A fák aranyló őszi lombja fényesen ragyogott. Az esti nap sugarai megérintették az elvékonyodott tetejét. A fény áttört az ágak között, és bizarr alakok látványát rendezte az egyetemi „kapterka” falán.
Sir Hamilton elgondolkodó tekintete lassan elsiklott, és Chiaroscuro játékát figyelte. Az ír matematikus fejében a gondolatok, ötletek és következtetések igazi olvasztótégelye volt. Tisztában volt vele, hogy sok jelenség magyarázata a newtoni mechanika segítségével olyan, mint az árnyékok játéka a falon, amelyek megtévesztően egymásba fonják az alakokat, és sok kérdést megválaszolatlanul hagynak. „Lehet, hogy ez egy hullám… vagy talán egy részecskék folyama” – tűnődött a tudós –, vagy a fény mindkét jelenség megnyilvánulása. Mint az árnyékból és a fényből szőtt figurák.”
A kvantumfizika kezdete
Érdekes nézni a nagyszerű embereket, és megpróbálni megérteni, hogyan születnek nagyszerű ötletek, amelyek megváltoztatják az egész emberiség fejlődésének menetét. Hamilton egyike azoknak, akik a kvantumfizika eredeténél álltak. Ötven évvel később, a huszadik század elején sok tudós foglalkozott az elemi részecskék tanulmányozásával. A megszerzett tudás következetlen és össze nem állított volt. Az első bizonytalan lépések azonban megtörténtek.
A mikrovilág megértése a 20. század elején
1901-ben bemutatták az atom első modelljét, és bemutatták tönkremenetelét, a közönséges elektrodinamika szemszögéből. Ugyanebben az időszakban Max Planck és Niels Bohr számos munkát publikált az atom természetéről. A fáradságos munkájuk ellenére az atom szerkezetét nem tudták teljesen.
Néhány évvel később, 1905-ben egy kevéssé ismert német tudós, Albert Einstein közzétett egy jelentést a fénykvantum két állapotú – hullám és korpuszkuláris (részecskék) – létezésének lehetőségéről. Munkájában olyan érvek hangzottak el, amelyek megmagyarázzák a modell kudarcának okát. Einstein látásmódját azonban korlátozta az atommodell régi értelmezése.
Niels Bohr és munkatársai 1925-ben végzett számos munkája után egy új irány született – egyfajta kvantummechanika. Harminc évvel később jelent meg egy gyakori kifejezés – a „kvantummechanika”.
Mit tudunk a kvantumokról és furcsaságaikról?
Ma a kvantumfizika elég messzire ment. Sok különböző jelenséget fedeztek fel. De mit is tudunk valójában? A választ egy modern tudós adja meg. „Az ember vagy hinni lehet a kvantumfizikában, vagy nem érti” – fogalmaz Richard Feynman. Gondold át magad. Elegendő egy olyan jelenséget említeni, mint a részecskék kvantum-összefonódása. Ez a jelenség a tudományos világot a teljes tanácstalanság helyzetébe sodorta. Még nagyobb döbbenetaz volt, hogy a kapott paradoxon összeegyeztethetetlen Newton és Einstein törvényeivel.
A fotonok kvantumösszefonódásának hatását először 1927-ben vitatták meg az ötödik Solvay-kongresszuson. Heves vita alakult ki Niels Bohr és Einstein között. A kvantumösszefonódás paradoxona teljesen megváltoztatta az anyagi világ lényegének megértését.
Ismert, hogy minden test elemi részecskékből áll. Ennek megfelelően a kvantummechanika összes jelensége tükröződik a hétköznapi világban. Niels Bohr azt mondta, hogy ha nem nézzük a Holdat, akkor nem létezik. Einstein ezt ésszerűtlennek tartotta, és úgy vélte, hogy az objektum a megfigyelőtől függetlenül létezik.
A kvantummechanika problémáinak tanulmányozásakor meg kell érteni, hogy mechanizmusai és törvényei összefüggenek egymással, és nem engedelmeskednek a klasszikus fizikának. Próbáljuk megérteni a legvitatottabb területet - a részecskék kvantumösszefonódását.
Kvantumösszefonódás-elmélet
Először is érdemes megértenünk, hogy a kvantumfizika olyan, mint egy feneketlen kút, amelyben bármi megtalálható. A kvantumösszefonódás jelenségét a múlt század elején Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck és sok más fizikus tanulmányozta. A huszadik század során világszerte tudósok ezrei tanulmányozták és kísérleteztek aktívan.
A világ a fizika szigorú törvényeinek van alávetve
Miért van ekkora érdeklődés a kvantummechanika paradoxonai iránt? Minden nagyon egyszerű: a fizikai világ bizonyos törvényeinek engedelmeskedve élünk. A predesztináció „megkerülésének” képessége mágikus ajtót nyit, túlahol minden lehetségessé válik. Például a "Schrödinger macskája" koncepciója az anyag irányításához vezet. Lehetővé válik az információk teleportálása is, ami kvantumösszefonódást okoz. Az információ továbbítása távolságtól függetlenül azonnali lesz. Ez a kérdés még tanulmányozás alatt áll, de pozitív tendencia van.
Analógia és megértés
Mi a kvantumösszefonódás egyedisége, hogyan lehet megérteni és mi történik vele? Próbáljuk meg kitalálni. Ehhez némi gondolatkísérletre lesz szükség. Képzeld el, hogy két doboz van a kezedben. Mindegyikben van egy csíkos golyó. Most adunk egy dobozt az űrhajósnak, és a Marsra repül. Amint kinyitja a dobozt és látja, hogy a golyón lévő csík vízszintes, a másik dobozban a golyó automatikusan függőleges csíkot kap. Ez egyszerű szavakkal kifejezett kvantumösszefonódás lesz: az egyik objektum előre meghatározza a másik helyzetét.
Azonban meg kell érteni, hogy ez csak felületes magyarázat. A kvantumösszefonódás eléréséhez az szükséges, hogy a részecskék azonos eredetűek legyenek, mint az ikrek.
Nagyon fontos megérteni, hogy a kísérlet megszakad, ha valaki előtted volt lehetősége megnézni legalább az egyik objektumot.
Hol használható a kvantumösszefonódás?
A kvantumösszefonódás elve felhasználható információk nagy távolságra történő továbbításáraazonnal. Egy ilyen következtetés ellentmond Einstein relativitáselméletének. Azt mondja, hogy a maximális mozgási sebesség csak a fényben rejlik - másodpercenként háromszázezer kilométer. Ez az információátadás lehetővé teszi a fizikai teleportáció létezését.
A világon minden információ, beleértve az anyagot is. A kvantumfizikusok erre a következtetésre jutottak. 2008-ban egy elméleti adatbázis alapján szabad szemmel is lehetett látni a kvantumösszefonódást.
Ez ismét azt sugallja, hogy nagy felfedezések küszöbén állunk – térben és időben mozogva. Az Univerzumban az idő diszkrét, ezért a hatalmas távolságokon átívelő pillanatnyi mozgás lehetővé teszi, hogy különböző idősűrűségbe kerüljünk (Einstein, Bohr hipotézisei alapján). Talán a jövőben ez olyan valóság lesz, mint ma a mobiltelefon.
Etherdinamika és kvantumösszefonódás
Egyes vezető tudósok szerint a kvantumösszefonódás azzal magyarázható, hogy a teret egyfajta éter – fekete anyag – tölti meg. Bármely elemi részecske, mint tudjuk, hullám és testrész (részecske) formájában létezik. Egyes tudósok úgy vélik, hogy minden részecske a sötét energia "vászonján" van. Ezt nem könnyű megérteni. Próbáljuk kitalálni más módon – az asszociációs módszerrel.
Képzeld el magad a tengerparton. Enyhe szellő és enyhe szellő. Látod a hullámokat? És valahol a távolban, a napsugarak visszaverődésében egy vitorlás látszik.
A hajó lesz a mi elemi részecskénk, a tenger pedig éter (sötét)energia). A tenger látható hullámok és vízcseppek formájában is mozgásban lehet. Ugyanígy minden elemi részecske lehet csak egy tenger (annak szerves része) vagy egy különálló részecske - egy csepp.
Ez egy leegyszerűsített példa, minden kicsit bonyolultabb. A megfigyelő jelenléte nélküli részecskék hullám formájúak, és nincs rögzített helyük.
A fehér vitorlás kitüntetett tárgy, különbözik a tenger vizének felszínétől és szerkezetétől. Ugyanígy vannak "csúcsok" az energiaóceánban is, amelyeket olyan általunk ismert erők megnyilvánulásaiként fogunk fel, amelyek a világ anyagi részét formálták.
A Mikrovilág a saját törvényei szerint él
A kvantumösszefonódás elve megérthető, ha figyelembe vesszük azt a tényt, hogy az elemi részecskék hullámok formájában vannak. Konkrét hely és jellemzők nélkül mindkét részecske az energia óceánjában van. Abban a pillanatban, amikor a megfigyelő megjelenik, a hullám tapintható tárggyá „változik”. A második részecske az egyensúlyi rendszert megfigyelve ellentétes tulajdonságokat szerez.
A leírt cikknek nem célja a kvantumvilág terjedelmes tudományos leírása. Egy hétköznapi ember felfogási képessége azon alapul, hogy képes-e megérteni a bemutatott anyagot.
A részecskefizika a kvantumállapotok összefonódását vizsgálja egy elemi részecske spinje (forgása) alapján.
Tudományos nyelv (leegyszerűsítve) - a kvantumösszefonódást különböző pörgetések határozzák meg. NÁL NÉLA tárgyak megfigyelésének folyamata során a tudósok azt látták, hogy csak két forgás lehet - mentén és keresztben. Furcsa módon más pozíciókban a részecskék nem „pózolnak” a megfigyelő számára.
Új hipotézis – egy új világnézet
A mikrokozmosz – az elemi részecskék terének – tanulmányozása számos hipotézist és feltevést adott. A kvantumösszefonódás hatása arra késztette a tudósokat, hogy elgondolkodjanak valamiféle kvantum-mikrorács létezésén. Véleményük szerint minden csomóponton - a metszésponton - van egy kvantum. Minden energia egy integrált rács, és a részecskék megnyilvánulása és mozgása csak a rács csomópontjain keresztül lehetséges.
Egy ilyen rács "ablakának" mérete meglehetősen kicsi, és a modern berendezések mérése lehetetlen. Ennek a hipotézisnek a megerősítése vagy cáfolata érdekében azonban a tudósok úgy döntöttek, hogy tanulmányozzák a fotonok mozgását egy térbeli kvantumrácsban. A lényeg az, hogy a foton akár egyenesen, akár cikcakkosan mozoghat - a rács átlója mentén. A második esetben nagyobb távolság leküzdése után több energiát fog költeni. Ennek megfelelően ez más lesz, mint egy egyenes vonalban mozgó foton.
Talán idővel megtudjuk, hogy térbeli kvantumrácsban élünk. Vagy ez a feltételezés téves. Azonban a kvantumösszefonódás elve jelzi a rács létezésének lehetőségét.
Egyszerűsítve, egy hipotetikus térbeli "kockában" az egyik arc definíciója egyértelműen ellentétes jelentéssel bír a másikéval. Ez a térszerkezet megőrzésének elve -idő.
Epilógus
A kvantumfizika varázslatos és titokzatos világának megértéséhez érdemes alaposan szemügyre venni a tudomány elmúlt ötszáz évének alakulását. Régen a Föld lapos volt, nem gömb alakú. Az ok nyilvánvaló: ha kereknek veszed a formáját, akkor a víz és az emberek nem fognak tudni ellenállni.
Amint látjuk, a probléma az összes cselekvő erő teljes elképzelésének hiányában állt fenn. Lehetséges, hogy a modern tudománynak nincs elképzelése az összes ható erőről ahhoz, hogy megértse a kvantumfizikát. A látáshézagok ellentmondások és paradoxonok rendszerét idézik elő. Talán a kvantummechanika varázslatos világa rejti a választ ezekre a kérdésekre.
