Majani ya miti ya vuli ya dhahabu yaling'aa sana. Mionzi ya jua ya jioni iligusa sehemu za juu zilizopunguzwa. Nuru hiyo ilipenya kwenye matawi na kuweka tamasha la watu wa ajabu waliokuwa wakipepea kwenye ukuta wa chuo kikuu "kapterka".
Mtazamo wa umakini wa Sir Hamilton uliteleza polepole, ukitazama mchezo wa chiaroscuro. Katika kichwa cha mwanahisabati wa Ireland kulikuwa na sufuria halisi ya kuyeyuka ya mawazo, mawazo na hitimisho. Alijua vyema kwamba maelezo ya matukio mengi kwa msaada wa mechanics ya Newton ni kama mchezo wa vivuli kwenye ukuta, takwimu zinazoingiliana kwa udanganyifu na kuacha maswali mengi bila majibu. "Labda ni wimbi … au labda ni mkondo wa chembe," mwanasayansi alifikiria, "au mwanga ni dhihirisho la matukio yote mawili. Kama takwimu zilizofumwa kutoka kwenye kivuli na nuru.”
Mwanzo wa fizikia ya quantum
Inavutia kutazama watu wakuu na kujaribu kuelewa jinsi mawazo makuu huzaliwa ambayo hubadilisha mkondo wa mageuzi ya wanadamu wote. Hamilton ni mmoja wa wale waliosimama kwenye asili ya fizikia ya quantum. Miaka hamsini baadaye, mwanzoni mwa karne ya ishirini, wanasayansi wengi walihusika katika utafiti wa chembe za msingi. Ujuzi uliopatikana haukuwa thabiti na haukujumuisha. Hata hivyo, hatua za kwanza tete zilichukuliwa.
Kuelewa ulimwengu mdogo mwanzoni mwa karne ya 20
Mnamo 1901, modeli ya kwanza ya atomi iliwasilishwa na kushindwa kwake kuonyeshwa, kutoka kwa mtazamo wa mienendo ya umeme ya kawaida. Katika kipindi hicho hicho, Max Planck na Niels Bohr walichapisha kazi nyingi juu ya asili ya atomi. Licha ya kazi yao ya uchungu, hapakuwa na uelewa kamili wa muundo wa atomi.
Miaka michache baadaye, mnamo 1905, mwanasayansi Mjerumani Albert Einstein ambaye hajulikani sana alichapisha ripoti juu ya uwezekano wa kuwepo kwa quantum nyepesi katika majimbo mawili - mawimbi na corpuscular (chembe). Katika kazi yake, hoja zilitolewa kuelezea sababu ya kushindwa kwa mfano. Hata hivyo, maono ya Einstein yalipunguzwa na uelewa wa zamani wa mfano wa atomi.
Baada ya kazi nyingi za Niels Bohr na wenzake mnamo 1925, mwelekeo mpya ulizaliwa - aina ya mechanics ya quantum. Usemi wa kawaida - "quantum mechanics" ulionekana miaka thelathini baadaye.
Tunajua nini kuhusu quanta na tabia zao za ajabu?
Leo, fizikia ya quantum imeenda mbali vya kutosha. Matukio mengi tofauti yamegunduliwa. Lakini tunajua nini hasa? Jibu linatolewa na mwanasayansi mmoja wa kisasa. "Mtu anaweza kuamini katika fizikia ya quantum au asielewe," ni ufafanuzi wa Richard Feynman. Fikiria juu yako mwenyewe. Itatosha kutaja jambo kama vile msongamano wa chembe. Jambo hili limeingiza ulimwengu wa kisayansi katika hali ya kuchanganyikiwa kabisa. Hata mshtuko zaidiilikuwa kwamba kitendawili kilichotokea hakipatani na sheria za Newton na Einstein.
Kwa mara ya kwanza athari ya msongamano wa wingi wa fotoni ilijadiliwa mnamo 1927 kwenye Kongamano la tano la Solvay. Mabishano makali yalizuka kati ya Niels Bohr na Einstein. Kitendawili cha msongamano wa quantum kimebadilisha kabisa uelewa wa kiini cha ulimwengu wa nyenzo.
Inajulikana kuwa miili yote inajumuisha chembe za msingi. Ipasavyo, matukio yote ya mechanics ya quantum yanaonyeshwa katika ulimwengu wa kawaida. Niels Bohr alisema kwamba ikiwa hatutaangalia mwezi, basi haipo. Einstein aliona hili kuwa lisilo la maana na aliamini kuwa kitu hicho kipo bila ya mtazamaji.
Wakati wa kusoma matatizo ya mechanics ya quantum, mtu anapaswa kuelewa kwamba mifumo na sheria zake zimeunganishwa na hazitii fizikia ya kawaida. Hebu tujaribu kuelewa eneo lenye utata zaidi - msongamano wa quantum wa chembe.
Nadharia ya Kuingiza Kiasi
Kwa kuanzia, inafaa kuelewa kuwa fizikia ya quantum ni kama kisima kisicho na mwisho ambamo chochote kinaweza kupatikana. Jambo la kuingizwa kwa quantum mwanzoni mwa karne iliyopita ilisomwa na Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck na wanafizikia wengine wengi. Katika karne yote ya ishirini, maelfu ya wanasayansi kote ulimwenguni waliisoma kwa bidii na kuifanyia majaribio.
Dunia iko chini ya sheria kali za fizikia
Kwa nini kuna shauku kama hiyo katika utata wa quantum mechanics? Kila kitu ni rahisi sana: tunaishi, tukitii sheria fulani za ulimwengu wa kimwili. Uwezo wa "kukwepa" utabiri hufungua mlango wa kichawi, zaidi ya hayoambapo kila kitu kinawezekana. Kwa mfano, dhana ya "Paka ya Schrödinger" inaongoza kwa udhibiti wa jambo. Pia itawezekana kutuma habari kwa teleport, ambayo husababisha msongamano wa quantum. Utumaji wa taarifa utakuwa wa papo hapo, bila kujali umbali. Suala hili bado linachunguzwa, lakini lina mwelekeo mzuri.
Analojia na ufahamu
Ni nini upekee wa msongamano wa quantum, jinsi ya kuuelewa na nini hufanyika nao? Hebu jaribu kufikiri. Hili litahitaji majaribio fulani ya mawazo. Fikiria kuwa una masanduku mawili mikononi mwako. Kila moja yao ina mpira mmoja na mstari. Sasa tunampa kisanduku kimoja mwanaanga, naye anaruka Mars. Mara tu unapofungua kisanduku na kuona kwamba mstari kwenye mpira uko usawa, basi kwenye sanduku lingine mpira utakuwa na mstari wa wima moja kwa moja. Huu utakuwa msongamano wa quantum unaoonyeshwa kwa maneno rahisi: kitu kimoja huamua mapema nafasi ya kingine.
Hata hivyo, inapaswa kueleweka kuwa haya ni maelezo ya juu juu tu. Ili kupata msongamano wa quantum, ni muhimu kwamba chembe hizo ziwe na asili sawa, kama mapacha.
Ni muhimu sana kuelewa kwamba jaribio litatatizwa ikiwa mtu kabla yako alipata fursa ya kuangalia angalau kifaa kimoja kati ya hivyo.
Msongamano wa quantum unaweza kutumika wapi?
Kanuni ya msongamano wa quantum inaweza kutumika kusambaza taarifa kwa umbali mrefupapo hapo. Hitimisho kama hilo linapingana na nadharia ya Einstein ya uhusiano. Inasema kwamba kasi ya juu ya harakati ni asili tu katika mwanga - kilomita laki tatu kwa pili. Uhamisho huu wa taarifa unawezesha kuwepo kwa utumaji simu.
Kila kitu duniani ni habari, ikijumuisha jambo. Wanafizikia wa Quantum walifikia hitimisho hili. Mnamo 2008, kulingana na hifadhidata ya kinadharia, iliwezekana kuona msongamano wa quantum kwa jicho uchi.
Hii kwa mara nyingine tena inapendekeza kwamba tuko kwenye hatihati ya uvumbuzi mkubwa - tunasonga katika anga na wakati. Wakati katika Ulimwengu ni tofauti, kwa hivyo harakati za papo hapo juu ya umbali mkubwa hufanya iwezekane kuingia katika msongamano wa wakati tofauti (kulingana na dhahania za Einstein, Bohr). Labda katika siku zijazo itakuwa ukweli kama vile simu ya rununu ilivyo leo.
Mienendo ya nishati na msongamano wa wingi
Kulingana na baadhi ya wanasayansi mashuhuri, msongamano wa quantum unaelezewa na ukweli kwamba nafasi imejaa aina ya etha - mada nyeusi. Chembe yoyote ya msingi, kama tunavyojua, iko katika mfumo wa wimbi na corpuscle (chembe). Wanasayansi wengine wanaamini kuwa chembe zote ziko kwenye "turubai" ya nishati ya giza. Hii si rahisi kuelewa. Hebu tujaribu kuibainisha kwa njia nyingine - mbinu ya kuunganisha.
Jiwazie uko ufukweni. Upepo mdogo na upepo mdogo. Unaona mawimbi? Na mahali fulani kwa mbali, katika miale ya miale ya jua, mashua inaonekana.
Meli itakuwa chembe chetu cha msingi, na bahari itakuwa etha (giza).nishati). Bahari inaweza kuwa katika mwendo kwa namna ya mawimbi yanayoonekana na matone ya maji. Kwa njia hiyo hiyo, chembe zote za msingi zinaweza kuwa bahari tu (sehemu yake muhimu) au chembe tofauti - tone.
Huu ni mfano uliorahisishwa, kila kitu ni ngumu zaidi. Chembe bila kuwepo kwa mwangalizi ziko katika umbo la wimbi na hazina eneo maalum.
Boti nyeupe ni kitu kinachojulikana, hutofautiana na uso na muundo wa maji ya bahari. Vivyo hivyo, kuna "vilele" katika bahari ya nishati ambavyo tunaweza kuona kama udhihirisho wa nguvu zinazojulikana kwetu ambazo zimeunda sehemu muhimu ya ulimwengu.
Microworld inaishi kwa sheria zake yenyewe
Kanuni ya msongamano wa quantum inaweza kueleweka ikiwa tutazingatia ukweli kwamba chembe za msingi ziko katika umbo la mawimbi. Bila eneo maalum na sifa, chembe zote mbili ziko kwenye bahari ya nishati. Wakati mwangalizi anaonekana, wimbi "hugeuka" kuwa kitu kinachoweza kuguswa. Chembe ya pili, ikizingatia mfumo wa usawa, hupata sifa tofauti.
Makala yaliyofafanuliwa hayalengi maelezo ya kina ya kisayansi ya ulimwengu wa quantum. Uwezo wa mtu wa kawaida kuelewa unatokana na upatikanaji wa kuelewa nyenzo zinazowasilishwa.
Fizikia ya chembe huchunguza msongamano wa hali za quantum kulingana na mzunguko (mzunguko) wa chembe ya msingi.
Lugha ya kisayansi (iliyorahisishwa) - msongamano wa quantum hufafanuliwa kwa mizunguko tofauti. KATIKAKatika mchakato wa kutazama vitu, wanasayansi waliona kuwa kunaweza kuwa na mizunguko miwili tu - pamoja na kuvuka. Ajabu ya kutosha, katika nafasi zingine, chembe "hazipozi" kwa mwangalizi.
Nadharia mpya - mtazamo mpya wa ulimwengu
Utafiti wa microcosm - nafasi ya chembe msingi - ulitoa dhana na mawazo mengi. Athari ya msongamano wa quantum iliwafanya wanasayansi kufikiria juu ya kuwepo kwa aina fulani ya quantum microlattice. Kwa maoni yao, katika kila nodi - hatua ya makutano - kuna quantum. Nishati zote ni kimiani muhimu, na udhihirisho na harakati za chembe huwezekana kupitia nodi za kimiani.
Ukubwa wa "dirisha" la grating vile ni ndogo sana, na kipimo cha vifaa vya kisasa haiwezekani. Walakini, ili kudhibitisha au kukanusha nadharia hii, wanasayansi waliamua kusoma mwendo wa fotoni kwenye kimiani cha anga cha quantum. Jambo la msingi ni kwamba photon inaweza kusonga moja kwa moja au kwa zigzags - kando ya diagonal ya latiti. Katika kesi ya pili, baada ya kushinda umbali mkubwa zaidi, atatumia nishati zaidi. Ipasavyo, itakuwa tofauti na fotoni inayosonga katika mstari ulionyooka.
Labda baada ya muda tutajifunza kwamba tunaishi katika gridi ya anga ya quantum. Au dhana hii inaweza kuwa mbaya. Hata hivyo, ni kanuni ya msokoto wa quantum ambayo inaonyesha uwezekano wa kuwepo kwa kimiani.
Kwa maneno rahisi, katika hali dhahania ya "mchemraba" ufafanuzi wa uso mmoja hubeba maana tofauti ya nyingine. Hii ndio kanuni ya kuhifadhi muundo wa nafasi -muda.
Epilojia
Ili kuelewa ulimwengu wa ajabu na wa ajabu wa fizikia ya quantum, inafaa kuangalia kwa karibu mwenendo wa sayansi katika miaka mia tano iliyopita. Ilikuwa ni kwamba Dunia ilikuwa gorofa, si spherical. Sababu ni dhahiri: ukichukua sura yake kama duara, basi maji na watu hawataweza kupinga.
Kama tunavyoona, tatizo lilikuwepo kwa kutokuwepo kwa maono kamili ya nguvu zote zinazoigiza. Inawezekana kwamba sayansi ya kisasa haina maono ya nguvu zote za kaimu kuelewa fizikia ya quantum. Upungufu wa maono husababisha mfumo wa kinzani na utata. Labda ulimwengu wa ajabu wa mechanics ya quantum ndio unao majibu ya maswali haya.
