Ağacların qızılı payız yarpaqları işıq saçırdı. Axşam günəşinin şüaları nazikləşmiş zirvələrə toxunurdu. İşıq budaqların arasından keçərək universitetin divarında "kapterka"nın titrədiyi qəribə fiqurlardan ibarət tamaşa nümayiş etdirdi.
Ser Hamiltonun düşüncəli baxışları yavaş-yavaş sürüşərək xiaroskuronun oyununa baxdı. İrlandiyalı riyaziyyatçının başında düşüncələrin, ideyaların və nəticələrin əsl ərimə qabı var idi. O, yaxşı bilirdi ki, bir çox hadisələrin Nyuton mexanikasının köməyi ilə izahı kölgələrin divarda oynanmasına, fiqurları aldadıcı şəkildə bir-birinə qarışdırıb, bir çox sualları cavabsız qoyan kölgələrə bənzəyir. "Bəlkə bu dalğadır… və ya bəlkə də hissəciklər axınıdır" deyə alim düşündü, "yaxud işıq hər iki hadisənin təzahürüdür. Kölgə və işıqdan toxunmuş fiqurlar kimi.”
Kvant fizikasının başlanğıcı
Böyük insanları izləmək və bütün bəşəriyyətin təkamül gedişatını dəyişdirən böyük ideyaların necə doğulduğunu anlamağa çalışmaq maraqlıdır. Hamilton kvant fizikasının başlanğıcında dayananlardan biridir. Əlli il sonra, XX əsrin əvvəllərində bir çox elm adamı elementar hissəciklərin tədqiqi ilə məşğul idi. Qazanılan biliklər uyğunsuz və tərtib olunmamış idi. Bununla belə, ilk sarsıntılı addımlar atıldı.
20-ci əsrin əvvəllərində mikro dünyanı anlamaq
1901-ci ildə atomun ilk modeli təqdim olundu və adi elektrodinamika nöqteyi-nəzərindən onun uğursuzluğu göstərildi. Eyni dövrdə Maks Plank və Nils Bor atomun təbiəti ilə bağlı çoxlu əsərlər nəşr etdirdilər. Onların zəhmətkeşliyinə baxmayaraq, atomun quruluşu haqqında tam bir anlayış yox idi.
Bir neçə il sonra, 1905-ci ildə az tanınan alman alimi Albert Eynşteyn işıq kvantının iki vəziyyətdə - dalğalı və korpuskulyar (hissəciklər) olmasının mümkünlüyü haqqında hesabat dərc etdi. Onun işində modelin uğursuzluğunun səbəbini izah edən arqumentlər verilmişdir. Bununla belə, Eynşteynin görmə qabiliyyəti atom modeli haqqında köhnə anlayışla məhdud idi.
1925-ci ildə Niels Bor və həmkarlarının çoxsaylı əsərlərindən sonra yeni bir istiqamət doğuldu - bir növ kvant mexanikası. Ümumi ifadə - "kvant mexanikası" otuz il sonra ortaya çıxdı.
Kvantlar və onların qəribəlikləri haqqında nə bilirik?
Bu gün kvant fizikası kifayət qədər irəli gedib. Çoxlu müxtəlif fenomenlər kəşf edilmişdir. Bəs biz həqiqətən nə bilirik? Cavabı müasir bir alim təqdim edir. Riçard Feynmanın tərifi “Kvant fizikasına ya inanmaq olar, ya da onu anlamamaq olar”. Özünüz fikirləşin. Hissəciklərin kvant dolaşıqlığı kimi bir hadisəni qeyd etmək kifayətdir. Bu fenomen elmi dünyanı tamamilə çaşqın vəziyyətə saldı. Daha çox şoknəticədə ortaya çıxan paradoksun Nyuton və Eynşteynin qanunları ilə bir araya sığmaması idi.
Fotonların kvant dolaşıqlığının təsiri ilk dəfə 1927-ci ildə beşinci Solvay Konqresində müzakirə edilmişdir. Niels Bor və Eynşteyn arasında qızğın mübahisə yaranıb. Kvant dolaşıqlığı paradoksu maddi dünyanın mahiyyəti haqqında anlayışı tamamilə dəyişdi.
Bütün cisimlərin elementar hissəciklərdən ibarət olduğu məlumdur. Müvafiq olaraq, kvant mexanikasının bütün hadisələri adi dünyada əks olunur. Niels Bor deyirdi ki, aya baxmasaq, deməli, o, mövcud deyil. Eynşteyn bunu ağılsız hesab etdi və obyektin müşahidəçidən asılı olmayaraq mövcud olduğuna inanırdı.
Kvant mexanikasının problemlərini öyrənərkən anlamaq lazımdır ki, onun mexanizmləri və qanunları bir-biri ilə bağlıdır və klassik fizikaya tabe olmur. Gəlin ən mübahisəli sahəni - hissəciklərin kvant dolaşıqlığını anlamağa çalışaq.
Kvant Dolaşma Nəzəriyyəsi
Başlamaq üçün başa düşməyə dəyər ki, kvant fizikası dibsiz bir quyu kimidir, orada hər şey tapıla bilər. Keçən əsrin əvvəllərində kvant dolaşıqlığı fenomeni Eynşteyn, Bor, Maksvell, Boyl, Bell, Plank və bir çox başqa fiziklər tərəfindən tədqiq edilmişdir. Bütün iyirminci əsr boyunca dünyada minlərlə alim onu fəal şəkildə tədqiq etdi və təcrübələr keçirdi.
Dünya fizikanın ciddi qanunlarına tabedir
Kvant mexanikasının paradokslarına niyə bu qədər maraq var? Hər şey çox sadədir: biz fiziki dünyanın müəyyən qanunlarına tabe olaraq yaşayırıq. Qədərdən "yan keçmək" bacarığı, kənarda sehrli bir qapı açırhər şeyin mümkün olduğu yerdə. Məsələn, “Şrödingerin pişiyi” anlayışı maddənin idarə olunmasına gətirib çıxarır. Kvant dolaşıqlığına səbəb olan məlumatı teleportasiya etmək də mümkün olacaq. Məsafədən asılı olmayaraq məlumatın ötürülməsi ani olacaq. Bu məsələ hələ öyrənilməkdədir, lakin müsbət tendensiya var.
Analogiya və anlayış
Kvant dolaşmasının unikallığı nədir, onu necə başa düşmək olar və onunla nə baş verir? Gəlin bunu anlamağa çalışaq. Bunun üçün bəzi düşüncə təcrübəsi tələb olunacaq. Təsəvvür edin ki, əlinizdə iki qutu var. Onların hər birində zolaqlı bir top var. İndi biz astronavta bir qutu veririk və o, Marsa uçur. Qutunu açıb topun üzərindəki zolağın üfüqi olduğunu görən kimi o biri qutuda top avtomatik olaraq şaquli zolaqlı olacaq. Bu, sadə sözlərlə ifadə edilən kvant dolaşıqlığı olacaq: bir obyekt digərinin mövqeyini əvvəlcədən müəyyən edir.
Ancaq başa düşmək lazımdır ki, bu, yalnız səthi izahatdır. Kvant dolaşıqlığını əldə etmək üçün hissəciklərin əkizlər kimi eyni mənşəli olması lazımdır.
Anlamaq çox vacibdir ki, sizdən əvvəl kimsə obyektlərdən ən azı birinə baxmaq imkanı əldə etsə, təcrübə pozulacaq.
Kvant dolaşıqlığı harada istifadə edilə bilər?
Kvant dolaşıqlığı prinsipi uzun məsafələrə məlumat ötürmək üçün istifadə edilə bilərdərhal. Belə bir nəticə Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsi ilə ziddiyyət təşkil edir. Orada deyilir ki, maksimum hərəkət sürəti yalnız işığa xasdır - saniyədə üç yüz min kilometr. Bu məlumat ötürülməsi fiziki teleportasiyanın mövcud olmasını mümkün edir.
Dünyada hər şey məlumatdır, o cümlədən maddə. Kvant fizikləri bu qənaətə gəliblər. 2008-ci ildə nəzəri məlumat bazasına əsaslanaraq, çılpaq gözlə kvant dolaşıqlığını görmək mümkün oldu.
Bu, bir daha göstərir ki, biz böyük kəşflərin astanasındayıq - məkan və zamanda hərəkət edirik. Kainatdakı vaxt diskretdir, ona görə də böyük məsafələr üzərində ani hərəkət müxtəlif zaman sıxlıqlarına (Einstein, Borun fərziyyələrinə əsaslanaraq) daxil olmağa imkan verir. Ola bilsin ki, gələcəkdə bu, cib telefonu bugünkü kimi reallıq olacaq.
Eterdinamika və kvant dolaşıqlığı
Bəzi aparıcı alimlərin fikrincə, kvant dolaşıqlığı kosmosun bir növ efir - qara maddə ilə doldurulması ilə izah olunur. İstənilən elementar hissəcik, bildiyimiz kimi, dalğa və cisimcik (zərrəcik) şəklində mövcuddur. Bəzi elm adamları bütün hissəciklərin qaranlıq enerjinin "kətanında" olduğuna inanırlar. Bunu başa düşmək asan deyil. Gəlin bunu başqa yolla - assosiasiya üsulu ilə anlamağa çalışaq.
Özünüzü çimərlikdə təsəvvür edin. Yüngül meh və yüngül meh. Dalğaları görürsən? Və hardasa uzaqlarda, günəş şüalarının əks olunmasında yelkənli qayıq görünür.
Gəmi bizim elementar hissəcikimiz, dəniz isə efir (qaranlıq) olacaq.enerji). Dəniz görünən dalğalar və su damcıları şəklində hərəkətdə ola bilər. Eyni şəkildə, bütün elementar hissəciklər sadəcə dəniz (onun ayrılmaz hissəsi) və ya ayrıca hissəcik - damcı ola bilər.
Bu sadələşdirilmiş nümunədir, hər şey bir az daha mürəkkəbdir. Müşahidəçinin iştirakı olmayan hissəciklər dalğa şəklindədir və sabit yeri yoxdur.
Ağ yelkənli qayıq əlamətdar obyektdir, o, dəniz suyunun səthindən və quruluşundan fərqlənir. Eyni şəkildə, enerji okeanında dünyanın maddi hissəsini formalaşdıran bizə məlum olan qüvvələrin təzahürü kimi qəbul edə biləcəyimiz “zirvələr” var.
Mikro dünya öz qanunları ilə yaşayır
Elementar zərrəciklərin dalğa şəklində olmasını nəzərə alsaq, kvant dolaşıqlığı prinsipini başa düşmək olar. Xüsusi bir yer və xüsusiyyətlər olmadan, hər iki hissəcik enerji okeanındadır. Müşahidəçi göründüyü anda dalğa toxunmaq üçün əlçatan bir obyektə "çevrilir". İkinci hissəcik, tarazlıq sistemini müşahidə edərək, əks xüsusiyyətlər əldə edir.
Təsvir olunan məqalə kvant dünyasının geniş elmi təsvirinə yönəlməyib. Adi insanın qavrama qabiliyyəti təqdim olunan materialı başa düşmək qabiliyyətinə əsaslanır.
Zərrəciklər fizikası elementar hissəciyin spininə (fırlanmasına) əsaslanan kvant hallarının dolaşıqlığını öyrənir.
Elmi dil (sadələşdirilmiş) - kvant dolaşıqlığı müxtəlif spinlərlə müəyyən edilir. ATObyektləri müşahidə edərkən alimlər gördülər ki, yalnız iki fırlanma ola bilər - boyunca və enində. Qəribədir ki, digər mövqelərdə hissəciklər müşahidəçiyə “poza vermir”.
Yeni fərziyyə - dünyaya yeni baxış
Mikrokosmosun - elementar hissəciklər məkanının tədqiqi bir çox fərziyyə və fərziyyələrin yaranmasına səbəb oldu. Kvant qarışmasının təsiri alimləri bir növ kvant mikro qəfəsinin mövcudluğu haqqında düşünməyə vadar etdi. Onların fikrincə, hər bir qovşaqda - kəsişmə nöqtəsində - bir kvant var. Bütün enerji inteqral qəfəsdir və hissəciklərin təzahürü və hərəkəti yalnız şəbəkənin düyünləri vasitəsilə mümkündür.
Belə bir barmaqlığın "pəncərəsinin" ölçüsü kifayət qədər kiçikdir və müasir avadanlıqla ölçülməsi mümkün deyil. Lakin bu fərziyyəni təsdiq və ya təkzib etmək üçün alimlər fotonların fəza kvant qəfəsindəki hərəkətini öyrənməyə qərar verdilər. Nəticə ondan ibarətdir ki, foton ya düz, ya da ziqzaqlarda - qəfəsin diaqonalı boyunca hərəkət edə bilər. İkinci halda, daha böyük bir məsafə qət edərək, daha çox enerji sərf edəcəkdir. Müvafiq olaraq, o, düz xətt üzrə hərəkət edən fotondan fərqli olacaq.
Bəlkə də zamanla fəza kvant şəbəkəsində yaşadığımızı öyrənəcəyik. Və ya bu fərziyyə səhv ola bilər. Bununla belə, qəfəsin mövcudluğunun mümkünlüyünü göstərən kvant dolaşıqlığı prinsipidir.
Sadə dillə desək, hipotetik məkan "kubunda" bir üzün tərifi digərinin açıq əks mənasını daşıyır. Bu, məkanın quruluşunu qorumaq prinsipidir -vaxt.
Epiloq
Kvant fizikasının sehrli və sirli dünyasını anlamaq üçün son beş yüz il ərzində elmin gedişatına diqqətlə baxmağa dəyər. Əvvəllər Yer kürə şəklində deyil, düz idi. Səbəbi aydındır: əgər onun formasını yuvarlaqlaşdırsanız, o zaman su və insanlar müqavimət göstərə bilməyəcəklər.
Gördüyümüz kimi, problem bütün hərəkət edən qüvvələrin tam baxışı olmadığı halda mövcud idi. Ola bilsin ki, müasir elmin kvant fizikasını başa düşmək üçün bütün fəaliyyət göstərən qüvvələrin baxışı yoxdur. Görmə boşluqları ziddiyyətlər və paradokslar sistemini doğurur. Bəlkə də kvant mexanikasının sehrli dünyası bu sualların cavabını özündə saxlayır.
