Квант механик гэж юу болох, бид үүнийг хэрхэн ашиглаж болох вэ?

Үл үзэгдэх үзэгдэл

За, тэгэхээр чи кофены амтыг мэдэрч, бараг сэрүүн байна. Таны нүд өдөр шөнөгүй бэлэн болж, гэрэл гэгээтэй болж, зарим гэрэл орж ирэв. Үүнийг бодоход таны өвөг дээдэс галаар эхэлсэн тэр үед нарны гэрэл дунджаар сая жилийн өмнө таны нүүр болон нүдэнд харагдах гэрлийн тоосонцорууд үүссэн. Нарны гэрэл нь бидний үнэр, квант туннелийн суурь болж болох нэг үзэгдэлд хэрэгтэй биш бол photons гэж нэрлэгддэг тоосонцруудыг ч илгээсэнгүй.

150-ийн тухай сая сая километрийг нар болон дэлхийг ялгаж салгахад энэ зайг даван туулахын тулд ердөө найман минутын хугацаа шаардагдана. Тэдний аяллын ихэнх нь наранд оршдог, ердийн гэрэл зурагчин сая сая жил зугатахыг хичээдэг. масс дараа нь тэрбум дараа манай оддын, устөрөгчийн хар тугалга дээш тухай 13 дахин хүнд юм дунд хадгалагдаж байдаг бөгөөд фотонууд устөрөгчийн ион, дараа нь наранд, гэх мэт аас аялах нь энергитэй түймэр шингээсэн өмнө хоёр дахь зөвхөн infinitesimally жижиг хэсгийг аялж болно .. Иймэрхүү харилцан үйлчлэл нь сая сая жилийн турш гэрэлтсэн Нарны гадаргуу дээрх фотоныг үүсгэжээ.

Квантын механик (© Jay Smith)

Гэрэл хэзээ ч гарч ирэхгүй бөгөөд квантын туннелл биш бол нар гэрэлтэхгүй. Нар болон бусад бүх одод цөмийн хайлш, устөрөгчийн ионыг эвдэлж, эрчим хүчийг гаргадаг процессоор гели үүсгэх боломжтой. Хоѐр секунд тутам нар 4-ийн сая сая тоннын жинг хувиргадаг. Зөвхөн нэг протонтой адил устөрөгчийн ионууд нь эерэг цахилгаан хураамжтай бөгөөд бие биенээсээ няцдаг. Тэгвэл тэд хоорондоо яаж хамтран ажиллах вэ?
протоны квант давалгаа чанарыг хонгилоор хялбар боломжийг олгодог үед заримдаа цөөрөм гадаргуу дээр хамтдаа давалгаа мэт давхцаж байна. Ингэснээр нэмэлт хүч зэрэг нь зөвхөн маш бага зайд гүйцэтгэдэг хүчтэй цөмийн хүчин гэж, энэ нь тоосонцор цахилгаан repulsion даван туулж чадна гэж давхцал протоны долгион нь хангалттай ойрхон нийлүүлсэн. Протон дараа нь нурж, нэг энерги гаргадаг.

Манай нүд фотонуудад маш мэдрэмтгий байдаг

Манай нүд эдгээр фотонуудад маш мэдрэмтгий байдаг. Зарим сүүлийн үеийн туршилтууд нь бид хувийн сонирхолтой фотонуудыг илрүүлж чадна гэдгийг харуулж байна: квант механик зарим онцгой тохиолдлыг хүмүүс илрүүлж болох уу? Энэ нь фотон, электрон эсвэл Schrödinger-ийн азгүй муур шиг хүн квант ертөнцөд шууд оролцдог бол нэгэн зэрэг нас барж, амь үрэгдсэн гэсэн үг үү? Иймэрхүү туршлага ямар байх бол?

Хүний нүд

"Энэ оролдсон байна шүү, учир нь бид мэдэхгүй байна" Ребекка Холмс Нью-Мексикийн Лос-Аламоссын үндэсний лабораторийн физикч байна. Гурван жилийн өмнө тэрээр Урбана-Шампань дахь Иллинойсын их сургуулийг төгссөн, Холмс Паул Kwiat, ард түмэн гурван фотоны бүрдсэн гэрлийн богино оргих илрүүлж чадна гэдгийг харуулсан удирдуулсан багийн нэг хэсэг нь байсан юм. 2016 онд Нью-Йорк хотноо Рокфеллерийн их сургуулийн физикч Alipas Vaziriovou удирдуулсан эрдэмтэд өрсөлдөж бүлэг хүмүүс нь үнэндээ тэр ч байтугай нэг фотон харж олж болохыг тогтоосон байна. Гэсэн хэдий ч энэ туршлага нь нарийн тайлбарлагдаагүй байж болохыг бид харж байна. Визири, тэр фотоныг харахыг хичээсэн бөгөөд Nature сэтгүүлд: "Энэ нь гэрлийг харсантай адил биш юм. Энэ бол уран зөгнөлийн босгон дээр бараг мэдрэмж юм. "

Квантын механик - туршилт

Ойрын ирээдүйд фотоныг квантын тусгай мужид оруулж байх үед хүмүүс юу гэж үздэгийг турших туршилтыг Холмес, Визири нар хүлээж байна. Жишээлбэл, физикчид нэг фотонийг superposition гэж нэрлээд, өөр өөр байршилд фотонууд нэгэн зэрэг холбодог. Холмс болон түүний хамтран ажиллагсад нь фотонуудаас шууд фотонуудын туйлшралыг хүлээн зөвшөөрч чадах эсэхийг шалгахын тулд хоёр хувилбарын туршилтыг санал болгосон. Эхний хувилбарт нэг photon нь зүүн тийшээ эсвэл баруун талд хүрч болно. Туршилтын аль тал нь фотоны мэдрэмжийг мэдэрч болно. Хоёрдахь хувилбарт фотоныг квант тундаст байрлуулсан байх ба энэ нь нүдэндээ бараг боломжгүй мэт санагдаж болох юм. Нүдний зүүн болон баруун тал руу нэгэн зэрэг ниснэ.

Торриний хоёр талд гэрэл тусах уу? Эсвэл фотоны харилцан үйлчлэл нурж унах шалтгаан болдог уу? Хэрэв тийм бол, энэ нь онолын санал болгосноос зүүн талаараа яг баруун талд байна уу?

Ребекка Холмс хэлэхдээ:

"Квантын стандарт механик дээр үндэслэн superposition фотон нь зүүнээс баруун тийш санамсаргүй илгээсэн фотоноос ялгаатай харагдахгүй байж магадгүй" гэжээ.

Хэрэв туршилтанд оролцсон зарим хүмүүс хоёуланд нь хоёуланд нь фотоныг яг үнэндээ мэдэрдэг байсан бол тэр хүн квант статустай байсан гэсэн үг үү?

Ребекка Холмс нэмнэ үү:

"Магадгүй ажиглагч нь квант туйлшралын үед дангаараа бага зэрэг үл харгалзан үзэгддэг байсан гэж хэлж болох юм. Гэхдээ хэн ч үүнийг оролдоогүй, тиймээс бид огт мэдэхгүй. Ийм учраас бид ийм туршилт хийж чадна "гэжээ.

Та өөрийнхөө замаар замнадаг

Одоо кофены аяга руу буцъя. Та аяганаас гараа савандаг хатуу материалаар хийсэн гэж боддог. Гэхдээ энэ бол хуурмаг зүйл. Бид огтхон ч хүрч чаддаггүй, наад зах нь хоёр хатуу хэсгүүдийн мэдрэмжинд хүрдэггүй. Атомын 99,9999999999 хувь нь хоосон орон зайгаас бүрдэнэ, гол цөмд бараг бүх масстай.

Квантын механик (© Jay Smith)

Чамайг гараараа аяга барьчихвал тэр нь хүч чадал нь аяга ба гар дахь электронуудын эсэргүүцлээс үүсдэг. Электронууд нь эзэлхүүнгүй, эдгээр нь зөвхөн үүл шиг атом, молекулуудыг хүрээлэн буй цахилгаан цэнэгийн талбайн тэг хэмжээс юм. Квант механикийн хууль нь атом, молекулын эргэн тойрны эрчим хүчний тодорхой түвшинд хязгаарлагддаг. Гар нь аягыг барьж байх үед энэ нь электронуудыг нэг түвшингээс нөгөөд түлхэж байдаг тул тархи нь хүчирхэг зүйлийг хүрэхэд эсэргүүцэл гэж тайлбарладаг булчингийн эрчим хүчийг шаарддаг.

Бидний мэдрэх мэдрэмж нь бидний бие махбодийн молекулууд болон бидний хүрч байгаа объектын молекулууд хоорондоо маш их төвөгтэй харилцан үйлчлэлд тулгуурладаг. Энэхүү мэдээлэлээс харахад бидний тархи нь бусад хатуу объектуудаар дүүрэн дэлхий даяар хөдөлдөг хатуу биетэй гэсэн хуурмаг байдлыг үүсгэдэг. Тэдэнтэй холбоо барих нь бодит байдлыг яг таг мэдрэхгүй байна. Бидний аль ч ойлголт үнэхээр болж буй зүйлтэй тохирохгүй байхыг үгүйсгэхгүй. Калифорнийн Калифорнийн Их Сургуулийн танин мэдэхүйн мэдрэлийн эмч Дональд Хоффман бидний мэдрэхүй ба тархи нь бодит байдлыг илчлэх бус бодит байдлыг харанхуйлах зорилгоор хөгжсөн гэж үздэг.

"Миний санаа бол энэ нь юу ч байсан, хэтэрхий төвөгтэй, үүнийг боловсруулахад маш их цаг хугацаа шаардагддаг."

Компьютер дээрхи график интерфейстэй тархи дахь дэлхийн дүрсийг харьцуулах

Хоффман компютерийн дэлгэцэн дээрх график интерфейсийг ашиглан бидний тархинд дэлхийн барилгын дүр төрхийг харьцуулдаг. Дэлгэцэн дээрх бүх өнгөт дүрс, сагс, хулганы заагч, файлын фолдер нь компьютер дотор яг юу болж байгаагүйтэй холбоотой юм. Тэдгээр нь нарийн төвөгтэй электрон хэрэгслүүдтэй харилцах боломжийг олгодог энгийн хийц юм.

Хоффманы үзлээр бол хувьслын онол нь бидний тархи нь дэлхийн итгэл үнэмшил төрүүлэхүйц график интерфейстэй адил үйлчилдэг. Эволюц нь зөв ойлголтыг хөгжүүлэхийг дэмждэггүй бөгөөд зөвхөн оршин тогтнох боломжийг олгодог.

Хоффман:

"Бодит байдал нь бодит байдлыг давамгайлдаг."

Хоффман ба түүний төгсөлтийн дараах оюутнууд сүүлийн хэдэн жилд хэдэн зуун мянган компьютерийн загварыг туршиж үзээд, хязгаарлагдмал нөөцтэй тэмцлийн зохиомол хэлбэрийн загварчлалыг туршиж үзлээ. Аливаа тохиолдолд организм нь бие бялдрын чийрэгжилтийн давуу талыг олгох программчилсан байдаг бөгөөд бодит байдал нь үнэн зөв ойлгохын тулд хийгдсэнтэй адил биш юм.

Жишээ нь, нэг организм барьсан бол үнэн зөв, жишээ нь ус Одоогоор нийт хэмжээг орчинд ойлгож, мөн энгийн ямар нэгэн зүйл, амьд байх шаардлагатай усны жишээ нь оновчтой хэмжээг мэдэрч тааруулж байгаа нь организм дотор ажилладаг юм. Нэг организм бодит байдлын илүү зөв хэлбэрийг бий болгож чадвал энэ өмч нь амьдрах чадварынхаа хэмжээг нэмэгдүүлэхгүй. Хоффманы судалгаа түүнийг гайхалтай дүгнэлтэнд хүргэсэн юм:

"Амьдралаа тогтвортой байлгахын тулд бид бодит байдалд нийцэхгүй болно. Бид үүнийг хийж чадахгүй. "

Квантын онол

Түүний санаанууд нь зарим физикчид квант онолын гол санааг агуулдаг гэж үздэг - бодит байдлын тухай ойлголт нь бүхэлдээ объектив биш бөгөөд бидний ажиглаж буй дэлхийд салгаж чадахгүй.

Хоффман энэ үзлийг бүрэн харж байна:

"Зай бол өгөгдлийн бүтэц, физик объектууд нь бид өөрсдөө нислэгийн явцад үүсгэсэн өгөгдлийн бүтцүүд юм. Би толгод харах үед энэ өгөгдлийн бүтцийг бий болгодог. Дараа нь би хаа нэг газар хайж, энэ өгөгдлийн бүтцийг эвдсэн.

Хоффманы бүтээлээс харахад бид квант онолын бүрэн утга, бодит байдлын мөн чанарын талаар юу гэж хэлснийг хараахан авч үзээгүй байна. Планк амьдралынхаа ихэнх хугацаанд өөрийн бүтээхэд тусалсан онолыг ойлгохыг эрэлхийлж, орчлон ертөнцийн биднээс үл хамааран оршин тогтнох тухай бодитой ойлголтонд үргэлж итгэдэг байв.

Тэрбээр багшийнхаа зөвлөгөөний эсрэг физикт өөрийгөө зориулахаар шийдсэн талаараа нэг удаа бичжээ:

"Гаднах ертөнц нь хүмүүнээс үл хамааралтай зүйл бөгөөд энэ нь үнэмлэхүй зүйл бөгөөд энэ амьдралд хэрэглэгдэх хууль тогтоомжийг эрэлхийлэх нь амьдралын хамгийн их шинжлэх ухааны туршлага юм" гэжээ.

Феникс фон Жоллигийн нэгэн адил тэрээр зөв юм уу буруу гэдгээ нотлохын тулд өөр нэг зуунд дахин нэг зуун жил шаардагдах болов уу.