Обектите могат да бъдат на две места едновременно, Слънцето нямаше да свети: умопомрачителни положения в квантовата физика

  • 30 май 2024 16:47

  • 16417
  • 2
Обектите могат да бъдат на две места едновременно, Слънцето нямаше да свети: умопомрачителни положения в квантовата физика
© Freepik AI

Забавно, но в действителност можем да направим близко сравнение между квантовия свят и обувките.

Не можете просто да отидете да си купите маратонки, създадени специално за вашето ходило. Вместо това, се съобразявате с вече предварително определените размери, които се предлагат в магазините. Подобен е и субатомният свят.

Началото на квантовата теория на светлината е поставено през 1905 г. от Алберт Айнщайн. За да обясни закономерностите на външния фотоефект (избиване на електрони от повърхността на вещество, след осветяване със светлина) той формулира твърдението, че светлината не само се излъчва, но и се поглъща на порции (кванти). Тези светлинни кванти са наречени фотони и според теорията не могат да съществуват в покой. 

"Кръстник" на квантовата физика е Макс Планк. За да обясни спектрите на излъчване на абсолютно черно тяло, немският физик допуска през 1900 г., че електромагнитната енергия, в това число и светлината, се излъчва на части, наречени по-късно кванти. Планк изказва предположението, че енергията - Е, на един квант е пропорционална на честотата ν (ни) на електромагнитното лъчение. Според хипотезата, не може да се излъчи енергия, по-малка от тази на един квант.

Интересно положение в квантовата физика е, че един обект може да бъде на две места едновременно. 

Двойствеността вълна-частица е пример за суперпозиция. Тоест, квантов обект, съществуващ в множество състояния едновременно. Един електрон, например, е и „тук“, и „там“ едновременно. Разбираме това, след като проведем експеримент. 

Излиза, че квантовата физика е неизменно свързана с вероятностите. Можем да кажем в какво състояние е най-вероятно да се намира даден обект само след като го огледаме. Тези шансове са капсулирани в математическа единица, наречена вълнова функция. Твърди се, че извършването на наблюдение „свива“ вълновата функция, като това на свой ред унищожава суперпозицията и "принуждава" обекта да влезе само в едно от многото си възможни състояния.

Какво е квантова природа на гравитацията?

Именно тази идея е в основата на световноизвестния мисловен експеримент - "Котката на Шрьодингер". Той олицетворява несигурността на т.нар. "реалност" и "мистерията на квантовия свят".

Котката на Шрьодингер е един от най-забележителните и обсъждани парадокси в областта на квантовата механика. Този теоретичен експеримент, предложен от австрийския физик Ервин Шрьодингер през 1935 година, илюстрира проблемите, свързани със суперпозицията на квантовите състояния и наблюдението на квантови системи. 

Котката на Шрьодингер е теоретичен експеримент, който представлява затворена кутия, в която се намира котка, атом, гайгеров брояч, малко отровен газ и механизъм, свързан с брояча. Ако атомът се разпадне, гайгеровият брояч регистрира събитието и задейства механизма, който счупва бутилката с отровен газ, убивайки котката. Ако атомът не се разпадне, котката остава жива. Според квантовата механика, атомът е в суперпозиция на разпаднали и неразпаднали се състояния, докато не бъде извършено наблюдение. Това означава, че и котката е в състояние на суперпозиция - едновременно и жива, и мъртва.

Суперпозицията и наблюдението: Суперпозицията е фундаментален принцип на квантовата механика, който позволява на квантовите системи да съществуват в множество състояния едновременно. Парадоксът на Шрьодингер илюстрира колко странно и нелогично може да бъде това явление, когато се приложи към обекти от нашия ежедневен живот. Важното тук е да разберем, че когато се извърши наблюдение върху квантова система, суперпозицията колабира, и системата приема само едно от възможните безброй състояния. В случая с котката на Шрьодингер, когато отворим кутията и наблюдаваме котката, тя вече е или жива, или мъртва, но не и двете едновременно.

Сам Алтман: Ядреният синтез може да бъде решение на проблема с „апетита“ на изкуствения интелект

Без квантовата физика, Слънцето нямаше да свети

Слънцето произвежда енергията си чрез процес, наречен ядрен синтез. Това включва два протона – положително заредените частици в атома – които се съединяват. Едноименните им заряди, обаче, се отблъскват, точно като два северни магнитни полюса. Физиците наричат това "бариера на Кулон". Тя представлява нещо подобно на "стена" между двата протона.

Представете си го по следния начин: протоните са две частици, които се “сблъскват” със “стената” и се отблъскват. Няма синтез, няма слънчева светлина. 

Tunneling: могат ли квантовите частици да се движат със свръхсветлинна скорост?

Мислете за тях като за вълни, и това вече е друга история.  Когато гребенът на вълната достигне стената, водещият ръб вече е преминал. Височината на вълната показва къде е най-вероятно да бъде протонът. Така че, въпреки че е малко вероятно да е там, където е водещият ръб, той понякога е там. Сякаш протонът е ровил през бариерата и се получава синтез. Физиците наричат ​​този ефект "квантово тунелиране".

Кара черните дупки да се "изпарят"

Квантовото правило, наречено принцип на неопределеността на Хайзенберг, гласи, че е невъзможно да се познават съвършено две свойства на една система едновременно. Колкото по-точно познавате едното, толкова по-малко точно познавате другото. Това се отнася за импулса и позицията и отделно за енергията и времето.

Това е малко като тегленето на заем. Можете да заемете много пари за кратко време или малко пари за по-дълго. Това ни води до виртуалните частици. Ако достатъчно енергия е „взета назаем“ от природата, тогава двойка частици могат мимолетно да се появят, преди бързо да изчезнат, за да не "просрочат заема".

Проучване в сп. Physical Review D твърди: Черните дупки може изобщо да не са черни дупки

Стивън Хокинг си представя, че този процес се случва на границата на черна дупка, където една частица излиза (като радиация на Хокинг), но другата се поглъща. С течение на времето, черната дупка бавно се изпарява, тъй като не връща цялата сума, която е взела назаем, пише space.com.

Квантовата физика може да ни отведе към мултивселена

Мултивселена (също така мегавселена; multiverse) е хипотетичното множество от всички възможни паралелни вселени (включително и нашата), които взети заедно, съдържат всичко, което съществува – пространство, време, всички форми на материя, енергия, импулс и физичните закони и константи, които са в сила в тях.

В съвременната физика, както и в дискусии навлизащи в методологията и филосфията ѝ, идеята е дискусионна. Както отбелязва космологът Джордж Елис, с нея "почти всичко може да бъде обяснено и нищо специфично не може съответно да бъде предсказано – всяко наблюдение може да се съгласува с някакъв вариант мултивселена.

Идеята, че наблюдението срива “вълновата функция” и налага квантов „избор“, е известна като “Копенхагенската интерпретация на квантовата физика”. Това, обаче, не е единствената опция. Привържениците на “многото светове” твърдят, че изобщо не става дума за избор. Вместо това, в момента, в който се извършва измерването, реалността се разпада на две копия от себе си: едно, в което преживяваме резултат А, и друго, в което виждаме резултат Б да се разгръща. Това виждане заобикаля трънливия въпрос за необходимостта от наблюдател на процеса, който да накара нещата да се случат . В този смисъл, кучето брои ли се за наблюдател, или пък роботът?

Паралелни светове обясняват квантовите явления

Вместо това, що се отнася до квантовата частица, има само една много странна реалност, състояща се от много заплетени слоеве. Докато намаляваме мащаба към по-големите мащаби, които изпитваме всеки ден, тези слоеве се разплитат в световете на теорията за многото светове. Физиците наричат ​​този процес декохерентност.

Последвайте канала на

Теодора Павлова
16417 2

Коментари 2

Добави коментар

2024.05.30 | 22:00

1
Квантовата механика е еврейска лъжа
Незнайко

2024.05.31 | 08:34

2
А каква е твоята истина?

Добави коментар

Водещи новини