Kvant mexanikasının ixtirasından əvvəl mövcud olan klassik fizika təbiəti adi (makroskopik) miqyasda təsvir edir. Klassik fizikada olan nəzəriyyələrin əksəriyyətini bizim adət etdiyimiz tərəzilərdə işləyən yaxınlaşmalar kimi çıxarmaq olar. Kvant fizikası (həmçinin kvant mexanikasıdır) klassik elmdən onunla fərqlənir ki, birləşmiş sistemin enerjisi, impuls, bucaq impulsu və digər kəmiyyətləri diskret qiymətlərlə (kvantlaşdırma) məhduddur. Cisimlər həm hissəciklər şəklində, həm də dalğalar şəklində (dalğa hissəciklərinin ikiliyi) xüsusi xüsusiyyətlərə malikdirlər. Həmçinin bu elmdə kəmiyyətlərin ölçülə biləcəyi dəqiqliyə məhdudiyyətlər var (qeyri-müəyyənlik prinsipi).
Demək olar ki, dəqiq elmlərdə kvant fizikası yarandıqdan sonra bir növ inqilab baş verdi ki, bu da əvvəllər təkzibedilməz həqiqətlər hesab edilən bütün köhnə qanunlara yenidən baxmağa və təhlil etməyə imkan verdi. Bu yaxşıdır, yoxsa pis? Bəlkə də yaxşı bir şey, çünki əsl elm heç vaxt yerində qalmamalıdır.
Lakin "kvant inqilabı" çevrildiƏvvəllər inandıqları şeylərin təcili təftiş və yeni reallığa uyğunlaşmaya ehtiyacı olan səhv və arxaik nəzəriyyələr toplusuna çevrilməsi ilə barışmalı olan köhnə məktəb fizikləri üçün bir növ zərbə oldu.. Əksər fiziklər tanınmış elm haqqında bu yeni fikirləri həvəslə qəbul edərək onun öyrənilməsinə, inkişafına və həyata keçirilməsinə töhfə verdilər. Bu gün kvant fizikası bütövlükdə bütün elmlər üçün dinamikanı müəyyən edir. Onun sayəsində qabaqcıl eksperimental layihələr (Böyük Adron Kollayderi kimi) yaranıb.
Açılış
Kvant fizikasının əsasları haqqında nə demək olar? O, 1900-cü ildə Maks Plankın həlli və bir çox elmi problemlərin radiasiya probleminə yanaşması, 1905-ci ildə bir məqalədə enerji və tezlik arasındakı uyğunluq kimi klassik fizika ilə uzlaşmaq mümkün olmayan hadisələri izah etmək məqsədi daşıyan müxtəlif nəzəriyyələrdən tədricən ortaya çıxdı. Fotoelektrik effektləri izah edən Albert Eynşteyn tərəfindən. Kvant fizikasının erkən nəzəriyyəsi 1920-ci illərin ortalarında Ervin Şrödinger, Verner Heyzenberq, Maks Born və başqaları tərəfindən əsaslı şəkildə yenidən işlənmişdir. Müasir nəzəriyyə müxtəlif xüsusi hazırlanmış riyazi konsepsiyalarda formalaşdırılır. Onlardan birində arifmetik funksiya (və ya dalğa funksiyası) bizə impulsun yerləşmə ehtimalının amplitudası haqqında hərtərəfli məlumat verir.
Buteynlər üçün kvant fizikasının əsasları
Dalğanın elmi tədqiqiİşığın mahiyyəti 200 ildən çox əvvəl, o dövrün böyük və tanınmış alimlərinin öz eksperimental müşahidələri əsasında işıq nəzəriyyəsini irəli sürdükləri, inkişaf etdirmələri və sübut etmələri ilə başladı. Onlar buna dalğa deyirdilər.
1803-cü ildə məşhur ingilis alimi Tomas Yanq özünün məşhur ikili eksperimentini apardı və bunun nəticəsində o, "İşığın və rəngin təbiəti haqqında" adlı məşhur əsərini yazdı və bu, haqqında müasir fikirlərin formalaşmasında böyük rol oynadı. bu tanış hadisələr. Bu təcrübə bu nəzəriyyənin ümumi qəbulunda böyük rol oynadı.
Belə təcrübələr tez-tez müxtəlif kitablarda təsvir edilir, məsələn, "Butaforlar üçün Kvant Fizikasının Əsasları". Elementar hissəciklərin sürətləndirilməsi ilə müasir təcrübələr, məsələn, Böyük Adron Kollayderində Hiqqs bozonunun axtarışı (qısaca LHC) bir çox sırf nəzəri kvant nəzəriyyələrinin praktiki təsdiqini tapmaq üçün dəqiq həyata keçirilir.
Tarix
1838-ci ildə Maykl Faraday bütün dünyanı sevindirərək katod şüalarını kəşf etdi. Bu sensasiyalı tədqiqatlardan sonra Qustav Kirchhoff tərəfindən "qara cisim" adlanan radiasiya problemi (1859) haqqında bəyanat, eləcə də Lüdviq Boltsmanın hər hansı fiziki sistemin enerji hallarının da ola biləcəyi ilə bağlı məşhur fərziyyəsi izlənildi. diskret olun (1877). Daha sonra Maks Plank (1900) tərəfindən hazırlanmış kvant hipotezi meydana çıxdı. O, kvant fizikasının əsaslarından biri hesab olunur. Plankın cəsarətli fərziyyəsi enerjinin diskret “kvanta”larda həm buraxıla, həm də udulmasına imkan verir.(və ya enerji paketləri), qara cisim şüalanmasının müşahidə olunan nümunələrinə tam uyğundur.
Dünya şöhrətli Albert Eynşteyn kvant fizikasına böyük töhfə verdi. Kvant nəzəriyyələrindən təsirlənərək, özünün nəzəriyyələrini inkişaf etdirdi. Ümumi nisbilik nəzəriyyəsi - belə adlanır. Kvant fizikasının kəşfləri xüsusi nisbilik nəzəriyyəsinin inkişafına da təsir göstərmişdir. Keçən əsrin birinci yarısında bir çox alimlər Eynşteynin təklifi ilə bu elmi öyrənməyə başladılar. O vaxtlar öndə gedirdi, hamı onu bəyənir, hamı onunla maraqlanırdı. Təəccüblü deyil ki, o, klassik fizika elmində çoxlu "dəlikləri" bağladığına görə (lakin o, həm də yenilərini yaratdı) zamanda səyahət, telekinezi, telepatiya və paralel dünyalar üçün elmi əsaslandırma təklif etdi.
Müşahidəçinin rolu
Hər hansı hadisə və ya vəziyyət birbaşa müşahidəçidən asılıdır. Adətən, dəqiq elmlərdən uzaq insanlara kvant fizikasının əsasları qısaca belə izah edilir. Bununla belə, reallıq daha mürəkkəbdir.
Bu, əsrlər boyu insanların ətrafdakı hadisələrə təsir etmək qabiliyyətinə təkid edən bir çox gizli və dini ənənələrə mükəmməl uyğun gəlir. Bu, müəyyən mənada ekstrasensor qavrayışın elmi izahı üçün də əsasdır, çünki indi insanın (müşahidəçinin) düşüncə gücü ilə fiziki hadisələrə təsir göstərə bilməsi haqqında deyilənlər absurd görünmür.
Müşahidə olunan hadisə və ya obyektin hər bir öz halı uyğun gəlirmüşahidəçinin xüsusi vektoru. Operatorun (müşahidəçinin) spektri diskretdirsə, müşahidə olunan obyekt yalnız diskret xüsusi qiymətlərə çata bilər. Yəni müşahidə obyekti, eləcə də onun xüsusiyyətləri tam olaraq məhz bu operator tərəfindən müəyyən edilir.
Kvant fizikasının əsasları mürəkkəb sözlərlə
Adi klassik mexanikadan (və ya fizikadan) fərqli olaraq, mövqe və impuls kimi birləşən dəyişənlər üçün eyni vaxtda proqnoz vermək olmaz. Məsələn, elektronlar (müəyyən bir ehtimalla) kosmosun müəyyən bölgəsində yerləşə bilər, lakin onların riyazi dəqiq mövqeyi əslində məlum deyil.
Sabit ehtimal sıxlığının konturları, tez-tez "buludlar" olaraq adlandırılır, elektronun ən çox harada yerləşəcəyini konseptuallaşdırmaq üçün atomun nüvəsi ətrafında çəkilə bilər. Heisenberg Qeyri-müəyyənlik Prinsipi, birləşmə impulsunu nəzərə alaraq hissəciyi dəqiq yerləşdirməyin mümkünsüzlüyünü sübut edir. Bu nəzəriyyədəki bəzi modellər sırf mücərrəd hesablama xarakteri daşıyır və tətbiqi dəyəri nəzərdə tutmur. Bununla belə, onlar çox vaxt atom altı hissəciklər və digər incə məsələlər səviyyəsində mürəkkəb qarşılıqlı təsirləri hesablamaq üçün istifadə olunur. Bundan əlavə, fizikanın bu sahəsi elm adamlarına bir çox dünyaların həqiqi mövcudluğunun mümkünlüyünü güman etməyə imkan verdi. Yəqin ki, tezliklə onları görə biləcəyik.
Dalğa funksiyaları
Kvant fizikasının qanunları çox həcmli və müxtəlifdir. ilə kəsişirlərdalğa funksiyaları anlayışı. Bəzi xüsusi dalğa funksiyaları təbii olaraq sabit və ya zamandan asılı olmayan ehtimalların yayılmasını yaradır, məsələn, enerjinin stasionar vəziyyətində zaman dalğa funksiyasına görə yox kimi görünəndə. Bu, onun əsasını təşkil edən kvant fizikasının təsirlərindən biridir. Maraqlı fakt ondan ibarətdir ki, zaman fenomeni bu qeyri-adi elmdə köklü şəkildə yenidən işlənmişdir.
Pertürbasiya nəzəriyyəsi
Lakin kvant fizikasında düsturlar və nəzəriyyələrlə işləmək üçün lazım olan həlləri inkişaf etdirməyin bir neçə etibarlı yolu var. Adətən "təzyiq nəzəriyyəsi" kimi tanınan belə üsullardan biri elementar kvant mexaniki modeli üçün analitik nəticədən istifadə edir. Daha sadə bir modellə əlaqəli daha mürəkkəb bir model hazırlamaq üçün təcrübələrdən nəticə çıxarmaq üçün yaradılmışdır. Rekursiya belə çıxır.
Bu yanaşma mikroskopik reallıqda müxtəlif hadisələri şərh etmək üçün son dərəcə populyar olan kvant xaos nəzəriyyəsində xüsusilə vacibdir.
Qaydalar və qanunlar
Kvant mexanikasının qaydaları əsasdır. Bir sistemin yerləşdirmə sahəsinin tamamilə əsas olduğunu iddia edirlər (nöqtə məhsulu var). Başqa bir ifadə budur ki, bu sistemin müşahidə etdiyi təsirlər eyni zamanda bu mühitdəki vektorlara təsir edən özünəməxsus operatorlardır. Lakin onlar bizə hansı Hilbert fəzasında və hansı operatorların mövcud olduğunu demirlərBu an. Onlar kvant sisteminin kəmiyyət təsvirini vermək üçün uyğun şəkildə seçilə bilər.
Məna və təsir
Bu qeyri-adi elmin başlanğıcından kvant mexanikasının öyrənilməsinin bir çox antiintuitiv aspektləri və nəticələri yüksək fəlsəfi mübahisələrə və bir çox şərhlərə səbəb olmuşdur. Hətta müxtəlif amplitudaların və ehtimal paylamalarının hesablanması qaydaları kimi fundamental suallar ictimaiyyət və bir çox aparıcı alimlər tərəfindən hörmətə layiqdir.
Richard Feynman, məsələn, bir dəfə təəssüflə qeyd etdi ki, elm adamlarından heç birinin kvant mexanikasını başa düşdüyünə qətiyyən əmin deyil. Steven Weinberg-ə görə, hazırda kvant mexanikasının hər kəsə uyğun bir şərhi yoxdur. Bu onu deməyə əsas verir ki, elm adamları özlərinin də varlığını tam başa düşmək və izah etmək üçün “canavarı” yaratmışlar. Lakin bu, heç bir şəkildə bu elmin aktuallığına və populyarlığına xələl gətirmir, əksinə, həqiqətən mürəkkəb və anlaşılmaz problemləri həll etmək istəyən gənc mütəxəssisləri cəlb edir.
Bundan başqa, kvant mexanikası Kainatın obyektiv fiziki qanunlarına tam yenidən baxmağa məcbur etdi ki, bu da yaxşı xəbərdir.
Kopenhagen təfsiri
Bu şərhə görə, klassik fizikadan bizə məlum olan səbəb əlaqəsinin standart tərifinə artıq ehtiyac yoxdur. Kvant nəzəriyyələrinə görə, bizim üçün adi mənada səbəb əlaqəsi ümumiyyətlə mövcud deyil. Onlardakı bütün fiziki hadisələr ən kiçik elementarın qarşılıqlı təsiri nöqteyi-nəzərindən izah olunuratom altı səviyyədə hissəciklər. Bu sahə qeyri-mümkün görünsə də, son dərəcə perspektivlidir.
Kvant psixologiyası
Kvant fizikası ilə insan şüuru arasındakı əlaqə haqqında nə demək olar? Bu, Robert Anton Wilsonun 1990-cı ildə yazdığı "Kvant Psixologiyası" adlı kitabda gözəl yazılmışdır.
Kitabda irəli sürülən nəzəriyyəyə görə, beynimizdə baş verən bütün proseslər bu məqalədə izah edilən qanunlara görədir. Yəni bu, bir növ kvant fizikası nəzəriyyəsini psixologiyaya uyğunlaşdırmaq cəhdidir. Bu nəzəriyyə paraelmi hesab olunur və akademik ictimaiyyət tərəfindən tanınmır.
Wilsonun kitabı, onun fərziyyəsini az-çox sübut edən müxtəlif texnika və təcrübələr toplusunu təqdim etməsi ilə diqqət çəkir. Bu və ya digər şəkildə oxucu riyazi və fiziki modelləri humanitar elmlərə tətbiq etmək cəhdlərinin həyat qabiliyyətinə inanıb-inanmayacağına özü qərar verməlidir.
Wilsonun kitabı bəziləri tərəfindən mistik təfəkkürə haqq qazandırmaq və onu elmi cəhətdən sübut edilmiş yeni fiziki formulalara bağlamaq cəhdi kimi qəbul edildi. Bu olduqca qeyri-trivial və diqqəti çəkən iş 100 ildən artıqdır ki, tələb olunur. Kitab bütün dünyada nəşr olunur, tərcümə olunur və oxunur. Kim bilir, bəlkə də kvant mexanikasının inkişafı ilə elmi ictimaiyyətin kvant psixologiyasına münasibəti də dəyişəcək.
Nəticə
Tezliklə ayrı bir elmə çevrilən bu əlamətdar nəzəriyyə sayəsində biz ətraf mühiti tədqiq edə bildikatom altı hissəciklər səviyyəsində reallıq. Bu, mümkün olan ən kiçik səviyyədir, bizim qavrayışımız üçün tamamilə əlçatmazdır. Fiziklərin dünyamız haqqında əvvəllər bildiklərinin təcili yenidən nəzərdən keçirilməsinə ehtiyac var. Tamamilə hamı bununla razılaşır. Aydın oldu ki, müxtəlif hissəciklər bir-biri ilə tamamilə ağlasığmaz məsafələrdə qarşılıqlı təsir göstərə bilər, biz bunu yalnız mürəkkəb riyazi düsturlarla ölçə bilərik.
Bundan başqa, kvant mexanikası (və kvant fizikası) bir çox paralel reallıqların, zamanda səyahətin və tarix boyu yalnız elmi fantastika kimi qəbul edilən digər şeylərin mümkünlüyünü sübut etdi. Bu, şübhəsiz ki, təkcə elmə deyil, həm də bəşəriyyətin gələcəyinə böyük töhfədir.
Dünyanın elmi mənzərəsini sevənlər üçün bu elm həm dost, həm də düşmən ola bilər. Məsələ burasındadır ki, kvant nəzəriyyəsi paraelmi mövzuda müxtəlif fərziyyələr üçün geniş imkanlar açır, bu artıq alternativ psixoloji nəzəriyyələrdən birinin timsalında göstərilmişdir. Bəzi müasir okkultistlər, ezoteriklər və alternativ dini və mənəvi cərəyanların tərəfdarları (əksər hallarda psixokultlar) öz mistik nəzəriyyələrinin, inanclarının və təcrübələrinin rasionallığını və həqiqətini əsaslandırmaq üçün bu elmin nəzəri konstruksiyalarına müraciət edirlər.
Bu, nəzəriyyəçilərin sadə fərziyyələrinin və mücərrəd riyazi düsturların əsl elmi inqilaba gətirib çıxardığı və əvvəllər məlum olan hər şeyin üstündən xətt çəkən yeni bir elm yaratdığı görünməmiş bir haldır. Bəzidərəcədə, kvant fizikası Aristotel məntiqinin qanunlarını təkzib etdi, çünki o, “ya-ya da” seçimində daha bir (və bəlkə də bir neçə) alternativin olduğunu göstərdi.
