ველის კვანტური თეორია. კვანტური ფიზიკა დუმებისთვის: არსი მარტივი სიტყვებით. ბავშვიც კი მიხვდება. უფრო სწორად, განსაკუთრებით ბავშვი! კვანტური თეორია ამას ამბობს

დემონსტრაცია, რომელმაც უარყო დიდი ისააკ ნიუტონის ვარაუდები სინათლის ბუნების შესახებ, განსაცვიფრებლად მარტივი იყო. ეს "შეიძლება ადვილად განმეორდეს ყველგან, სადაც მზე ანათებს", - უთხრა ინგლისელმა ფიზიკოსმა თომას იანგმა სამეფო საზოგადოების წევრებს ლონდონში 1803 წლის ნოემბერში და აღწერა ის, რაც ახლა ცნობილია, როგორც ორმაგი ჭრილის ექსპერიმენტი, ან იანგის ექსპერიმენტი. იუნგი არ ეძებდა რთულ ბილიკებს და თავისი გამოცდილებით ბუფონური შოუ არ გაუკეთებია. მან უბრალოდ მოიფიქრა ელეგანტური და გადამწყვეტი ექსპერიმენტი, რათა ეჩვენებინა სინათლის ტალღური ბუნება ხელთ არსებული ჩვეულებრივი მასალების გამოყენებით, რითაც უარყო ნიუტონის თეორია, რომ სინათლე შედგებოდა სხეულებისგან ან ნაწილაკებისგან.

იუნგის გამოცდილება.

იანგის ექსპერიმენტი (ორმაგი ჭრილის ექსპერიმენტი)- თომას იანგის მიერ ჩატარებული ექსპერიმენტი და რომელიც გახდა სინათლის ტალღური თეორიის ექსპერიმენტული დადასტურება.

ექსპერიმენტში მონოქრომატული სინათლის სხივი მიმართულია გაუმჭვირვალე ეკრანზე ორი პარალელური ჭრილით, რომლის უკან დამონტაჟებულია საპროექციო ეკრანი. ჭრილების სიგანე დაახლოებით ტოლია გამოსხივებული სინათლის ტალღის სიგრძისა. საპროექციო ეკრანი აწარმოებს ალტერნატიული ჩარევის ზღურბლების სერიას. სინათლის ჩარევა ადასტურებს ტალღის თეორიის მართებულობას.

მაგრამ კვანტური ფიზიკის დაბადებამ 1900-იანი წლების დასაწყისში ცხადყო, რომ სინათლე შედგება პატარა, განუყოფელი ერთეულებისგან ან ენერგიის კვანტებისგან, რომლებსაც ჩვენ ფოტონებს ვუწოდებთ. იანგის ექსპერიმენტმა, რომელმაც აჩვენა ცალკეული ფოტონები ან თუნდაც მატერიის ცალკეული ნაწილაკები, როგორიცაა ელექტრონები და ნეიტრონები, აიძულა კაცობრიობა ეფიქრა თავად რეალობის ბუნებაზე. ზოგიერთმა ეს ექსპერიმენტიც კი გამოიყენა იმის დასამტკიცებლად, რომ კვანტურ სამყაროზე გავლენას ახდენს ადამიანის ცნობიერება, რაც გონებას აძლევს აზრს ჩვენი ადგილის შესახებ სამყაროს ონტოლოგიაში. მაგრამ შეიძლება თუ არა უბრალო ექსპერიმენტმა მართლაც გამოიწვიოს ყველას მსოფლმხედველობის ასეთი ცვლილება?

გაზომვის საეჭვო კონცეფცია

გამოცდილების თანამედროვე ინტერპრეტაციით, მონოქრომატული სინათლის სხივი მიმართულია გაუმჭვირვალე ეკრანზე ორი პარალელური ჭრილით, რომლის უკან დამონტაჟებულია პროექციის ეკრანი. ის აღრიცხავს ნაწილაკების ზემოქმედებას, რომლებიც გადიან სლოტებში. ფოტონების შემთხვევაში ეს არის ფოტოგრაფიული ფირფიტა. ლოგიკურად, მოსალოდნელია, რომ ფოტონები უნდა გაიარონ ამა თუ იმ ჭრილში და დაგროვდნენ მათ უკან.

მაგრამ ეს ასე არ არის. ისინი მიდიან ეკრანის გარკვეულ ნაწილებზე და უბრალოდ ერიდებიან სხვებს, ქმნიან სინათლისა და ბნელის მონაცვლეობით ზოლებს - ე.წ. ისინი წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც ტალღების ორი ნაკრები ერთმანეთს გადაფარავს. სადაც ტალღები ერთსა და იმავე ფაზაშია, ამპლიტუდა დაემატება და გამოიწვევს გამაძლიერებელ ჩარევას - სინათლის ზოლებს. როდესაც ტალღები ფაზას არ ექვემდებარება, შესუსტებული ჩარევა ხდება - მუქი ზღურბლები.

მაგრამ არის მხოლოდ ერთი ფოტონი, რომელიც გაივლის ორივე ჭრილში. ეს ჰგავს ფოტონს, რომელიც ერთდროულად გადის ორივე ჭრილში და ერევა საკუთარ თავში. ეს არ ჯდება კლასიკურ სურათში.

მათემატიკური თვალსაზრისით, ფოტონი, რომელიც გადის ორივე ჭრილში, არ არის ფიზიკური ნაწილაკი ან ფიზიკური ტალღა, არამედ ის, რასაც ტალღის ფუნქცია ეწოდება - აბსტრაქტული მათემატიკური ფუნქცია, რომელიც წარმოადგენს ფოტონის მდგომარეობას (ამ შემთხვევაში, მის პოზიციას). ტალღის ფუნქცია იქცევა როგორც ტალღა. ის ურტყამს ორივე ჭრილს და ახალი ტალღები გამოდის თითოეულიდან, ვრცელდება და საბოლოოდ ეჯახება ერთმანეთს. კომბინირებული ტალღის ფუნქცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას იმის გამოსათვლელად, თუ სად იქნება ფოტონი.

Jacob Biamonte, Skoltech, - იმის შესახებ, თუ რა შეუძლიათ კვანტურ კომპიუტერებს ახლავე

ფოტონი დიდი ალბათობით იქნება იქ, სადაც ორი ტალღური ფუნქცია ქმნის მზარდ ჩარევას და ნაკლებად სავარაუდოა, რომ იყოს შესუსტებული ჩარევის რეგიონებში. გაზომვას - ამ შემთხვევაში ტალღის ფუნქციის ურთიერთქმედებას ფოტოგრაფიულ ფირფიტასთან - ეწოდება ტალღური ფუნქციის „კოლაფსი“ ან ფონ ნეუმანის შემცირება. ეს პროცესი ხდება გაზომვის დროს ერთ-ერთ იმ ადგილას, სადაც ფოტონი მატერიალიზდება.

ფონ ნეუმანის შემცირება (ტალღის ფუნქციის შემცირება ან კოლაფსი)- ობიექტის კვანტური მდგომარეობის (ტალღური ფუნქციის) აღწერილობის მყისიერი ცვლილება, რომელიც ხდება გაზომვის დროს. ვინაიდან ეს პროცესი არსებითად არალოკალურია და ცვლილების მყისიერობა გულისხმობს ურთიერთქმედებების უფრო სწრაფად გავრცელებას, ვიდრე სინათლის სიჩქარე, ითვლება, რომ ეს არ არის ფიზიკური პროცესი, არამედ აღწერის მათემატიკური მეთოდი.

არაფერია ისეთი, რასაც ადამიანი არ აკვირდება

ტალღის ფუნქციის ეს ერთი შეხედვით უცნაური კოლაფსი არის მრავალი სირთულის წყარო კვანტურ მექანიკაში. სინათლის გავლამდე შეუძლებელია დარწმუნებით იმის თქმა, სად დასრულდება ერთი ფოტონი. ის შეიძლება გამოჩნდეს სადმე არანულოვანი ალბათობით. შეუძლებელია ფოტონის გზის დახატვა წყაროდან ეკრანის წერტილამდე. ფოტონის ტრაექტორიის პროგნოზირება შეუძლებელია, ის არ ჰგავს თვითმფრინავს, რომელიც დაფრინავს იმავე მარშრუტზე სან-ფრანცისკოდან ნიუ-იორკში.

ვერნერ ჰაიზენბერგმა, ისევე როგორც სხვა მეცნიერებმა, განაცხადეს, რომ რეალობა, მათემატიკური თვალსაზრისით, არ არსებობს მანამ, სანამ არ იქნება დამკვირვებელი.

„ობიექტური რეალური სამყაროს იდეა, რომლის ნაწილებიც კლდეები ან ხეებივით არსებობს და დამოუკიდებლად ვაკვირდებით თუ არა მათ, შეუძლებელია“, - წერს ის. ჯონ უილერმა ასევე გამოიყენა ორმაგი ნაპრალის ექსპერიმენტის ვერსია, რათა ამტკიცებდა, რომ „არც ერთი ელემენტარული კვანტური ფენომენი არ არის ნამდვილად კვანტური ფენომენი, სანამ მას სხვები არ მოწმობენ („დაკვირვებადი“).

ვერნერ კარლ ჰაიზენბერგიარის კვანტური თეორიის მრავალი ფუნდამენტური ნაშრომის ავტორი: მან ჩაუყარა საფუძვლები მატრიცის მექანიკას, ჩამოაყალიბა გაურკვევლობის მიმართება, გამოიყენა კვანტური მექანიკის ფორმალიზმი ფერომაგნიტიზმის, ანომალიური ზეემანის ეფექტის პრობლემებზე და სხვა.

შემდგომში იგი აქტიურად მონაწილეობდა კვანტური ელექტროდინამიკის (ჰაიზენბერგ-პაულის თეორია) და ველის კვანტური თეორიის (S-მატრიცის თეორია) შემუშავებაში, ხოლო სიცოცხლის ბოლო ათწლეულებში ცდილობდა შეექმნა ველის ერთიანი თეორია. ჰაიზენბერგი ფლობს ბირთვული ძალების ერთ-ერთ პირველ კვანტურ მექანიკურ თეორიას. მეორე მსოფლიო ომის დროს ის იყო გერმანიის ბირთვული პროექტის წამყვანი თეორეტიკოსი.

ჯონ არჩიბალდ ვილერიშემოიღო რამდენიმე ტერმინი (კვანტური ქაფი, ნეიტრონის ზომიერება), მათ შორის ორი, რომელიც შემდგომში ფართოდ გავრცელდა მეცნიერებასა და სამეცნიერო ფანტასტიკურ ლიტერატურაში - შავი ხვრელი და ჭიის ხვრელი.

მაგრამ კვანტური თეორია საერთოდ არ ასახავს რა უნდა იყოს „გაზომვა“. ის უბრალოდ ამტკიცებს, რომ საზომი მოწყობილობა უნდა იყოს კლასიკური, იმის განსაზღვრის გარეშე, თუ სად არის თხელი ხაზი კლასიკურ და ცრუ გაზომვას შორის. ეს იწვევს იმ იდეის მომხრეების გაჩენას, რომ ადამიანის ცნობიერება იწვევს ტალღის ფუნქციის კოლაფსს. 2018 წლის მაისში, ჰენრი სტეპი და მისი კოლეგები ამტკიცებდნენ, რომ ორმაგი ნაპრალის ექსპერიმენტი და მისი თანამედროვე ვარიანტები ვარაუდობენ, რომ „ცნობიერი დამკვირვებელი შეიძლება იყოს შეუცვლელი“ კვანტური თეორიის გაგებისთვის და იმ იდეისთვის, რომ თითოეული ადამიანის გონება უდევს მატერიალურ სამყაროს.

მაგრამ ეს ექსპერიმენტები არ არის ემპირიული მტკიცებულება. ორმაგი ნაპრალის ექსპერიმენტში ყველაფერი რაც შეგიძლიათ გააკეთოთ არის ალბათობის გამოთვლა. თუ ექსპერიმენტში ეს ალბათობა გამოჩნდება ათიათასობით იდენტურ ფოტონში, შეიძლება ითქვას, რომ ტალღის ფუნქცია იშლება - საეჭვო პროცესის წყალობით, რომელსაც ეწოდება გაზომვა. სულ ეს არის რისი გაკეთებაც შეიძლება.

განურჩევლად პიროვნებისა

გარდა ამისა, არსებობს იანგის ექსპერიმენტის ინტერპრეტაციის სხვა გზები. მაგალითად, დე ბროლი-ბომის თეორია, რომელიც აცხადებს, რომ რეალობა არის ტალღაც და ნაწილაკიც. ხოლო ფოტონი ყოველთვის მიმართულია ორმაგი ჭრილისკენ გარკვეული საწყისი პოზიციით და გადის ამა თუ იმ ჭრილში. ამიტომ, თითოეულ ფოტონს აქვს ტრაექტორია. ამას ეწოდება საპილოტე ტალღის გავრცელება, რომელიც გადის ორივე ჭრილში, ხდება ჩარევა და შემდეგ პილოტური ტალღა მიმართავს ფოტონს გამაძლიერებელი ჩარევის რეგიონში.

ბომის ტრაექტორიები ელექტრონისთვის, რომელიც გადის ორ ჭრილში. მსგავსი სურათი ასევე იქნა ექსტრაპოლირებული ცალკეული ფოტონების სუსტი გაზომვებით.სურათი: კვანტური ფიზიკა

გარდა ტალღის ფუნქციისა ყველა შესაძლო კონფიგურაციის სივრცეში, დე ბროლი-ბომის თეორია პოსტულაციას უწევს რეალურ კონფიგურაციას, რომელიც არსებობს გაზომვის გარეშე. მასში ტალღის ფუნქცია განისაზღვრება ორივე ჭრილისთვის, მაგრამ თითოეულ ნაწილაკს აქვს კარგად განსაზღვრული ტრაექტორია, რომელიც გადის ზუსტად ერთ ჭრილში. ნაწილაკების საბოლოო პოზიცია დეტექტორის ეკრანზე და ჭრილი, რომლითაც ის გადის, განისაზღვრება ნაწილაკების საწყისი პოზიციით. ასეთი საწყისი პოზიცია შეუცნობელია ან უკონტროლოა ექსპერიმენტატორის მხრიდან, ასე რომ აღმოჩენის ნიმუშში შემთხვევითობაა.

1979 წელს კრის დიუდნიმ და მისმა კოლეგებმა ბირბეკის კოლეჯში შექმნეს ნაწილაკების თეორიული ტრაექტორიები, რომლებიც გადიან ორ ჭრილში. ბოლო ათწლეულის განმავლობაში, ექსპერიმენტატორები დარწმუნდნენ, რომ ასეთი ტრაექტორიები არსებობს, თუმცა საკმაოდ საკამათო მეთოდის გამოყენებით, რომელსაც სუსტი გაზომვა ეწოდება. წინააღმდეგობების მიუხედავად, ექსპერიმენტები აჩვენებს, რომ დე ბროლი-ბომის თეორია ხსნის კვანტური სამყაროს ქცევას.

ბირკბეკი (ლონდონის უნივერსიტეტი)- კვლევითი და საგანმანათლებლო დაწესებულება საღამოს კურსებით, სპეციალიზირებული უმაღლესი განათლების მიწოდებაში. ის ლონდონის უნივერსიტეტის ნაწილია.

ამ გაზომვების არსებითი ის არის, რომ თეორიას არ სჭირდება დამკვირვებლები, გაზომვები ან ადამიანის მონაწილეობა.

ეგრეთ წოდებული კოლაფსის თეორიები ამტკიცებენ, რომ ტალღის ფუნქციების კოლაფსი ხდება შემთხვევით. რაც უფრო მეტი ნაწილაკია კვანტურ სისტემაში, მით უფრო სავარაუდოა. დამკვირვებლები უბრალოდ იწერენ შედეგს. მარკუს არნდტის გუნდმა ვენის უნივერსიტეტში გამოსცადა ეს თეორიები ჭრილებში უფრო და უფრო დიდი ნაწილაკების გაგზავნით. კოლაფსის თეორიები აცხადებენ, რომ როდესაც მატერიის ნაწილაკები გარკვეულ რაოდენობაზე მასიური ხდება, ისინი ვერ დარჩებიან კვანტურ ველში, რომელიც გადის ორივე ჭრილში ერთდროულად, ეს გაანადგურებს ჩარევის შაბლონს. არნდტის გუნდმა 800-ზე მეტი ატომით ნაწილაკი გაგზავნა ჭრილებში და მოხდა სინათლის ინტენსივობის გადანაწილება. კრიტიკული მნიშვნელობის ძიება გრძელდება.

როჯერ პენროზს აქვს კოლაფსის თეორიის საკუთარი ვერსია: რაც უფრო მაღალია ობიექტის მასა კვანტურ ველში, მით უფრო სწრაფად შეიცვლება ის ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გრავიტაციული არასტაბილურობის გამო. ისევ და ისევ, ეს არის თეორია, რომელიც არ საჭიროებს ადამიანის ჩარევას. ცნობიერება არაფერ შუაშია. დირკ ბოუმესტერი კალიფორნიის უნივერსიტეტში, სანტა ბარბარაში, ამოწმებს პენროუზის იდეას იანგის ექსპერიმენტით.

არსებითად, იდეა არის არა უბრალოდ აიძულოთ ფოტონი გაიაროს ორივე ჭრილში, არამედ აიძულოთ ერთ-ერთი ჭრილი სუპერპოზიციაში - ერთდროულად ორ ადგილას. პენროუზის თანახმად, გადაადგილებული ჭრილი ან სუპერპოზიციაში დარჩება ან კოლაფსდება, სანამ ფოტონი გადის, რაც იწვევს სხვადასხვა ტიპის ჩარევის შაბლონებს. ნგრევა დამოკიდებული იქნება ბზარების ზომაზე. Bouwmeester მუშაობს ამ ექსპერიმენტზე ათი წლის განმავლობაში და მალე შეძლებს დაადასტუროს ან უარყოს პენროუზის პრეტენზიები.

კვანტური კომპიუტერი გამოავლენს გენეტიკის საიდუმლოებებს

თუ რაიმე რევოლუციური არ მოხდება, ეს ექსპერიმენტები გვიჩვენებს, რომ ჩვენ ჯერ არ შეგვიძლია რეალობის ბუნების აბსოლუტური ცოდნა. თუნდაც მცდელობები მათემატიკურად ან ფილოსოფიურად იყოს მოტივირებული. ნეირომეცნიერებისა და ფილოსოფოსების დასკვნები, რომლებიც არ ეთანხმებიან კვანტური თეორიის ბუნებას და ამტკიცებენ, რომ ტალღის ფუნქციების კოლაფსი ხდება, საუკეთესო შემთხვევაში ნაადრევია და უარეს შემთხვევაში მცდარი და მხოლოდ შეცდომაში შეჰყავს ყველას.

ფიზიკა გვაძლევს ჩვენს გარშემო არსებული სამყაროს ობიექტურ გაგებას და მისი კანონები აბსოლუტურია და ვრცელდება ყველა ადამიანზე გამონაკლისის გარეშე, განურჩევლად სოციალური სტატუსისა და პიროვნებისა.

მაგრამ ამ მეცნიერების ასეთი გაგება ყოველთვის არ იყო. მე-19 საუკუნის ბოლოს გადაიდგა პირველი გაუსაძლისი ნაბიჯები შავი ფიზიკური სხეულის გამოსხივების თეორიის შესაქმნელად კლასიკური ფიზიკის კანონებზე დაყრდნობით. ამ თეორიის კანონებიდან გამომდინარეობდა, რომ ნივთიერება ნებისმიერ ტემპერატურაზე უნდა ასხივებდეს გარკვეულ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, შეამციროს ამპლიტუდა აბსოლუტურ ნულამდე და დაკარგოს თავისი თვისებები. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თერმული წონასწორობა გამოსხივებასა და კონკრეტულ ელემენტს შორის შეუძლებელი იყო. თუმცა, ასეთი განცხადება ეწინააღმდეგებოდა რეალურ ყოველდღიურ გამოცდილებას.

კვანტური ფიზიკა უფრო დეტალურად და გასაგებად შეიძლება აიხსნას შემდეგნაირად. არსებობს აბსოლუტურად შავი სხეულის განმარტება, რომელსაც შეუძლია ნებისმიერი ტალღის სპექტრის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების შთანთქმა. მისი გამოსხივების სიგრძე განისაზღვრება მხოლოდ მისი ტემპერატურით. ბუნებაში არ შეიძლება იყოს აბსოლუტურად შავი სხეულები, რომლებიც შეესაბამება გაუმჭვირვალე დახურულ ნივთიერებას ხვრელით. როდესაც თბება, ელემენტის ნებისმიერი ნაწილი იწყებს ნათებას, ხოლო ხარისხის შემდგომი მატებასთან ერთად ის წითლდება, შემდეგ კი თეთრდება. ფერი პრაქტიკულად არ არის დამოკიდებული ნივთიერების თვისებებზე, აბსოლუტურად შავი სხეულისთვის იგი ხასიათდება მხოლოდ მისი ტემპერატურით.

შენიშვნა 1

კვანტური კონცეფციის შემუშავების შემდეგი ეტაპი იყო ა.აინშტაინის სწავლება, რომელიც ცნობილია პლანკის ჰიპოთეზის მიხედვით.

ამ თეორიამ მეცნიერს საშუალება მისცა აეხსნა უნიკალური ფოტოელექტრული ეფექტის ყველა კანონი, რომელიც არ ჯდება კლასიკური ფიზიკის საზღვრებში. ამ პროცესის არსი არის მატერიის გაქრობა ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სწრაფი ელექტრონების გავლენის ქვეშ. გამოსხივებული ელემენტების ენერგია არ არის დამოკიდებული შთანთქმის გამოსხივების კოეფიციენტზე და განისაზღვრება მისი მახასიათებლებით. თუმცა, გამოსხივებული ელექტრონების რაოდენობა დამოკიდებულია სხივების გაჯერებაზე

განმეორებითმა ექსპერიმენტებმა მალევე დაადასტურა აინშტაინის სწავლებები, არა მხოლოდ ფოტოელექტრული ეფექტით და სინათლის, არამედ რენტგენის და გამა სხივების გამოყენებით. A. Compton ეფექტი, რომელიც აღმოაჩინეს 1923 წელს, საზოგადოებას წარუდგინა ახალი ფაქტები გარკვეული ფოტონების არსებობის შესახებ თავისუფალ, მცირე ელექტრონებზე ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ელასტიური გაფანტვის მოწყობის გზით, რასაც თან ახლავს დიაპაზონის და ტალღის სიგრძის ზრდა.

ველის კვანტური თეორია

ეს დოქტრინა საშუალებას გვაძლევს განვსაზღვროთ კვანტური სისტემების შემოღების პროცესი მეცნიერებაში თავისუფლების ხარისხში, რომელიც ითვალისწინებს დამოუკიდებელ კოორდინატთა გარკვეულ რაოდენობას, რაც ძალზე მნიშვნელოვანია მექანიკური კონცეფციის საერთო მოძრაობის მითითებისთვის.

მარტივი სიტყვებით, ეს ინდიკატორები მოძრაობის ძირითადი მახასიათებლებია. აღსანიშნავია, რომ ელემენტარული ნაწილაკების ჰარმონიული ურთიერთქმედების სფეროში საინტერესო აღმოჩენები გააკეთა მკვლევარმა სტივენ ვაინბერგმა, რომელმაც აღმოაჩინა ნეიტრალური დენი, კერძოდ, ლეპტონებისა და კვარკების ურთიერთობის პრინციპი. 1979 წელს მისი აღმოჩენისთვის ფიზიკოსი ნობელის პრემიის ლაურეატი გახდა.

კვანტურ თეორიაში ატომი შედგება ბირთვისა და ელექტრონების სპეციფიკური ღრუბლისგან. ამ ელემენტის საფუძველი მოიცავს თავად ატომის თითქმის მთელ მასას - 95 პროცენტზე მეტი. ბირთვს აქვს ექსკლუზიურად დადებითი მუხტი, რომელიც განსაზღვრავს ქიმიურ ელემენტს, რომლის ნაწილიც თავად ატომია. ყველაზე უჩვეულო რამ ატომის სტრუქტურაში არის ის, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ბირთვი შეადგენს მის თითქმის მთელ მასას, ის შეიცავს მისი მოცულობის მხოლოდ მეათათასედს. აქედან გამომდინარეობს, რომ ატომში მართლაც ძალიან ცოტაა მკვრივი მატერია, ხოლო დანარჩენი სივრცე იკავებს ელექტრონულ ღრუბელს.

კვანტური თეორიის ინტერპრეტაციები - კომპლემენტარობის პრინციპი

კვანტური თეორიის სწრაფმა განვითარებამ გამოიწვია კლასიკურ იდეებში რადიკალური ცვლილება ასეთი ელემენტების შესახებ:

• მატერიის სტრუქტურა;
• ელემენტარული ნაწილაკების მოძრაობა;
• მიზეზობრივი;
• სივრცე;
• დრო;
• შემეცნების ბუნება.

ადამიანების ცნობიერებაში ამგვარმა ცვლილებებმა ხელი შეუწყო სამყაროს სურათის რადიკალურ ტრანსფორმაციას უფრო ნათელ კონცეფციად. მატერიალური ნაწილაკების კლასიკური ინტერპრეტაცია ხასიათდებოდა უეცარი გათავისუფლებით გარემოდან, საკუთარი მოძრაობის არსებობით და სივრცეში კონკრეტული მდებარეობით.

კვანტურ თეორიაში ელემენტარულმა ნაწილაკმა დაიწყო წარმოდგენა, როგორც სისტემის ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილი, რომელშიც ის შედიოდა, მაგრამ ამავე დროს მას არ გააჩნდა საკუთარი კოორდინატები და იმპულსი. მოძრაობის კლასიკურ შემეცნებაში შემოთავაზებული იყო ელემენტების გადატანა, რომლებიც იდენტური რჩებოდნენ წინასწარ დაგეგმილი ტრაექტორიის გასწვრივ.

ნაწილაკების გაყოფის ორაზროვანი ბუნება განაპირობებდა მოძრაობის ასეთი ხედვის მიტოვებას. კლასიკურმა დეტერმინიზმმა ადგილს დაუთმო წამყვანი პოზიცია სტატისტიკურ მიმართულებას. თუ ადრე ელემენტში მთლიანი მთლიანობა აღიქმებოდა, როგორც შემადგენელი ნაწილების მთლიანი რაოდენობა, მაშინ კვანტური თეორია განსაზღვრავდა ატომის ინდივიდუალური თვისებების დამოკიდებულებას სისტემაზე.

ინტელექტუალური პროცესის კლასიკური გაგება პირდაპირ კავშირში იყო მატერიალური ობიექტის, როგორც თავისთავად სრულად არსებულის გაგებასთან.

კვანტურმა თეორიამ აჩვენა:

• ობიექტის შესახებ ცოდნის დამოკიდებულება;
• კვლევის პროცედურების დამოუკიდებლობა;
• მოქმედებების სისრულე მთელ რიგ ჰიპოთეზებზე.

შენიშვნა 2

ამ ცნებების მნიშვნელობა თავდაპირველად შორს იყო მკაფიო და, შესაბამისად, კვანტური თეორიის ძირითადი დებულებები ყოველთვის იღებდნენ სხვადასხვა ინტერპრეტაციებს, ისევე როგორც სხვადასხვა ინტერპრეტაციებს.

კვანტური სტატისტიკა

კვანტური და ტალღური მექანიკის განვითარების პარალელურად, სწრაფად ვითარდებოდა კვანტური თეორიის სხვა კომპონენტები - კვანტური სისტემების სტატისტიკა და სტატისტიკური ფიზიკა, რომელიც მოიცავდა ნაწილაკების დიდ რაოდენობას. კონკრეტული ელემენტების გადაადგილების კლასიკური მეთოდების საფუძველზე შეიქმნა მათი მთლიანობის ქცევის თეორია - კლასიკური სტატისტიკა.

კვანტურ სტატისტიკაში აბსოლუტურად არ არის შესაძლებლობა განასხვავოს ერთი და იგივე ბუნების ორი ნაწილაკი, რადგან ამ არასტაბილური კონცეფციის ორი მდგომარეობა ერთმანეთისგან განსხვავდება მხოლოდ იდენტურობის პრინციპზე გავლენის იდენტური ძალის ნაწილაკების გადანაწილებით. ამით კვანტური სისტემები ძირითადად განსხვავდება კლასიკური სამეცნიერო სისტემებისგან.

კვანტური სტატისტიკის აღმოჩენის მნიშვნელოვანი შედეგია წინადადება, რომ თითოეული ნაწილაკი, რომელიც რომელიმე სისტემის ნაწილია, არ არის იგივე ელემენტის იდენტური. ეს გულისხმობს სისტემის კონკრეტულ სეგმენტში მატერიალური ობიექტის სპეციფიკის განსაზღვრის ამოცანის მნიშვნელობას.

განსხვავება კვანტურ ფიზიკასა და კლასიკას შორის

ასე რომ, კვანტური ფიზიკის ეტაპობრივი გასვლა კლასიკური ფიზიკიდან შედგება დროში და სივრცეში მომხდარი ცალკეული მოვლენების ახსნაზე უარს და სტატისტიკური მეთოდის გამოყენებას მისი ალბათობის ტალღებით.

შენიშვნა 3

კლასიკური ფიზიკის მიზანია აღწეროს ცალკეული ობიექტები გარკვეულ სფეროში და ჩამოაყალიბოს კანონები, რომლებიც მართავენ ამ ობიექტების ცვლილებას დროთა განმავლობაში.

კვანტურ ფიზიკას განსაკუთრებული ადგილი უჭირავს მეცნიერებაში ფიზიკური იდეების გლობალურ გაგებაში. ადამიანის გონების ყველაზე დასამახსოვრებელ ქმნილებებს შორის არის ფარდობითობის თეორია - ზოგადი და სპეციალური, რომელიც არის მიმართულებების სრულიად ახალი კონცეფცია, რომელიც აერთიანებს ელექტროდინამიკას, მექანიკას და გრავიტაციის თეორიას.

კვანტურმა თეორიამ საბოლოოდ შეძლო კლასიკურ ტრადიციებთან კავშირის გაწყვეტა, შექმნა ახალი, უნივერსალური ენა და აზროვნების უჩვეულო სტილი, რაც მეცნიერებს საშუალებას აძლევდა შეაღწიონ მიკროსამყაროში მისი ენერგეტიკული კომპონენტებით და მიეცით მისი სრული აღწერა კლასიკურ ფიზიკაში არსებული სპეციფიკის შემოღებით. ყველა ამ მეთოდმა საბოლოოდ შესაძლებელი გახადა ყველა ატომური პროცესის არსის უფრო დეტალურად გაგება და, ამავე დროს, სწორედ ამ თეორიამ შემოიტანა მეცნიერებაში შემთხვევითობისა და არაპროგნოზირებადობის ელემენტი.

კვანტური თეორია

კვანტური თეორია

თეორია, რომლის საფუძველი 1900 წელს ჩაეყარა ფიზიკოსმა მაქს პლანკმა. ამ თეორიის თანახმად, ატომები ყოველთვის ასხივებენ ან იღებენ გამოსხივების ენერგიას მხოლოდ ნაწილებად, შეუწყვეტლად, კერძოდ, გარკვეულ კვანტებში (ენერგეტიკული კვანტები), რომელთა ენერგიის რაოდენობა უდრის რხევის სიხშირეს (სინათლის სიჩქარე გაყოფილი ტალღის სიგრძეზე). რადიაციის შესაბამისი ტიპი, გამრავლებული პლანკის მოქმედებით (იხ. მუდმივი, მიკროფიზიკა,და Კვანტური მექანიკა).კვანტური თეორია ჩაუყარა (აინშტაინმა) სინათლის კვანტურ თეორიას (სინათლის კორპუსკულური თეორია), რომლის მიხედვითაც სინათლე ასევე შედგება სინათლის სიჩქარით მოძრავი კვანტებისგან (სინათლის კვანტები, ფოტონები).

ფილოსოფიური ენციკლოპედიური ლექსიკონი. 2010 .

ნახეთ, რა არის „კვანტური თეორია“ სხვა ლექსიკონებში:

მას აქვს შემდეგი ქვეგანყოფილებები (სია არასრულია): კვანტური მექანიკა ალგებრული კვანტური თეორია კვანტური ველის თეორია კვანტური ელექტროდინამიკა კვანტური ქრომოდინამიკა კვანტური თერმოდინამიკა კვანტური გრავიტაცია სუპერსიმების თეორია აგრეთვე... ... ვიკიპედია

კვანტური თეორია, თეორია, რომელიც ფარდობითობის თეორიასთან ერთად, საფუძვლად დაედო ფიზიკის განვითარებას მთელი მე-20 საუკუნის განმავლობაში. იგი აღწერს მატერიასა და ენერგიას შორის კავშირს ძირეული ან ქვეატომური ნაწილაკების დონეზე, ასევე... ... სამეცნიერო და ტექნიკური ენციკლოპედიური ლექსიკონი

კვანტური თეორია- კვლევის კიდევ ერთი გზაა მატერიისა და რადიაციის ურთიერთქმედების შესწავლა. ტერმინი „კვანტური“ ასოცირდება მ. პლანკის (1858 1947) სახელთან. ეს არის "შავი სხეულის" პრობლემა (აბსტრაქტული მათემატიკური კონცეფცია ობიექტისთვის, რომელიც აგროვებს მთელ ენერგიას... დასავლური ფილოსოფია წარმოშობიდან დღემდე

აერთიანებს კვანტურ მექანიკას, კვანტურ სტატისტიკას და ველის კვანტურ თეორიას... დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი

აერთიანებს კვანტურ მექანიკას, კვანტურ სტატისტიკას და ველის კვანტურ თეორიას. * * * კვანტური თეორია კვანტური თეორია აერთიანებს კვანტურ მექანიკას (იხ. კვანტური მექანიკა), კვანტურ სტატისტიკას (იხ. კვანტური სტატისტიკა) და ველის კვანტურ თეორიას... ... ენციკლოპედიური ლექსიკონი

კვანტური თეორია- kvantinė teorija statusas T sritis fizika atitikmenys: ინგლ. კვანტური თეორია ვოკ. Quantentheorie, f rus. კვანტური თეორია, f pranc. théorie des quanta, f; თეორია რაოდენობრივი, ვ … ფიზიკურ ტერმინალში

ფიზ. თეორია, რომელიც აერთიანებს კვანტურ მექანიკას, კვანტურ სტატისტიკას და ველის კვანტურ თეორიას. ეს ყველაფერი დაფუძნებულია რადიაციის დისკრეტული (შეწყვეტილი) სტრუქტურის იდეაზე. კვანტური თეორიის მიხედვით, ნებისმიერი ატომური სისტემა შეიძლება განთავსდეს გარკვეულ... ... ბუნებისმეტყველება. ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ველის კვანტური თეორია არის სისტემების კვანტური თეორია თავისუფლების უსასრულო გრადუსით (ფიზიკური ველები (იხ. ფიზიკური ველები)). Qt.p., რომელიც წარმოიშვა როგორც კვანტური მექანიკის განზოგადება (იხ. კვანტური მექანიკა) აღწერის პრობლემასთან დაკავშირებით... ... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

- (QFT), რელატივისტური კვანტური. ფიზიკის თეორია სისტემები თავისუფლების უსასრულო ხარისხით. ასეთი ელექტრო სისტემის მაგალითი. მაგ. ველი, რომლის სრული აღწერისთვის ნებისმიერ დროს აუცილებელია ელექტრული ინტენსივობის დაყენება. და მაგ. ველები თითოეულ წერტილში... ფიზიკური ენციკლოპედია

ველის კვანტური თეორია. შინაარსი: 1. კვანტური ველები.................. 3002. თავისუფალი ველები და ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობა................... 3013 ურთიერთქმედების ველები.........3024. პერტურბაციის თეორია............... 3035. დივერგენციები და... ... ფიზიკური ენციკლოპედია

წიგნები

• კვანტური თეორია
• Quantum Theory, Bohm D.. წიგნში სისტემატურად არის წარმოდგენილი არარელატივისტური კვანტური მექანიკა. ავტორი დეტალურად აანალიზებს ფიზიკურ შინაარსს და დეტალურად განიხილავს მათემატიკურ აპარატს ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი...
• ველის კვანტური თეორია გაჩენა და განვითარება გაცნობა ერთ-ერთ ყველაზე მათემატიზებულ და აბსტრაქტულ ფიზიკურ თეორიასთან გამოცემა 124, გრიგორიევი ვ. კვანტური თეორია ჩვენი დროის ფიზიკურ თეორიებს შორის ყველაზე ზოგადი და ღრმაა. იმის შესახებ, თუ როგორ შეიცვალა ფიზიკური იდეები მატერიის შესახებ, როგორ გაჩნდა კვანტური მექანიკა და შემდეგ კვანტური მექანიკა...

არავის ვურჩევ, ვისაც ეს საკითხი აინტერესებს ვიკიპედიის მასალას.
რა კარგ რამეებს წავიკითხავთ იქ? ვიკიპედია აღნიშნავს, რომ „ველის კვანტური თეორია“ არის „ფიზიკის ფილიალი, რომელიც სწავლობს კვანტური სისტემების ქცევას თავისუფლების უსასრულოდ დიდი რაოდენობით - კვანტური (ან კვანტური) ველებით; არის თეორიული საფუძველი მიკრონაწილაკების, მათი ურთიერთქმედების და გარდაქმნების აღწერისთვის“.

1. ველის კვანტური თეორია: პირველი მოტყუება. სწავლა არის, რასაც თქვენ ამბობთ, ინფორმაციის მიღება და ათვისება, რომელიც უკვე შეგროვდა სხვა მეცნიერების მიერ. იქნებ „კვლევას“ გულისხმობდნენ?

2. ველის კვანტური თეორია: მეორე მოტყუება. ამ თეორიის არცერთ თეორიულ მაგალითში არ არის და არ შეიძლება იყოს თავისუფლების უსასრულოდ დიდი რაოდენობა. თავისუფლების ხარისხის სასრული რიცხვიდან უსასრულო რიცხვზე გადასვლას უნდა ახლდეს არა მხოლოდ რაოდენობრივი, არამედ თვისობრივი მაგალითებიც. მეცნიერები ხშირად აკეთებენ შემდეგი ფორმის განზოგადებებს: „განიხილეთ N = 2, რის შემდეგაც ჩვენ შეგვიძლია მარტივად განვაზოგადოთ N = უსასრულობამდე“. უფრო მეტიც, როგორც წესი, თუ ავტორმა გადაჭრა (ან თითქმის მოაგვარა) პრობლემა N=2-ისთვის, მას ეჩვენება, რომ მან ყველაზე რთულ საქმეს მიაღწია.

3. ველის კვანტური თეორია: მესამე მოტყუება. "კვანტური ველი" და "კვანტური ველი" ორი დიდი განსხვავებაა. როგორც ლამაზ ქალსა და ლამაზ ქალს შორის.

4. ველის კვანტური თეორია: მეოთხე მოტყუება. მიკრონაწილაკების ტრანსფორმაციის შესახებ. კიდევ ერთი თეორიული შეცდომა.

5. ველის კვანტური თეორია: მეხუთე მოტყუება. ნაწილაკების ფიზიკა, როგორც ასეთი, არ არის მეცნიერება, არამედ შამანიზმი.

წაიკითხეთ.
ველის კვანტური თეორია ერთადერთი ექსპერიმენტულად დადასტურებული თეორიაა, რომელსაც შეუძლია აღწეროს და წინასწარ განსაზღვროს ელემენტარული ნაწილაკების ქცევა მაღალ ენერგიებში (ანუ იმ ენერგიებში, რომლებიც მნიშვნელოვნად აღემატება მათ დასვენების ენერგიას).

6. ველის კვანტური თეორია: მეექვსე მოტყუება. ველის კვანტური თეორია ექსპერიმენტულად არ არის დადასტურებული.

7. ველის კვანტური თეორია: მეშვიდე მოტყუება. არსებობს თეორიები, რომლებიც უფრო შეესაბამება ექსპერიმენტულ მონაცემებს და მათთან დაკავშირებით ჩვენ შეგვიძლია ისევე „გონივრული“ ვთქვათ, რომ ისინი დადასტურებულია ექსპერიმენტული მონაცემებით. შესაბამისად, ველის კვანტური თეორია არ არის „ერთადერთი“ „დადასტურებული“ თეორიებიდან.

8. ველის კვანტური თეორია: მერვე მოტყუება. ველის კვანტურ თეორიას არაფრის წინასწარმეტყველება არ ძალუძს. ამ თეორიით არც ერთი რეალური ექსპერიმენტული შედეგის „დადასტურება“ შეუძლებელია, რომ აღარაფერი ვთქვათ, რომ მისი დახმარებით რაიმეს აპრიორი გამოთვლა შეიძლებოდა. თანამედროვე თეორიული ფიზიკა ამჟამინდელ ეტაპზე ყველა "პროგნოზს" აკეთებს ცნობილი ცხრილების, სპექტრების და მსგავსი ფაქტობრივი მასალების საფუძველზე, რომლებიც ჯერ არანაირად არ არის "შეკერილი" ოფიციალურად მიღებული და აღიარებული თეორიით.

9. ველის კვანტური თეორია: მეცხრე მოტყუება. დანარჩენ ენერგიაზე მნიშვნელოვნად მაღალი ენერგიების შემთხვევაში, კვანტური თეორია არა მხოლოდ არაფერს იძლევა, არამედ ამ ენერგიების პრობლემის ფორმულირება შეუძლებელია ფიზიკის თანამედროვე მდგომარეობაში. ფაქტია, რომ ველის კვანტური თეორია, ისევე როგორც არაკვანტური ველის თეორია, ისევე როგორც ნებისმიერი ამჟამად მიღებული თეორია, ვერ პასუხობს მარტივ კითხვებს: "რა არის ელექტრონის მაქსიმალური სიჩქარე?" , ასევე კითხვაზე "ტოლია თუ არა სხვა ნაწილაკების მაქსიმალური სიჩქარე?"
აინშტაინის ფარდობითობის თეორიაში ნათქვამია, რომ ნებისმიერი ნაწილაკის მაქსიმალური სიჩქარე უდრის სინათლის სიჩქარეს ვაკუუმში, ანუ ამ სიჩქარის მიღწევა შეუძლებელია. მაგრამ ამ შემთხვევაში მართებულია კითხვა: "რა სიჩქარის მიღწევა შეიძლება?"
Პასუხის გარეშე. იმის გამო, რომ ფარდობითობის თეორიის დებულება არ არის ჭეშმარიტი და ის მიღებულია არასწორი უბნებიდან, არასწორი მათემატიკური გამოთვლებით, რომელიც დაფუძნებულია არაწრფივი გარდაქმნების დასაშვებობის შესახებ მცდარ იდეებზე.

სხვათა შორის, ვიკიპედიას საერთოდ ნუ კითხულობ. არასოდეს. ჩემი რჩევა თქვენ.

პასუხი პიროტექნიკოსს

ამ კონკრეტულ კონტექსტში მე დავწერე, რომ კვანტური ველის თეორიის აღწერა ვიკიპედიაში არის მოტყუება.
ჩემი დასკვნა სტატიიდან: „ნუ კითხულობ ვიკიპედიას. არასოდეს. ჩემი რჩევა თქვენ."
როგორ დაასკვნეთ, რომ მე "მეცნიერები არ მომწონს" ვიკიპედიის ზოგიერთი სტატიის მეცნიერულ ბუნებაზე ჩემი უარყოფის საფუძველზე?

სხვათა შორის, მე არასოდეს მითქვამს, რომ „ველის კვანტური თეორია არის ტყუილი“.
ზუსტად პირიქით. ველის კვანტური თეორია არის ექსპერიმენტულად დაფუძნებული თეორია, რომელიც ბუნებრივია არ არის ისეთი უაზრო, როგორც სპეციალური ან ზოგადი ფარდობითობა.
მაგრამ მაინც - კვანტური თეორია მცდარია იმ ფენომენების პოსტულაციის ნაწილში, რომლებიც შეიძლება მომდინარეობდეს როგორც შედეგები.

ცხელი სხეულების გამოსხივების კვანტური (კვანტური - უფრო ზუსტად და სწორად) ბუნება განისაზღვრება არა ველის კვანტური ბუნებით, როგორც ასეთი, არამედ რხევითი პულსების წარმოქმნის დისკრეტული ბუნებით, ანუ ელექტრონების თვლადი რაოდენობა. გადასვლები ერთი ორბიტიდან მეორეზე - ერთის მხრივ, და სხვადასხვა ორბიტების ენერგიის ფიქსირებული განსხვავება.
ფიქსირებული განსხვავება განისაზღვრება ატომებსა და მოლეკულებში ელექტრონების მოძრაობის თვისებებით.
ეს თვისებები უნდა იქნას შესწავლილი დახურული დინამიური სისტემების მათემატიკური აპარატის გამოყენებით.
Მე ეს გავაკეთე.
იხილეთ სტატიები ბოლოს.
მე ვაჩვენე, რომ ელექტრონის ორბიტების სტაბილურობა შეიძლება აიხსნას ჩვეულებრივი ელექტროდინამიკით, ელექტრომაგნიტური ველის შეზღუდული სიჩქარის გათვალისწინებით. იგივე პირობებიდან თეორიულად შეიძლება წყალბადის ატომის გეომეტრიული ზომების პროგნოზირება.
წყალბადის ატომის მაქსიმალური გარე დიამეტრი განისაზღვრება რადიუსზე ორჯერ, ხოლო რადიუსი შეესაბამება ელექტრონის პოტენციურ ენერგიას, რომელიც უდრის E=mc^2/2 მიმართებით გამოთვლილ კინეტიკურ ენერგიას (em-ce- კვადრატი-ნახევარში).

1. ბუგროვი ს.ვ., ჟმუდ ვ.ა. არაწრფივი მოძრაობების მოდელირება ფიზიკის დინამიურ ამოცანებში // NSTU სამეცნიერო შრომების კრებული. ნოვოსიბირსკი 2009. 1(55). გვ 121 – 126.
2. ჟმუდ V.A., Bugrov S.V. ატომის შიგნით ელექტრონების მოძრაობის მოდელირება არაკვანტური ფიზიკის საფუძველზე. // IASTED-ის მე-18 საერთაშორისო კონფერენციის „გამოყენებითი სიმულაცია და მოდელირება“ (ASM 2009) მასალები. სექტემბერი 7-9, 2009. Palma de Mallorka, ესპანეთი. გვ.17 – 23.
3. ჟმუდ ვ.ა. წყალბადის ატომში ელექტრონის მოძრაობის მოდელირების არარელატივისტური არაკვანტური მიდგომის დასაბუთება // NSTU სამეცნიერო ნაშრომების კრებული. ნოვოსიბირსკი 2009. 3(57). გვ 141 – 156.

სხვათა შორის, შესაძლო პასუხებს შორის კითხვაზე "რატომ არ მოგწონთ მეცნიერები ასე ძალიან?"

იმიტომ, რომ მე მიყვარს მეცნიერება.

ხუმრობების გარდა: მეცნიერები არ უნდა ისწრაფოდნენ სიყვარულისა და არასიყვარულისკენ. ისინი უნდა იბრძოლონ სიმართლისკენ. მე „გონებით მიყვარს“ ისინი, ვინც ჭეშმარიტებისკენ ისწრაფვის, მიუხედავად იმისა, მეცნიერები არიან თუ არა. ანუ დავამტკიცე. ამიტომ არ მიყვარს გულით. არა სიმართლის ძიებისთვის. აინშტაინი იბრძოდა სიმართლისთვის, მაგრამ არა ყოველთვის, ყველგან. როგორც კი მან აირჩია ცდილობდა დაემტკიცებინა თავისი თეორიის უტყუარობა, მან სრულიად დაივიწყა ჭეშმარიტება. ამის შემდეგ, როგორც მეცნიერი, ის საგრძნობლად გაქრა ჩემს თვალში. მას უფრო ღრმად უნდა ეფიქრა გრავიტაციული ლინზების აირისებურ ბუნებაზე, ინფორმაციის დაყოვნების „პოსტ“ ბუნებაზე - ჩვენ არ ვმსჯელობთ მათი გამგზავრების დროზე წერილებზე ჩამოსვლის თარიღებით! ეს ორი თარიღი ყოველთვის განსხვავებულია. ჩვენ არ ვაღიარებთ მათ. მაშ, რატომ უნდა იდენტიფიცირდეს აღქმული დრო, აღქმული სიჩქარე და ა.შ. რეალურ დროში, სიჩქარესთან და ა.შ.?
იმაზე, რომ მკითხველი არ მიყვარს? გამარჯობა! ვცდილობ გავახილო მათი თვალები. ეს არ არის სიყვარული?
მე მიყვარს რეცენზენტებიც, რომლებიც წინააღმდეგი არიან. უფრო მეტიც, განსაკუთრებით მიყვარს ისინი, ვინც გონივრულად ეწინააღმდეგება. ვინც ცდილობს არა გააპროტესტოს, არამედ უბრალოდ უარყოს, საპირისპიროს ამტკიცებს ყოველგვარი მიზეზის გარეშე, ჩემი არგუმენტების წაკითხვის გარეშე - უბრალოდ ვწუხვარ მათ გამო.
"რატომ წერენ შენიშვნას იმას, რაც არც კი წაუკითხავთ?" - Მე ვფიქრობ.

დასასრულს, ხუმრობა ჩემი მკითხველებისთვის, რომლებიც დაიღალნენ გრძელი დისკუსიებით.

როგორ დავწეროთ ნობელის გამოსვლა

1. მოიგე ნობელის პრემია.
2. მიმოიხედე გარშემო. თქვენ იპოვით ბევრ მოხალისე, ანაზღაურებად დამხმარეს, რომლებსაც პატივი ექნებათ დაწერონ ეს სიტყვა თქვენთვის.
3. წაიკითხეთ მოცემული ოთხი ვარიანტი. კარგად იცინე. დაწერეთ ყველაფერი - ეს მაინც უკეთესი იქნება, ვიდრე რომელიმე ამ ვარიანტიდან და ისინი, ეს ვარიანტები, რა თქმა უნდა უკეთესია, ვიდრე ის, რისი დაწერა შეგიძლიათ ამ თანმიმდევრობის 1 წერტილის გვერდის ავლით.

და რაც მთავარია, ჩვენ უარს ვამბობთ იმაზე, რომ ისინი გამოიყენება მხოლოდ ზოგიერთ რუტინულ სიტუაციაში და სამყაროს სტრუქტურის ახსნისთვის ისინი უბრალოდ არასწორი აღმოჩნდებიან.

მიუხედავად იმისა, რომ მსგავსი რამ საუკუნეების წინ გამოხატეს აღმოსავლელმა ფილოსოფოსებმა და მისტიკოსებმა, აინშტაინი იყო პირველი, ვინც ამის შესახებ ისაუბრა დასავლურ მეცნიერებაში. ეს იყო რევოლუცია, რომელიც ჩვენმა ცნობიერებამ არ მიიღო. დათმობით ვიმეორებთ: „ყველაფერი ფარდობითია“, „დრო და სივრცე ერთია“, ყოველთვის გვახსოვდეს, რომ ეს არის ვარაუდი, მეცნიერული აბსტრაქცია, რომელსაც მცირე საერთო აქვს ჩვენს ჩვეულებრივ სტაბილურ რეალობასთან. სინამდვილეში, ეს არის ზუსტად ჩვენი იდეები, რომლებიც ცუდად არის დაკავშირებული რეალობასთან - საოცარი და წარმოუდგენელი.

მას შემდეგ, რაც ატომის სტრუქტურა ზოგადი თვალსაზრისით იქნა აღმოჩენილი და მისი „პლანეტარული“ მოდელის შემოთავაზება, მეცნიერებს მრავალი პარადოქსი შეექმნათ, რის ასახსნელადაც გამოჩნდა ფიზიკის მთელი ფილიალი - კვანტური მექანიკა. ის სწრაფად განვითარდა და დიდ პროგრესს მიაღწია სამყაროს ახსნაში. მაგრამ ამ ახსნა-განმარტებების გაგება იმდენად რთულია, რომ აქამდე ცოტას შეუძლია მათი გაგება, სულ მცირე, ზოგადი თვალსაზრისით.

მართლაც, კვანტური მექანიკის მიღწევების უმეტესობას თან ახლავს ისეთი რთული მათემატიკური აპარატი, რომ მისი თარგმნა არცერთ ადამიანურ ენაზე შეუძლებელია. მათემატიკა, ისევე როგორც მუსიკა, უკიდურესად აბსტრაქტული საგანია და მეცნიერები ჯერ კიდევ იბრძვიან ადეკვატურად გამოხატონ, მაგალითად, ფუნქციების კონვოლუცია ან ფურიეს მრავალგანზომილებიანი სერიების მნიშვნელობა. მათემატიკის ენა მკაცრია, მაგრამ მცირე კავშირი აქვს ჩვენს უშუალო აღქმასთან.

უფრო მეტიც, აინშტაინმა მათემატიკურად აჩვენა, რომ ჩვენი ცნებები დროისა და სივრცის შესახებ მოჩვენებითია. სინამდვილეში სივრცე და დრო განუყოფელია და ქმნიან ერთ ოთხგანზომილებიან კონტინუუმს. ძნელად წარმოსადგენია, რადგან ჩვენ მიჩვეული ვართ მხოლოდ სამ განზომილებაში.

პლანეტარული თეორია. ტალღა ან ნაწილაკი

მე-19 საუკუნის ბოლომდე ატომები განუყოფელ „ელემენტებად“ ითვლებოდა. რადიაციის აღმოჩენამ რეზერფორდს საშუალება მისცა შეაღწია ატომის „გარსის“ ქვეშ და ჩამოაყალიბა მისი სტრუქტურის პლანეტარული თეორია: ატომის ძირითადი ნაწილი კონცენტრირებულია ბირთვში. ბირთვის დადებითი მუხტი კომპენსირდება უარყოფითად დამუხტული ელექტრონებით, რომელთა ზომები იმდენად მცირეა, რომ მათი მასა შეიძლება უგულებელყო. ელექტრონები ბრუნავენ ბირთვის გარშემო მზის გარშემო პლანეტების ბრუნვის მსგავსი ორბიტებში. თეორია ძალიან ლამაზია, მაგრამ არაერთი წინააღმდეგობა ჩნდება.

ჯერ ერთი, რატომ არ "ვარდებიან" უარყოფითად დამუხტული ელექტრონები დადებით ბირთვზე? მეორეც, ბუნებაში ატომები წამში მილიონჯერ ეჯახებიან, რაც მათ ზიანს არ აყენებს - როგორ ავხსნათ მთელი სისტემის საოცარი სიძლიერე? კვანტური მექანიკის ერთ-ერთი „მამის“, ჰაიზენბერგის სიტყვებით, „არც ერთი პლანეტარული სისტემა, რომელიც ემორჩილება ნიუტონის მექანიკის კანონებს, არასოდეს დაუბრუნდება პირვანდელ მდგომარეობას სხვა მსგავს სისტემასთან შეჯახების შემდეგ“.

გარდა ამისა, ბირთვის ზომები, რომელშიც თითქმის მთელი მასა გროვდება, უკიდურესად მცირეა მთელ ატომთან შედარებით. შეიძლება ითქვას, რომ ატომი არის სიცარიელე, რომელშიც ელექტრონები ბრუნავენ საშინელი სიჩქარით. ამ შემთხვევაში, ასეთი "ცარიელი" ატომი ძალიან მყარ ნაწილაკად გვევლინება. ამ ფენომენის ახსნა სცილდება კლასიკურ გაგებას. სინამდვილეში, სუბატომურ დონეზე, ნაწილაკების სიჩქარე იზრდება, რაც უფრო შეზღუდულია სივრცე, რომელშიც ის მოძრაობს. ასე რომ, რაც უფრო ახლოს არის ელექტრონი ბირთვთან, მით უფრო სწრაფად მოძრაობს იგი და უფრო მეტად იხევს მისგან. მოძრაობის სიჩქარე იმდენად მაღალია, რომ "გარედან" ატომი "მყარად გამოიყურება", ისევე როგორც მბრუნავი ვენტილატორის პირები ჰგავს დისკს.

მონაცემები, რომლებიც კარგად არ ჯდება კლასიკური მიდგომის ჩარჩოებში, აინშტაინამდე დიდი ხნით ადრე გამოჩნდა. პირველად შედგა ასეთი „დუელი“ ნიუტონსა და ჰაიგენსს შორის, რომლებიც ცდილობდნენ აეხსნათ სინათლის თვისებები. ნიუტონი ამტკიცებდა, რომ ეს იყო ნაწილაკების ნაკადი, ჰაიგენსმა სინათლე ტალღად მიიჩნია. კლასიკური ფიზიკის ფარგლებში მათი პოზიციების შეჯერება შეუძლებელია. ყოველივე ამის შემდეგ, მისთვის ტალღა არის საშუალო ნაწილაკების გადამდები აგზნება, კონცეფცია, რომელიც გამოიყენება მხოლოდ ბევრ ობიექტზე. არცერთ თავისუფალ ნაწილაკს არ შეუძლია გადაადგილება ტალღის მსგავსი ტრაექტორიის გასწვრივ. მაგრამ ელექტრონი მოძრაობს ღრმა ვაკუუმში და მისი მოძრაობები აღწერილია ტალღის მოძრაობის კანონებით. რა არის აქ აღფრთოვანებული, თუ მედიუმი არ არის? კვანტური ფიზიკა გვთავაზობს სოლომონის გადაწყვეტას: სინათლე არის ნაწილაკიც და ტალღაც.

სავარაუდო ელექტრონული ღრუბლები. ბირთვული სტრუქტურა და ბირთვული ნაწილაკები

თანდათან უფრო და უფრო ნათელი ხდებოდა: ატომის ბირთვის გარშემო ორბიტებში ელექტრონების ბრუნვა სრულიად განსხვავდება ვარსკვლავის გარშემო პლანეტების ბრუნისაგან. ტალღური ბუნების მქონე ელექტრონები აღწერილია ალბათობით. ელექტრონზე ვერ ვიტყვით, რომ ის მდებარეობს სივრცის ასეთა და ასეთ წერტილში, შეგვიძლია მხოლოდ დაახლოებით აღვწეროთ, რომელ ზონებში შეიძლება და რა ალბათობით. ბირთვის ირგვლივ ელექტრონები ქმნიან ასეთი ალბათობის „ღრუბლებს“ უმარტივესი სფერულიდან ძალიან უცნაურ ფორმებამდე, მოჩვენებების ფოტოების მსგავსი.

მაგრამ ვისაც სურს საბოლოოდ გაიგოს ატომის სტრუქტურა, უნდა მიმართოს მის საფუძველს, ბირთვის სტრუქტურას. მსხვილ ელემენტარულ ნაწილაკებს, რომლებიც მას ქმნიან - დადებითად დამუხტულ პროტონებს და ნეიტრონებს - ასევე აქვთ კვანტური ბუნება, რაც ნიშნავს, რომ ისინი უფრო სწრაფად მოძრაობენ, რაც უფრო მცირეა მოცულობა, რომელშიც ისინი შეიცავს. ვინაიდან ბირთვის ზომები ძალიან მცირეა თუნდაც ატომთან შედარებით, ეს ელემენტარული ნაწილაკები საკმაოდ ღირსეული სიჩქარით მოძრაობენ, სინათლის სიჩქარესთან ახლოს. მათი სტრუქტურისა და ქცევის საბოლოო ახსნისთვის, დაგვჭირდება კვანტური თეორიის „გადაკვეთა“ ფარდობითობის თეორიასთან. სამწუხაროდ, ასეთი თეორია ჯერ არ შექმნილა და მოგვიწევს შემოვიფარგლოთ რამდენიმე ზოგადად მიღებული მოდელით.

ფარდობითობის თეორიამ აჩვენა (და ექსპერიმენტებმა დაამტკიცა), რომ მასა ენერგიის მხოლოდ ერთი ფორმაა. ენერგია არის დინამიური რაოდენობა, რომელიც დაკავშირებულია პროცესებთან ან სამუშაოებთან. ამრიგად, ელემენტარული ნაწილაკი უნდა აღიქმებოდეს, როგორც ალბათური დინამიური ფუნქცია, როგორც ურთიერთქმედებები, რომლებიც დაკავშირებულია ენერგიის უწყვეტ ტრანსფორმაციასთან. ეს იძლევა მოულოდნელ პასუხს კითხვაზე, თუ როგორია ელემენტარული ელემენტარული ნაწილაკები და შეიძლება თუ არა მათი დაყოფა „კიდევ უფრო მარტივ“ ბლოკებად. თუ ამაჩქარებელში ორ ნაწილაკს ვაჩქარებთ და შემდეგ შევჯახებთ, მივიღებთ არა ორ, არამედ სამ ნაწილაკს და სრულიად იდენტურ ნაწილაკებს. მესამე უბრალოდ წარმოიქმნება მათი შეჯახების ენერგიიდან - ამდენად, ისინი დაშორდებიან და არა ერთდროულად!

დამკვირვებლის ნაცვლად მონაწილე

სამყაროში, სადაც ცარიელი სივრცისა და იზოლირებული მატერიის ცნებები კარგავს თავის მნიშვნელობას, ნაწილაკი აღწერილია მხოლოდ მისი ურთიერთქმედებით. იმისათვის, რომ რამე ვთქვათ მასზე, ჩვენ მოგვიწევს მისი „გამოტვირთვა“ თავდაპირველი ურთიერთქმედებიდან და, მომზადების შემდეგ, დავემორჩილოთ სხვა ურთიერთქმედებას - გაზომვას. მაშ, რას ვზომავთ საბოლოოდ? და რამდენად ლეგიტიმურია ჩვენი გაზომვები ზოგადად, თუ ჩვენი ჩარევა ცვლის ურთიერთქმედებებს, რომლებშიც ნაწილაკი მონაწილეობს - და შესაბამისად ცვლის თავად ნაწილაკს?

ელემენტარული ნაწილაკების თანამედროვე ფიზიკაში სულ უფრო მეტ კრიტიკას იწვევს... თავად მეცნიერ-დამკვირვებლის ფიგურა. უფრო მიზანშეწონილი იქნება მას "მონაწილე" ვუწოდოთ.

დამკვირვებელი-მონაწილე აუცილებელია არა მხოლოდ სუბატომური ნაწილაკების თვისებების გასაზომად, არამედ სწორედ ამ თვისებების დასადგენად, რადგან მათი განხილვა შესაძლებელია მხოლოდ დამკვირვებელთან ურთიერთქმედების კონტექსტში. მას შემდეგ, რაც ის ირჩევს მეთოდს, რომლითაც განახორციელებს გაზომვებს და ამის მიხედვით ხდება ნაწილაკების შესაძლო თვისებების რეალიზება. თუ შეცვლით დაკვირვების სისტემას, შეიცვლება დაკვირვებული ობიექტის თვისებებიც.

ეს მნიშვნელოვანი მომენტი ცხადყოფს ყველა ნივთისა და ფენომენის ღრმა ერთიანობას. თავად ნაწილაკებს, რომლებიც მუდმივად იცვლებიან ერთმანეთში და ენერგიის სხვა ფორმებად, არ აქვთ მუდმივი ან ზუსტი მახასიათებლები - ეს მახასიათებლები დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორ ვირჩევთ მათ დანახვას. თუ თქვენ გჭირდებათ ნაწილაკების ერთი თვისების გაზომვა, მეორე აუცილებლად შეიცვლება. ასეთი შეზღუდვა არ უკავშირდება მოწყობილობების არასრულყოფილებას ან სხვა სრულიად გამოსწორებულ ნივთებს. ეს რეალობის მახასიათებელია. შეეცადეთ ზუსტად გაზომოთ ნაწილაკის პოზიცია და ვერაფერს გეტყვით მისი მოძრაობის მიმართულებისა და სიჩქარის შესახებ - უბრალოდ იმიტომ, რომ მას არ ექნება ისინი. აღწერეთ ნაწილაკის ზუსტი მოძრაობა - მას სივრცეში ვერ ნახავთ. ამრიგად, თანამედროვე ფიზიკა სრულიად მეტაფიზიკური ხასიათის პრობლემებს გვიდგას.

გაურკვევლობის პრინციპი. ადგილი ან იმპულსი, ენერგია ან დრო

ჩვენ უკვე ვთქვით, რომ კვანტურ სამყაროში ჩვენ არ შეგვიძლია ვისაუბროთ სუბატომურ ნაწილაკებზე, ჩვენ მხოლოდ ალბათობა გვაქვს. ეს, რა თქმა უნდა, არ არის ალბათობა, რაზეც ადამიანები საუბრობენ დოღებზე ფსონების დადებისას, არამედ ელემენტარული ნაწილაკების ფუნდამენტური თვისებაა. ეს არ არის ის, რომ ისინი არსებობენ, არამედ მათ შეუძლიათ არსებობა. ეს არ არის ის, რომ მათ აქვთ მახასიათებლები, არამედ ის, რომ მათ შეუძლიათ ჰქონდეთ ისინი. მეცნიერულად რომ ვთქვათ, ნაწილაკი არის დინამიური ალბათური წრე და მისი ყველა თვისება მუდმივ მოძრავ წონასწორობაშია, დაბალანსებულია, როგორც იინი და იანგი ძველ ჩინურ სიმბოლოში ტაიჯი.

ტყუილად არ არის, რომ ნობელის პრემიის ლაურეატმა ნილს ბორმა, კეთილშობილების რანგში ამაღლებულმა, სწორედ ეს ნიშანი და დევიზი აირჩია თავისი გერბისთვის: „საპირისპიროები ავსებენ ერთმანეთს“. მათემატიკურად, ალბათობის განაწილება წარმოადგენს ტალღის არათანაბარ რყევებს. რაც უფრო დიდია ტალღის ამპლიტუდა გარკვეულ ადგილას, მით უფრო მაღალია ნაწილაკების იქ არსებობის ალბათობა. უფრო მეტიც, მისი სიგრძე არ არის მუდმივი - მიმდებარე თხემებს შორის მანძილი არ არის იგივე და რაც უფრო მაღალია ტალღის ამპლიტუდა, მით უფრო დიდია განსხვავება მათ შორის. მიუხედავად იმისა, რომ ამპლიტუდა შეესაბამება ნაწილაკების პოზიციას სივრცეში, ტალღის სიგრძე დაკავშირებულია ნაწილაკების იმპულსთან, ანუ მისი მოძრაობის მიმართულებასთან და სიჩქარესთან. რაც უფრო დიდია ამპლიტუდა (რაც უფრო ზუსტად შეიძლება ნაწილაკის ლოკალიზება სივრცეში), მით უფრო გაურკვეველი ხდება ტალღის სიგრძე (მით ნაკლები შეიძლება ითქვას ნაწილაკების იმპულსზე). თუ ჩვენ შეგვიძლია განვსაზღვროთ ნაწილაკების პოზიცია უკიდურესი სიზუსტით, მას საერთოდ არ ექნება გარკვეული იმპულსი.

ეს ფუნდამენტური თვისება მათემატიკურად მიღებულია ტალღების თვისებებიდან და ეწოდება გაურკვევლობის პრინციპი. პრინციპი ასევე ვრცელდება ელემენტარული ნაწილაკების სხვა მახასიათებლებზე. კიდევ ერთი ასეთი ურთიერთდაკავშირებული წყვილი არის კვანტური პროცესების ენერგია და დრო. რაც უფრო სწრაფია პროცესი, მით უფრო გაურკვეველია მასში ჩართული ენერგიის რაოდენობა და პირიქით - ენერგიის ზუსტად დახასიათება შესაძლებელია მხოლოდ საკმარისი ხანგრძლივობის პროცესისთვის.

ასე რომ, ჩვენ გვესმის: ნაწილაკზე რაიმეს თქმა არ შეიძლება. ის მოძრაობს ამ გზით, ან არა იქ, უფრო სწორად, არც აქ და არც იქ. მისი მახასიათებლებია ესა თუ ის, უფრო სწორად, არა ესა თუ ის. აქ არის, მაგრამ შეიძლება იქ იყოს, ან არსად არ იყოს. ისე კი არსებობს?