Kvantummechanika egyszerű fogalmakkal. Hogyan számít a tudatosság

Ha hirtelen rájött, hogy elfelejtette az alapokat és a posztulátumokat kvantummechanika vagy egyáltalán nem tudja, milyen mechanika ez, akkor itt az ideje, hogy frissítse ezeket az információkat a memóriájában. Végül is senki sem tudja, hogy a kvantummechanika mikor jöhet jól az életben.

Hiába vigyorog és gúnyolódik, azt gondolva, hogy soha életében nem kell ezzel a témával foglalkoznia. Végül is a kvantummechanika szinte minden ember számára hasznos lehet, még a végtelenül távol lévők számára is. Például álmatlanságban szenved. A kvantummechanika számára ez nem jelent problémát! Olvassa el a tankönyvet lefekvés előtt - és már a harmadik oldalon alszik a legmélyebb álomban. Vagy nevezheti így a menő rockzenekarát. Miért ne?

Viccet félretéve, kezdjünk komoly kvantumbeszélgetést.

Hol kezdjem? Természetesen azzal, hogy mi a kvantum.

Kvantum

A kvantum (a latin kvantumból - "mennyi") valamilyen fizikai mennyiség oszthatatlan része. Például azt mondják - egy fénykvantum, egy energiakvantum vagy egy mező kvantuma.

Mit jelent? Ez azt jelenti, hogy egyszerűen nem lehet kevesebb. Amikor azt mondják, hogy bizonyos mennyiséget kvantálnak, megértjük, hogy ez a mennyiség számos meghatározott, diszkrét értéket vesz fel. Tehát az elektron energiája egy atomban kvantálódik, a fény "részletekben", azaz kvantumokban terjed.

A "kvantum" kifejezésnek sokféle felhasználása van. Fény kvantuma ( elektromágneses mező) egy foton. Hasonlóképpen a kvantumoknak nevezik a kölcsönhatás más területeinek megfelelő részecskéket vagy kváziszemcséket. Itt emlékezhet a híres Higgs -bozonra, amely a Higgs -mező kvantuma. De még nem jutunk be ebbe a dzsungelbe.

Kvantummechanika próbababáknak

Hogyan lehet a mechanika kvantum?

Amint azt már észrevette, beszélgetésünk során sokszor említettük a részecskéket. Talán megszokta, hogy a fény olyan hullám, amely egyszerűen sebességgel terjed val vel ... De ha mindent a kvantumvilág, azaz a részecskék világa szemszögéből nézel, minden a felismerhetetlenségig változik.

A kvantummechanika az elméleti fizika egyik ága, a kvantumelmélet összetevője, amely a fizikai jelenségeket írja le a legalapvetőbb szinten - a részecskék szintjén.

Az ilyen jelenségek hatása nagyságrendben összehasonlítható a Planck -állandóval, és klasszikus mechanika A Newton és az elektrodinamika teljesen alkalmatlannak bizonyult leírásukra. Például a klasszikus elmélet szerint az atommag körül nagy sebességgel forgó elektronnak energiát kell kibocsátania, és végül a magra kell esnie. Ez, mint tudod, nem történik meg. Ezért találták ki a kvantummechanikát - a felfedezett jelenségeket valahogyan meg kellett magyarázni, és kiderült, hogy pontosan ez az elmélet, amelyen belül a magyarázat a leginkább elfogadható, és minden kísérleti adat "konvergál".

Apropó! Olvasóink számára most 10% kedvezmény jár

Egy kis történelem

A kvantumelmélet születése 1900 -ban történt, amikor Max Planck beszélt a Német Fizikai Társaság ülésén. Mit mondott akkor Planck? És az a tény, hogy az atomok sugárzása diszkrét, és ennek a sugárzásnak a legkisebb része egyenlő

Ahol h Planck -állandó, nu a frekvencia.

Aztán Albert Einstein, bevezetve a "fénykvantum" fogalmát, Planck hipotézisével magyarázta a fotoelektromos hatást. Niels Bohr azt állította, hogy az atomi stacionárius energiaszintek léteznek, Louis de Broglie pedig kifejlesztette a hullám-részecske kettősség gondolatát, vagyis azt, hogy egy részecske (korpusz) hullámtulajdonságokkal is rendelkezik. Schrödinger és Heisenberg csatlakoztak, és 1925 -ben megjelent a kvantummechanika első megfogalmazása. Valójában a kvantummechanika messze nem teljes elmélet; jelenleg aktívan fejlődik. Azt is el kell ismerni, hogy a kvantummechanika feltételezéseivel nem képes megmagyarázni az összes felmerülő kérdést. Teljesen lehetséges, hogy egy tökéletesebb elmélet váltja fel.

A kvantumvilágból a számunkra ismert dolgok világába való átmenet során a kvantummechanika törvényei természetesen átalakulnak a klasszikus mechanika törvényeivé. Azt mondhatjuk, hogy a klasszikus mechanika az különleges eset kvantummechanika, amikor a cselekvés az ismert és jól ismert makrokozmoszunkban játszódik. Itt a testek nyugodtan mozognak a nem tehetetlenségi vonatkoztatási keretek között a fénysebességnél jóval kisebb sebességgel, és általában minden nyugodt és érthető. Ha tudni szeretné a test helyzetét a koordináta -rendszerben - nem probléma, ha meg szeretné mérni az impulzust - mindig szívesen látjuk.

A kvantummechanika teljesen más megközelítést alkalmaz a kérdéshez. Ebben a mérési eredmények fizikai mennyiségek valószínűségi jellegűek. Ez azt jelenti, hogy amikor egy érték megváltozik, több eredmény is lehetséges, amelyek mindegyike megfelel egy bizonyos valószínűségnek. Íme egy példa: egy érme forog az asztalon. Miközben forog, nincs semmilyen konkrét állapotban (fej-farok), de csak annak valószínűsége, hogy ezen állapotok egyikében van.

Itt simán közeledünk a Schrödinger -egyenletés a Heisenberg -féle bizonytalansági elv.

A legenda szerint Erwin Schrödinger 1926 -ban beszélt egykor tudományos szeminárium hullám-részecske kettősség témájáról szóló jelentéssel, néhány vezető tudós bírálta. Schrödinger az eset után nem volt hajlandó meghallgatni az idősebbeket, és aktívan részt vett a részecskék kvantummechanikai keretek leírására szolgáló hullámegyenlet kidolgozásában. És zseniálisan tette! A Schrödinger -egyenlet (a kvantummechanika alapegyenlete) a következő alakú:

Ezt a nézetet egyenletek - egydimenziós álló Schrödinger -egyenlet - a legegyszerűbb.

Itt x a részecske távolsága vagy koordinátája, m a részecske tömege, E és U a teljes és potenciális energiája. Ennek az egyenletnek a megoldása a hullámfüggvény (psi)

A hullámfüggvény egy másik alapvető fogalom a kvantummechanikában. Tehát minden kvantumrendszer egy bizonyos állapotban rendelkezik egy hullámfüggvénnyel, amely leírja ezt az állapotot.

Például, az egydimenziós álló Schrödinger-egyenlet megoldásakor a hullámfüggvény leírja a részecske térbeli helyzetét. Pontosabban annak a valószínűsége, hogy egy részecskét megtalálunk a tér bizonyos pontján. Más szóval, Schrödinger megmutatta, hogy a valószínűséget egy hullámegyenlettel lehet leírni! Egyetértek, előtte gondolkodni kellett!

De miért? Miért kell foglalkoznunk ezekkel az érthetetlen valószínűségekkel és hullámfüggvényekkel, amikor úgy tűnik, nincs egyszerűbb dolog, mint csak a részecske távolságának vagy sebességének mérése.

Minden nagyon egyszerű! Valójában a makrokozmoszban ez valóban így van - mérjük meg a távolságot bizonyos pontossággal mérőszalaggal, és a mérési hibát az eszköz jellemzői határozzák meg. Másrészt szinte pontosan meg tudjuk határozni a távolságot egy tárgytól szemmel, például egy asztalig. Mindenesetre pontosan megkülönböztetjük a helyiségét a szobában hozzánk és más tárgyakhoz képest. A részecskék világában a helyzet alapvetően más - egyszerűen fizikailag nincsenek mérőműszereink a szükséges mennyiségek pontos mérésére. Hiszen a mérőeszköz közvetlenül érintkezik a mért objektummal, és esetünkben mind a tárgy, mind a szerszám részecskék. Ez a tökéletlenség, a részecskére ható összes tényező figyelembevételének alapvető lehetetlensége, valamint a rendszer állapotának a mérés hatására bekövetkező változása maga a heisenbergi bizonytalanság elvének alapja.

Íme a legegyszerűbb megfogalmazása. Képzeljük el, hogy van egy részecske, és szeretnénk tudni annak sebességét és koordinátáját.

Ebben az összefüggésben a Heisenberg -féle bizonytalansági elv kimondja, hogy lehetetlen egyszerre pontosan mérni egy részecske helyzetét és sebességét ... Matematikailag így írják:

Itt a delta x a hiba a koordináta meghatározásakor, a delta v a sebesség meghatározásának hibája. Hangsúlyozzuk, hogy ez az elv azt mondja, hogy minél pontosabban határozzuk meg a koordinátát, annál kevésbé pontosan fogjuk tudni a sebességet. És ha meghatározzuk a sebességet, akkor a legcsekélyebb fogalmunk sem lesz arról, hol van a részecske.

Sok vicc és anekdota van a bizonytalanság elvével kapcsolatban. Íme egy közülük:

Egy zsaru megállítja a kvantumfizikust.
- Uram, tudja, milyen gyorsan haladt?
- Nem, de pontosan tudom, hol vagyok

És természetesen emlékeztetünk! Ha hirtelen valamilyen oknál fogva a Schrödinger -egyenlet megoldása a potenciális kútban lévő részecskékre nem teszi lehetővé az elalvást, lépjen kapcsolatba olyan szakemberekkel, akik kvantummechanika Az ajkakon!

Üdv kedves olvasók. Ha nem akarsz lemaradni az élettől, légy igazán boldog és egészséges ember tudnia kell a kvantum rejtelmeiről modern fizika, legalább egy kicsit elképzelni, hogy a tudósok milyen mélységekbe ástak ma a tudósok. Nincs ideje mély tudományos részletekbe bocsátkozni, de csak a lényeget szeretné megérteni, de látni szeretné az ismeretlen világ szépségét, akkor ez a cikk: kvantumfizika közönséges teáskannák vagy mondhatod a háziasszonyoknak, hogy pont neked való. Megpróbálom elmagyarázni, mi a kvantumfizika, de egyszerű szavakkal, világosan meg kell mutatni.

„Mi a kapcsolat a boldogság, az egészség és a kvantumfizika között?” - kérdezi.

A tény az, hogy segít megválaszolni sok érthetetlen kérdést, amelyek az emberi tudatossággal, a tudat testre gyakorolt ​​hatásával kapcsolatosak. Sajnos a klasszikus fizikára épülő orvostudomány nem mindig segít abban, hogy egészségesek legyünk. És a pszichológia nem tudja normálisan megmondani, hogyan lehet megtalálni a boldogságot.

Csak a világ mélyebb ismerete segít megérteni, hogyan kell igazán megbirkózni a betegségekkel, és hol lakozik a boldogság. Ez a tudás megtalálható az Univerzum mély rétegeiben. A kvantumfizika segít nekünk. Hamarosan megtudja.

Mit tanul a kvantumfizika egyszerű szavakkal

Igen, valóban a kvantumfizikát nagyon nehéz megérteni, mivel tanulmányozza a mikrovilág törvényeit. Vagyis a világ mélyebb rétegeiben van, nagyon kis távolságokban, ahol az embernek nagyon nehéz ránéznie.

A világ pedig, mint kiderült, nagyon furcsán, titokzatosan és érthetetlenül viselkedik ott, nem úgy, ahogy megszoktuk.

Innen ered a kvantumfizika minden bonyolultsága és félreértése.

De miután elolvasta ezt a cikket, kibővíti tudásának látókörét, és teljesen más szemmel tekint a világra.

Röviden a kvantumfizika történetéről

Az egész a 20. század elején kezdődött, amikor a newtoni fizika sok mindent nem tudott megmagyarázni, és a tudósok zsákutcába kerültek. Ezután Max Planck bevezette a kvantum fogalmát. Albert Einstein felvette ezt az ötletet, és bebizonyította, hogy a fény nem folyamatosan terjed, hanem részletekben - kvantumok (fotonok). Addig azt hitték, hogy a fénynek hullám jellege van.

De mint később kiderült, minden elemi részecske nemcsak kvantum, azaz szilárd részecske, hanem hullám is. Így jelent meg a hullám-részecske dualizmus a kvantumfizikában, az első paradoxon és a mikrovilág titokzatos jelenségeinek felfedezésének kezdete.

A legérdekesebb paradoxonok akkor kezdődtek, amikor a híres két réses kísérletet elvégezték, utána sokkal több rejtély volt. Mondhatjuk, hogy a kvantumfizika vele kezdődött. Nézzük meg.

A kettős réses kísérlet a kvantumfizikában

Képzeljünk el egy tányért két függőleges csíkkal. A lemez mögé egy képernyőt helyezünk. Ha a fényt a lemezre irányítjuk, akkor interferenciamintát fogunk látni a képernyőn. Vagyis váltakozó sötét és világos függőleges csíkok. Az interferencia valami, esetünkben a fény hullámviselkedésének eredménye.

Ha vízhullámot vezet át két egymás melletti lyukon, akkor megérti, mi az interferencia. Vagyis a fény hullám jellegű. De ahogy a fizika bebizonyította, vagy inkább Einstein, részecskék-fotonok terjesztik. Már paradoxon. De nem baj, már nem fogunk meglepődni a hullám-részecskék kettősségén. A kvantumfizika elmondja, hogy a fény hullámként viselkedik, de fotonokból áll. De a csodák még csak most kezdődnek.

Tegyünk egy pisztolyt a lemez elé, két nyílással, amelyek nem fényt, hanem elektronokat bocsátanak ki. Kezdjük el az elektronok lövöldözését. Mit fogunk látni a képernyőn a lemez mögött?

Végül is az elektronok részecskék, ami azt jelenti, hogy az elektronok két résen áthaladó áramlásának csak két csíkot kell hagynia a képernyőn, két sávot a résekkel szemben. Képzeld el, hogy kavicsok repülnek át két résen, és ütik a képernyőt?

De mit is látunk valójában? Mindegyik interferencia minta. Mi a következtetés: az elektronok hullámokban terjednek. Tehát az elektronok hullámok. De ez egy elemi részecske. Ismét a hullám-részecske dualizmus a fizikában.

De feltételezhető, hogy mélyebb szinten az elektron részecske, és amikor ezek a részecskék összeérnek, elkezdenek hullámként viselkedni. Például a tengeri hullám hullám, de végül is vízcseppekből áll, és kisebb mértékben a molekulákból, majd az atomokból. Oké, a logika szilárd.

Akkor lőjünk a fegyverből nem elektronárammal, hanem engedjük el az elektronokat külön -külön, bizonyos idő elteltével. Mintha nem tengeri hullámon haladnánk át a repedéseken, hanem külön cseppeket köpnénk egy gyerek vízipisztolyból.

Teljesen logikus, hogy ebben az esetben különböző vízcseppek esnek különböző repedésekbe. A lemez mögötti képernyőn nem lehetett látni a hullámból származó interferencia mintázatot, hanem két különböző csíkot az ütéstől minden résszel szemben. Ugyanezt látjuk, ha kis köveket dobunk, és két résen átrepülve nyomot hagynak, mint két lyuk árnyéka. Most lőjünk le egyes elektronokat, hogy lássuk ezt a két csíkot a képernyőn az elektronok ütközéséből. Elengedték az egyiket, vártak, a másodikat, vártak stb. A kvantumfizikai tudósok képesek voltak elvégezni egy ilyen kísérletet.

De horror. E két perem helyett ugyanazon interferencia -váltakozásokat kapjuk több peremtől. Hogy hogy? Ez megtörténhet, ha az elektron egyidejűleg két résen átrepül, és a lemez mögött, mint egy hullám, összeütközik önmagával és zavarja. De ez nem lehet, mert egy részecske nem lehet egyszerre két helyen. Vagy átrepül az első résen, vagy a másodikon.

Itt kezdődnek a kvantumfizika igazán fantasztikus dolgai.

Szuperpozíció a kvantumfizikában

Egy mélyebb elemzéssel a tudósok rájönnek, hogy bármely elemi kvantumrészecske vagy ugyanaz a fény (foton) valójában több helyen lehet egyszerre. És ezek nem csodák, hanem valódi tények a mikrokozmoszról. Ezt mondja a kvantumfizika. Éppen ezért, az ágyúból külön részecskét kilőve, látjuk az interferencia eredményét. A lemez mögött az elektron ütközik önmagával, és interferenciamintát hoz létre.

A makrokozmosz számunkra megszokott tárgyai mindig egy helyen vannak, egy állapotuk van. Például most egy széken ül, súlya mondjuk 50 kg, pulzusa 60 ütés / perc. Természetesen ezek az értékek változnak, de idővel változnak. Végül is nem lehet egyszerre otthon és a munkahelyen, súlya 50 és 100 kg. Mindez érthető, ez a józan ész.

A mikrovilág fizikájában minden más.

A kvantummechanika azt állítja, és ezt már kísérletileg is megerősítették, hogy bármely elemi részecske egyszerre lehet nemcsak a tér több pontján, hanem egyszerre több állapota is lehet, például spin.

Mindez nem fér a fejébe, aláássa a világ szokásos elképzelését, a fizika régi törvényeit, felborítja a gondolkodást, nyugodtan mondhatjuk, hogy megőrjít.

Így értjük meg a kvantummechanika "szuperpozíciója" kifejezést.

A szuperpozíció azt jelenti, hogy a mikrokozmosz egy objektuma egyszerre lehet a tér különböző pontjain, és egyszerre több állapottal is rendelkezhet. És ez így van rendjén elemi részecskék... Ez a mikrovilág törvénye, bármennyire is furcsának és fantasztikusnak tűnik.

Meglepődsz, de ezek csak virágok, a kvantumfizika legmagyarázhatatlanabb csodái, rejtvényei és paradoxonjai még váratnak magukra.

A hullámfüggvény összeomlása a fizikában egyszerű szavakkal

Ezután a tudósok úgy döntöttek, hogy kiderítik és pontosabban megnézik, hogy az elektron valóban átmegy -e mindkét résen. Hirtelen átmegy egy résen, majd valahogy elválik és interferenciamintát hoz létre azáltal, hogy áthalad rajta. Nos, sosem lehet tudni. Vagyis valamilyen eszközt kell elhelyezni a rés közelében, amely pontosan rögzítené az elektron áthaladását rajta. Nem hamarabb mondták, mint tették. Természetesen ezt nehéz megvalósítani, nem egy eszközre van szükség, hanem valami másra, hogy lássa az elektron áthaladását. De a tudósok megcsinálták.

De végül az eredmény mindenkit megdöbbentett.

Amint elkezdjük nézni, hogy melyik résen halad át az elektron, nem úgy kezd viselkedni, mint egy hullám, nem mint egy furcsa anyag, amely egyszerre helyezkedik el a tér különböző pontjain, hanem mint egy közönséges részecske. Vagyis egy kvantum sajátos tulajdonságait kezdi megmutatni: csak egy helyen található, egy résen halad át, és egy spin értéke van. Nem egy interferencia -minta jelenik meg a képernyőn, hanem egy egyszerű nyom a réssel szemben.

De hogyan lehetséges ez. Mintha az elektron tréfálna, játszana velünk. Először hullámként viselkedik, majd miután úgy döntöttünk, hogy figyeljük a résen való áthaladását, egy szilárd részecske tulajdonságait mutatja, és csak egy résen halad át. De ez így van a mikrokozmoszban. Ezek a kvantumfizika törvényei.

A tudósok még egyet láttak titokzatos ingatlan elemi részecskék. Így jelentek meg a kvantumfizikában a bizonytalanság és a hullámfüggvény összeomlásának fogalmai.

Amikor egy elektron a rés felé repül, az határozatlan állapotban van, vagy - mint fentebb mondtuk - szuperpozícióban van. Vagyis úgy viselkedik, mint egy hullám, egyszerre helyezkedik el a tér különböző pontjain, egyszerre két spin -értékkel rendelkezik (a spinnek csak két értéke van). Ha nem nyúltunk hozzá, nem próbáltunk ránézni, nem tudtuk meg pontosan, hol van, nem mérjük meg a pörgetésének értékét, akkor hullámként repült volna egyszerre két résen, azt jelenti, hogy interferencia mintát hozott volna létre. A kvantumfizika egy hullámfüggvény segítségével írja le pályáját és paramétereit.

Miután elvégeztünk egy mérést (és a mikrovilág egy részecskéjét csak úgy lehet mérni, hogy kölcsönhatásba lépünk vele, például egy másik részecskét ütköztetünk vele), akkor a hullámfüggvény összeomlik.

Vagyis most az elektron pontosan egy helyen van a térben, egy spin értéke van.

Mondhatjuk, hogy egy elemi részecske olyan, mint egy szellem, úgy tűnik, létezik, de ugyanakkor nincs egy helyen, és bizonyos valószínűséggel bárhol megjelenhet a hullámfüggvény leírásán belül. De amint kapcsolatba lépünk vele, egy szellemi tárgyból valódi kézzelfogható anyaggá változik, amely úgy viselkedik, mint a klasszikus világ szokásos, ismerős tárgyai.

- Ez fantasztikus - mondod. Persze, de a kvantumfizika csodái még csak most kezdődnek. A leghihetetlenebb még hátravan. De tartsunk egy kis szünetet az információ rengetegében, és térjünk vissza a kvantumkalandokhoz máskor, egy másik cikkben. Addig is gondolja át a ma tanultakat. Mire vezethetnek az ilyen csodák? Hiszen körülvesznek minket, ez a mi világunk tulajdona, igaz mélyebb szinten. Még mindig azt hisszük, hogy unalmas világban élünk? De később következtetéseket vonunk le.

Próbáltam röviden és világosan elmagyarázni a kvantumfizika alapjait.

De ha valamit nem értesz, akkor nézd meg ezt a rajzfilmet a kvantumfizikáról, a két réses kísérletről, ott is mindent világosan elmondanak, egyszerű nyelv.

Rajzfilm a kvantumfizikáról:

Vagy megnézheti ezt a videót, minden a helyére kerül, a kvantumfizika nagyon érdekes.

Videó a kvantumfizikáról:

És ahogy korábban nem tudtál róla.

A kvantumfizika modern felfedezései megváltoztatják megszokott anyagi világunkat.

• Fordítás

Owen Maroney, az Oxfordi Egyetem fizikusa szerint a kvantumelmélet 1900 -as évekbeli megjelenése óta mindenki az elmélet furcsaságáról beszél. Hogyan teszi lehetővé a részecskék és atomok egyidejű több irányú mozgását, vagy az óramutató járásával megegyező és az óramutató járásával ellentétes irányú elforgatását. De a szavak nem bizonyíthatnak semmit. „Ha ezt elmondjuk a nyilvánosságnak kvantum elmélet nagyon furcsa, ezt a kijelentést kísérletileg kell tesztelnünk - mondja Maruni. - Különben nem tudományt folytatunk, hanem mindenféle civakodásról beszélünk a táblán.

Ez késztette Marunit és társait arra, hogy dolgozzanak ki egy új kísérletsorozatot, amely feltárja a hullámfüggvény lényegét - a titokzatos lényeget, amely a kvantum furcsaságok hátterében áll. Papíron a hullámfüggvény egyszerűen egy matematikai objektum, amelyet psi (Ψ) betűvel jelölnek (az egyik ilyen csavar), és a részecskék kvantum viselkedésének leírására szolgál. A kísérlettől függően a hullámfüggvény lehetővé teszi a tudósok számára, hogy kiszámítsák annak valószínűségét, hogy elektronot látnak egy adott helyen, vagy annak valószínűségét, hogy spinje felfelé vagy lefelé irányul. De a matematika nem mondja meg, hogy valójában mi a hullámfüggvény. Ez valami fizikai? Vagy csak egy számítási eszköz a megfigyelő valós világgal kapcsolatos tudatlanságának kezelésére?

A kérdés megválaszolásához használt tesztek nagyon finomak, és még mindig határozott választ kell adniuk. A kutatók azonban bizakodóak, hogy közel a vég. És végre válaszolni tudnak azokra a kérdésekre, amelyek évtizedek óta gyötrnek mindenkit. Valóban lehet egy részecske egyszerre sok helyen? Az Univerzum folyamatosan párhuzamos világokra oszlik, amelyek mindegyikében a miénk alternatív változat? Van egyáltalán valami, amit "objektív valóságnak" neveznek?

„Előbb vagy utóbb bárkinek felmerülnek ilyen kérdések” - mondja Alessandro Fedricci, az ausztráliai Queenslandi Egyetem fizikusa. - Mi az igazi?

A valóság lényegével kapcsolatos viták akkor is elkezdődtek, amikor a fizikusok rájöttek, hogy egy hullám és egy részecske csak egy érem két oldala. Klasszikus példa a kettős réses kísérlet, amikor az egyes elektronokat két réses gátba lőnek: egy elektron úgy viselkedik, mintha egyszerre két résen haladna át, és csíkos interferenciamintát hoz létre a másik oldalon. 1926 -ban Erwin Schrödinger osztrák fizikus kitalált egy hullámfüggvényt, amely leírja ezt a viselkedést, és egy egyenletet vezetett le, amely lehetővé tette számára, hogy kiszámítsa azt bármilyen helyzetben. De sem ő, sem senki más nem tudott semmit mondani e funkció jellegéről.

Kegyelem a tudatlanságban

Gyakorlati szempontból a természete nem fontos. A kvantumelmélet koppenhágai értelmezése, amelyet az 1920 -as években Niels Bohr és Werner Heisenberg hozott létre, a hullámfüggvényt egyszerűen eszközként használja a megfigyelések eredményeinek előrejelzésére, anélkül, hogy elgondolkodna azon, ami a valóságban történik. „Nem lehet hibáztatni a fizikusokat ezért a„ bezárkózni és számolni ”magatartásért, mivel ez jelentős áttörésekhez vezetett az atom- és atomfizikában, a szilárdtest -fizikában és a részecskefizikában” - mondja Gene Brickmont, a Katolikus Egyetem statisztikai fizikusa. Belgium. - Tehát azt tanácsolják az embereknek, hogy ne aggódjanak az alapvető kérdések miatt.

De néhányan még mindig aggódnak. Az 1930 -as évekre Einstein elutasította a koppenhágai értelmezést, nem utolsósorban azért, mert lehetővé tette két részecske összekuszálását a hullámfüggvényeikkel, ami olyan helyzethez vezetett, hogy egyikük mérése azonnal megadhatja a másik állapotát, még akkor is, ha hatalmas távolságok. Annak érdekében, hogy ne fogadja el ezt a "félelmetes kölcsönhatást távolról", Einstein inkább azt hitte, hogy a részecskék hullámfüggvényei hiányosak. Azt mondta, lehetséges, hogy a részecskék rejtett változókkal rendelkeznek, amelyek meghatározzák a mérés eredményét, és amelyeket a kvantumelmélet nem vett észre.

A kísérletek azóta bebizonyították a távolról való megfélemlítő interakciók megvalósíthatóságát, ami elutasítja a rejtett változók fogalmát. de ez nem akadályozta meg más fizikusokat abban, hogy a maguk módján értelmezzék őket. Ezek az értelmezések két táborra oszlanak. Néhányan egyetértenek Einsteinnel abban, hogy a hullámfüggvény a tudatlanságunkat tükrözi. Ezt nevezik a filozófusok psi-episztemikus modellnek. Mások a hullámfunkciót valós dolognak tekintik - pszichikus ontikus modellek.

A különbség megértéséhez fontolja meg Schrödinger gondolatkísérletét, amelyet 1935 -ben írt le Einsteinnek írt levelében. A macska acél dobozban van. A doboz tartalmaz egy mintát radioaktív anyagból, amely 50% -os valószínűséggel bocsát ki bomlásterméket egy óra alatt, és egy készüléket a macska mérgezésére, ha észlelik. Mivel a radioaktív bomlás kvantumszintű esemény, írja Schrödinger, a kvantumelmélet szabályai azt mondják, hogy az óra végén a doboz belsejének hullámfüggvényének egy halott és egy élő macska keverékének kell lennie.

„Nagyjából-mondja Fedricci finoman-a psi-episztemikus modellben a macska a dobozban vagy él, vagy meghalt, és ezt csak nem tudjuk, mert a doboz zárva van.” A legtöbb pszicho-ontikus modellben pedig egyetértenek a koppenhágai értelmezéssel: amíg a megfigyelő fel nem nyitja a dobozt, a macska egyszerre él és hal.

De itt a vita megtorpan. Melyik értelmezés igaz? Ezt a kérdést nehéz kísérletileg megválaszolni, mivel a modellek közötti különbség nagyon finom. Lényegében ugyanazt a kvantumjelenséget kell megjósolniuk, mint a nagyon sikeres koppenhágai értelmezést. Andrew White, a Queenslandi Egyetem fizikusa azt mondja, hogy a kvantumtechnológiában eltöltött 20 éves pályafutása során "a feladat olyan volt, mint egy hatalmas, sima hegy, megközelíthetetlen párkányok nélkül".

Mindez 2011 -ben megváltozott, amikor megjelent a kvantummérési tétel, amely látszólag megszüntette a "hullámfüggvény, mint tudatlanság" megközelítését. De alaposabban megvizsgálva kiderült, hogy ez a tétel elegendő teret hagy a manővereikhez. Ennek ellenére arra ösztönözte a fizikusokat, hogy komolyan gondolják a vita megoldásának módjait a hullámfüggvény valóságának tesztelésével. Maruni már kifejlesztett egy elvileg működő kísérletet, és ő és kollégái hamar megtalálták a módját annak gyakorlati megvalósítására. A kísérletet tavaly végezte Fedricci, White és mások.

A teszt ötletének megértéséhez képzeljen el két pakli kártyát. Az egyiknek csak piros, a másiknak csak ásza van. „Kapsz egy kártyát, és meg kell határoznod, hogy melyik pakliból való” - mondja Martin Ringbauer, az egyetem fizikusa. Ha vörös ászról van szó, "van egy kereszteződés, és ezt nem lehet biztosan megmondani". De ha tudja, hány kártya van minden pakliban, kiszámíthatja, hogy ez a kétértelmű helyzet milyen gyakran fordul elő.

A fizika veszélyben

Ugyanez a kétértelműség fordul elő a kvantumrendszerekben is. Nem mindig lehet egy méréssel megállapítani, például, hogy a foton hogyan polarizálódik. "A való életben könnyű megkülönböztetni a nyugatot a nyugat déli irányától, de a kvantumrendszerekben ez nem olyan egyszerű" - mondja White. A hagyományos koppenhágai értelmezés szerint nincs értelme kérdezni a polarizációról, mivel a kérdésre nincs válasz - amíg egy másik mérés nem határozza meg pontosan a választ. De a modell szerint a "hullám funkció tudatlanságként" a kérdés logikus - csak a kísérletben, mint a pakli kártyák esetében, nincs elegendő információ. A kártyákhoz hasonlóan meg lehet jósolni, hogy az ilyen tudatlanság hány kétértelmű helyzetet tud megmagyarázni, és összehasonlítható a standard elmélet által megoldott nagyszámú kétértelmű szituációval.

Fedricci és a csapat ezt tesztelte. A csoport a polarizációt és más tulajdonságokat mért a fotonnyalábban, és olyan metszéspontot talált, amelyet nem lehetett megmagyarázni a "tudatlanság" modelljeivel. Az eredmény egy alternatív elméletet támogat - ha létezik objektív valóság, akkor van hullámfüggvény is. „Lenyűgöző, hogy a csapat képes volt megoldani ilyeneket nehéz feladat ilyen egyszerű kísérlet ” - mondja Andrea Alberti, a bonni egyetem (Németország) fizikusa.

A következtetést még nem faragták gránitba: mivel a detektorok csak a tesztben használt fotonok ötödét rögzítették, feltételezni kell, hogy az elveszett fotonok pontosan ugyanúgy viselkedtek. Ez erős feltételezés, és a csoport most azon dolgozik, hogy csökkentse a hulladékot és határozottabb eredményeket érjen el. Eközben Maroney oxfordi csapata az ausztráliai New South Wales Egyetemmel dolgozik, hogy ezt az élményt könnyebben követhető ionokkal megismételje. „A következő hat hónapban lesz egy tagadhatatlan verziója ennek a kísérletnek” - mondja Maruni.

De még ha siker is vár rájuk, és a "hullám, mint valóság" modellek győznek, akkor ezek a modellek is megvannak különböző változatok... A kísérletezők közül egyet kell választaniuk.

Az egyik legkorábbi értelmezést az 1920 -as években készítette a francia Louis de Broglie, az 1950 -es években pedig az amerikai David Bohm bővítette ki. A Broglie-Bohm modellek szerint a részecskéknek van egy bizonyos helyük és tulajdonságaik, de valamilyen "kísérleti hullám" hajtja őket, amelyet hullámfüggvényként határoznak meg. Ez megmagyarázza a kísérletet két réssel, mivel a kísérleti hullám áthaladhat mindkét résen, és interferenciamintát hozhat létre, bár maga az elektron, amelyet húz, a két rés közül csak az egyiken halad át.

2005 -ben ez a modell váratlan támogatást kapott. Emmanuel Fort fizikusok, akik jelenleg a párizsi Langevin Intézetben dolgoznak, és Yves Codier, a Párizsi Diderot Egyetem munkatársai egyszerű, véleményük szerint feladatot kértek a diákoktól: készítsenek egy kísérletet, amelyben a tálcára eső olajcseppek egyesülnek a tálca rezgéseire. Mindenki meglepetésére hullámok kezdtek kialakulni a cseppek körül, ahogy a tálca meghatározott frekvencián rezeg. „A cseppek önállóan kezdtek mozogni saját hullámaikban” - mondja Fort. - Kettős tárgy volt - a hullám által rajzolt részecske.

Azóta Forth és Codier kimutatták, hogy az ilyen hullámok a kettős résű kísérletben pontosan úgy tudják vezetni részecskéiket, ahogy a kísérleti hullámelmélet megjósolja, és képesek más kvantumhatásokat reprodukálni. De ez nem bizonyítja a kísérleti hullámok létezését a kvantumvilágban. "Azt mondták nekünk, hogy ilyen hatások nem lehetségesek a klasszikus fizikában" - mondja Fort. - És akkor megmutattuk, hogy lehetségesek vagyunk.

A valóságon alapuló modellek egy másik, az 1980-as években kifejlesztett halmaza megpróbálja megmagyarázni a nagy és kicsi objektumok közötti erős különbségeket. „Miért lehetnek elektronok és atomok egyszerre két helyen, de asztalok, székek, emberek és macskák nem” - mondja Angelo Basi, a Trieszti Egyetem (Olaszország) fizikusa. Ezek az „összeomlási modellek” néven ismert elméletek azt mondják, hogy az egyes részecskék hullámfüggvényei valósak, de elveszíthetik kvantumtulajdonságaikat, és a részecskét a tér meghatározott pozíciójába hozhatják. A modellek úgy vannak felépítve, hogy az ilyen összeomlás esélye rendkívül kicsi az egyes részecskék esetében, így atomszinten a kvantumhatások dominálnak. De az összeomlás valószínűsége gyorsan növekszik, amikor a részecskék összeolvadnak, és a makroszkopikus tárgyak teljesen elveszítik kvantumtulajdonságaikat, és a klasszikus fizika törvényei szerint viselkednek.

Ennek tesztelésének egyik módja a kvantumhatások keresése nagy objektumokban. Ha a standard kvantumelmélet igaz, akkor nincs méretkorlát. A fizikusok pedig már kettős réses kísérletet végeztek nagy molekulák felhasználásával. De ha az összeomlási modell helyes, akkor a kvantumhatások nem lesznek láthatók egy bizonyos tömeg felett. Különböző csoportok tervezi ennek a tömegnek a keresését hideg atomok, molekulák, fémhalmazok és nanorészecskék segítségével. Remélik, hogy a következő tíz évben eredményeket találnak. „Az a jó ezekben a kísérletekben, hogy a kvantumelméletet pontosan olyan teszteknek vetjük alá, ahol még nem tesztelték” - mondja Maruni.

Párhuzamos világok

A "hullámfunkció mint valóság" egyik modelljét a sci -fi írók már ismerik és szeretik. Ez egy sok világból származó értelmezés, amelyet az 1950-es években dolgozott ki Hugh Everett, aki akkoriban a New Jersey-i Princeton Egyetem hallgatója volt. Ebben a modellben a hullámfüggvény olyan erősen meghatározza a valóság fejlődését, hogy minden kvantumméréssel az Univerzum párhuzamos világokra szakad. Más szóval, ha kinyitunk egy dobozt egy macskával, két Univerzumot generálunk - az egyikben egy döglött macska, a másikban egy élő.

Ezt az értelmezést nehéz elkülöníteni a szokásos kvantumelmélettől, mivel előrejelzéseik egybeesnek. Tavaly azonban Howard Wiseman, a Brisbane -i Griffith Egyetem munkatársa és kollégái javasoltak egy multiverzális modellt, amelyet tesztelni lehet. Modelljükben nincs hullámfüggvény - a részecskék engedelmeskednek a klasszikus fizikának, Newton törvényeinek. És a kvantumvilág furcsa hatásai azért jelennek meg, mert a részecskék és klónjaik között párhuzamos univerzumok vannak taszító erők. "A köztük lévő taszító erő hullámokat generál, amelyek minden párhuzamos világban terjednek" - mondja Wiseman.

Egy számítógépes szimuláció segítségével, amelyben 41 univerzum kölcsönhatásba lépett, kimutatták, hogy a modell nagyjából több kvantumhatást reprodukál, beleértve a részecskepályákat egy kettős réses kísérletben. A világok számának növekedésével az interferencia mintázat a valódihoz irányul. Mivel Wiseman szerint az elmélet előrejelzései a világok számától függően eltérőek, ellenőrizhető, hogy a multiverzum modell helyes -e - vagyis nincs hullámfüggvény, és a valóság a klasszikus törvények szerint működik.

Mivel a hullámfüggvényre nincs szükség ebben a modellben, életképes marad akkor is, ha a jövőbeni kísérletek kizárják a „tudatlansággal” rendelkező modelleket. Ezen kívül más modellek is életben maradnak, például a koppenhágai értelmezés, amely azt állítja, hogy nincs objektív valóság, hanem csak számítások.

De aztán, ahogy White mondja, ez a kérdés lesz a tanulmány tárgya. És bár még senki nem tudja, hogyan kell ezt megtenni, "az igazán érdekes lenne egy olyan teszt kifejlesztése, amely ellenőrzi, hogy egyáltalán van -e objektív valóságunk".

A fizika a legtitokzatosabb tudomány. A fizika megérti a körülöttünk lévő világot. A fizika törvényei abszolútak, és kivétel nélkül mindenkire vonatkoznak, személytől és társadalmi státusztól függetlenül.

Ez a cikk 18 év feletti embereknek szól.

Már betöltötted a 18 -at?

Alapvető felfedezések a kvantumfizikában

Isaac Newton, Nikola Tesla, Albert Einstein és még sokan mások az emberiség nagy vezetői a fizika csodálatos világában, akik a prófétákhoz hasonlóan felfedték az emberiség számára az univerzum legnagyobb titkait és a fizikai jelenségek ellenőrzésének lehetőségét. Fényes fejük átvágja az ésszerűtlen többség és a hasonlók tudatlanságának sötétségét vezércsillag megmutatta az utat az emberiségnek az éjszaka sötétjében. Az egyik ilyen útmutató a fizika világában Max Planck volt, a kvantumfizika atyja.

Max Planck nemcsak a kvantumfizika alapítója, hanem a világhírű kvantumelmélet szerzője is. A kvantumelmélet a kvantumfizika legfontosabb alkotóeleme. Egyszerű szavakkal, ez az elmélet a mikrorészecskék mozgását, viselkedését és kölcsönhatását írja le. A kvantumfizika alapítója számos más tudományos munkát is elhozott nekünk, amelyek a modern fizika sarokkövei lettek:

• a hősugárzás elmélete;
• speciális relativitáselmélet;
• kutatás a termodinamika területén;
• kutatás az optika területén.

A kvantumfizika elmélete a mikrorészecskék viselkedéséről és kölcsönhatásáról a kondenzált anyagfizika, az elemi részecskefizika és a nagy energiájú fizika alapjává vált. A kvantumelmélet megmagyarázza számunkra világunk számos jelenségének lényegét - az elektronikus működéséből számítástechnikai gépek az égitestek szerkezetére és viselkedésére. Max Planck, ennek az elméletnek a megalkotója, felfedezésének köszönhetően lehetővé tette számunkra, hogy elemi részecskék szintjén felfogjuk sok dolog valódi lényegét. De ennek az elméletnek a megalkotása messze nem a tudós egyetlen érdeme. Ő volt az első, aki felfedezte az Univerzum alaptörvényét - az energiamegmaradás törvényét. Max Planck tudományhoz való hozzájárulását aligha lehet túlbecsülni. Röviden, felfedezései felbecsülhetetlen értékűek a fizika, a kémia, a történelem, a módszertan és a filozófia szempontjából.

Kvantummező elmélet

Dióhéjban a kvantummező -elmélet a mikrorészecskék leírásának elmélete, valamint azok viselkedése a térben, az egymással való kölcsönhatás és az átváltás. Ez az elmélet a kvantumrendszerek viselkedését tanulmányozza az úgynevezett szabadságfokokon belül. Ez a gyönyörű és romantikus név sokunk számára valójában nem jelent semmit. A bábuknál a szabadságfokok azok a független koordináták száma, amelyekre szükség van egy mechanikus rendszer mozgásának jelzésére. Egyszerűen fogalmazva, a szabadságfokok a mozgás jellemzői. Érdekes felfedezések Steven Weinberg által készített elemi részecskék kölcsönhatásának területén. Felfedezte az úgynevezett semleges áramot - a kvarkok és a leptonok közötti kölcsönhatás elvét, amiért megkapta Nóbel díj 1979 -ben.

Max Planck kvantumelmélete

A tizennyolcadik század kilencvenes éveiben Max Planck német fizikus elkezdte a hősugárzás vizsgálatát, és végül megkapta az energiaelosztás képletét. A kvantumhipotézis, amely e tanulmányok során született, megalapozta a kvantumfizikát, valamint az 1900 -ban felfedezett kvantummező -elméletet. Planck kvantumelmélete szerint a termikus sugárzás során a termelt energia nem állandóan, hanem epizodikusan kvantumszerűen kerül kibocsátásra és elnyelésre. Az 1900 -as év, Max Planck felfedezésének köszönhetően, a kvantummechanika születésének éve volt. Szintén érdemes megemlíteni a Planck képletet. Röviden, lényege a következő - a testhőmérséklet és a sugárzás arányán alapul.

Az atom szerkezetének kvantummechanikai elmélete

Az atom szerkezetének kvantummechanikai elmélete a kvantumfizika és általában a fizika egyik alapfogalma. Ez az elmélet lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük minden anyagi felépítését, és megnyitja a titok fátyolát arról, hogy a dolgok valójában miből állnak. Az ezen elméleten alapuló következtetések pedig meglehetősen váratlanok. Tekintsük röviden az atom szerkezetét. Tehát miből áll egy atom valójában? Az atom magból és elektronfelhőből áll. Az atom alapja, magja magában foglalja az atom szinte teljes tömegét - több mint 99 százalékot. A magnak mindig van pozitív töltése, és ez határozza meg kémiai elem amelynek része az atom. A legérdekesebb dolog az atommagban az, hogy az atom szinte teljes tömegét tartalmazza, ugyanakkor térfogatának csak egy tízezredét foglalja el. Mi következik ebből? És a következtetés meglehetősen váratlan. Ez azt jelenti, hogy az atom sűrű anyaga csak egy tízezredik. És a többi mit vesz fel? És az atomban minden más elektronfelhő.

Az elektronikus felhő nem állandó, sőt, valójában nem anyagi anyag. Az elektronfelhő csak annak valószínűsége, hogy elektronok jelennek meg az atomban. Vagyis a mag csak egy tízezret foglal el az atomban, és minden más üresség. És ha figyelembe vesszük, hogy a körülöttünk lévő összes tárgy, a porszemcséktől a égitestek, bolygók és csillagok, atomokból állnak, kiderül, hogy minden anyag valójában az üresség több mint 99 százalékából áll. Ez az elmélet teljesen hihetetlennek tűnik, és szerzője legalább egy téveszmés ember, mert a körülöttünk létező dolgok szilárd konzisztenciájúak, súlyuk van és meghatóak. Hogyan állhat össze az ürességből? Hiba csúszott ebbe az anyagszerkezet elméletébe? De itt nincs hiba.

Minden anyagi dolog csak az atomok kölcsönhatása miatt tűnik sűrűnek. A dolgok szilárd és sűrű konzisztenciájúak csak az atomok közötti vonzás vagy taszítás miatt. Ez biztosítja a vegyi anyagok kristályrácsának sűrűségét és keménységét, amelyből minden anyag áll. De egy érdekes pont, amikor megváltoztatjuk pl. hőmérsékleti viszonyok a környezet, kötések az atomok között, vagyis vonzódásuk és taszításuk gyengülhet, ami a kristályrács meggyengüléséhez, sőt tönkretételéhez vezet. Ez magyarázza a változást fizikai tulajdonságok anyagok hevítéskor. Például, ha a vasat felmelegítik, folyékonnyá válik, és bármilyen formát kaphat. És amikor a jég elolvad, a kristályrács megsemmisülése az anyag állapotának megváltozásához vezet, és szilárd anyagból folyadékká válik. Ezek szembeötlő példái az atomok közötti kötések gyengülésének, és ennek következtében a kristályrács gyengülésének vagy megsemmisülésének, és lehetővé teszik az anyag amorfvá válását. Az ilyen titokzatos metamorfózisok oka pedig éppen abban áll, hogy csak egy tízezredik anyag áll sűrű anyagból, és minden más üresség.

És az anyagok csak az atomok közötti erős kötések miatt tűnnek szilárdnak, amelyek gyengülésével az anyag módosul. Így az atom felépítésének kvantumelmélete lehetővé teszi, hogy a körülöttünk lévő világra teljesen más szemmel nézzen.

Az atomelmélet megalapítója, Niels Bohr egy érdekes koncepciót terjesztett elő, miszerint az atomban lévő elektronok nem állandóan bocsátanak ki energiát, hanem csak a pályájuk közötti átmenet pillanatában. Bohr elmélete számos atomon belüli folyamat magyarázatát segítette, és áttörést ért el a tudomány területén is, mint például a kémia, megmagyarázva a Mendelejev által létrehozott táblázat határát. Az utolsó elem szerint, amely időben és térben létezhet, százharminchét sorszáma van, és a százharmincnyolcadtól kezdődő elemek nem létezhetnek, mivel létezésük ellentmond a relativitáselméletnek. Továbbá Bohr elmélete megmagyarázta az ilyenek természetét fizikai jelenség mint az atomspektrumok.

Ezek a szabad atomok kölcsönhatásának spektrumai, amelyek az energia sugárzásából erednek. Az ilyen jelenségek jellemzőek a gáznemű, gőzös és a plazma állapotú anyagokra. Így a kvantumelmélet forradalmat hozott a fizika világában, és lehetővé tette a tudósok számára, hogy ne csak e tudomány, hanem számos kapcsolódó tudomány területén is fejlődjenek: a kémia, a termodinamika, az optika és a filozófia területén. És lehetővé tette az emberiség számára, hogy behatoljon a dolgok természetének titkaiba.

Sokat kell még átadni az emberiségnek tudatában annak érdekében, hogy felismerje az atomok természetét, megértse viselkedésük és kölcsönhatásuk alapelveit. Ezt megértve képesek leszünk megérteni a körülöttünk lévő világ természetét, mert minden, ami körülvesz minket, kezdve a porszemekkel, egészen a napig, és mi magunk - minden atomokból áll, amelyek természete titokzatos és elképesztő és sok titkot rejt magában.

Egy autó visszaküldése garanciális vagy kvantumfizikai bábuknak.

Tegyük fel, hogy 3006. Elmegy a "csatlakoztatotthoz", és 600 évig részletekben vásárol egy olcsó kínai időgépet. Szeretne egy héttel előre merülni, hogy berendezze egy fogadóiroda irodáját. A nagy jackpotra számítva, eszeveszetten beírva az érkezés dátumát egy kék műanyag dobozra ...

És itt a nevetés: A Nikadim-chronon konverter menet közben kiég benne. A gép elhaló nyikorgást ad ki, és 62342 -t dob ​​be. Az emberiséget hátsó sarokra és szárra osztották, és szétszórták a távoli galaxisokban. A nap elkelt az idegeneknek, a Földet óriási radioaktív szilíciumférgek uralják. A légkör fluor és klór keveréke. Hőmérséklet mínusz 180 fok. A föld erodálódott, ráadásul tizenöt méterről a fluoritkristályok sziklájára zuhan. Az utolsó kilégzéskor gyakorolja a galaktikus polgári jogát, hogy a kulcstartóját egyetlen alkalommal hívja. Hívja a központot technikai támogatás"Csatlakoztatva", ahol egy udvarias robot tájékoztatja Önt, hogy az időgépre 100 év garancia vonatkozik, és az ő idejében tökéletesen működik, és 62342 -ben millió fillért kapott, amelyet az emberi beszédmechanizmus nem mondhat ki egy kifizetetlen törlesztőrészletre.

Áldjon és mentsen! Uram, köszönöm, hogy ebben a száraz, medve múltban élsz, ahol az ilyen lehetőségek lehetetlenek!
... Bár, nem! A nagyok nagy része tudományos felfedezések nem olyan epikus eredményeket adnak, mint a különböző sci -fi íróknak tűnik.

A lézerek nem égetnek városokat és bolygókat - rögzítik és továbbítják az információkat, szórakoztatják az iskolásokat. A nanotechnológia nem alakítja át az univerzumot egy önreplikáló nanobot-hordává. Vízhatlanabbá teszik az esőkabátot és tartósabbá teszik a betont. A tengerben felrobbant atombomba egyszer sem indította el a hidrogénmagok termonukleáris fúziójának láncreakcióját, és egy másik nappá változtatott minket. A Hadronütköző nem fordította kifelé a bolygót, és az egész világot fekete lyukba rántotta. A mesterséges intelligenciát már létrehozták, csak most csak gúnyolja az emberiség megsemmisítésének gondolatát.
Ez alól az időgép sem kivétel. A tény az, hogy a múlt század közepén jött létre. Nem öncélúan épült, hanem csak egy kis, leírhatatlan, de nagyon figyelemre méltó eszköz létrehozásának eszközeként.

Egy időben Dmitrij Nikolaevich Grachev professzort nagyon megzavarta az alkotás kérdése hatékony eszközök védelem a rádió sugárzása ellen. Első pillantásra a feladat lehetetlennek tűnt - a készüléknek minden rádióhullámra sajátjával kellett reagálnia, és ugyanakkor semmilyen módon nem volt kötve a jelforráshoz (mivel ellenség). Dmitrij Nyikolajevics egyszer megfigyelte, hogy a gyerekek hogyan játszanak "ugrálót" az udvaron. A játékban a legokosabb nyer, aki a leghatékonyabban kerülgeti a labdát. Ehhez koordinációra van szükség, és ami a legfontosabb, a labda pályájának előrejelzésére.

Az előrejelzési képességet a számítási erőforrás határozza meg. De a mi esetünkben a számítási erőforrások növekedése sehova sem vezet. Még a legmodernebb szuperszámítógépek is hiányolják a sebességet és a pontosságot ehhez. Arról volt szó, hogy egy spontán folyamatot jósoltak meg a mikrohullámú - rádióhullám félperiódusának sebességével.

A professzor felvette a bokrok közé repült labdát, és visszadobta a gyerekeknek. Miért kell megjósolni, hogy merre tart a labda, ha már megérkezett? Megtalálták a kiutat: az ismeretlen bemeneti rádiójel jellemzői a közeljövőben jól ismertek, és egyszerűen nincs szükség számításokra. Elég, ha közvetlenül ott mérjük őket. De itt van a balszerencse - lehetetlen időben haladni még egy nanoszekundumig sem. Ez azonban nem volt szükséges a feladathoz. Csak az szükséges, hogy a készülék érzékeny eleme, a tranzisztor, legalább részben a közeljövőben legyen. És itt a kvantum -szuperpozíció nemrég felfedezett jelensége mentett meg. Ennek jelentése az, hogy egy és ugyanaz a részecske egyszerre lehet különböző helyeken és időpontokban.

Ennek eredményeként Grachev professzor tömeges orientációjú kvantumot hozott létre elektronikus csapda- egy valós idejű gép, amelyben először egy félvezető chipet hoztak létre, amelynek néhány elektronja a jövőben és egyúttal a jelenben van. Ugyanazon TMA prototípusa - a Grachev -rezonátort vezérlő chip. Azt mondhatjuk, hogy ez a dolog mindig egy láb lesz a jövőben.