Реклама в портала

Квантова теория на полето. Квантова физика за манекени: същността с прости думи. Дори дете ще разбере. По-точно, особено дете! Квантовата теория казва това

Демонстрацията, която опроверга предположенията на великия Исак Нютон за природата на светлината, беше зашеметяващо проста. Това „може лесно да се повтори навсякъде, където слънцето грее“, каза английският физик Томас Йънг пред членове на Кралското общество в Лондон през ноември 1803 г., описвайки това, което сега е известно като експеримент с двоен процеп или експеримент на Йънг. Юнг не търсеше трудни пътеки и не правеше шоу на шутове от опита си. Той просто излезе с елегантен и решителен експеримент, за да демонстрира вълновата природа на светлината, използвайки обикновени подръчни материали, като по този начин опроверга теорията на Нютон, че светлината е съставена от корпускули или частици.

Опитът на Юнг.

Експеримент на Йънг (експеримент с двоен процеп)- експеримент, проведен от Томас Йънг и който стана експериментално доказателство за вълновата теория на светлината.

В експеримента лъч монохроматична светлина се насочва към непрозрачен екран с два успоредни процепа, зад които е монтиран проекционен екран. Ширината на процепите е приблизително равна на дължината на вълната на излъчваната светлина. Прожекционният екран създава серия от редуващи се интерферентни ивици. Интерференцията на светлината доказва валидността на вълновата теория.

Но раждането на квантовата физика в началото на 1900 г. изясни, че светлината се състои от малки, неделими единици или кванти енергия, които наричаме фотони. Експериментът на Йънг, който демонстрира единични фотони или дори отделни частици материя като електрони и неутрони, принуди човечеството да се замисли за природата на самата реалност. Някои дори са използвали този експеримент, за да твърдят, че квантовият свят е повлиян от човешкото съзнание, давайки на умовете храна за размисъл относно нашето място в онтологията на Вселената. Но може ли един прост експеримент наистина да причини такава промяна в мирогледа на всеки?

Съмнителната концепция за измерване

В съвременна интерпретация на преживяването лъч монохроматична светлина се насочва към непрозрачен екран с два успоредни процепа, зад които е монтиран проекционен екран. Той регистрира въздействието на частиците, преминаващи през прорезите. В случая с фотоните това е фотографска плака. Логично би могло да се очаква, че фотоните трябва да преминат през един или друг процеп и да се натрупат зад тях.

Но това не е вярно. Те отиват в определени части на екрана и просто избягват други, създавайки редуващи се ленти от светлина и тъмнина - така наречените интерферентни ивици. Те се получават, когато два комплекта вълни се припокриват. Когато вълните са в една и съща фаза, амплитудата ще се сумира и ще доведе до усилваща се интерференция - светли ивици. Когато вълните са извън фаза, възникват отслабващи смущения – тъмни ивици.

Но има само един фотон, който ще премине през двата процепа. Това е като фотон, който преминава през двата процепа едновременно и се намесва сам в себе си. Това не се вписва в класическата картина.

От математическа гледна точка фотонът, преминаващ през двата процепа, не е физическа частица или физическа вълна, а нещо, наречено вълнова функция – абстрактна математическа функция, която представлява състоянието на фотона (в този случай неговата позиция). Вълновата функция се държи като вълна. Той удря двата процепа и нови вълни се излъчват от всеки, разпространявайки се и в крайна сметка се сблъсквайки една с друга. Комбинираната вълнова функция може да се използва за изчисляване на вероятността къде ще бъде разположен фотонът.

Джейкъб Биамонте, Skoltech, - за това какво могат да правят квантовите компютри в момента

Много вероятно е фотонът да е там, където двете вълнови функции създават нарастваща интерференция, и е малко вероятно да е в региони на отслабваща интерференция. Измерването - в този случай взаимодействието на вълновата функция с фотографската плака - се нарича "колапс" на вълновата функция или редукция на фон Нойман. Този процес се случва по време на измерване на едно от онези места, където се материализира фотонът.

Намаляване на фон Нойман (намаляване или колапс на вълновата функция)- мигновена промяна в описанието на квантовото състояние (вълнова функция) на обект, която настъпва по време на измерване. Тъй като този процес по същество е нелокален и мигновеността на промяната предполага разпространение на взаимодействия по-бързо от скоростта на светлината, се смята, че това не е физически процес, а математически метод за описание.

Няма нещо, което човек да не спазва

Този на пръв поглед странен колапс на вълновата функция е източник на много трудности в квантовата механика. Преди преминаването на светлината е невъзможно да се каже със сигурност къде ще попадне един фотон. Може да се появи навсякъде с ненулева вероятност. Невъзможно е да се начертае пътя на фотон от източник до точка на екрана. Траекторията на фотона не може да бъде предвидена; това не е като самолет, който лети по същия маршрут от Сан Франциско до Ню Йорк.

Вернер Хайзенберг, подобно на други учени, постулира, че реалността от математическа гледна точка не съществува, докато няма наблюдател.

„Идеята за обективен реален свят, чиито части съществуват точно като скали или дървета и независимо дали ги наблюдаваме или не, е невъзможна“, пише той. Джон Уилър също използва версия на експеримента с двоен процеп, за да твърди, че „нито един елементарен квантов феномен не е наистина квантов феномен, докато не бъде наблюдаван от други („наблюдаеми“).

Вернер Карл Хайзенберге автор на редица фундаментални трудове в квантовата теория: той полага основите на матричната механика, формулира връзката на неопределеността, прилага формализма на квантовата механика към проблемите на феромагнетизма, аномалния ефект на Зееман и др.

Впоследствие участва активно в развитието на квантовата електродинамика (теория на Хайзенберг-Паули) и квантовата теория на полето (S-матрична теория), а през последните десетилетия от живота си прави опити за създаване на единна теория на полето. Хайзенберг притежава една от първите квантово-механични теории за ядрените сили. По време на Втората световна война той е водещият теоретик на германския ядрен проект.

Джон Арчибалд Уилървъвежда няколко термина (квантова пяна, модериране на неутрони), включително два, които впоследствие стават широко разпространени в науката и научната фантастика - черна дупка и червеева дупка.

Но квантовата теория изобщо не формулира какво трябва да бъде „измерването“. Той просто постулира, че измервателният уред трябва да е класически, без да определя къде е фината граница между класическото и фалшивото измерване. Това дава повод за появата на привърженици на идеята, че човешкото съзнание причинява колапса на вълновата функция. През май 2018 г. Хенри Стап и колегите му твърдяха, че експериментът с двоен прорез и съвременните му варианти предполагат, че „съзнателният наблюдател може да е незаменим“ за осмисляне на квантовата теория и идеята, че умът на всеки човек е в основата на материалния свят.

Но тези експерименти не са емпирични доказателства. В експеримента с двоен прорез всичко, което можете да направите, е да изчислите вероятността. Ако вероятността се появи в десетки хиляди идентични фотони в експеримент, може да се твърди, че вълновата функция се срива - благодарение на съмнителен процес, наречен измерване. Това е всичко, което може да се направи.

Независимо от човека

Освен това има и други начини за тълкуване на експеримента на Йънг. Например теорията на де Бройл-Бом, която твърди, че реалността е едновременно вълна и частица. А фотонът винаги е насочен към двойния процеп с определена начална позиция и преминава през единия или другия процеп. Следователно всеки фотон има траектория. Това се нарича разпространение на пилотната вълна, която преминава през двата процепа, възниква интерференция и след това пилотната вълна насочва фотона в областта на усилваща се интерференция.

Траектории на Бом за електрон, преминаващ през два процепа. Подобна картина беше екстраполирана и от слаби измервания на единични фотони.Изображение: thequantumphysics

В допълнение към вълновата функция в пространството на всички възможни конфигурации, теорията на де Бройл-Бом постулира реална конфигурация, която съществува, без дори да бъде измерена. В него вълновата функция е дефинирана и за двата процепа, но всяка частица има точно определена траектория, която преминава точно през един процеп. Крайното положение на частицата върху екрана на детектора и процепа, през който тя преминава, се определят от първоначалната позиция на частицата. Такава начална позиция е неразпознаваема или неконтролируема от страна на експериментатора, така че има вид на произволност в модела на откриване.

През 1979 г. Крис Дюдни и колегите му от Birbeck College моделираха теоретични траектории на частици, преминаващи през два процепа. През последното десетилетие експериментаторите се убедиха, че такива траектории съществуват, макар и с помощта на доста противоречив метод, наречен слабо измерване. Въпреки противоречията, експериментите показват, че теорията на де Бройл-Бом обяснява поведението на квантовия свят.

Бъркбек (Лондонски университет)- изследователска и образователна институция с вечерни курсове, специализирана в предоставянето на висше образование. Той е част от Лондонския университет.

Основното при тези измервания е, че теорията не се нуждае от наблюдатели, измервания или човешко участие.

Така наречените теории за колапса твърдят, че колапсът на вълновите функции се случва случайно. Колкото повече частици има в една квантова система, толкова по-вероятно е това. Наблюдателите просто записват резултата. Екипът на Markus Arndt от Университета на Виена тества тези теории, като изпраща все по-големи и по-големи частици през процепи. Теориите за колапс твърдят, че когато частиците на материята станат по-масивни от определено количество, те не могат да останат в квантовото поле, преминаващо през двата процепа едновременно, това ще унищожи модела на интерференция. Екипът на Arndt изпрати частица с повече от 800 атома през прорезите и се получи преразпределение на интензитета на светлината. Търсенето на критичната стойност продължава.

Роджър Пенроуз има своя собствена версия на теорията за колапса: колкото по-голяма е масата на даден обект в квантово поле, толкова по-бързо той ще премине от едно състояние в друго поради гравитационна нестабилност. Отново, това е теория, която не изисква човешка намеса. Съзнанието няма нищо общо с това. Дирк Боумийстър от Калифорнийския университет в Санта Барбара тества идеята на Пенроуз с експеримента на Йънг.

По същество идеята е не просто да се принуди фотон да премине през двата процепа, а да се принуди един от прорезите да се сложи в суперпозиция - на две места едновременно. Според Пенроуз изместеният процеп или ще остане в суперпозиция, или ще се свие, докато фотонът преминава, което води до различни видове интерферентни модели. Срутването ще зависи от размера на пукнатините. Bouwmeester работи върху този експеримент от десетилетие и скоро ще може да потвърди или отхвърли твърденията на Пенроуз.

Квантовият компютър ще разкрие мистериите на генетиката

Освен ако не се случи нещо революционно, тези експерименти ще покажат, че все още не можем да претендираме за абсолютно познание за природата на реалността. Дори ако опитите са мотивирани математически или философски. А заключенията на невролози и философи, които не са съгласни с естеството на квантовата теория и твърдят, че има колапс на вълнови функции, са в най-добрия случай преждевременни, а в най-лошия погрешни и само подвеждат всички.

Физиката ни дава обективно разбиране за заобикалящия ни свят, а нейните закони са абсолютни и важат за всички хора без изключение, независимо от социалния статус и лица.

Но такова разбиране на тази наука не винаги е присъствало. В края на 19 век са направени първите несъстоятелни стъпки към създаването на теория за излъчването на черното физическо тяло, основана на законите на класическата физика. От законите на тази теория следва, че веществото трябва да излъчва определени електромагнитни вълни при всяка температура, да намали амплитудата до абсолютна нула и да загуби свойствата си. С други думи, термичното равновесие между радиацията и конкретен елемент е невъзможно. Подобно твърдение обаче беше в конфликт с реалния ежедневен опит.

Квантовата физика може да бъде обяснена по-подробно и разбираемо по следния начин. Съществува определение за абсолютно черно тяло, което е способно да абсорбира електромагнитно излъчване от всякакъв вълнов спектър. Продължителността на неговото излъчване се определя само от неговата температура. В природата не може да има абсолютно черни тела, които да съответстват на непрозрачно затворено вещество с дупка. При нагряване всяко парче от елемента започва да свети и с по-нататъшно увеличаване на градуса става червено, а след това бяло. Цветът практически не зависи от свойствата на веществото, а за абсолютно черно тяло се характеризира само с неговата температура.

Бележка 1

Следващият етап в развитието на квантовата концепция е учението на А. Айнщайн, което е известно под хипотезата на Планк.

Тази теория позволи на учения да обясни всички закони на уникалния фотоелектричен ефект, които не се вписват в границите на класическата физика. Същността на този процес е изчезването на материята под въздействието на бързи електрони на електромагнитното излъчване. Енергията на излъчваните елементи не зависи от коефициента на погълната радиация и се определя от неговите характеристики. Броят на излъчените електрони обаче зависи от наситеността на лъчите

Повтарящите се експерименти скоро потвърждават ученията на Айнщайн, не само с фотоелектричния ефект и светлината, но и с рентгеновите и гама лъчите. Ефектът на А. Комптън, открит през 1923 г., представи на обществеността нови факти за съществуването на определени фотони чрез подреждането на еластично разсейване на електромагнитно излъчване върху свободни, малки електрони, придружено от увеличаване на обхвата и дължината на вълната.

Квантова теория на полето

Тази доктрина ни позволява да определим процеса на въвеждане на квантовите системи в рамка, наречена степени на свобода в науката, които приемат определен брой независими координати, които са изключително важни за посочване на цялостното движение на една механична концепция.

С прости думи, тези показатели са основните характеристики на движението. Заслужава да се отбележи, че интересни открития в областта на хармоничното взаимодействие на елементарните частици са направени от изследователя Стивън Вайнберг, който открива неутралния ток, а именно принципа на връзката между лептоните и кварките. За откритието си през 1979 г. физикът става лауреат на Нобелова награда.

В квантовата теория атомът се състои от ядро ​​и специфичен облак от електрони. Основата на този елемент включва почти цялата маса на самия атом - повече от 95 процента. Ядрото има изключително положителен заряд, определящ химичния елемент, от който е част самият атом. Най-необичайното в структурата на атома е, че въпреки че ядрото съставлява почти цялата му маса, то съдържа само една десетхилядна от неговия обем. От това следва, че в атома наистина има много малко плътна материя, а останалото пространство е заето от електронен облак.

Интерпретации на квантовата теория – принципът на комплементарността

Бързото развитие на квантовата теория доведе до радикална промяна в класическите идеи за такива елементи:

  • структура на материята;
  • движение на елементарни частици;
  • причинно-следствена връзка;
  • пространство;
  • време;
  • природата на познанието.

Такива промени в съзнанието на хората допринесоха за радикалната трансформация на картината на света в по-ясна концепция. Класическата интерпретация на материалната частица се характеризира с внезапно освобождаване от околната среда, наличието на собствено движение и специфично местоположение в пространството.

В квантовата теория елементарната частица започва да се представя като най-важната част от системата, в която е включена, но в същото време няма собствени координати и импулс. В класическото познание на движението беше предложено прехвърлянето на елементи, които остават идентични на себе си по предварително планирана траектория.

Двусмислената природа на разделянето на частиците наложи изоставянето на такава визия за движение. Класическият детерминизъм отстъпи водещата позиция на статистическото направление. Ако по-рано цялото цяло в един елемент се възприемаше като общия брой съставни части, тогава квантовата теория определяше зависимостта на отделните свойства на атома от системата.

Класическото разбиране на интелектуалния процес е пряко свързано с разбирането на материалния обект като напълно съществуващ сам по себе си.

Квантовата теория демонстрира:

  • зависимост на знанията за обекта;
  • независимост на изследователските процедури;
  • пълнота на действията по редица хипотези.

Бележка 2

Значението на тези понятия първоначално далеч не е ясно и следователно основните положения на квантовата теория винаги са получавали различни интерпретации, както и различни интерпретации.

Квантова статистика

Успоредно с развитието на квантовата и вълновата механика, други компоненти на квантовата теория се развиват бързо - статистиката и статистическата физика на квантовите системи, които включват огромен брой частици. Въз основа на класическите методи за движение на специфични елементи е създадена теория за поведението на тяхната цялост - класическа статистика.

В квантовата статистика няма абсолютно никаква възможност за разграничаване на две частици от една и съща природа, тъй като двете състояния на тази нестабилна концепция се различават едно от друго само чрез пренареждането на частици с еднаква сила на влияние върху принципа на самото тъждество. Ето как квантовите системи се различават основно от класическите научни системи.

Важен резултат от откриването на квантовата статистика е твърдението, че всяка частица, която е част от която и да е система, не е идентична на същия елемент. Това предполага важността на задачата за определяне на спецификата на материален обект в конкретен сегмент от системи.

Разликата между квантовата и класическата физика

И така, постепенното отдалечаване на квантовата физика от класическата физика се състои в отказа да се обяснят отделни събития, случващи се във времето и пространството, и използването на статистическия метод с неговите вероятностни вълни.

Забележка 3

Целта на класическата физика е да опише отделни обекти в определена сфера и да формулира закони, управляващи промяната на тези обекти във времето.

Квантовата физика заема специално място в науката в глобалното разбиране на физическите идеи. Сред най-запомнящите се творения на човешкия ум е теорията на относителността – обща и специална, която е напълно нова концепция от направления, която съчетава електродинамиката, механиката и теорията на гравитацията.

Квантовата теория успя най-накрая да прекъсне връзките с класическите традиции, създавайки нов, универсален език и необичаен стил на мислене, позволявайки на учените да проникнат в микросвета с неговите енергийни компоненти и да дадат пълното му описание чрез въвеждане на специфики, които отсъстваха в класическата физика. Всички тези методи в крайна сметка позволиха да се разбере по-подробно същността на всички атомни процеси и в същото време именно тази теория въведе елемент на случайност и непредсказуемост в науката.

КВАНТОВА ТЕОРИЯ

КВАНТОВА ТЕОРИЯ

теория, чиито основи са положени през 1900 г. от физика Макс Планк. Според тази теория атомите винаги излъчват или получават радиационна енергия само на части, прекъснато, а именно в определени кванти (енергийни кванти), чието количество енергия е равно на честотата на трептене (скоростта на светлината, разделена на дължината на вълната) на съответния тип радиация, умножен по действието на Планк (виж . Константа, микрофизика,и Квантова механика).Квантовата теория е положена (от Айнщайн) като основа на квантовата теория на светлината (корпускулярна теория на светлината), според която светлината също се състои от кванти, движещи се със скоростта на светлината (светлинни кванти, фотони).

Философски енциклопедичен речник. 2010 .


Вижте какво е "КВАНТОВА ТЕОРИЯ" в други речници:

    Той има следните подраздели (списъкът е непълен): Квантова механика Алгебрична квантова теория Квантова теория на полето Квантова електродинамика Квантова хромодинамика Квантова термодинамика Квантова гравитация Теория на суперструните Вижте също... ... Wikipedia

    КВАНТОВАТА ТЕОРИЯ, теория, която, съчетана с теорията на ОТНОСИТЕЛНОСТТА, формира основата за развитието на физиката през 20 век. Описва връзката между МАТЕРИЯТА и ЕНЕРГИЯТА на ниво ЕЛЕМЕНТАРНИ или субатомни ЧАСТИЦИ, както и... ... Научно-технически енциклопедичен речник

    квантова теория- Друг начин за изследване е изучаването на взаимодействието на материя и радиация. Терминът "квант" се свързва с името на М. Планк (1858 1947). Това е проблемът с "черното тяло" (абстрактно математическо понятие за обект, който акумулира цялата енергия... Западната философия от нейния произход до наши дни

    Обединява квантовата механика, квантовата статистика и квантовата теория на полето... Голям енциклопедичен речник

    Комбинира квантова механика, квантова статистика и квантова теория на полето. * * * КВАНТОВАТА ТЕОРИЯ КВАНТОВАТА ТЕОРИЯ съчетава квантовата механика (вижте КВАНТОВАТА МЕХАНИКА), квантовата статистика (вижте КВАНТОВАТА СТАТИСТИКА) и квантовата теория на полето... ... енциклопедичен речник

    квантова теория- kvantinė teorija statusas T sritis fizika atitikmenys: англ. квантова теория вок. Квантентеория, рус. квантова теория, е пранц. théorie des quanta, f; théorie quantique, f … Fizikos terminų žodynas

    Phys. теория, която съчетава квантовата механика, квантовата статистика и квантовата теория на полето. Всичко се основава на идеята за дискретна (прекъсната) структура на излъчване. Според квантовата теория всяка атомна система може да бъде разположена в определени... ... Естествени науки. енциклопедичен речник

    Квантовата теория на полето е квантова теория на системи с безкраен брой степени на свобода (физични полета (вижте Физически полета)). Qt.p., възникнал като обобщение на квантовата механика (виж Квантова механика) във връзка с проблема за описанието... ... Велика съветска енциклопедия

    - (QFT), релативистичен квант. теория на физиката системи с безкраен брой степени на свобода. Пример за такава електрическа система. маг. поле, за пълно описание на което във всеки един момент е необходимо да се задават електрическите интензитети. и маг. полета във всяка точка... Физическа енциклопедия

    КВАНТОВА ТЕОРИЯ НА ПОЛЕТО. Съдържание:1. Квантови полета.................. 3002. Свободни полета и дуалност вълна-частица.................. 3013 Полета за взаимодействие.........3024. Теория на смущенията............... 3035. Дивергенции и... ... Физическа енциклопедия

Книги

  • Квантова теория
  • Квантова теория, Бом Д.. Книгата систематично представя нерелативистката квантова механика. Авторът подробно анализира физическото съдържание и подробно разглежда математическия апарат на един от най-важните...
  • Квантова теория на полето Възникване и развитие Запознаване с една от най-математизираните и абстрактни физични теории Брой 124, Григориев В. Квантовата теория е най-общата и най-дълбока от физическите теории на нашето време. За това как са се променили физическите представи за материята, как е възникнала квантовата механика, а след това и квантовата...

Не съветвам никого, който се интересува от този въпрос, да се консултира с материали на Уикипедия.
Какви хубави неща ще четем там? Уикипедия отбелязва, че „квантовата теория на полето“ е „клон на физиката, който изучава поведението на квантови системи с безкрайно голям брой степени на свобода – квантови (или квантувани) полета; е теоретичната основа за описанието на микрочастиците, техните взаимодействия и трансформации.”

1. Квантова теория на полето: Първата измама. Ученето е, каквото и да кажете, получаване и усвояване на информация, която вече е събрана от други учени. Може би са имали предвид „изследване“?

2. Квантова теория на полето: Втората измама. Няма и не може да има безкрайно голям брой степени на свобода във всеки теоретичен пример на тази теория. Преходът от краен брой степени на свобода към безкраен брой трябва да бъде придружен не само от количествени, но и от качествени примери. Учените често правят обобщения от следната форма: „Разгледайте N = 2, след което можем лесно да обобщим до N = безкрайност.“ Освен това, като правило, ако авторът е решил (или почти решил) задачата за N=2, му се струва, че е постигнал най-трудното.

3. Квантова теория на полето: Третата измама. „Квантово поле“ и „квантувано поле“ са две големи разлики. Като между красива жена и украсена жена.

4. Квантова теория на полето: Четвъртата измама. За трансформацията на микрочастиците. Още една теоретична грешка.

5. Квантова теория на полето: Петата измама. Физиката на елементарните частици като такава не е наука, а шаманизъм.

Прочетете.
„Квантовата теория на полето е единствената експериментално потвърдена теория, способна да опише и предскаже поведението на елементарни частици при високи енергии (т.е. при енергии, значително по-високи от тяхната енергия на покой).“

6. Квантова теория на полето: Шестата измама. Квантовата теория на полето не е потвърдена експериментално.

7. Квантова теория на полето: Седмата измама. Има теории, които са по-консистентни с експерименталните данни и по отношение на тях можем също толкова „основателно“ да кажем, че са потвърдени от експериментални данни. Следователно квантовата теория на полето не е „единствената“ от „потвърдените“ теории.

8. Квантова теория на полето: Осмата измама. Квантовата теория на полето не е в състояние да предскаже нищо. Нито един реален експериментален резултат не може дори да бъде „потвърден” „постфактум” от тази теория, да не говорим, че нещо може да бъде изчислено априори с нейна помощ. Съвременната теоретична физика на съвременния етап прави всички „предсказания“ на базата на добре известни таблици, спектри и подобни фактически материали, които все още не са „зашити“ по никакъв начин от нито една от официално приетите и признати теории.

9. Квантова теория на полето: Деветата измама. При енергии, значително по-високи от енергията на покой, квантовата теория не само не дава нищо, но и формулирането на проблема при такива енергии е невъзможно в съвременното състояние на физиката. Факт е, че квантовата теория на полето, подобно на неквантовата теория на полето, както и всяка от приетите в момента теории, не може да отговори на прости въпроси: „Каква е максималната скорост на електрона?“ , както и на въпроса „Равна ли е на максималната скорост на всяка друга частица?“
Теорията на относителността на Айнщайн гласи, че максималната скорост на всяка частица е равна на скоростта на светлината във вакуум, тоест тази скорост не може да бъде постигната. Но в този случай е валиден въпросът: „Каква скорост МОЖЕ да се постигне?“
Без отговор. Защото твърдението на Теорията на относителността не е вярно и е получено от неправилни предпоставки, неправилни математически изчисления, базирани на погрешни идеи за допустимостта на нелинейните трансформации.

Между другото, изобщо не четете Уикипедия. Никога. Моят съвет към вас.

ОТГОВОР НА ПИРОТЕХНИКА

В този конкретен контекст написах, че описанието на КВАНТОВАТА ТЕОРИЯ НА ПОЛЕТО В УИКИПЕДИЯ Е ИЗМАМА.
Моето заключение от статията: „Не четете Уикипедия. Никога. Моят съвет към вас."
Как, въз основа на моето отричане на научния характер на някои статии в Уикипедия, заключихте, че „не харесвам учени“?

Между другото, никога не съм твърдял, че „квантовата теория на полето е измама“.
Точно обратното. Квантовата теория на полето е експериментално базирана теория, която естествено не е толкова безсмислена като специалната или общата теория на относителността.
НО ВСЕ ПАК – квантовата теория е ГРЕШНА В ЧАСТТА ОТ ПОСТУЛИРАНЕТО на онези явления, които МОГАТ ДА БЪДАТ ИЗВЛЕЧЕНИ КАТО ПОСЛЕДСТВИЯ.

Квантовият (квантуван - по-точно и правилно) характер на излъчването на горещи тела се определя не от квантовата природа на полето като такова, а от дискретния характер на генерирането на осцилаторни импулси, т.е. ПРЕХОДИТЕ от една орбита в друга – от една страна и ФИКСИРАНАТА РАЗЛИКА В ЕНЕРГИЯТА на различните орбити.
Фиксираната разлика се определя от свойствата на движенията на електроните в атомите и молекулите.
Тези свойства трябва да се изследват с помощта на математическия апарат на затворени динамични системи.
Направих го.
Вижте статиите в края.
Показах, че СТАБИЛНОСТТА НА ЕЛЕКТРОННИТЕ ОРБИТИ може да се обясни от обикновената електродинамика, като се вземе предвид ограничената скорост на електромагнитното поле. От същите условия теоретично могат да се предвидят геометричните размери на водородния атом.
Максималният външен диаметър на водороден атом се определя като два пъти радиуса, а радиусът съответства на потенциалната енергия на електрона, която е равна на кинетичната енергия, изчислена от съотношението E=mc^2/2 (em-ce- на квадрат наполовина).

1. Бугров С.В., Жмуд В.А. Моделиране на нелинейни движения в динамични проблеми на физиката // Сборник с научни трудове на NSTU. Новосибирск 2009. 1 (55). стр. 121 – 126.
2. Жмуд В.А., Бугров С.В. Моделиране на движението на електроните вътре в атома на базата на неквантовата физика. // Доклади на 18-та международна конференция на IASTED “Приложна симулация и моделиране” (ASM 2009). септ. 7-9, 2009 г. Палма де Майорка, Испания. С.17 – 23.
3. Жмуд В.А. Обосновка на нерелативистичния неквантов подход за моделиране на движението на електрон във водороден атом // Сборник научни трудове на NSTU. Новосибирск 2009. 3 (57). стр. 141 – 156.

Между другото, сред възможните отговори на въпроса „Защо толкова не харесвате учените?“

ЗАЩОТО ОБИЧАМ НАУКАТА.

Шегата настрана: Учените не трябва да се стремят към любов или нелюбов. Те трябва да се стремят към истината. „Обичам с ума си“ тези, които се стремят към истината, независимо дали са учени или не. Тоест ОДОБРИХ. Не затова обичам със сърцето си. Не за преследване на истината. Айнщайн се стреми към истината, но не винаги, не навсякъде. Веднага след като избра да се стреми да докаже непогрешимостта на своята теория, той напълно забрави за истината. След това, като учен, той доста избледня в очите ми. Трябваше да се замисли по-задълбочено за газообразната природа на гравитационните лещи, за „пощенския“ характер на забавянето на информацията - ние не съдим за времето на тяхното заминаване по датите на пристигане на писмата! Тези две дати винаги са различни. Ние не ги идентифицираме. Защо тогава трябва да идентифицираме възприеманото време, възприеманата скорост и т.н. с реално време, скорост и т.н.?
За това, че не харесвам читателите? Здравейте! Опитвам се да им отворя очите. Това не е ли да обичаш?
Дори обичам рецензентите, които възразяват. Освен това обичам особено онези, които възразяват разумно. Тези, които се стремят не да възразяват, а просто да отричат, да твърдят обратното без никакво основание, без да вникват в аргументите ми - просто ги съжалявам.
„Защо пишат бележка за нещо, което дори не са чели?“ - Аз мисля.

В заключение една шега за моите читатели, които са уморени от дълги дискусии.

КАК ДА НАПИШЕТЕ НОБЕЛОВА РЕЧ

1. Спечелете Нобелова награда.
2. Огледайте се около себе си. Ще намерите много доброволци, неплатени помощници, които ще имат честта да напишат тази реч вместо вас.
3. Прочетете четирите дадени опции. Посмейте се добре. Напишете каквото и да е - пак ще бъде по-добро от която и да е от тези опции, а те, тези опции, със сигурност са по-добри от това, което можете да напишете, заобикаляйки точка 1 от тази последователност.

И най-важното, отказваме да забележим, че те са приложими само в някои рутинни ситуации и за обяснение на устройството на Вселената се оказват просто неверни.

Въпреки че нещо подобно е било изразено преди векове от източните философи и мистици, Айнщайн е първият, който говори за това в западната наука. Това беше революция, която нашето съзнание не прие. Със снизхождение повтаряме: „всичко е относително“, „времето и пространството са едно“, като винаги имаме предвид, че това е предположение, научна абстракция, която няма много общо с нашата обичайна стабилна реалност. Всъщност точно нашите идеи са тези, които слабо корелират с реалността - удивителни и невероятни.

След като структурата на атома беше открита в общи линии и беше предложен неговият „планетарен“ модел, учените бяха изправени пред много парадокси, за да обяснят, че се появи цял клон на физиката - квантовата механика. Развива се бързо и постига голям напредък в обяснението на Вселената. Но тези обяснения са толкова трудни за разбиране, че досега малко хора могат да ги разберат поне в общи линии.

Наистина, повечето от постиженията на квантовата механика са придружени от толкова сложен математически апарат, че той просто не може да бъде преведен на човешки език. Математиката, подобно на музиката, е изключително абстрактен предмет и учените все още се борят да изразят адекватно значението на, например, конволюцията на функциите или многомерните редове на Фурие. Езикът на математиката е строг, но няма много връзка с нашето непосредствено възприятие.

Нещо повече, Айнщайн показа математически, че нашите представи за време и пространство са илюзорни. В действителност пространството и времето са неразделни и образуват единен четириизмерен континуум. Едва ли е възможно да си го представим, защото сме свикнали да боравим само с три измерения.

Планетарна теория. Вълна или частица

До края на 19 век атомите се считат за неделими „елементи“. Откриването на радиацията позволи на Ръдърфорд да проникне под „обвивката“ на атома и да формулира планетарна теория за неговата структура: по-голямата част от атома е концентрирана в ядрото. Положителният заряд на ядрото се компенсира от отрицателно заредени електрони, чиито размери са толкова малки, че тяхната маса може да бъде пренебрегната. Електроните се въртят около ядрото по орбити, подобни на въртенето на планетите около Слънцето. Теорията е много красива, но възникват редица противоречия.

Първо, защо отрицателно заредените електрони не "падат" върху положителното ядро? Второ, в природата атомите се сблъскват милиони пъти в секунда, което изобщо не им вреди - как да си обясним удивителната сила на цялата система? По думите на един от „бащите“ на квантовата механика, Хайзенберг, „никоя планетарна система, която се подчинява на законите на механиката на Нютон, няма да се върне в първоначалното си състояние след сблъсък с друга подобна система“.

Освен това размерите на ядрото, в което е събрана почти цялата маса, са изключително малки в сравнение с целия атом. Можем да кажем, че атомът е празнота, в която електроните се въртят с бясна скорост. В този случай такъв „празен“ атом изглежда като много твърда частица. Обяснението на този феномен надхвърля класическото разбиране. Всъщност на субатомно ниво скоростта на една частица се увеличава, колкото повече пространството, в което се движи, е по-ограничено. Така че колкото по-близо един електрон е привлечен от ядрото, толкова по-бързо се движи и толкова повече се отблъсква от него. Скоростта на движение е толкова висока, че „отвън“ атомът „изглежда солиден“, точно както лопатките на въртящия се вентилатор изглеждат като диск.

Данни, които не се вписват добре в рамките на класическия подход, се появяват много преди Айнщайн. За първи път такъв „дуел“ се проведе между Нютон и Хюйгенс, които се опитаха да обяснят свойствата на светлината. Нютон твърди, че това е поток от частици, Хюйгенс смята светлината за вълна. В рамките на класическата физика е невъзможно да се примирят техните позиции. В края на краищата за нея вълната е предадено възбуждане на частици от средата, концепция, приложима само за много обекти. Нито една от свободните частици не може да се движи по вълнообразна траектория. Но електронът се движи в дълбок вакуум и неговите движения се описват от законите на вълновото движение. Какво се вълнува тук, ако няма среда? Квантовата физика предлага Соломоново решение: светлината е едновременно частица и вълна.

Вероятностни електронни облаци. Ядрена структура и ядрени частици

Постепенно ставаше все по-ясно: въртенето на електроните в орбити около ядрото на атома е напълно различно от въртенето на планетите около звезда. Имайки вълнов характер, електроните се описват по отношение на вероятността. Не можем да кажем за един електрон, че се намира в такава и такава точка в пространството, можем само да опишем приблизително в кои области може да се намира и с каква вероятност. Около ядрото електроните образуват „облаци“ с такива вероятности от най-прости сферични до много странни форми, подобни на снимки на призраци.

Но всеки, който иска най-накрая да разбере структурата на атома, трябва да се обърне към неговата основа, към структурата на ядрото. Големите елементарни частици, които го изграждат - положително заредени протони и неутрални неутрони - също имат квантова природа, което означава, че се движат толкова по-бързо, колкото по-малък е обемът, в който се съдържат. Тъй като размерите на ядрото са изключително малки дори в сравнение с атом, тези елементарни частици се движат с доста прилични скорости, близки до скоростта на светлината. За окончателно обяснение на тяхната структура и поведение ще трябва да „кръстосваме“ квантовата теория с теорията на относителността. За съжаление такава теория все още не е създадена и ще трябва да се ограничим до няколко общоприети модела.

Теорията на относителността показа (и експериментите доказаха), че масата е само една форма на енергия. Енергията е динамична величина, свързана с процеси или работа. Следователно елементарната частица трябва да се възприема като вероятностна динамична функция, като взаимодействия, свързани с непрекъсната трансформация на енергия. Това дава неочакван отговор на въпроса колко елементарни са елементарните частици и дали могат да бъдат разделени на "още по-прости" блокове. Ако ускорим две частици в ускорител и след това се сблъскаме, ще получим не две, а три частици, при това напълно еднакви. Третият просто ще възникне от енергията на техния сблъсък – така те ще се разделят и няма да се разделят едновременно!

Участник вместо наблюдател

В свят, в който понятията за празно пространство и изолирана материя губят своето значение, една частица се описва само чрез нейните взаимодействия. За да кажем нещо за него, ще трябва да го „изтръгнем” от първоначалните взаимодействия и след като го подготвим, да го подложим на друго взаимодействие - измерване. И така, какво измерваме в крайна сметка? И колко законни са нашите измервания като цяло, ако нашата намеса променя взаимодействията, в които участва частицата - и следователно променя самата частица?

В съвременната физика на елементарните частици все повече критики предизвиква... самата фигура на учения-наблюдател. Би било по-подходящо да го наречем „участник“.

Наблюдател-участник е необходим не само за измерване на свойствата на субатомната частица, но и за определяне на самите тези свойства, тъй като те могат да бъдат обсъждани само в контекста на взаимодействие с наблюдателя. След като избере метода, по който ще извършва измерванията, и в зависимост от това се реализират възможните свойства на частицата. Ако промените системата за наблюдение, свойствата на наблюдавания обект също ще се променят.

Този важен момент разкрива дълбокото единство на всички неща и явления. Самите частици, непрекъснато преминаващи една в друга и в други форми на енергия, нямат постоянни или точни характеристики - тези характеристики зависят от начина, по който избираме да ги видим. Ако трябва да измерите едно свойство на частица, друго със сигурност ще се промени. Такова ограничение не е свързано с несъвършенство на устройства или други напълно поправими неща. Това е характеристика на реалността. Опитайте се да измерите точно позицията на частица и няма да можете да кажете нищо за посоката и скоростта на нейното движение - просто защото тя няма да ги има. Опишете точното движение на частица - няма да я намерите в космоса. Така съвременната физика ни изправя пред проблеми от напълно метафизичен характер.

Принципът на несигурността. Място или импулс, енергия или време

Вече казахме, че не можем да говорим за субатомни частици с точните термини, с които сме свикнали; в квантовия свят ни остава само вероятността. Това, разбира се, не е вероятността, за която хората говорят, когато залагат на конни надбягвания, а фундаментално свойство на елементарните частици. Не че съществуват, а по-скоро могат да съществуват. Не че имат характеристики, а по-скоро, че могат да ги имат. Научно казано, частицата е динамична вероятностна верига и всички нейни свойства са в постоянно движещо се равновесие, балансирайки като Ин и Ян в древния китайски символ Тайдзи.

Не напразно Нобеловият лауреат Нилс Бор, издигнат до ранг на благородник, избра точно този знак и мото за своя герб: „Противоположностите се допълват взаимно“. Математически разпределението на вероятностите представлява неравномерни вълнови колебания. Колкото по-голяма е амплитудата на вълната на определено място, толкова по-голяма е вероятността там да съществува частица. Освен това дължината му не е постоянна - разстоянията между съседните гребени не са еднакви и колкото по-голяма е амплитудата на вълната, толкова по-голяма е разликата между тях. Докато амплитудата съответства на позицията на частицата в пространството, дължината на вълната е свързана с импулса на частицата, тоест посоката и скоростта на нейното движение. Колкото по-голяма е амплитудата (колкото по-точно частицата може да бъде локализирана в пространството), толкова по-несигурна става дължината на вълната (колкото по-малко може да се каже за импулса на частицата). Ако можем да определим позицията на една частица с изключителна точност, тя изобщо няма да има определен импулс.

Това основно свойство се извежда математически от свойствата на вълните и се нарича принцип на неопределеността. Принципът важи и за други характеристики на елементарните частици. Друга такава взаимосвързана двойка е енергията и времето на квантовите процеси. Колкото по-бърз е процесът, толкова по-несигурно е количеството енергия, включено в него, и обратно – енергията може да бъде точно характеризирана само за процес с достатъчна продължителност.

И така, ние разбираме: нищо определено не може да се каже за една частица. Движи се насам или не натам, или по-скоро нито насам, нито натам. Характеристиките му са това или онова, или по-скоро не това или онова. Тук е, но може да е там, а може и да не е никъде. Така че изобщо съществува ли?