Кванттық өріс теориясы. Манекендерге арналған кванттық физика: қарапайым сөздердегі мән. Тіпті бала түсінеді. Дәлірек айтқанда, әсіресе бала! Кванттық теория осылай дейді

Ұлы Исаак Ньютонның жарықтың табиғаты туралы жорамалдарын жоққа шығаратын демонстрация таңғаларлық қарапайым болды. Бұл «күн түскен жерде оңай қайталануы мүмкін», - деді ағылшын физигі Томас Янг 1803 жылы қарашада Лондондағы Корольдік қоғам мүшелеріне қазір қос саңылау эксперименті немесе Янг тәжірибесі деп аталатын нәрсені сипаттай отырып. Юнг қиын жолдарды іздемеді және өз тәжірибесінен айбынды шоу жасамады. Ол қарапайым материалдарды қолданып, жарықтың толқындық табиғатын көрсету үшін жай ғана талғампаз және шешуші эксперимент ойлап тапты, осылайша Ньютонның жарық корпускулалардан немесе бөлшектерден тұрады деген теориясын жоққа шығарды.

Юнг тәжірибесі.

Янг тәжірибесі (қос саңылау эксперименті)- Томас Янг жүргізген және жарықтың толқындық теориясының тәжірибелік дәлелі болған эксперимент.

Тәжірибеде монохроматикалық жарық шоғы екі параллель тесігі бар мөлдір емес экран экранына бағытталған, оның артында проекциялық экран орнатылған. Тесіктердің ені шамамен шығарылатын жарықтың толқын ұзындығына тең. Проекциялық экран ауыспалы интерференциялық жиектер сериясын шығарады. Жарықтың интерференциясы толқындық теорияның дұрыстығын дәлелдейді.

Бірақ 1900 жылдардың басында кванттық физиканың тууы жарықтың біз фотондар деп атайтын кішкентай, бөлінбейтін бірліктерден немесе энергия кванттарынан тұратынын анық көрсетті. Жалғыз фотондарды немесе тіпті электрондар мен нейтрондар сияқты материяның жеке бөлшектерін көрсеткен Янг тәжірибесі адамзатты шындықтың табиғаты туралы ойлауға мәжбүр етті. Кейбіреулер тіпті бұл тәжірибені кванттық әлемге адам санасы әсер етіп, Әлемнің онтологиясындағы біздің орнымыз туралы ойлауға тамақ береді деп дәлелдеу үшін пайдаланды. Бірақ қарапайым эксперимент шынымен де әркімнің дүниетанымында мұндай өзгерісті тудыруы мүмкін бе?

Өлшемнің күмәнді тұжырымдамасы

Тәжірибенің заманауи интерпретациясында монохроматикалық жарық сәулесі екі параллель саңылаулары бар мөлдір емес экран экранына бағытталған, оның артында проекциялық экран орнатылған. Ол саңылаулардан өтетін бөлшектердің соққысын тіркейді. Фотондар жағдайында бұл фотографиялық пластина. Логикалық тұрғыдан алғанда, фотондар бір немесе басқа саңылаулардан өтіп, олардың артында жиналуы керек деп күтуге болады.

Бірақ бұл олай емес. Олар экранның белгілі бір бөліктеріне барады және басқалардан аулақ болып, жарық пен қараңғының ауыспалы жолақтарын жасайды - кедергі жиектері деп аталады. Олар толқындардың екі жиынтығы бір-бірін жабатын кезде пайда болады. Толқындар бір фазада болса, амплитудасы қосылып, кедергілерді күшейтеді - жарық жолақтары. Толқындар фазадан шыққан кезде әлсіреу интерференциясы пайда болады - қараңғы жиектер.

Бірақ екі саңылаудан өтетін бір ғана фотон бар. Бұл фотонның екі саңылаудан бірден өтіп, өзіне кедергі жасауы сияқты. Бұл классикалық суретке сәйкес келмейді.

Математикалық тұрғыдан алғанда, екі саңылаудан өтетін фотон физикалық бөлшек немесе физикалық толқын емес, толқындық функция деп аталатын нәрсе - фотонның күйін (бұл жағдайда оның орнын) бейнелейтін абстрактілі математикалық функция. Толқындық функция толқын сияқты әрекет етеді. Ол екі саңылауларға соғылады және әрқайсысынан жаңа толқындар шығып, таралады және ақырында бір-бірімен соқтығысады. Біріктірілген толқын функциясы фотонның қай жерде орналасу ықтималдығын есептеу үшін пайдаланылуы мүмкін.

Джейкоб Биамонте, Сколтех, - кванттық компьютерлер дәл қазір не істей алатыны туралы

Фотон екі толқындық функцияның ұлғайып келе жатқан кедергі жасайтын жерде болуы ықтимал және әлсіреген кедергі аймақтарында болуы екіталай. Өлшеу – бұл жағдайда толқындық функцияның фотографиялық пластинкамен әрекеттесуі – толқындық функцияның «құлдырауы» немесе фон Нейманның қысқаруы деп аталады. Бұл процесс фотон материалданатын орындардың бірінде өлшеу кезінде орын алады.

Фон Нейманның қысқаруы (толқын функциясының төмендеуі немесе құлдырауы)- өлшеу кезінде пайда болатын объектінің кванттық күйінің (толқындық функциясының) сипаттамасының лезде өзгеруі. Бұл процесс негізінен локальды емес болғандықтан және өзгерістің лездік болуы өзара әсерлесулердің жарық жылдамдығынан тезірек таралуын білдіретіндіктен, бұл физикалық процесс емес, математикалық сипаттау әдісі деп есептеледі.

Адам байқамайтын ештеңе жоқ

Толқындық функцияның біртүрлі болып көрінетін құлдырауы кванттық механикадағы көптеген қиындықтардың көзі болып табылады. Жарық өткенге дейін бір фотонның қайда болатынын нақты айту мүмкін емес. Ол нөлдік емес ықтималдықпен кез келген жерде пайда болуы мүмкін. Фотонның жолды көзден экрандағы нүктеге дейін сызу мүмкін емес. Фотонның траекториясын болжау мүмкін емес; ол Сан-Францискодан Нью-Йоркке бір бағытта ұшатын ұшақ сияқты емес.

Вернер Гейзенберг, басқа ғалымдар сияқты, шындық, математикалық тұрғыдан, бақылаушы болмайынша болмайды деп тұжырымдады.

«Бөлшектері тастар немесе ағаштар сияқты бар және біз оларды бақылайтын-байқамайтынымызға тәуелсіз объективті шынайы әлем идеясы мүмкін емес», - деп жазды ол. Сондай-ақ Джон Уилер қос саңылау экспериментінің нұсқасын пайдаланып, «бірде-бір элементар кванттық құбылыс оны басқалар («байқауға болатын») көрмейінше, шын мәнінде кванттық құбылыс болып табылмайды» деп дәлелдеді.

Вернер Карл Гейзенбергкванттық теориядағы бірқатар іргелі еңбектердің авторы: матрицалық механиканың негізін салды, белгісіздік қатынасын тұжырымдады, ферромагнетизм мәселелеріне кванттық механиканың формализмін, аномальды Зееман эффектісін және т.б.

Кейіннен ол кванттық электродинамиканың (Гейзенберг-Паули теориясы) және өрістің кванттық теориясының (S-матрицалық теориясы) дамуына белсене қатысып, өмірінің соңғы онжылдықтарында біртұтас өріс теориясын жасауға талпыныс жасады. Гейзенберг ядролық күштердің алғашқы кванттық механикалық теорияларының біріне ие. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде ол неміс ядролық жобасының жетекші теоретигі болды.

Джон Арчибалд Уилербірнеше терминдерді (кванттық көбік, нейтронды модерация) енгізді, оның ішінде екеуі кейіннен ғылыми және ғылыми фантастикада кең таралған - қара тесік және құрт тесігі.

Бірақ кванттық теория «өлшемнің» қандай болуы керектігін мүлде тұжырымдамайды. Ол классикалық және жалған өлшеу арасындағы жұқа сызықтың қай жерде екенін анықтамай-ақ, өлшеу құрылғысы классикалық болуы керек деп болжайды. Бұл адам санасы толқындық функцияның күйреуін тудырады деген пікірді жақтаушылардың пайда болуына негіз болады. 2018 жылдың мамыр айында Генри Степп және оның әріптестері қос саңылау эксперименті және оның заманауи нұсқалары кванттық теорияны және әр адамның ақыл-ойы материалдық әлемнің негізінде жатыр деген идеяны түсіну үшін «саналы бақылаушы қажет болуы мүмкін» деп есептейді.

Бірақ бұл эксперименттер эмпирикалық дәлелдер емес. Қос саңылау экспериментінде сіз тек ықтималдықты есептей аласыз. Егер ықтималдық тәжірибеде он мыңдаған бірдей фотондарда пайда болса, өлшеу деп аталатын күмәнді процестің арқасында толқындық функцияның құлдырауы туралы айтуға болады. Осының барлығын жасауға болады.

Адамға қарамастан

Сонымен қатар, Янг тәжірибесін түсіндірудің басқа жолдары бар. Мысалы, де Бройль-Бом теориясы, ол шындық әрі толқын, әрі бөлшек болып табылады. Ал фотон әрқашан белгілі бір бастапқы позициямен қосарланған саңылауларға бағытталған және бір немесе екіншісінен өтеді. Сондықтан әрбір фотонның траекториясы болады. Бұл пилоттық толқынның таралуы деп аталады, ол екі саңылаудан да өтеді, интерференция пайда болады, содан кейін пилоттық толқын фотонды күшейтетін кедергі аймағына бағыттайды.

Екі саңылау арқылы өтетін электрон үшін Бом траекториялары. Ұқсас сурет жеке фотондардың әлсіз өлшемдерінен де экстраполяцияланды.Сурет: кванттық физика

Барлық мүмкін болатын конфигурациялар кеңістігіндегі толқындық функциядан басқа, де Бройль-Бом теориясы тіпті өлшенбей-ақ бар нақты конфигурацияны болжайды. Онда толқындық функция екі саңылау үшін де анықталған, бірақ әрбір бөлшектің дәл бір саңылау арқылы өтетін нақты анықталған траекториясы болады. Детектор экранындағы бөлшектің соңғы орны және ол өтетін саңылау бөлшектің бастапқы орнымен анықталады. Мұндай бастапқы позиция экспериментатор тарапынан белгісіз немесе бақыланбайды, сондықтан анықтау үлгісінде кездейсоқтық пайда болады.

1979 жылы Крис Дьюдни мен оның Бирбек колледжіндегі әріптестері екі саңылау арқылы өтетін бөлшектердің теориялық траекториясын модельдеді. Соңғы онжылдықта экспериментаторлар әлсіз өлшеу деп аталатын өте даулы әдісті пайдаланғанымен, мұндай траекториялардың бар екеніне көз жеткізді. Қарама-қайшылықтарға қарамастан, эксперименттер де Бройль-Бом теориясы кванттық әлемнің мінез-құлқын түсіндіретінін көрсетеді.

Биркбек (Лондон университеті)- жоғары білім беруге маманданған кешкі курстары бар ғылыми-оқу мекемесі. Ол Лондон университетінің бөлігі болып табылады.

Бұл өлшемдер туралы маңызды нәрсе - теорияға бақылаушылар, өлшемдер немесе адамның қатысуы қажет емес.

Коллапс деп аталатын теориялар толқындық функциялардың құлдырауы кездейсоқ пайда болады деп мәлімдейді. Кванттық жүйеде бөлшектер неғұрлым көп болса, соғұрлым оның ықтималдығы жоғары болады. Бақылаушылар нәтижені жазып алады. Вена университетіндегі Маркус Арндт тобы үлкенірек және үлкен бөлшектерді саңылаулар арқылы жіберу арқылы бұл теорияларды сынады. Коллапс теориялары материяның бөлшектері белгілі бір мөлшерден үлкен массаға айналғанда, олар бір уақытта екі саңылау арқылы өтетін кванттық өрісте қала алмайды, бұл интерференция үлгісін бұзады деп айтады. Арндттың командасы саңылаулар арқылы 800-ден астам атомы бар бөлшекті жіберді және жарық қарқындылығының қайта бөлінуі орын алды. Сыни мәнді іздеу жалғасуда.

Роджер Пенроуздың коллапс теориясының өзіндік нұсқасы бар: кванттық өрістегі объектінің массасы неғұрлым жоғары болса, гравитациялық тұрақсыздыққа байланысты ол бір күйден екінші күйге соғұрлым тез өзгереді. Тағы да, бұл адамның араласуын қажет етпейтін теория. Оған сананың еш қатысы жоқ. Санта-Барбарадағы Калифорния университетіндегі Дирк Бувместер Пенроуздың идеясын Янг тәжірибесімен сынап жатыр.

Негізінде, идея фотонды екі саңылаудан өткізуге мәжбүрлеу ғана емес, сонымен қатар саңылаулардың бірін суперпозицияға мәжбүрлеу - бір уақытта екі жерде. Пенроуздың пікірінше, ығысқан саңылау не суперпозицияда қалады немесе фотон өткен кезде құлап қалады, бұл әртүрлі интерференциялық үлгілерге әкеледі. Шөгу сызаттардың мөлшеріне байланысты болады. Bouwmeester бұл экспериментпен он жыл бойы жұмыс істеп келеді және жақын арада Пенроуздың мәлімдемесін растай немесе жоққа шығара алады.

Кванттық компьютер генетиканың құпиясын ашады

Революциялық бірдеңе болмаса, бұл эксперименттер шындықтың табиғаты туралы абсолютті білімге әлі де мәлімдей алмайтынымызды көрсетеді. Тіпті әрекеттер математикалық немесе философиялық тұрғыдан дәлелденсе де. Ал кванттық теорияның табиғатымен келіспейтін және толқындық функциялардың күйреуі орын алады деп мәлімдейтін неврологтар мен философтардың тұжырымдары ең жақсы жағдайда ертерек, ал ең нашар жағдайда қате және тек барлығын жаңылыстырады.

Физика бізді қоршаған әлем туралы объективті түсінік береді және оның заңдары абсолютті және әлеуметтік жағдайына және тұлғаларына қарамастан барлық адамдарға қолданылады.

Бірақ бұл ғылым туралы мұндай түсінік әрқашан болған емес. 19 ғасырдың аяғында классикалық физика заңдарына негізделген қара физикалық дененің сәулелену теориясын құру жолында алғашқы дәлелсіз қадамдар жасалды. Бұл теорияның заңдарынан зат кез келген температурада белгілі бір электромагниттік толқындар шығарып, амплитудасын абсолютті нөлге дейін азайтып, өзінің қасиеттерін жоғалтуы керек деген қорытынды шықты. Басқаша айтқанда, сәулелену мен белгілі бір элемент арасындағы жылулық тепе-теңдік мүмкін емес еді. Алайда мұндай мәлімдеме нақты күнделікті тәжірибеге қайшы келді.

Кванттық физиканы келесідей толығырақ және түсінікті түрде түсіндіруге болады. Кез келген толқын спектрінің электромагниттік сәулеленуін жұтуға қабілетті абсолютті қара дененің анықтамасы бар. Оның сәулеленуінің ұзақтығы оның температурасымен ғана анықталады. Табиғатта тесігі бар мөлдір емес тұйық затқа сәйкес келетін абсолютті қара денелер болуы мүмкін емес. Қыздырылған кезде элементтің кез келген бөлігі жарқырай бастайды, ал одан әрі жоғарылағанда ол қызылға, содан кейін ақ түске айналады. Түс іс жүзінде заттың қасиеттеріне тәуелді емес, абсолютті қара дене үшін ол тек оның температурасымен сипатталады.

Ескерту 1

Кванттық концепцияның дамуының келесі кезеңі Планк гипотезасы бойынша белгілі А.Эйнштейннің ілімі болды.

Бұл теория ғалымға классикалық физиканың шегіне сыймайтын бірегей фотоэффекттің барлық заңдылықтарын түсіндіруге мүмкіндік берді. Бұл процестің мәні электромагниттік сәулеленудің жылдам электрондарының әсерінен заттың жоғалуы болып табылады. Шығарылатын элементтердің энергиясы жұтылатын сәулелену коэффициентіне тәуелді емес және оның сипаттамаларымен анықталады. Бірақ шығарылатын электрондардың саны сәулелердің қанығуына байланысты

Көп ұзамай қайталанатын эксперименттер Эйнштейннің фотоэффект пен жарық туралы ғана емес, сонымен қатар рентген және гамма сәулелері туралы ілімін растады. 1923 жылы ашылған А.Комптон эффектісі диапазон мен толқын ұзындығының ұлғаюымен қатар жүретін бос, шағын электрондарға электромагниттік сәулеленудің серпімді шашырауын орналастыру арқылы белгілі бір фотондардың болуы туралы жаңа фактілерді көпшілікке ұсынды.

Кванттық өріс теориясы

Бұл ілім механикалық ұғымның жалпы қозғалысын көрсету үшін аса маңызды тәуелсіз координаттардың белгілі бір санын қабылдайтын, ғылымдағы еркіндік дәрежелері деп аталатын шеңберге кванттық жүйелерді енгізу процесін анықтауға мүмкіндік береді.

Қарапайым сөзбен айтқанда, бұл көрсеткіштер қозғалыстың негізгі сипаттамалары болып табылады. Элементар бөлшектердің гармониялық әрекеттесу саласындағы қызықты жаңалықтарды бейтарап токты, яғни лептондар мен кварктар арасындағы байланыс принципін ашқан зерттеуші Стивен Вайнберг жасағанын атап өткен жөн. 1979 жылы ашқан жаңалығы үшін физик Нобель сыйлығының лауреаты атанды.

Кванттық теорияда атом ядродан және электрондардың белгілі бір бұлтынан тұрады. Бұл элементтің негізі атомның барлық дерлік массасын қамтиды - 95 пайыздан астам. Ядрода атомның өзі бөлігі болып табылатын химиялық элементті анықтайтын тек оң заряд бар. Атом құрылымының ең ерекшесі, ядро ​​оның барлық массасын құраса да, оның көлемінің он мыңнан бір бөлігін ғана қамтиды. Бұдан шығатыны, атомда шын мәнінде өте аз тығыз зат бар, ал кеңістіктің қалған бөлігін электронды бұлт алып жатыр.

Кванттық теорияның интерпретациялары – толықтыру принципі

Кванттық теорияның қарқынды дамуы осындай элементтер туралы классикалық идеялардың түбегейлі өзгеруіне әкелді:

• заттың құрылымы;
• элементар бөлшектердің қозғалысы;
• себептілік;
• ғарыш;
• уақыт;
• танымның табиғаты.

Адамдардың сана-сезіміндегі мұндай өзгерістер дүние бейнесінің нақтырақ түсінікке түбегейлі өзгеруіне ықпал етті. Материалдық бөлшектің классикалық интерпретациясы қоршаған ортадан кенеттен бөлінуімен, өзіндік қозғалысының болуымен және кеңістікте белгілі бір орналасуымен сипатталды.

Кванттық теорияда элементар бөлшек өзі кіретін жүйенің ең маңызды бөлігі ретінде ұсыныла бастады, бірақ сонымен бірге оның өз координаттары мен импульсі болмады. Қозғалыстың классикалық танымында алдын ала жоспарланған траектория бойынша өзіне ұқсас болып қалатын элементтерді ауыстыру ұсынылды.

Бөлшектердің бөлінуінің екіұшты табиғаты қозғалыстың мұндай көрінісінен бас тартуды қажет етті. Классикалық детерминизм статистикалық бағытқа жетекші орынға орын берді. Егер бұрын элементтегі тұтас бүтін құрамдас бөліктердің жалпы саны ретінде қабылданса, онда кванттық теория атомның жеке қасиеттерінің жүйеге тәуелділігін анықтады.

Интеллектуалдық процестің классикалық түсінігі материалдық объектінің өзінде толық бар екенін түсінумен тікелей байланысты болды.

Кванттық теория дәлелдеді:

• объект туралы білімнің тәуелділігі;
• зерттеу процедураларының тәуелсіздігі;
• бірқатар гипотезалар бойынша әрекеттердің толықтығы.

Ескерту 2

Бұл ұғымдардың мәні бастапқыда түсініксіз болды, сондықтан кванттық теорияның негізгі ережелері әрқашан әртүрлі түсіндірмелермен қатар әртүрлі интерпретацияларды алды.

Кванттық статистика

Кванттық және толқындық механиканың дамуымен қатар кванттық теорияның басқа құрамдас бөліктері – бөлшектердің орасан зор санын қамтитын кванттық жүйелердің статистикасы мен статистикалық физикасы қарқынды дамып жатты. Нақты элементтер қозғалысының классикалық әдістерінің негізінде олардың тұтастығының мінез-құлық теориясы – классикалық статистика құрылды.

Кванттық статистикада табиғаты бірдей екі бөлшекті ажыратудың мүлде мүмкіндігі жоқ, өйткені бұл тұрақсыз ұғымның екі күйі бір-бірінен тек сәйкестік принципіне бірдей әсер ету күшінің бөлшектерін қайта орналастыру арқылы ғана ерекшеленеді. Кванттық жүйелер классикалық ғылыми жүйелерден негізінен осылай ерекшеленеді.

Кванттық статистиканы ашудағы маңызды нәтиже кез келген жүйенің бөлігі болып табылатын әрбір бөлшек бір элементпен бірдей емес деген тұжырым болып табылады. Бұл жүйелердің нақты сегментіндегі материалдық объектінің ерекшеліктерін анықтау міндетінің маңыздылығын білдіреді.

Кванттық физика мен классикалық физиканың айырмашылығы

Сонымен, кванттық физиканың классикалық физикадан біртіндеп кетуі уақыт пен кеңістікте болып жатқан жеке оқиғаларды түсіндіруден бас тартудан және оның ықтималдық толқындарымен статистикалық әдісті қолданудан тұрады.

Ескерту 3

Классикалық физиканың мақсаты белгілі бір саладағы жеке объектілерді сипаттау және осы объектілердің уақыт бойынша өзгеруін реттейтін заңдарды тұжырымдау.

Физикалық идеяларды жаһандық түсінуде кванттық физика ғылымда ерекше орын алады. Адам санасының ең есте қалатын туындыларының ішінде салыстырмалылық теориясы – жалпы және арнайы, ол электродинамика, механика және тартылыс теориясын біріктіретін мүлде жаңа бағыт концепциясы болып табылады.

Кванттық теория классикалық дәстүрлермен байланысты үзіп, жаңа, әмбебап тіл мен әдеттен тыс ойлау стилін жасай алды, ғалымдарға оның энергетикалық құрамдас бөліктерімен микроәлемге енуге және классикалық физикада жоқ ерекшеліктерді енгізу арқылы оның толық сипаттамасын беруге мүмкіндік берді. Осы әдістердің барлығы, сайып келгенде, барлық атомдық процестердің мәнін егжей-тегжейлі түсінуге мүмкіндік берді және сонымен бірге, дәл осы теория ғылымға кездейсоқтық пен болжауға болмайтындық элементін енгізді.

КВАНТТЫҚ ТЕОРИЯ

КВАНТТЫҚ ТЕОРИЯ

негізін 1900 жылы физик Макс Планк қалаған теория. Бұл теорияға сәйкес атомдар әрқашан сәулелену энергиясын тек бөліктерде, үзіліспен, атап айтқанда энергия мөлшері тербеліс жиілігіне (жарықтың толқын ұзындығына бөлінген жылдамдығы) тең белгілі кванттарда (энергиялық кванттарда) шығарады немесе алады. Сәулеленудің сәйкес түрі, Планк әрекетіне көбейтілген (қараңыз. Тұрақты, микрофизика,және де Кванттық механика).Кванттық теория жарықтың кванттық теориясының (жарықтың корпускулярлық теориясы) негізі ретінде (Эйнштейн) қаланды, оған сәйкес жарық сонымен қатар жарық жылдамдығымен қозғалатын кванттардан тұрады (жарық кванттары, фотондар).

Философиялық энциклопедиялық сөздік. 2010 .

Басқа сөздіктерде «КВАНТТЫҚ ТЕОРИЯ» не екенін қараңыз:

Оның келесі бөлімдері бар (тізім толық емес): Кванттық механика Алгебралық кванттық теория Кванттық өріс теориясы Кванттық электродинамика Кванттық хромодинамика Кванттық термодинамика Кванттық гравитация Супертізбе теориясы Сондай-ақ қараңыз... ... Уикипедия

КВАНТТЫҚ ТЕОРИЯ, 20 ғасыр бойы физиканың дамуына негіз болған САЛЫҚТЫҚ теориясымен біріктірілген теория. Ол интенсивті немесе субатомдық БӨЛШЕКТЕР деңгейінде ЗАТ пен ЭНЕРГИЯ арасындағы қатынасты, сондай-ақ... ... сипаттайды. Ғылыми-техникалық энциклопедиялық сөздік

кванттық теория– Зерттеудің тағы бір тәсілі – зат пен сәулеленудің өзара әрекеттесуін зерттеу. «Кванттық» термині М.Планктың (1858 1947) есімімен байланысты. Бұл «қара дене» мәселесі (барлық энергияны жинақтайтын объект үшін абстрактілі математикалық түсінік... Батыс философиясы өзінің бастауынан бүгінгі күнге дейін

Кванттық механиканы, кванттық статистиканы және кванттық өріс теориясын біріктіреді... Үлкен энциклопедиялық сөздік

Кванттық механиканы, кванттық статистиканы және кванттық өріс теориясын біріктіреді. * * * КВАНТТЫҚ ТЕОРИЯ КВАНТ ТЕОРИЯСЫ кванттық механиканы (КВАНТТЫҚ МЕХАНИКАНЫ қараңыз), кванттық статистиканы (КВАНТТЫҚ СТАТИСТИКАны қараңыз) және кванттық өріс теориясын біріктіреді... ... энциклопедиялық сөздік

кванттық теория- kvantinė teorija statusas T sritis fizika atitikmenys: ағылшын. кванттық теория вок. Квантентеория, f rus. кванттық теория, f pranc. theorie des quanta, f; théorie quantique, f … Физикалық терминų žodynas

Физ. кванттық механиканы, кванттық статистиканы және кванттық өріс теориясын біріктіретін теория. Мұның бәрі радиацияның дискретті (үзіліссіз) құрылымы туралы идеяға негізделген. Кванттық теорияға сәйкес, кез келген атом жүйесі белгілі бір жерде орналасуы мүмкін ... ... Жаратылыстану. энциклопедиялық сөздік

Кванттық өріс теориясы - еркіндік дәрежелерінің шексіз саны бар жүйелердің кванттық теориясы (физикалық өрістер (Физикалық өрістерді қараңыз)). Сипаттау мәселесіне байланысты кванттық механиканың жалпылауы ретінде пайда болған Qt.p. (Кванттық механиканы қараңыз) ... ... Ұлы Совет энциклопедиясы

- (QFT), релятивистік кванттық. физика теориясы еркіндік дәрежелерінің шексіз саны бар жүйелер. Мұндай электр жүйесінің мысалы. маг. өріс, оны толық сипаттау үшін кез келген уақытта электрлік қарқындылықтарды орнату қажет. және маг. әр нүктедегі өрістер... Физикалық энциклопедия

КВАНТТЫҚ ӨРІС ТЕОРИЯСЫ. Мазмұны: 1. Кванттық өрістер.................. 3002. Бос өрістер және толқындық-бөлшектердің қосарлылығы................... 3013 Өзара әрекеттесу өрістері.......3024. Пертурбация теориясы.............. 3035. Дивергенциялар және... ... Физикалық энциклопедия

Кітаптар

• Кванттық теория
• Кванттық теория, Бом Д.. Кітап релятивистік емес кванттық механиканы жүйелі түрде ұсынады. Автор егжей-тегжейлі физикалық мазмұнын талдайды және егжей-тегжейлі ең маңызды бірі математикалық аппарат...
• Кванттық өріс теориясы Пайда болуы және дамуы Ең математикалық және абстрактілі физикалық теориялардың бірімен танысу 124-шығарылым, Григорьев В. Кванттық теория біздің заманымыздың физикалық теорияларының ең жалпы және ең тереңі болып табылады. Материя туралы физикалық идеялардың қалай өзгергені, кванттық механиканың қалай пайда болғаны, содан кейін кванттық механика туралы ...

Мен бұл мәселеге қызығушылық танытқан ешкімге Уикипедия материалдарымен танысуға кеңес бермеймін.
Онда біз қандай жақсы нәрселерді оқимыз? Википедия «кванттық өріс теориясы» - бұл «бостандық дәрежелерінің шексіз көп саны бар кванттық жүйелердің әрекетін зерттейтін физика саласы - кванттық (немесе квантталған) өрістер; микробөлшектерді, олардың өзара әрекеттесуін және түрленуін сипаттаудың теориялық негізі болып табылады».

1. Кванттық өріс теориясы: Бірінші алдау. Оқу дегеніміз, не айтсаң да, басқа ғалымдар жинаған ақпаратты қабылдау және игеру. Мүмкін олар «зерттеу» дегенді білдірген шығар?

2. Өрістің кванттық теориясы: Екінші алдау. Бұл теорияның кез келген теориялық мысалында еркіндік дәрежелерінің шексіз көп саны жоқ және болуы да мүмкін емес. Еркіндік дәрежелерінің шектеулі санынан шексіз санға көшу тек сандық емес, сапалық мысалдармен бірге жүруі керек. Ғалымдар жиі келесі формада жалпылау жасайды: «N = 2 деп қарастырайық, содан кейін біз N = шексіздікке оңай жалпылай аламыз». Оның үстіне, әдетте, егер автор N=2 үшін есепті шешкен болса (немесе дерлік шешкен болса), оған ол ең қиын нәрсені орындаған сияқты көрінеді.

3. Кванттық өріс теориясы: Үшінші алдау. «Кванттық өріс» және «квантталған өріс» - екі үлкен айырмашылық. Әдемі әйел мен әсем әйелдің арасындағы сияқты.

4. Кванттық өріс теориясы: Төртінші алдау. Микробөлшектердің түрленуі туралы. Тағы бір теориялық қателік.

5. Кванттық өріс теориясы: Бесінші алдау. Бөлшектердің физикасы ғылым емес, шаманизм.

Оқыңыз.
«Кванттық өріс теориясы - жоғары энергиялардағы (яғни олардың тыныштық энергиясынан айтарлықтай жоғары энергияларда) элементар бөлшектердің мінез-құлқын сипаттауға және болжауға қабілетті жалғыз эксперименталды түрде тексерілген теория».

6. Кванттық өріс теориясы: Алтыншы алдау. Кванттық өріс теориясы тәжірибе жүзінде расталған жоқ.

7. Кванттық өріс теориясы: Жетінші алдау. Эксперименттік деректермен сәйкес келетін теориялар бар және оларға қатысты біз оларды эксперименттік деректермен расталған деп «ақылға қонымды» айта аламыз. Демек, өрістің кванттық теориясы «расталған» теориялардың «жалғызы» емес.

8. Кванттық өріс теориясы: Сегізінші алдау. Кванттық өріс теориясы ештеңені болжауға қабілетті емес. Бірде-бір нақты эксперименттік нәтиже тіпті оның көмегімен кез келген нәрсені априори есептеуге болатынын былай қойғанда, бұл теория «фактінен кейін» «растай алмайды». Қазіргі кезеңдегі қазіргі теориялық физика барлық «болжамдарды» белгілі кестелер, спектрлер және осыған ұқсас фактілік материалдар негізінде жасайды, олар әлі ресми түрде қабылданған және мойындалған теориялардың ешқайсысымен «тігілмеген».

9. Кванттық өріс теориясы: Тоғызыншы алдау. Тыныш энергиядан айтарлықтай жоғары энергияларда кванттық теория ештеңе бермейді, бірақ мұндай энергияларда мәселені тұжырымдау қазіргі физика жағдайында мүмкін емес. Өйткені, өрістің кванттық теориясы, кванттық емес өріс теориясы сияқты, қазіргі кезде қабылданған теориялардың кез келгені сияқты, қарапайым сұрақтарға жауап бере алмайды: «Электронның максималды жылдамдығы қандай?» , сондай-ақ «Бұл кез келген басқа бөлшектің максималды жылдамдығына тең бе?» Деген сұраққа.
Эйнштейннің салыстырмалылық теориясы кез келген бөлшектің максималды жылдамдығы вакуумдегі жарық жылдамдығына тең, яғни бұл жылдамдыққа жету мүмкін емес деп тұжырымдайды. Бірақ бұл жағдайда сұрақ орынды: «Қандай жылдамдыққа жетуге болады?»
Жауап жоқ. Салыстырмалылық теориясының тұжырымы шындыққа сәйкес келмейтіндіктен және ол дұрыс емес алғышарттардан, сызықты емес түрлендірулердің рұқсат етілгендігі туралы қате идеяларға негізделген қате математикалық есептеулерден алынған.

Айтпақшы, Википедияны мүлдем оқымаңыз. Ешқашан. Саған кеңесім.

ПИРОТЕХНИККЕ ЖАУАП

Осы нақты контекстте мен УКИПЕДИЯДАҒЫ КВАНТТЫҚ ӨРІС ТЕОРИЯСЫНЫҢ сипаттамасы АЛДАУ екенін жаздым.
Мақаладан менің қорытындым: «Википедияны оқымаңыз. Ешқашан. Саған кеңесім».
Кейбір Уикипедия мақалаларының ғылыми сипатын жоққа шығаруыма негізделген «ғалымдарды ұнатпаймын» деген қорытындыға қалай келдіңіз?

Айтпақшы, мен ешқашан «өрістің кванттық теориясы жалған» деп айтқан емеспін.
Дәл керісінше. Өрістің кванттық теориясы – эксперименталды негізделген теория, ол, әрине, Арнайы немесе Жалпы салыстырмалылық сияқты мағынасыз емес.
БІРАҚ БІРАҚ – кванттық теория НӘТИЖЕЛЕР РЕТІНДЕ ШЫҒАРУҒА БОЛАТЫН құбылыстарды ПОСТУЛЯРЛАНДЫРУДЫҢ БӨЛІГІНДЕ ҚАТЕЛІК.

Ыстық денелердің сәулеленуінің кванттық (кванттық - дәлірек және дұрыс) табиғаты өрістің кванттық сипатымен емес, тербелмелі импульстердің генерациясының дискретті сипатымен, яғни ЭЛЕКТРОНДЫҢ ЕСЕПТІЛІК САНымен анықталады. Бір орбитадан екінші орбитаға ӨТУ - бір жағынан және әртүрлі орбиталардың ЭНЕРГИЯСЫНДАҒЫ ТІРКЕЛГЕН АЙЫРМА.
Бекітілген айырмашылық атомдар мен молекулалардағы электрондардың қозғалыстарының қасиеттерімен анықталады.
Бұл қасиеттерді тұйық динамикалық жүйелердің математикалық аппараты арқылы зерттеу керек.
Мен оны істедім.
Соңындағы мақалаларды қараңыз.
ЭЛЕКТРОНДЫҚ ОРБИТАЛАРЫНЫҢ ТҰРАҚТЫЛЫҒЫН электромагниттік өрістің шектеулі жылдамдығын ескере отырып, қарапайым электродинамикадан түсіндіруге болатынын көрсеттім. Сол шарттардан сутегі атомының геометриялық өлшемдерін теориялық түрде болжауға болады.
Сутегі атомының максималды сыртқы диаметрі радиустан екі есе үлкен деп анықталады, ал радиус электронның потенциалдық энергиясына сәйкес келеді, ол E=mc^2/2 қатынасынан есептелген кинетикалық энергияға тең (em-ce- жартысында квадраты).

1. Бугров С.В., Жмуд В.А. Физиканың динамикалық есептеріндегі сызықты емес қозғалыстарды модельдеу // НҒТУ ғылыми еңбектер жинағы. Новосибирск 2009. 1(55). 121 – 126 беттер.
2. Жмуд В.А., Бугров С.В. Кванттық емес физика негізінде атом ішіндегі электрондардың қозғалысын модельдеу. // «Қолданбалы модельдеу және модельдеу» 18-ші IASTED халықаралық конференциясының материалдары (ASM 2009). қыркүйек 7-9, 2009. Пальма-де-Мальорка, Испания. Б.17 – 23.
3. Жмуд В.А. Сутегі атомындағы электронның қозғалысын модельдеуге қатысты релятивистік емес кванттық тәсілдің негіздемесі // НҒТУ ғылыми еңбектер жинағы. Новосибирск 2009. 3(57). 141 – 156 беттер.

Айтпақшы, «Сіз ғалымдарды неге сонша ұнатпайсыз?» Деген сұраққа ықтимал жауаптар арасында.

ӨЙТКЕНІ МЕН ҒЫЛЫМДЫ СҮЙЕМІН.

Әзілдерді былай қойғанда: Ғалымдар махаббатқа немесе сүймеуге ұмтылмауы керек. Олар шындыққа ұмтылуы керек. Мен шындыққа ұмтылғандарды, ғалым болсын, жоқ болсын, «ақылмен жақсы көремін». Яғни, МАҢЫЗДАДЫМ. Менің жүрегіммен сүйетінім сондықтан емес. Шындықты іздеу үшін емес. Эйнштейн шындыққа ұмтылды, бірақ әрқашан емес, барлық жерде емес. Ол өз теориясының қатесіздігін дәлелдеуге ұмтылуды таңдаған бойда шындықты мүлдем ұмытып кетті. Осыдан кейін ғалым ретінде ол менің көз алдымда айтарлықтай өшіп қалды. Ол гравитациялық линзалардың газдық табиғаты туралы, ақпараттың кешігуінің «пошталық» сипаты туралы тереңірек ойлануы керек еді - біз олардың кету уақытын хаттардағы келу күндері бойынша бағаламаймыз! Бұл екі күн әрқашан әртүрлі. Біз оларды анықтамаймыз. Неліктен қабылданған уақытты, қабылданатын жылдамдықты және т.б. нақты уақытпен, жылдамдықпен және т.б. анықтау керек?
Оқырмандарды ұнатпайтыным туралы? Сәлеметсіз бе! Мен олардың көздерін ашуға тырысамын. Бұл сүю емес пе?
Мен тіпті қарсылық білдіретін рецензенттерді жақсы көремін. Оның үстіне мен ақылға қонымды қарсылық білдіретіндерді ерекше жақсы көремін. Қарсылық көрсетпей, жай ғана жоққа шығаруға, дәлелдерімді оқымай-ақ, еш себепсіз керісінше дәлелдеуге ұмтылатындар – мен оларды жай ғана аяймын.
«Неге олар тіпті оқымаған нәрсеге жазба жазады?» - Мен ойлаймын.

Қорытындылай келе, ұзақ талқылаудан шаршаған оқырмандарыма әзіл.

НОБЕЛЬ СӨЗІН ҚАЛАЙ ЖАЗУ КЕРЕК

1. Нобель сыйлығын ұтып алу.
2. Айналаңызға қараңыз. Сіз үшін осы баяндаманы жазу құрметіне ие болатын көптеген ерікті, ақысыз көмекшілерді таба аласыз.
3. Берілген төрт нұсқаны оқыңыз. Жақсы күліңіз. Кез келген нәрсені жазыңыз - бұл бәрібір осы опциялардың кез келгенінен жақсырақ болады және олар, бұл опциялар, осы реттіліктің 1-тармағын айналып өтіп жаза алатын нәрседен жақсырақ.

Ең бастысы, біз олардың кейбір күнделікті жағдайларда ғана қолданылатынын және Әлемнің құрылымын түсіндіру үшін дұрыс емес болып шығатынын байқаудан бас тартамыз.

Осыған ұқсас нәрсені ғасырлар бұрын шығыс философтары мен мистиктері айтқанымен, батыс ғылымында бұл туралы бірінші болып Эйнштейн айтты. Бұл біздің сана қабылдамаған төңкеріс еді. Көңілмен қайталаймыз: «бәрі салыстырмалы», «уақыт пен кеңістік біртұтас», бұл біздің әдеттегі тұрақты шындыққа аз ортақ болжам, ғылыми абстракция екенін әрқашан есте сақтаймыз. Шын мәнінде, дәл біздің идеяларымыз шындықпен нашар сәйкес келеді - таңқаларлық және керемет.

Атомның құрылымы жалпы түрде ашылғаннан кейін және оның «планетарлық» моделі ұсынылғаннан кейін ғалымдар физиканың тұтас бір саласы - кванттық механика пайда болғанын түсіндіру үшін көптеген парадокстарға тап болды. Ол тез дамып, Әлемді түсіндіруде үлкен жетістіктерге жетті. Бірақ бұл түсініктемелерді түсіну соншалықты қиын, осы уақытқа дейін оларды кем дегенде жалпы мағынада түсінетін адамдар аз.

Шынында да, кванттық механика жетістіктерінің көпшілігі соншалықты күрделі математикалық аппаратпен бірге жүреді, оны кез келген адам тіліне аудару мүмкін емес. Математика, музыка сияқты, өте абстрактілі пән болып табылады және ғалымдар, мысалы, функциялардың немесе көп өлшемді Фурье қатарларының конвульсиясының мағынасын барабар көрсету үшін әлі де күресуде. Математика тілі қатал, бірақ біздің тікелей қабылдауымызға қатысы жоқ.

Сонымен қатар, Эйнштейн біздің уақыт пен кеңістік туралы ұғымдарымыздың иллюзорлық екенін математикалық түрде көрсетті. Шындығында кеңістік пен уақыт бір-бірінен ажырамайды және біртұтас төрт өлшемді континуумды құрайды. Оны елестету екіталай, өйткені біз тек үш өлшеммен ғана айналысуға дағдыланғанбыз.

Планетарлық теория. Толқын немесе бөлшек

19 ғасырдың соңына дейін атомдар бөлінбейтін «элементтер» болып саналды. Сәулеленудің ашылуы Резерфордқа атомның «қабығына» енуге және оның құрылымының планетарлық теориясын құруға мүмкіндік берді: атомның негізгі бөлігі ядрода шоғырланған. Ядроның оң заряды теріс зарядталған электрондармен өтеледі, олардың өлшемдері соншалықты кішкентай, олардың массасын елемеуге болады. Электрондар ядроның айналасында планеталардың Күн айналасындағы айналуына ұқсас орбиталарда айналады. Теория өте әдемі, бірақ бірқатар қарама-қайшылықтар туындайды.

Біріншіден, теріс зарядталған электрондар неліктен оң ядроға «түсіп кетпейді»? Екіншіден, табиғатта атомдар секундына миллиондаған рет соқтығысады, бұл оларға мүлдем зиян тигізбейді - бүкіл жүйенің таңғажайып күшін қалай түсіндіруге болады? Кванттық механиканың «әкелерінің» бірі Гейзенбергтің сөзімен айтқанда, «Ньютонның механика заңдарына бағынатын ешбір планеталық жүйе басқа ұқсас жүйемен соқтығысқаннан кейін ешқашан бастапқы күйіне оралмайды».

Сонымен қатар, барлық дерлік массасы жиналған ядроның өлшемдері бүкіл атоммен салыстырғанда өте аз. Атомды электрондар өте жоғары жылдамдықпен айналатын бос кеңістік деп айта аламыз. Бұл жағдайда мұндай «бос» атом өте қатты бөлшек ретінде пайда болады. Бұл құбылыстың түсіндірмесі классикалық түсініктен асып түседі. Шын мәнінде, субатомдық деңгейде бөлшектің жылдамдығы оның қозғалатын кеңістігі неғұрлым шектелген сайын артады. Демек, электрон ядроға неғұрлым жақын тартылса, соғұрлым ол тезірек қозғалады және соғұрлым ол одан кері итеріледі. Қозғалыс жылдамдығы соншалықты жоғары, «сырттан» атом «қатты болып көрінеді», айналмалы желдеткіштің қалақтары дискіге ұқсайды.

Классикалық көзқарас шеңберіне сәйкес келмейтін деректер Эйнштейннен көп бұрын пайда болды. Мұндай «дуэль» алғаш рет жарықтың қасиеттерін түсіндіруге тырысқан Ньютон мен Гюйгенс арасында өтті. Ньютон бұл бөлшектер ағыны деп дәлелдеді, Гюйгенс жарықты толқын деп санады. Классикалық физика шеңберінде олардың ұстанымдарын келісу мүмкін емес. Өйткені, ол үшін толқын - бұл орта бөлшектерінің берілетін қозуы, тек көптеген объектілерге қолданылатын ұғым. Бос бөлшектердің ешқайсысы толқын тәрізді траектория бойынша қозғала алмайды. Бірақ электрон терең вакуумда қозғалады және оның қозғалыстары толқын қозғалысының заңдарымен сипатталады. Егер орта болмаса, мұнда не қызықты? Кванттық физика Соломондық шешімді ұсынады: жарық әрі бөлшек, әрі толқын.

Ықтималды электрон бұлттары. Ядролық құрылым және ядролық бөлшектер

Бірте-бірте ол анық бола бастады: атом ядросының айналасындағы орбитадағы электрондардың айналуы планеталардың жұлдыз айналасындағы айналуынан мүлдем басқаша. Толқындық сипатқа ие электрондар ықтималдық тұрғысынан сипатталады. Электрон туралы оның кеңістіктің мынадай нүктесінде орналасқанын айта алмаймыз, тек оның қай аймақтарда және қандай ықтималдықпен орналаса алатынын шамамен сипаттай аламыз. Ядроның айналасында электрондар елестердің фотосуреттеріне ұқсас қарапайым сфералық пішіндерден өте оғаш пішіндерге дейін осындай ықтималдықтардың «бұлттарын» құрайды.

Бірақ атомның құрылымын түпкілікті түсінгісі келетін кез келген адам оның негізіне, ядроның құрылымына жүгінуі керек. Оны құрайтын ірі элементар бөлшектер – оң зарядталған протондар мен бейтарап нейтрондар да кванттық сипатқа ие, яғни олар неғұрлым тезірек қозғалады, соғұрлым олардың көлемі кішірек болады. Ядроның өлшемдері тіпті атоммен салыстырғанда өте кішкентай болғандықтан, бұл қарапайым бөлшектер жарық жылдамдығына жақын, жеткілікті жылдамдықпен айналады. Олардың құрылымы мен мінез-құлқының түпкілікті түсіндірмесі үшін кванттық теорияны салыстырмалылық теориясымен «айқастыру» қажет. Өкінішке орай, мұндай теория әлі жасалмаған және біз жалпы қабылданған бірнеше модельдермен шектелуге мәжбүр боламыз.

Салыстырмалылық теориясы массаның энергияның бір ғана түрі екенін көрсетті (және эксперименттер дәлелдеді). Энергия - процестермен немесе жұмысқа байланысты динамикалық шама. Сондықтан элементар бөлшекті ықтималдық динамикалық функция ретінде, энергияның үздіксіз түрленуімен байланысты өзара әрекеттесулер ретінде қабылдау керек. Бұл қарапайым элементар бөлшектер қандай және оларды «одан да қарапайым» блоктарға бөлуге бола ма деген сұраққа күтпеген жауап береді. Егер біз үдеткіште екі бөлшекті үдетіп, сосын соқтығыссақ, біз екі емес, үш бөлшекті аламыз және толығымен бірдей бөлшектерді аламыз. Үшіншісі соқтығысудың энергиясынан ғана пайда болады - осылайша олар бір уақытта ажырамайды және бөлінбейді!

Бақылаушының орнына қатысушы

Бос кеңістік пен оқшауланған материя ұғымдары өз мағынасын жоғалтатын әлемде бөлшек тек өзара әрекеттесу арқылы сипатталады. Бұл туралы бірдеңе айту үшін біз оны бастапқы өзара әрекеттесулерден «жұлып алуымыз» керек және оны дайындап, оны басқа өзара әрекеттесуге - өлшеуге бағындырамыз. Сонымен, біз соңында нені өлшеп жатырмыз? Ал егер біздің араласуымыз бөлшек қатысатын өзара әрекеттесулерді өзгертсе, демек бөлшектің өзін өзгертсе, біздің өлшемдеріміз қаншалықты заңды?

Қазіргі кездегі элементар бөлшектер физикасында сынау... ғалым-бақылаушы тұлғасының өзімен байланысты. Оны «қатысушы» деп атаған дұрысырақ болар еді.

Бақылаушы-қатысушы субатомдық бөлшектің қасиеттерін өлшеп қана қоймай, дәл осы қасиеттерді анықтау үшін қажет, өйткені олар тек бақылаушымен әрекеттесу жағдайында ғана талқылануы мүмкін. Ол өлшеуді жүзеге асыратын әдісті таңдағаннан кейін және осыған байланысты бөлшектің мүмкін болатын қасиеттері жүзеге асырылады. Бақылау жүйесін өзгертсеңіз, бақыланатын объектінің қасиеттері де өзгереді.

Бұл маңызды сәт барлық заттар мен құбылыстардың терең бірлігін ашады. Үздіксіз бір-біріне және энергияның басқа түрлеріне ауысатын бөлшектердің өздері тұрақты немесе нақты сипаттамаларға ие емес - бұл сипаттамалар біз оларды қалай көруді таңдағанымызға байланысты. Бөлшектердің бір қасиетін өлшеу қажет болса, екіншісі міндетті түрде өзгереді. Мұндай шектеу құрылғылардың жетілмегендігімен немесе басқа толығымен түзетілетін нәрселермен байланысты емес. Бұл шындыққа тән қасиет. Бөлшектердің орнын дәл өлшеуге тырысыңыз, және сіз оның қозғалысының бағыты мен жылдамдығы туралы ештеңе айта алмайсыз - жай ғана олар болмайды. Бөлшектің дәл қозғалысын сипаттаңыз - оны кеңістікте таба алмайсыз. Осылайша, қазіргі физика бізді толығымен метафизикалық сипаттағы мәселелермен қарсы алады.

Белгісіздік принципі. Орын немесе импульс, энергия немесе уақыт

Субатомдық бөлшектер туралы біз үйренген нақты терминдермен айта алмайтынымызды жоғарыда айттық, кванттық әлемде бізге тек ықтималдық қалды. Бұл, әрине, адамдар ат жарыстарына бәс тігу кезінде айтатын ықтималдық емес, элементар бөлшектердің негізгі қасиеті. Бұл олардың бар екендігі емес, керісінше олар болуы мүмкін. Бұл олардың сипаттамаларына ие емес, керісінше оларда болуы мүмкін. Ғылыми тілмен айтқанда, бөлшек динамикалық ықтималдық контур және оның барлық қасиеттері ежелгі қытай символындағы Тайцзидегі Инь мен Ян сияқты тепе-теңдікте тұрақты қозғалатын тепе-теңдікте болады.

Дворяндық дәрежесіне көтерілген Нобель сыйлығының лауреаты Нильс Бор өзінің елтаңбасына дәл осы белгіні және ұранды: «Қарама-қарсылықтар бірін-бірі толықтырады» деп таңдауы тегін емес. Математикалық тұрғыдан ықтималдық үлестірімі толқындардың біркелкі емес тербелістерін білдіреді. Белгілі бір жерде толқынның амплитудасы неғұрлым үлкен болса, онда бөлшектің болу ықтималдығы соғұрлым жоғары болады. Оның үстіне, оның ұзындығы тұрақты емес - іргелес қыраттар арасындағы қашықтық бірдей емес, ал толқынның амплитудасы неғұрлым жоғары болса, олардың арасындағы айырмашылық соғұрлым көп болады. Амплитуда бөлшектің кеңістіктегі орнына сәйкес келсе, толқын ұзындығы бөлшектің импульсіне, яғни оның қозғалысының бағыты мен жылдамдығына байланысты. Амплитудасы неғұрлым үлкен болса (бөлшек кеңістікте соғұрлым дәлірек локализациялануы мүмкін), толқын ұзындығы соғұрлым белгісіз болады (бөлшек импульсі туралы азырақ айтуға болады). Егер бөлшектің орнын өте дәлдікпен анықтай алсақ, оның нақты импульсі мүлде болмайды.

Бұл іргелі қасиет математикалық жолмен толқындардың қасиеттерінен алынған және белгісіздік принципі деп аталады. Бұл принцип элементар бөлшектердің басқа сипаттамаларына да қатысты. Осындай өзара байланысты тағы бір жұп кванттық процестердің энергиясы мен уақыты болып табылады. Процесс неғұрлым жылдам болса, соғұрлым оған тартылатын энергия мөлшері белгісіз болады және керісінше - энергияны тек жеткілікті ұзақтықтағы процесс үшін дәл сипаттауға болады.

Сонымен, біз түсінеміз: бөлшек туралы нақты ештеңе айтуға болмайды. Ол былай қозғалады, немесе ол жерде емес, дәлірек айтқанда, мұнда да, онда да емес. Оның сипаттамалары мынау немесе анау, дәлірек айтсақ, анау немесе анау емес. Ол осында, бірақ ол жерде болуы мүмкін немесе еш жерде болмауы мүмкін. Сонда ол тіпті бар ма?