Oglašavanje na portalu

Kvantna teorija polja. Kvantna fizika za lutke: suština jednostavnim riječima. Čak će i dijete razumjeti. Tačnije, posebno dete! Kvantna teorija to kaže

Demonstracija koja je opovrgla pretpostavke velikog Isaka Njutna o prirodi svetlosti bila je zapanjujuće jednostavna. Ovo bi se „lako moglo ponoviti gdje god sunce sija“, rekao je engleski fizičar Thomas Young članovima Kraljevskog društva u Londonu u novembru 1803., opisujući ono što je sada poznato kao eksperiment sa dvostrukim prorezom, ili Youngov eksperiment. Jung nije tražio teške puteve i nije od svog iskustva pravio šou budala. On je jednostavno smislio elegantan i odlučan eksperiment kako bi pokazao talasnu prirodu svjetlosti koristeći obične materijale pri ruci, čime je opovrgao Newtonovu teoriju da je svjetlost napravljena od čestica ili čestica.

Jungovo iskustvo.

Youngov eksperiment (eksperiment s dvostrukim prorezom)- eksperiment koji je proveo Thomas Young i koji je postao eksperimentalni dokaz talasne teorije svjetlosti.

U eksperimentu se snop monokromatske svjetlosti usmjerava na neprozirno platno platno sa dva paralelna proreza iza kojih je ugrađeno projekciono platno. Širina proreza je približno jednaka talasnoj dužini emitovane svetlosti. Projekciono platno proizvodi niz naizmjeničnih interferencijskih rubova. Interferencija svjetlosti dokazuje valjanost teorije valova.

Ali rođenje kvantne fizike u ranim 1900-im je jasno pokazalo da je svjetlost napravljena od sićušnih, nedjeljivih jedinica ili kvanta energije koje nazivamo fotonima. Youngov eksperiment, koji je pokazao pojedinačne fotone ili čak pojedinačne čestice materije kao što su elektroni i neutroni, natjerao je čovječanstvo da razmisli o prirodi same stvarnosti. Neki su čak koristili ovaj eksperiment da tvrde da je kvantni svijet pod utjecajem ljudske svijesti, dajući umovima hranu za razmišljanje o našem mjestu u ontologiji Univerzuma. Ali može li jednostavan eksperiment zaista izazvati takvu promjenu u svjetonazoru svih?

Sumnjiv koncept mjerenja

U modernoj interpretaciji doživljaja, snop monokromatske svjetlosti usmjerava se na neprozirno platno sa dva paralelna proreza, iza kojih je ugrađeno projekciono platno. Registrira udar čestica koje prolaze kroz proreze. U slučaju fotona, ovo je fotografska ploča. Logično, očekivalo bi se da fotoni prođu kroz jedan ili drugi prorez i akumuliraju se iza njih.

Ali to nije istina. Oni idu do određenih dijelova ekrana i jednostavno izbjegavaju druge, stvarajući naizmjenično svjetlosne i tamne trake - takozvane interferentne rubove. Nastaju kada se dva seta talasa preklapaju. Tamo gdje su valovi u istoj fazi, amplituda će se zbrajati i rezultirati pojačanom interferencijom - svjetlosnim prugama. Kada talasi nisu u fazi, dolazi do slabljenja interferencije - tamnih rubova.

Ali postoji samo jedan foton koji će proći kroz oba proreza. To je kao da foton prolazi kroz oba proreza odjednom i interferira sam sa sobom. Ovo se ne uklapa u klasičnu sliku.

Sa matematičke tačke gledišta, foton koji prolazi kroz oba proreza nije fizička čestica ili fizički val, već nešto što se zove valna funkcija – apstraktna matematička funkcija koja predstavlja stanje fotona (u ovom slučaju njegov položaj). Talasna funkcija se ponaša kao val. Udara u oba proreza i novi talasi izbijaju iz svakog, šireći se i na kraju sudarajući jedan s drugim. Kombinovana valna funkcija može se koristiti za izračunavanje vjerovatnoće gdje će se foton nalaziti.

Jacob Biamonte, Skoltech, - o tome šta kvantni kompjuteri mogu učiniti upravo sada

Vrlo je vjerovatno da će foton biti tamo gdje dvije valne funkcije stvaraju sve veće smetnje i malo je vjerovatno da će biti u područjima slabljenja interferencije. Mjerenje - u ovom slučaju interakcija valne funkcije sa fotografskom pločom - naziva se "kolaps" valne funkcije ili von Neumannova redukcija. Ovaj proces se dešava tokom merenja na jednom od onih mesta gde se foton materijalizuje.

Von Neumannova redukcija (smanjenje ili kolaps valne funkcije)- trenutna promjena u opisu kvantnog stanja (talasne funkcije) objekta koja se javlja tokom mjerenja. Budući da je ovaj proces u suštini nelokalan, a trenutnost promjene podrazumijeva širenje interakcija brže od brzine svjetlosti, vjeruje se da nije riječ o fizičkom procesu, već o matematičkoj metodi opisa.

Ne postoji ništa što čovek ne posmatra

Ovaj naizgled čudan kolaps valne funkcije izvor je mnogih poteškoća u kvantnoj mehanici. Prije prolaska svjetlosti nemoguće je sa sigurnošću reći gdje će završiti jedan foton. Može se pojaviti bilo gdje s vjerovatnoćom različitom od nule. Nemoguće je nacrtati putanju fotona od izvora do tačke na ekranu. Putanja fotona se ne može predvidjeti kao avion koji leti istom rutom od San Francisca do New Yorka.

Werner Heisenberg, kao i drugi naučnici, postulirao je da stvarnost, sa matematičke tačke gledišta, ne postoji dok ne postoji posmatrač.

“Ideja objektivnog stvarnog svijeta, čiji dijelovi postoje baš kao stijene ili drveće, i neovisno o tome da li ih promatramo ili ne, nemoguća je”, napisao je. John Wheeler je također koristio verziju eksperimenta sa dvostrukim prorezom kako bi ustvrdio da „nijedan elementarni kvantni fenomen nije istinski kvantni fenomen dok ga drugi ne posvjedoče („uočljivo“).

Werner Carl Heisenberg autor je niza fundamentalnih radova u kvantnoj teoriji: postavio je temelje matrične mehanike, formulirao relaciju nesigurnosti, primijenio formalizam kvantne mehanike na probleme feromagnetizma, anomalnog Zeemanovog efekta i dr.

Nakon toga, aktivno je sudjelovao u razvoju kvantne elektrodinamike (Heisenberg-Pauli teorija) i kvantne teorije polja (S-matrica teorija), a u posljednjim decenijama svog života pokušavao je stvoriti jedinstvenu teoriju polja. Heisenberg posjeduje jednu od prvih kvantnomehaničkih teorija nuklearnih sila. Tokom Drugog svjetskog rata bio je vodeći teoretičar njemačkog nuklearnog projekta.

John Archibald Wheeler uveo nekoliko pojmova (kvantna pjena, umjerenost neutrona), uključujući dva koja su kasnije postala široko rasprostranjena u nauci i naučnoj fantastici - crna rupa i crvotočina.

Ali kvantna teorija uopšte ne artikuliše šta bi „merenje“ trebalo da bude. On jednostavno postulira da mjerni uređaj mora biti klasičan, bez definiranja gdje je tanka linija između klasičnog i lažnog mjerenja. To dovodi do pojave pristalica ideje da ljudska svijest uzrokuje kolaps valne funkcije. U svibnju 2018. Henry Stapp i njegove kolege su tvrdili da eksperiment sa dvostrukim prorezom i njegove moderne varijante sugeriraju da bi "svjesni promatrač mogao biti neophodan" za razumijevanje kvantne teorije i ideje da um svake osobe leži u osnovi materijalnog svijeta.

Ali ovi eksperimenti nisu empirijski dokazi. U eksperimentu sa dvostrukim prorezom, sve što možete učiniti je izračunati vjerovatnoću. Ako se vjerovatnoća pojavi u desetinama hiljada identičnih fotona u eksperimentu, može se tvrditi da se valna funkcija urušava – zahvaljujući sumnjivom procesu zvanom mjerenje. To je sve što se može učiniti.

Bez obzira na osobu

Osim toga, postoje i drugi načini tumačenja Youngovog eksperimenta. Na primjer, de Broglie-Bohmova teorija, koja kaže da je stvarnost i val i čestica. A foton je uvijek usmjeren na dvostruki prorez sa određenim početnim položajem i prolazi kroz jedan ili drugi prorez. Dakle, svaki foton ima putanju. To se zove propagacija pilot talasa, koji prolazi kroz oba proreza, dolazi do interferencije, a zatim pilot talas usmerava foton u oblast pojačane interferencije.

Bohmove putanje za elektron koji prolazi kroz dva proreza. Slična slika je također ekstrapolirana iz slabih mjerenja pojedinačnih fotona.Slika: thequantumphysics

Pored valne funkcije u prostoru svih mogućih konfiguracija, de Broglie-Bohmova teorija postulira stvarnu konfiguraciju koja postoji a da nije ni mjerena. U njemu je valna funkcija definirana za oba proreza, ali svaka čestica ima dobro definiranu putanju koja prolazi kroz točno jedan prorez. Konačan položaj čestice na ekranu detektora i prorez kroz koji ona prolazi određeni su početnim položajem čestice. Takav početni položaj je nespoznatljiv ili nekontrolisan od strane eksperimentatora, tako da postoji pojava slučajnosti u obrascu detekcije.

Godine 1979. Chris Dewdney i njegove kolege na Birbeck College modelirali su teorijske putanje čestica koje prolaze kroz dva proreza. U posljednjoj deceniji, eksperimentatori su se uvjerili da takve putanje postoje, iako koriste prilično kontroverznu metodu zvanu slabo mjerenje. Uprkos kontradiktornostima, eksperimenti pokazuju da de Broglie-Bohmova teorija objašnjava ponašanje kvantnog svijeta.

Birkbeck (Univerzitet u Londonu)- istraživačka i obrazovna ustanova sa večernjim kursevima, specijalizovana za pružanje visokog obrazovanja. Dio je Univerziteta u Londonu.

Suštinska stvar kod ovih mjerenja je da teoriji nisu potrebni posmatrači, mjerenja ili ljudsko učešće.

Takozvane teorije kolapsa tvrde da se kolaps valnih funkcija događa nasumično. Što više čestica ima u kvantnom sistemu, to je vjerovatnije. Posmatrači jednostavno bilježe rezultat. Tim Markusa Arndta sa Univerziteta u Beču testirao je ove teorije slanjem sve većih čestica kroz proreze. Teorije kolapsa navode da kada čestice materije postanu masivnije od određene količine, ne mogu ostati u kvantnom polju prolazeći kroz oba proreza u isto vrijeme, što će uništiti interferencijski obrazac. Arndtov tim je kroz proreze poslao česticu sa više od 800 atoma i došlo je do preraspodjele intenziteta svjetlosti. Potraga za kritičnom vrijednošću se nastavlja.

Roger Penrose ima svoju verziju teorije kolapsa: što je veća masa objekta u kvantnom polju, to će brže prelaziti iz jednog stanja u drugo zbog gravitacijske nestabilnosti. Opet, ovo je teorija koja ne zahtijeva ljudsku intervenciju. Svest nema nikakve veze sa tim. Dirk Bouwmeester sa Kalifornijskog univerziteta, Santa Barbara, testira Penroseovu ideju Youngovim eksperimentom.

U suštini, ideja je da se ne natjera foton da prođe kroz oba proreza, već da se jedan od proreza natjera u superpoziciju - na dva mjesta u isto vrijeme. Prema Penroseu, pomjereni prorez će ili ostati u superpoziciji ili će se kolabirati dok foton prolazi, što će dovesti do različitih tipova interferencijskih obrazaca. Kolaps će zavisiti od veličine pukotina. Bouwmeester je radio na ovom eksperimentu deceniju i uskoro će moći potvrditi ili opovrgnuti Penroseove tvrdnje.

Kvantni kompjuter će otkriti misterije genetike

Osim ako se ne dogodi nešto revolucionarno, ovi eksperimenti će pokazati da još uvijek ne možemo tvrditi apsolutno znanje o prirodi stvarnosti. Čak i ako su pokušaji motivirani matematički ili filozofski. A zaključci neuroznanstvenika i filozofa koji se ne slažu s prirodom kvantne teorije i tvrde da dolazi do kolapsa valnih funkcija su u najboljem slučaju preuranjeni, au najgorem pogrešni i samo obmanjuju sve.

Fizika nam daje objektivno razumijevanje svijeta oko nas, a njeni zakoni su apsolutni i važe za sve ljude bez izuzetka, bez obzira na društveni status i osobe.

Ali takvo shvatanje ove nauke nije uvek bilo prisutno. Krajem 19. stoljeća učinjeni su prvi neodrživi koraci ka stvaranju teorije zračenja crnog fizičkog tijela zasnovane na zakonima klasične fizike. Iz zakona ove teorije slijedilo je da supstanca mora emitovati određene elektromagnetne valove na bilo kojoj temperaturi, smanjiti amplitudu na apsolutnu nulu i izgubiti svoja svojstva. Drugim riječima, termička ravnoteža između zračenja i određenog elementa bila je nemoguća. Međutim, takva izjava bila je u suprotnosti sa stvarnim svakodnevnim iskustvom.

Kvantna fizika se može detaljnije i razumljivije objasniti na sljedeći način. Postoji definicija apsolutno crnog tijela, koje je sposobno apsorbirati elektromagnetno zračenje bilo kojeg valnog spektra. Dužina njegovog zračenja određena je samo njegovom temperaturom. U prirodi ne može postojati apsolutno crna tijela koja odgovaraju neprozirnoj zatvorenoj tvari s rupom. Kada se zagrije, bilo koji komad elementa počinje svijetliti, a s daljnjim povećanjem stupnja postaje crven, a zatim bijeli. Boja praktički ne ovisi o svojstvima tvari; za apsolutno crno tijelo karakterizira samo njegova temperatura.

Napomena 1

Sljedeća faza u razvoju kvantnog koncepta bilo je učenje A. Einsteina, koje je poznato pod Planckovom hipotezom.

Ova teorija je omogućila naučniku da objasni sve zakone jedinstvenog fotoelektričnog efekta koji se ne uklapaju u granice klasične fizike. Suština ovog procesa je nestanak materije pod uticajem brzih elektrona elektromagnetnog zračenja. Energija emitovanih elemenata ne zavisi od koeficijenta apsorbovanog zračenja i određena je njegovim karakteristikama. Međutim, broj emitovanih elektrona zavisi od zasićenosti zraka

Ponovljeni eksperimenti su ubrzo potvrdili Ajnštajnovo učenje, ne samo sa fotoelektričnim efektom i svetlošću, već i sa rendgenskim i gama zracima. Efekat A. Comptona, koji je otkriven 1923. godine, predstavio je javnosti nove činjenice o postojanju određenih fotona kroz raspored elastičnog raspršenja elektromagnetnog zračenja na slobodne, male elektrone, praćen povećanjem opsega i talasne dužine.

Kvantna teorija polja

Ova doktrina nam omogućava da odredimo proces uvođenja kvantnih sistema u okvir koji se u nauci naziva stepenima slobode, koji pretpostavljaju određeni broj nezavisnih koordinata, koje su izuzetno važne za indikaciju ukupnog kretanja mehaničkog koncepta.

Jednostavnim riječima, ovi pokazatelji su glavne karakteristike kretanja. Vrijedi napomenuti da je zanimljiva otkrića u području harmonične interakcije elementarnih čestica napravio istraživač Steven Weinberg, koji je otkrio neutralnu struju, odnosno princip odnosa između leptona i kvarkova. Za svoje otkriće 1979. godine, fizičar je postao dobitnik Nobelove nagrade.

U kvantnoj teoriji, atom se sastoji od jezgra i specifičnog oblaka elektrona. Osnova ovog elementa uključuje gotovo cijelu masu samog atoma - više od 95 posto. Jezgro ima isključivo pozitivan naboj, definirajući kemijski element čiji je dio sam atom. Najneobičnija stvar u vezi sa strukturom atoma je da jezgro, iako čini gotovo svu njegovu masu, sadrži samo jedan desethiljaditi dio svog volumena. Iz ovoga slijedi da u atomu zaista ima vrlo malo guste materije, a ostatak prostora zauzima oblak elektrona.

Tumačenja kvantne teorije - princip komplementarnosti

Brzi razvoj kvantne teorije doveo je do radikalne promjene klasičnih ideja o takvim elementima:

  • struktura materije;
  • kretanje elementarnih čestica;
  • uzročnost;
  • prostor;
  • vrijeme;
  • priroda spoznaje.

Takve promjene u svijesti ljudi doprinijele su radikalnoj transformaciji slike svijeta u jasniji pojam. Klasično tumačenje materijalne čestice karakteriziralo je naglo oslobađanje iz okoline, prisustvo vlastitog kretanja i specifična lokacija u prostoru.

U kvantnoj teoriji elementarna čestica se počela predstavljati kao najvažniji dio sistema u koji je uključena, ali pritom nije imala svoje koordinate i impuls. U klasičnoj spoznaji kretanja predložen je prijenos elemenata koji su sami sebi ostali identični duž unaprijed planirane putanje.

Dvosmislena priroda podjele čestica zahtijevala je napuštanje takve vizije kretanja. Klasični determinizam ustupio je mjesto vodećoj poziciji statističkom pravcu. Ako se ranije cijela cjelina u elementu doživljavala kao ukupan broj sastavnih dijelova, tada je kvantna teorija utvrdila ovisnost pojedinačnih svojstava atoma o sistemu.

Klasično shvatanje intelektualnog procesa bilo je direktno povezano sa razumevanjem materijalnog objekta kao potpuno postojećeg po sebi.

Kvantna teorija je pokazala:

  • zavisnost znanja o objektu;
  • nezavisnost istraživačkih procedura;
  • kompletnost radnji na brojnim hipotezama.

Napomena 2

Značenje ovih pojmova u početku je bilo daleko od jasnog, pa su stoga glavne odredbe kvantne teorije uvijek dobijale različita tumačenja, kao i različita tumačenja.

Kvantna statistika

Paralelno sa razvojem kvantne i valne mehanike, ubrzano su se razvijale i druge komponente kvantne teorije - statistika i statistička fizika kvantnih sistema, koja je uključivala ogroman broj čestica. Na osnovu klasičnih metoda kretanja pojedinih elemenata stvorena je teorija ponašanja njihovog integriteta – klasična statistika.

U kvantnoj statistici ne postoji apsolutno nikakva mogućnost razlikovanja između dvije čestice iste prirode, budući da se dva stanja ovog nestabilnog koncepta razlikuju jedno od drugog samo po prestrojavanju čestica identične moći utjecaja na samom principu identiteta. Po tome se kvantni sistemi uglavnom razlikuju od klasičnih naučnih sistema.

Važan rezultat u otkriću kvantne statistike je tvrdnja da svaka čestica koja je dio bilo kojeg sistema nije identična istom elementu. To implicira važnost zadatka utvrđivanja specifičnosti materijalnog objekta u određenom segmentu sistema.

Razlika između kvantne fizike i klasične fizike

Dakle, postepeno udaljavanje kvantne fizike od klasične fizike sastoji se u odbijanju da se objasne pojedinačni događaji koji se dešavaju u vremenu i prostoru, te korištenje statističke metode sa svojim valovima vjerovatnoće.

Napomena 3

Cilj klasične fizike je da opiše pojedinačne objekte u određenoj sferi i formuliše zakone koji regulišu promenu ovih objekata tokom vremena.

Kvantna fizika zauzima posebno mjesto u nauci u globalnom razumijevanju fizičkih ideja. Među najupečatljivijim kreacijama ljudskog uma je teorija relativnosti – opšta i posebna, koja je potpuno novi koncept pravaca koji kombinuje elektrodinamiku, mehaniku i teoriju gravitacije.

Kvantna teorija je konačno uspjela prekinuti veze s klasičnim tradicijama, stvarajući novi, univerzalni jezik i neobičan stil razmišljanja, omogućavajući naučnicima da proniknu u mikrosvijet sa svojim energetskim komponentama i daju njegov potpuni opis uvođenjem specifičnosti koje su bile odsutne u klasičnoj fizici. Sve ove metode su u konačnici omogućile detaljnije razumijevanje suštine svih atomskih procesa, a istovremeno je upravo ta teorija u nauku unijela element slučajnosti i nepredvidivosti.

KVANTNA TEORIJA

KVANTNA TEORIJA

teorije, čije je temelje 1900. godine postavio fizičar Max Planck. Prema ovoj teoriji, atomi uvijek emituju ili primaju energiju zračenja samo u porcijama, diskontinuirano, odnosno u određenim kvantima (kvantima energije), čija je količina energije jednaka frekvenciji oscilovanja (brzini svjetlosti podijeljenoj s talasnom dužinom) odgovarajuću vrstu zračenja, pomnoženu sa Plankovom akcijom (vidi . Konstanta, mikrofizika, i Kvantna mehanika). Kvantna teorija je postavljena (od strane Ajnštajna) kao osnova kvantne teorije svetlosti (korpuskularne teorije svetlosti), prema kojoj se svetlost sastoji i od kvanta koji se kreće brzinom svetlosti (svetlosni kvanti, fotoni).

Filozofski enciklopedijski rječnik. 2010 .


Pogledajte šta je "KVANTNA TEORIJA" u drugim rječnicima:

    Ima sledeće pododeljke (lista je nepotpuna): Kvantna mehanika Algebarska kvantna teorija Kvantna teorija polja Kvantna elektrodinamika Kvantna hromodinamika Kvantna termodinamika Kvantna gravitacija Teorija superstruna Vidi takođe... ... Wikipedia

    KVANTNA TEORIJA, teorija koja je, u kombinaciji sa teorijom RELATIVNOSTI, činila osnovu za razvoj fizike tokom 20. veka. Opisuje odnos MATERIJE i ENERGIJE na nivou ELEMENTARNIH ili subatomskih ČESTICA, kao i ... ... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik

    kvantna teorija- Drugi način istraživanja je proučavanje interakcije materije i zračenja. Pojam "kvant" povezuje se sa imenom M. Plancka (1858-1947). Ovo je problem "crnog tijela" (apstraktni matematički koncept za objekt koji akumulira svu energiju... Zapadna filozofija od njenog nastanka do danas

    Objedinjuje kvantnu mehaniku, kvantnu statistiku i kvantnu teoriju polja... Veliki enciklopedijski rječnik

    Kombinira kvantnu mehaniku, kvantnu statistiku i kvantnu teoriju polja. * * * KVANTNA TEORIJA KVANTNA TEORIJA kombinuje kvantnu mehaniku (vidi KVANTNU MEHANIKU), kvantnu statistiku (videti KVANTNU STATISTIKU) i kvantnu teoriju polja... ... enciklopedijski rječnik

    kvantna teorija- kvantinė teorija statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. kvantna teorija vok. Quantentheorie, f rus. kvantna teorija, f pranc. théorie des quanta, f; théorie quantique, f … Fizikos terminų žodynas

    Phys. teorija koja kombinuje kvantnu mehaniku, kvantnu statistiku i kvantnu teoriju polja. Sve se zasniva na ideji diskretne (diskontinuirane) strukture zračenja. Prema kvantnoj teoriji, bilo koji atomski sistem može biti lociran u određenim ... ... Prirodna nauka. enciklopedijski rječnik

    Kvantna teorija polja je kvantna teorija sistema sa beskonačnim brojem stupnjeva slobode (fizička polja (vidi Fizička polja)). Qt.p., koji je nastao kao generalizacija kvantne mehanike (vidi Kvantna mehanika) u vezi s problemom opisa... ... Velika sovjetska enciklopedija

    - (QFT), relativistički kvant. teorija fizike sistema sa beskonačnim brojem stepeni slobode. Primjer takvog električnog sistema. mag. polje, za čiji potpuni opis je u svakom trenutku potrebno podesiti električne intenzitete. i mag. polja u svakoj tački... Fizička enciklopedija

    KVANTNA TEORIJA POLJA. Sadržaj:1. Kvantna polja ................. 3002. Slobodna polja i dualnost talasa i čestica................. 3013 . Polja interakcije.........3024. Teorija perturbacije............... 3035. Divergencije i ... ... Fizička enciklopedija

Knjige

  • Kvantna teorija
  • Kvantna teorija, Bohm D.. Knjiga sistematski predstavlja nerelativističku kvantnu mehaniku. Autor detaljno analizira fizički sadržaj i detaljno ispituje matematički aparat jednog od najvažnijih...
  • Kvantna teorija polja Pojava i razvoj Upoznavanje sa jednom od najamatematizovanijih i najapstraktnijih fizičkih teorija Broj 124, Grigorijev V. Kvantna teorija je najopštija i najdublja fizička teorija našeg vremena. O tome kako su se promijenile fizičke ideje o materiji, kako je nastala kvantna mehanika, a potom i kvantna mehanika...

Ne savjetujem nikome ko je zainteresiran za ovo pitanje da konsultuje materijal Wikipedije.
Koje dobre stvari ćemo tamo pročitati? Wikipedia napominje da je „kvantna teorija polja“ „grana fizike koja proučava ponašanje kvantnih sistema sa beskonačno velikim brojem stepeni slobode – kvantna (ili kvantizovana) polja; je teorijska osnova za opis mikročestica, njihovih interakcija i transformacija.”

1. Kvantna teorija polja: Prva obmana. Učenje je, šta god da kažete, primanje i asimilacija informacija koje su već prikupili drugi naučnici. Možda su mislili na "istraživanje"?

2. Kvantna teorija polja: Druga obmana. Ne postoji i ne može postojati beskonačno veliki broj stupnjeva slobode ni u jednom teorijskom primjeru ove teorije. Prijelaz sa konačnog broja stupnjeva slobode na beskonačan broj trebao bi biti popraćen ne samo kvantitativnim, već i kvalitativnim primjerima. Naučnici često prave generalizacije u sljedećem obliku: “Razmotrimo N = 2, nakon čega možemo lako generalizirati na N = beskonačnost.” Štaviše, po pravilu, ako je autor riješio (ili skoro riješio) problem za N=2, čini mu se da je postigao najtežu stvar.

3. Kvantna teorija polja: Treća obmana. “Kvantno polje” i “kvantizovano polje” su dve velike razlike. Kao između lijepe žene i nakićene žene.

4. Kvantna teorija polja: Četvrta obmana. O transformaciji mikročestica. Još jedna teorijska greška.

5. Kvantna teorija polja: Peta obmana. Fizika čestica kao takva nije nauka, već šamanizam.

Čitaj dalje.
„Kvantna teorija polja je jedina eksperimentalno verifikovana teorija koja je sposobna da opiše i predvidi ponašanje elementarnih čestica pri visokim energijama (to jest, pri energijama znatno većim od njihove energije mirovanja).“

6. Kvantna teorija polja: Šesta obmana. Kvantna teorija polja nije eksperimentalno potvrđena.

7. Kvantna teorija polja: Sedma obmana. Postoje teorije koje su konzistentnije s eksperimentalnim podacima, a u odnosu na njih isto tako „razumno“ možemo reći da su potvrđene eksperimentalnim podacima. Shodno tome, kvantna teorija polja nije „jedina“ od „potvrđenih“ teorija.

8. Kvantna teorija polja: Osma obmana. Kvantna teorija polja nije u stanju ništa da predvidi. Niti jedan pravi eksperimentalni rezultat ne može biti "potvrdjen" ovom teorijom, a kamoli da bi se uz nju išta moglo a priori izračunati. Moderna teorijska fizika u sadašnjoj fazi sva „predviđanja“ pravi na osnovu dobro poznatih tabela, spektra i sličnih činjeničnih materijala, koje još ni na koji način nije „sašila“ nijedna od zvanično prihvaćenih i priznatih teorija.

9. Kvantna teorija polja: Deveta obmana. Pri energijama znatno većim od energije mirovanja, kvantna teorija ne samo da ništa ne daje, već je formulacija problema pri takvim energijama nemoguća u savremenom stanju fizike. Činjenica je da kvantna teorija polja, kao i nekakvantna teorija polja, kao i bilo koja od trenutno prihvaćenih teorija, ne može odgovoriti na jednostavna pitanja: "Koja je maksimalna brzina elektrona?" , kao i na pitanje "Da li je jednaka maksimalnoj brzini bilo koje druge čestice?"
Ajnštajnova teorija relativnosti kaže da je maksimalna brzina bilo koje čestice jednaka brzini svetlosti u vakuumu, odnosno ta brzina se ne može postići. Ali u ovom slučaju vrijedi pitanje: "Koja se brzina MOŽE postići?"
Nema odgovora. Zato što tvrdnja Teorije relativnosti nije tačna, a dobijena je iz pogrešnih premisa, pogrešnih matematičkih proračuna zasnovanih na pogrešnim idejama o prihvatljivosti nelinearnih transformacija.

Usput, ne čitaj Vikipediju uopšte. Nikad. Moj savjet tebi.

ODGOVOR PIROTEHNIČARU

U ovom konkretnom kontekstu, napisao sam da je opis KVANTNE TEORIJE POLJA NA WIKIPEDIJI OBMANA.
Moj zaključak iz članka: „Ne čitajte Wikipediju. Nikad. Moj savjet tebi."
Kako ste zaključili da "ne volim naučnike" na osnovu mog poricanja naučne prirode nekih članaka na Wikipediji?

Inače, nikada nisam tvrdio da je "kvantna teorija polja obmana."
Upravo suprotno. Kvantna teorija polja je eksperimentalno zasnovana teorija, koja prirodno nije toliko besmislena kao specijalna ili opšta teorija relativnosti.
ALI I dalje - kvantna teorija je GREŠKA U DIJELU POSTAVLJANJA onih fenomena koji se MOGU IZVESTI KAO POSLJEDICE.

Kvantna (kvantizovana - tačnije i tačnije) priroda zračenja vrelih tela nije određena kvantnom prirodom polja kao takvog, već diskretnom prirodom generisanja oscilatornih impulsa, odnosno PREBROJIVIM BROJEM ELEKTRONA. PRELAZI iz jedne orbite u drugu - s jedne strane i FIKSNA RAZLIKA U ENERGIJI različitih orbita.
Fiksna razlika je određena svojstvima kretanja elektrona u atomima i molekulima.
Ova svojstva treba proučavati pomoću matematičkog aparata zatvorenih dinamičkih sistema.
Učinio sam to.
Pogledajte članke na kraju.
Pokazao sam da se STABILNOST ELEKTRONSKIH ORBITA može objasniti iz obične elektrodinamike, uzimajući u obzir ograničenu brzinu elektromagnetnog polja. Iz istih uslova se teoretski mogu predvidjeti geometrijske dimenzije atoma vodika.
Maksimalni spoljni prečnik atoma vodika je definisan kao dvostruki poluprečnik, a poluprečnik odgovara potencijalnoj energiji elektrona, koja je jednaka kinetičkoj energiji izračunatoj iz relacije E=mc^2/2 (em-ce- na kvadrat na pola).

1. Bugrov S.V., Zhmud V.A. Modeliranje nelinearnih kretanja u dinamičkim problemima fizike // Zbornik naučnih radova NSTU. Novosibirsk 2009. 1(55). str. 121 – 126.
2. Zhmud V.A., Bugrov S.V. Modeliranje kretanja elektrona unutar atoma na bazi nekvantne fizike. // Zbornik radova 18. međunarodne konferencije IASTED “Primijenjena simulacija i modeliranje” (ASM 2009). Sept. 7-9, 2009. Palma de Majorka, Španija. P.17 – 23.
3. Zhmud V.A. Opravdanje nerelativističkog nekvantnog pristupa modeliranju kretanja elektrona u atomu vodika // Zbornik znanstvenih radova NSTU. Novosibirsk 2009. 3(57). str. 141 – 156.

Inače, među mogućim odgovorima na pitanje "Zašto toliko ne volite naučnike?"

JER VOLIM NAUKU.

Šalu na stranu: Naučnici ne bi trebali težiti ljubavi ili ne-ljubavi. Moraju težiti istini. “Volim umom” one koji teže istini, bez obzira da li su naučnici ili ne. To jest, ODOBRIO sam. To nije razlog zašto volim srcem. Ne za potragu za istinom. Ajnštajn je težio istini, ali ne uvek, ne svuda. Čim je odlučio nastojati da dokaže nepogrešivost svoje teorije, potpuno je zaboravio na istinu. Nakon toga, kao naučnik, prilično je izblijedio u mojim očima. Trebao je dublje razmisliti o plinovitoj prirodi gravitacijskih sočiva, o "poštanskoj" prirodi kašnjenja informacija - ne sudimo o vremenu njihovog odlaska prema datumima dolaska na slovima! Ova dva datuma su uvijek različita. Ne identifikujemo ih. Zašto bi onda trebalo identificirati opaženo vrijeme, percipiranu brzinu, itd., sa realnim vremenom, brzinom, itd.?
O tome da ne volim čitaoce? Zdravo! Pokušavam im otvoriti oči. Zar ovo nije ljubav?
Čak volim i recenzente koji prigovaraju. Štaviše, posebno volim one koji razumno prigovaraju. Oni koji nastoje da ne prigovaraju, već jednostavno da negiraju, da tvrde suprotno bez ikakvog razloga, ne čitajući moje argumente - jednostavno mi ih je žao.
“Zašto pišu bilješku o nečemu što nisu ni pročitali?” - Ja mislim.

U zaključku, šala za moje čitatelje koji su umorni od dugih diskusija.

KAKO PISATI NOBELOV GOVOR

1. Osvojite Nobelovu nagradu.
2. Pogledajte oko sebe. Naći ćete mnogo volontera, neplaćenih pomagača kojima bi bila čast da napišu ovaj govor za vas.
3. Pročitajte četiri date opcije. Dobro se nasmejte. Napišite bilo šta - i dalje će biti bolje od bilo koje od ovih opcija, a one, ove opcije, su svakako bolje od onoga što možete napisati zaobilazeći tačku 1 ovog niza.

I što je najvažnije, odbijamo da primijetimo da su primjenjivi samo u nekim rutinskim situacijama i da se za objašnjenje strukture Univerzuma ispostavi da su jednostavno netačni.

Iako su nešto slično prije nekoliko stoljeća izrazili istočnjački filozofi i mistici, Ajnštajn je prvi o tome progovorio u zapadnoj nauci. Bila je to revolucija koju naša svijest nije prihvatila. Sa snishodljivošću ponavljamo: „sve je relativno“, „vreme i prostor su jedno“, uvek imajući na umu da je ovo pretpostavka, naučna apstrakcija koja nema mnogo zajedničkog sa našom uobičajenom stabilnom realnošću. U stvari, upravo su naše ideje loše korelirane sa stvarnošću - nevjerovatne i nevjerovatne.

Nakon što je generalno otkrivena struktura atoma i predložen njegov “planetarni” model, naučnici su se suočili sa mnogim paradoksima, da bi objasnili koji se pojavio čitava grana fizike – kvantna mehanika. Brzo se razvijao i napravio veliki napredak u objašnjavanju Univerzuma. Ali ova objašnjenja su toliko teško razumljiva da ih do sada malo ljudi može razumjeti barem općenito.

Zaista, većinu dostignuća kvantne mehanike prati tako složen matematički aparat da se jednostavno ne može prevesti ni na jedan ljudski jezik. Matematika je, kao i muzika, izuzetno apstraktan predmet, a naučnici se još uvijek bore da na adekvatan način izraze značenje, na primjer, konvolucije funkcija ili višedimenzionalnog Fourierovog niza. Jezik matematike je strog, ali ima malo veze s našom neposrednom percepcijom.

Štaviše, Ajnštajn je matematički pokazao da su naši koncepti vremena i prostora iluzorni. U stvarnosti, prostor i vrijeme su neodvojivi i čine jedan četverodimenzionalni kontinuum. Teško je to i zamisliti, jer smo navikli da se bavimo samo trima dimenzijama.

Planetarna teorija. Talas ili čestica

Sve do kraja 19. veka atomi su se smatrali nedeljivim „elementima“. Otkriće radijacije omogućilo je Rutherfordu da prodre ispod "ljuske" atoma i formulira planetarnu teoriju njegove strukture: najveći dio atoma koncentriran je u jezgru. Pozitivan naboj jezgra kompenzira se negativno nabijenim elektronima, čije su veličine toliko male da se njihova masa može zanemariti. Elektroni se okreću oko jezgra po orbitama sličnim rotaciji planeta oko Sunca. Teorija je vrlo lijepa, ali se javlja niz kontradiktornosti.

Prvo, zašto negativno nabijeni elektroni ne "padaju" na pozitivno jezgro? Drugo, u prirodi se atomi sudaraju milione puta u sekundi, što im nimalo ne šteti – kako objasniti nevjerovatnu snagu cijelog sistema? Prema riječima jednog od „očeva“ kvantne mehanike, Heisenberga, „nijedan planetarni sistem koji poštuje Newtonove zakone mehanike neće se vratiti u prvobitno stanje nakon sudara sa drugim sličnim sistemom“.

Osim toga, dimenzije jezgra, u kojem je sakupljena gotovo sva masa, izuzetno su male u odnosu na cijeli atom. Možemo reći da je atom praznina u kojoj se elektroni vrte vrtoglavom brzinom. U ovom slučaju, takav "prazan" atom izgleda kao vrlo čvrsta čestica. Objašnjenje ovog fenomena ide dalje od klasičnog shvatanja. Zapravo, na subatomskom nivou, brzina čestice raste što je prostor u kojem se kreće ograničeniji. Dakle, što je elektron bliže jezgru, to se brže kreće i više se odbija od njega. Brzina kretanja je toliko velika da "izvana" atom "izgleda čvrsto", baš kao što lopatice rotirajućeg ventilatora izgledaju kao disk.

Podaci koji se ne uklapaju dobro u okvire klasičnog pristupa pojavili su se mnogo prije Ajnštajna. Prvi put se takav "dvoboj" dogodio između Njutna i Hajgensa, koji su pokušali da objasne svojstva svetlosti. Njutn je tvrdio da je to struja čestica, Hajgens je svetlost smatrao talasom. U okviru klasične fizike nemoguće je pomiriti njihove stavove. Na kraju krajeva, za nju je val prenesena pobuda čestica medija, koncept primjenjiv samo na mnoge objekte. Nijedna od slobodnih čestica ne može se kretati duž putanje nalik valovima. Ali elektron se kreće u dubokom vakuumu, a njegovo kretanje je opisano zakonima talasnog kretanja. Šta je tu uzbuđeno ako nema medija? Kvantna fizika nudi Solomonovo rješenje: svjetlost je i čestica i talas.

Vjerovatni elektronski oblaci. Nuklearna struktura i nuklearne čestice

Postupno je postajalo sve jasnije: rotacija elektrona u orbitama oko jezgra atoma potpuno je drugačija od rotacije planeta oko zvijezde. Pošto imaju talasnu prirodu, elektroni se opisuju u terminima verovatnoće. Za elektron ne možemo reći da se nalazi u toj i takvoj tački u prostoru, možemo samo približno opisati u kojim područjima se može nalaziti i s kojom vjerovatnoćom. Oko jezgra, elektroni formiraju "oblake" takvih vjerovatnoća od najjednostavnijih sferičnih do vrlo bizarnih oblika, sličnih fotografijama duhova.

Ali svako ko želi konačno razumjeti strukturu atoma mora se okrenuti njegovoj osnovi, strukturi jezgra. Velike elementarne čestice koje ga čine - pozitivno nabijeni protoni i neutralni neutroni - također imaju kvantnu prirodu, što znači da se kreću brže što je manji volumen u kojem se nalaze. Pošto su dimenzije jezgra izuzetno male čak i u poređenju sa atomom, ove elementarne čestice jure okolo prilično pristojnim brzinama, blizu brzine svetlosti. Za konačno objašnjenje njihove strukture i ponašanja, morat ćemo "ukrstiti" kvantnu teoriju s teorijom relativnosti. Nažalost, takva teorija još nije stvorena i morat ćemo se ograničiti na nekoliko općeprihvaćenih modela.

Teorija relativnosti je pokazala (a eksperimenti su dokazali) da je masa samo jedan oblik energije. Energija je dinamička veličina povezana s procesima ili radom. Dakle, elementarnu česticu treba posmatrati kao vjerovatnoću dinamičku funkciju, kao interakcije povezane s kontinuiranom transformacijom energije. Ovo daje neočekivani odgovor na pitanje koliko su elementarne čestice i mogu li se podijeliti na „još jednostavnije“ blokove. Ako ubrzamo dvije čestice u akceleratoru, a zatim se sudarimo, dobićemo ne dvije, već tri čestice, i to potpuno identične. Treći će jednostavno proizaći iz energije njihovog sudara - tako će se oni razdvojiti i ne razdvajati u isto vrijeme!

Učesnik umjesto posmatrača

U svijetu u kojem pojmovi praznog prostora i izolirane materije gube svoje značenje, čestica se opisuje samo kroz njihove interakcije. Da bismo nešto rekli o tome, moraćemo da ga „otrgnemo“ iz početnih interakcija i, pripremivši ga, podvrgnemo drugoj interakciji – merenju. Pa šta na kraju merimo? I koliko su uopće legitimna naša mjerenja ako naša intervencija mijenja interakcije u kojima čestica sudjeluje - i stoga mijenja samu česticu?

U modernoj fizici elementarnih čestica sve više kritika izaziva... sam lik naučnika-posmatrača. Bilo bi prikladnije nazvati ga “učesnikom”.

Posmatrač-učesnik je neophodan ne samo da izmjeri svojstva subatomske čestice, već i da odredi upravo ta svojstva, jer se o njima može raspravljati samo u kontekstu interakcije sa posmatračem. Nakon što odabere metodu kojom će vršiti mjerenja, u zavisnosti od toga, ostvaruju se moguća svojstva čestice. Ako promenite sistem posmatranja, promeniće se i svojstva posmatranog objekta.

Ovaj važan trenutak otkriva duboko jedinstvo svih stvari i pojava. Same čestice, koje se neprestano mijenjaju jedna u drugu i u druge oblike energije, nemaju stalne ili precizne karakteristike - ove karakteristike zavise od načina na koji ih želimo vidjeti. Ako trebate izmjeriti jedno svojstvo čestice, drugo će se sigurno promijeniti. Takvo ograničenje nije povezano s nesavršenošću uređaja ili drugim stvarima koje se mogu potpuno popraviti. Ovo je karakteristika stvarnosti. Pokušajte precizno izmjeriti položaj čestice i nećete moći ništa reći o smjeru i brzini njenog kretanja - jednostavno zato što ih neće imati. Opišite tačno kretanje čestice - nećete ga naći u svemiru. Dakle, moderna fizika nas suočava sa problemima potpuno metafizičke prirode.

Princip neizvjesnosti. Mjesto ili impuls, energija ili vrijeme

Već smo rekli da ne možemo govoriti o subatomskim česticama u preciznim terminima na koje smo navikli u kvantnom svijetu, ostaje nam samo vjerovatnoća. To, naravno, nije vjerovatnoća o kojoj ljudi govore kada se klade na konjske trke, već fundamentalno svojstvo elementarnih čestica. Nije da postoje, nego mogu postojati. Nije da imaju karakteristike, već da ih mogu imati. Naučno govoreći, čestica je dinamički probabilistički krug, a sva njena svojstva su u stalnoj pokretnoj ravnoteži, balansirajući poput Jina i Janga u drevnom kineskom simbolu Taiji.

Nije uzalud nobelovac Niels Bohr, uzdignut u rang plemstva, odabrao upravo ovaj znak i moto za svoj grb: „Supronosti se nadopunjuju“. Matematički gledano, distribucija vjerovatnoće predstavlja neujednačene fluktuacije talasa. Što je veća amplituda talasa na određenoj lokaciji, veća je verovatnoća da tamo postoji čestica. Štoviše, njegova dužina nije konstantna - udaljenosti između susjednih vrhova nisu iste, a što je veća amplituda vala, veća je razlika između njih. Dok amplituda odgovara položaju čestice u prostoru, valna dužina je povezana s momentom čestice, odnosno smjerom i brzinom njenog kretanja. Što je veća amplituda (što se čestica preciznije može lokalizirati u prostoru), to je talasna dužina nesigurnija (manje se može reći o impulsu čestice). Ako možemo odrediti položaj čestice s ekstremnom preciznošću, ona uopće neće imati određeni impuls.

Ovo fundamentalno svojstvo je izvedeno matematički iz svojstava talasa i naziva se principom nesigurnosti. Princip se također primjenjuje i na druge karakteristike elementarnih čestica. Drugi takav međusobno povezani par je energija i vrijeme kvantnih procesa. Što je proces brži, to je neizvjesnija količina energije koja je uključena u njega, i obrnuto - energija se može precizno okarakterizirati samo za proces dovoljnog trajanja.

Dakle, razumijemo: ništa se definitivno ne može reći o čestici. Kreće se ovamo, ili ne tamo, ili bolje rečeno, ni ovamo ni tamo. Njegove karakteristike su ovo ili ono, odnosno ne ovo ili ono. Ovdje je, ali može biti tamo, a možda nigdje. Pa da li uopšte postoji?