatiwa - na bado ilitawala akili za wanasayansi kwa miaka 400!

Katika fizikia ya quantum, mwangalizi huathiri kitu kilichozingatiwa. Hakuna waangalizi wa pekee wa Ulimwengu wa mitambo - kila kitu kinashiriki katika kuwepo kwake.

Mtazamaji

Uamuzi wangu wa ufahamu kuhusu jinsi ya kuchunguza elektroni, kwa kiasi fulani, itaamua mali ya elektroni. Ikiwa ninavutiwa naye kama chembe, basi nitapata jibu juu yake kama chembe. Ikiwa nitapendezwa nayo kama wimbi, nitapata jibu juu yake kama wimbi. Fridtjof Capra, mwanafizikia, mwanafalsafa

Mtazamaji huathiri wanaozingatiwa

Kabla ya uchunguzi au kipimo kufanywa, kitu cha microworld kipo kwa namna ya wimbi la uwezekano (kwa ukali zaidi, kama kazi ya wimbi).

Haichukui nafasi yoyote ya uhakika na haina kasi. Kitendakazi cha wimbi ni uwezekano kwamba, kinapozingatiwa au kupimwa, kitu kitatokea hapa au pale. Ina uwezekano wa kuratibu na kasi - lakini hatutazijua hadi tuanze mchakato wa uchunguzi.

“Kwa sababu hiyo,” aandika mwanafizikia wa kinadharia Brian Greene katika The Fabric of the Cosmos, “tunapobaini mahali pa elektroni, hatupimi kitu halisi kilichokusudiwa, kilichokuwepo hapo awali. Badala yake, kitendo cha kipimo kimesukwa kwa uthabiti katika uundaji wa ukweli wenyewe unaopimika.” Kauli ya Fridtjof Kapr kimantiki inakamilisha hoja ya Green: "Elektroni haina sifa dhabiti bila ufahamu wangu."

Haya yote yanatia ukungu mstari kati ya "ulimwengu wa nje" na mwangalizi wa kibinafsi. Wanaonekana kuungana katika mchakato wa ugunduzi - au uumbaji? - ulimwengu unaotuzunguka.

Tatizo la kipimo

Wazo kwamba mtazamaji huathiri bila shaka mchakato wowote wa kimwili anaoona; kwamba sisi si mashahidi wasioegemea upande wowote wa kile kinachotokea, kwa kutazama tu vitu na matukio, ilionyeshwa kwanza na Niels Bohr na wenzake kutoka Copenhagen. Hii ndiyo sababu masharti haya mara nyingi hujulikana kama Ufafanuzi wa Copenhagen.

Bohr alisema kuwa kanuni ya kutokuwa na uhakika ya Heisenberg inadokeza kitu zaidi ya kutowezekana kwa kubainisha kwa usahihi kwa wakati mmoja kasi na nafasi ya chembe ndogo ya atomiki.

Hivi ndivyo Fred Alan Wolf anaelezea maoni yake: "Sio tu kwamba huwezi kupima kitu. "Kitu" hiki hakipo kabisa - hadi uanze kukizingatia.

Heisenberg aliamini kwamba ipo peke yake. Heisenberg alisita kukiri kwamba hakukuwa na "kitu" kabla ya mwangalizi kuhusika katika mchakato huo. Niels Bohr sio tu alisisitiza hili, lakini pia aliendeleza mawazo yake kwa uamuzi.

Kwa kuwa chembe haitokei hadi tuanze kuziangalia, alisema, ukweli haupo katika kiwango cha quantum hadi mtu aangalie na kuipima.

Hadi sasa, kuna mjadala mkali katika jumuiya ya kisayansi (inapaswa kuitwa mjadala mkali!) Kuhusu ikiwa ni ufahamu wa kibinadamu wa mwangalizi unaosababisha "kuanguka" na mpito wa kazi ya wimbi hadi hali ya chembe?

Mwandishi na mwandishi wa habari Lynn McTaggart aeleza wazo hilo kwa njia hii, akiepuka maneno ya kisayansi: “Uhalisi ni jeli isiyo ngumu. Sio ulimwengu wenyewe, lakini uwezo wake. Na sisi, kwa ushiriki wetu ndani yake, kwa kitendo cha uchunguzi na kutafakari, hufanya jelly hii kuwa ngumu. Kwa hivyo maisha yetu ni sehemu muhimu ya mchakato wa kuunda ukweli. Imedhamiriwa na umakini wetu."

Katika Ulimwengu wa Einstein, vitu vina maadili halisi kwa vigezo vyote vya mwili vinavyowezekana. Wanafizikia wengi sasa wangesema kwamba Einstein alikosea. Sifa za chembe ndogo ndogo huonekana tu wakati wanalazimishwa kufanya hivyo kwa vipimo ... Katika hali hizo wakati hazizingatiwi ... vigezo vya mfumo wa microsystem ni kwa muda usiojulikana, hali ya "ukungu" na ina sifa pekee. uwezekano ambao hii au uwezekano huo unaweza kupatikana. - Brian Greene, Kitambaa cha Nafasi Kwa nini

mantiki ya quantum

Mantiki ya Quantum Kwa swali la ikiwa elektroni bado haijabadilika, tunalazimika kujibu: "Hapana." Ikiwa tutaulizwa ikiwa nafasi ya elektroni inabadilika kulingana na wakati, tunapaswa kusema, "Hapana." Ikiwa tunaulizwa swali ikiwa elektroni inabakia kupumzika, tunajibu: "Hapana." Kwa swali la ikiwa elektroni iko kwenye mwendo, tunasema: "Hapana." - J. Robert Oppenheimer, mvumbuzi wa bomu la atomiki

Mantiki ya quantum ya John von Neumann ilifunua sehemu kuu ya tatizo la kipimo: uamuzi tu wa mwangalizi husababisha kipimo. Uamuzi huu unapunguza viwango vya uhuru wa mfumo wa quantum (kwa mfano, kazi ya wimbi la elektroni) na hivyo huathiri matokeo (ukweli).