Kvantinės fizikos apžvalga
Kaip kvantinė mechanika paaiškina nematomą visatą
traffic_analyzer / Getty Images
Kvantinė fizika yra elgsenos tyrimas reikalas ir energijos molekuliniu, atominiu, branduoliniu ir dar mažesniu mikroskopiniu lygiu. XX amžiaus pradžioje mokslininkai išsiaiškino, kad makroskopinius objektus reglamentuojantys dėsniai tokiose mažose sferose neveikia taip pat.
Ką reiškia kvantinis?
„Kvantas“ kilęs iš lotynų kalbos, reiškiančios „kiek“. Tai reiškia atskirus medžiagos ir energijos vienetus, kurie yra numatyti ir stebimi kvantinėje fizikoje. Netgi erdvė ir laikas, kurie atrodo itin nenutrūkstami, turi mažiausią įmanomą reikšmę.
Kas sukūrė kvantinę mechaniką?
Mokslininkams įgyjant technologiją, leidžiančią matuoti tiksliau, buvo pastebėti keisti reiškiniai. Kvantinės fizikos atsiradimas siejamas su Maxo Plancko 1900 m. straipsniu apie juodųjų kūno spinduliuotę. Lauko plėtrą atliko Maksas Plankas , Albertas Einšteinas , Nielsas Boras , Richardas Feynmanas, Werneris Heisenbergas, Erwinas Schroedingeris ir kitos šios srities įžymybės. Ironiška, bet Albertas Einšteinas turėjo rimtų teorinių problemų su kvantine mechanika ir daugelį metų bandė tai paneigti arba modifikuoti.
Kuo ypatinga kvantinė fizika?
Kvantinės fizikos srityje kažko stebėjimas iš tikrųjų daro įtaką vykstantiems fiziniams procesams. Šviesos bangos veikia kaip dalelės, o dalelės – kaip bangos (vadinamos bangų dalelių dvilypumas ). Medžiaga gali pereiti iš vienos vietos į kitą nejudėdama per tarpinę erdvę (vadinama kvantiniu tuneliu). Informacija akimirksniu juda dideliais atstumais. Tiesą sakant, kvantinėje mechanikoje mes atrandame, kad visa visata iš tikrųjų yra tikimybių serija. Laimei, jis sugenda dirbant su dideliais objektais, kaip rodo Šrodingerio katė minties eksperimentas.
Kas yra kvantinis susipynimas?
Viena iš pagrindinių sąvokų yra kvantinis susipynimas , kuriame aprašoma situacija, kai kelios dalelės yra susietos taip, kad vienos dalelės kvantinės būsenos matavimas taip pat apriboja kitų dalelių matavimus. Geriausiai tai iliustruoja EPR paradoksas . Nors iš pradžių tai buvo minties eksperimentas, dabar tai buvo patvirtinta eksperimentiškai, atlikus testus, žinomus kaip Bello teorema .
Kvantinė optika
Kvantinė optika yra kvantinės fizikos šaka, kurioje daugiausia dėmesio skiriama šviesos arba fotonų elgsenai. Kvantinės optikos lygmenyje atskirų fotonų elgesys turi įtakos išeinančiai šviesai, priešingai nei klasikinė optika, kurią sukūrė seras Isaacas Newtonas. Lazeriai yra viena iš kvantinės optikos studijų programų.
Kvantinė elektrodinamika (QED)
Kvantinė elektrodinamika (QED) yra elektronų ir fotonų sąveikos tyrimas. Jį 1940-ųjų pabaigoje sukūrė Richardas Feynmanas, Julianas Schwingeris, Sinitro Tomonage ir kiti. QED prognozės dėl fotonų ir elektronų sklaidos yra tikslios iki vienuolikos skaitmenų po kablelio.
Vieningo lauko teorija
Vieningo lauko teorija yra tyrimų kelių, kuriais bandoma suderinti kvantinę fiziką, rinkinys Einšteino bendrosios reliatyvumo teorija , dažnai bandant konsoliduoti pagrindinės fizikos jėgos . Kai kurios unifikuotų teorijų rūšys apima (su tam tikru sutapimu):
- Kvantinė gravitacija
- Kilpinė kvantinė gravitacija
- Stygų teorija / Superstygų teorija / M-teorija
- Didžioji vieninga teorija
- Supersimetrija
- Visko teorija
Kiti kvantinės fizikos pavadinimai
Kvantinė fizika kartais vadinama kvantine mechanika arba kvantinio lauko teorija. Ji taip pat turi įvairių polaukių, kaip aptarta aukščiau, kurie kartais vartojami pakaitomis su kvantine fizika, nors kvantinė fizika iš tikrųjų yra platesnis visų šių disciplinų terminas.
Pagrindiniai atradimai, eksperimentai ir pagrindiniai paaiškinimai
Ankstyviausi radiniai
Bangos ir dalelės dvilypumas
Heisenbergo neapibrėžtumo principas
Priežastinis ryšys kvantinėje fizikoje – minties eksperimentai ir interpretacijos
- Kopenhagos interpretacija
- Šrodingerio katė
- EPR paradoksas
- Daugelio pasaulių interpretacija