Pregătirea pentru școală

Teoria câmpului cuantic. Fizica cuantică pentru manechine: esența în cuvinte simple. Chiar și un copil va înțelege. Mai exact, mai ales un copil! Teoria cuantică spune asta

Demonstrația care a infirmat presupunerile marelui Isaac Newton despre natura luminii a fost uimitor de simplă. Acest lucru „s-ar putea repeta cu ușurință oriunde strălucește soarele”, le-a spus fizicianul englez Thomas Young membrilor Societății Regale din Londra în noiembrie 1803, descriind ceea ce este acum cunoscut sub numele de experimentul cu dublă fante sau experimentul lui Young. Jung nu a căutat căi dificile și nu a făcut un spectacol bufon din experiența lui. Pur și simplu a venit cu un experiment elegant și decisiv pentru a demonstra natura ondulatorie a luminii folosind materiale obișnuite la îndemână, infirmând astfel teoria lui Newton că lumina era făcută din corpusculi sau particule.

Experiența lui Jung.

Experimentul lui Young (experiment cu dublă fante)- un experiment realizat de Thomas Young și care a devenit dovada experimentală a teoriei ondulatorii a luminii.

În experiment, un fascicul de lumină monocromatică este îndreptat către un ecran opac cu două fante paralele, în spatele căruia este instalat un ecran de proiecție. Lățimea fantelor este aproximativ egală cu lungimea de undă a luminii emise. Ecranul de proiecție produce o serie de franjuri de interferență alternante. Interferența luminii dovedește validitatea teoriei undelor.

Dar nașterea fizicii cuantice la începutul anilor 1900 a arătat clar că lumina este formată din unități minuscule, indivizibile sau cuante de energie pe care le numim fotoni. Experimentul lui Young, care a demonstrat fotoni unici sau chiar particule individuale de materie, cum ar fi electronii și neutronii, a forțat omenirea să se gândească la natura realității în sine. Unii au folosit chiar acest experiment pentru a susține că lumea cuantică este influențată de conștiința umană, dând minții de gândit despre locul nostru în ontologia Universului. Dar poate un simplu experiment să provoace cu adevărat o astfel de schimbare în viziunea asupra lumii a tuturor?

Conceptul dubios al măsurării

Într-o interpretare modernă a experienței, un fascicul de lumină monocromatică este îndreptat către un ecran opac cu două fante paralele, în spatele căruia este instalat un ecran de proiecție. Înregistrează impactul particulelor care trec prin fante. În cazul fotonilor, aceasta este o placă fotografică. În mod logic, ne-am aștepta ca fotonii să treacă printr-o fantă sau alta și să se acumuleze în spatele lor.

Dar asta nu este adevărat. Acestea merg în anumite părți ale ecranului și pur și simplu evită altele, creând benzi alternative de lumină și întuneric - așa-numitele franjuri de interferență. Ele sunt produse atunci când două seturi de valuri se suprapun. Acolo unde undele sunt în aceeași fază, amplitudinea se va aduna și va avea ca rezultat o interferență de amplificare - dungi luminoase. Când undele sunt defazate, apare interferența de slăbire - franjuri întunecate.

Dar există un singur foton care va trece prin ambele fante. Este ca un foton care trece prin ambele fante simultan și interferează cu el însuși. Acest lucru nu se încadrează în imaginea clasică.

Din punct de vedere matematic, un foton care trece prin ambele fante nu este o particulă fizică sau o undă fizică, ci ceva numit funcție de undă - o funcție matematică abstractă care reprezintă starea fotonului (în acest caz, poziția sa). Funcția de undă se comportă ca o undă. Ea lovește ambele fante și valuri noi emană din fiecare, răspândindu-se și în cele din urmă ciocnindu-se unele cu altele. Funcția de undă combinată poate fi utilizată pentru a calcula probabilitatea unde va fi localizat fotonul.

Jacob Biamonte, Skoltech, - despre ce pot face computerele cuantice acum

Este foarte probabil ca fotonul să fie acolo unde cele două funcții de undă creează interferențe crescânde și este puțin probabil să se afle în regiunile de interferență slabă. Măsurarea - în acest caz interacțiunea funcției de undă cu placa fotografică - se numește „colapsul” funcției de undă sau reducerea von Neumann. Acest proces are loc în timpul unei măsurători într-unul dintre acele locuri în care fotonul se materializează.

Reducerea Von Neumann (reducerea funcției de undă sau colaps)- o modificare instantanee a descrierii stării cuantice (funcția de undă) a unui obiect care are loc în timpul măsurării. Întrucât acest proces este în esență non-local, iar instantaneitatea schimbării implică propagarea interacțiunilor mai rapid decât viteza luminii, se crede că nu este un proces fizic, ci o metodă matematică de descriere.

Nu există nimic pe care omul să nu observe

Această prăbușire aparent ciudată a funcției de undă este sursa multor dificultăți în mecanica cuantică. Înainte de trecerea luminii, este imposibil de spus cu certitudine unde va ajunge un singur foton. Poate apărea oriunde cu probabilitate diferită de zero. Este imposibil să desenezi calea unui foton de la o sursă la un punct de pe ecran. Traiectoria unui foton nu poate fi prezisă, nu este ca un avion care zboară pe aceeași rută de la San Francisco la New York.

Werner Heisenberg, ca și alți oameni de știință, a postulat că realitatea, din punct de vedere matematic, nu există până când nu există un observator.

„Ideea unei lumi reale obiective, ale cărei părți există la fel ca stâncile sau copacii și indiferent dacă le observăm sau nu, este imposibilă”, a scris el. John Wheeler a folosit, de asemenea, o versiune a experimentului cu dublă fante pentru a argumenta că „niciun fenomen cuantic elementar nu este cu adevărat un fenomen cuantic până când este martor de către alții („observabil”).

Werner Carl Heisenberg este autorul unui număr de lucrări fundamentale în teoria cuantică: a pus bazele mecanicii matriceale, a formulat relația de incertitudine, a aplicat formalismul mecanicii cuantice la problemele feromagnetismului, efectul Zeeman anormal și altele.

Ulterior, a participat activ la dezvoltarea electrodinamicii cuantice (teoria Heisenberg-Pauli) și a teoriei câmpului cuantic (teoria matricei S), iar în ultimele decenii ale vieții a încercat să creeze o teorie unificată a câmpului. Heisenberg deține una dintre primele teorii mecanice cuantice ale forțelor nucleare. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, el a fost principalul teoretician al proiectului nuclear german.

John Archibald Wheeler a introdus mai mulți termeni (spumă cuantică, moderarea neutronilor), inclusiv doi care au devenit ulterior răspândiți în știință și science fiction - gaură neagră și gaură de vierme.

Dar teoria cuantică nu articulează deloc ce ar trebui să fie o „măsurare”. Pur și simplu postulează că dispozitivul de măsurare trebuie să fie clasic, fără a defini unde este linia fină între măsurarea clasică și măsurarea falsă. Acest lucru dă naștere apariției susținătorilor ideii că conștiința umană provoacă prăbușirea funcției de undă. În mai 2018, Henry Stapp și colegii săi au susținut că experimentul cu dublă fantă și variantele sale moderne sugerează că „observatorul conștient poate fi indispensabil” pentru a înțelege teoria cuantică și ideea că mintea fiecărei persoane stă la baza lumii materiale.

Dar aceste experimente nu sunt dovezi empirice. În experimentul cu dublu fantă, tot ce puteți face este să calculați probabilitatea. Dacă probabilitatea apare în zeci de mii de fotoni identici într-un experiment, se poate argumenta că funcția de undă se prăbușește - datorită unui proces dubios numit măsurare. Asta e tot ce se poate face.

Indiferent de persoană

În plus, există și alte moduri de a interpreta experimentul lui Young. De exemplu, teoria de Broglie-Bohm, care afirmă că realitatea este atât o undă, cât și o particulă. Și fotonul este întotdeauna direcționat către fanta dublă cu o anumită poziție inițială și trece printr-o fantă sau alta. Prin urmare, fiecare foton are o traiectorie. Aceasta se numește propagare a undei pilot, care trece prin ambele fante, apare interferența, iar apoi unda pilot direcționează fotonul în regiunea de amplificare a interferenței.

Traiectorii Bohm pentru un electron care trece prin două fante. O imagine similară a fost, de asemenea, extrapolată din măsurători slabe ale fotonilor unici.Imagine: thequantumphysics

Pe lângă funcția de undă în spațiul tuturor configurațiilor posibile, teoria de Broglie-Bohm postulează o configurație reală care există fără să fie măcar măsurată. În ea, funcția de undă este definită pentru ambele fante, dar fiecare particulă are o traiectorie bine definită care trece prin exact o fante. Poziția finală a particulei pe ecranul detectorului și fanta prin care trece este determinată de poziția inițială a particulei. O astfel de poziție inițială este de necunoscut sau de necontrolat din partea experimentatorului, astfel încât există o aparență de aleatorie în modelul de detectare.

În 1979, Chris Dewdney și colegii săi de la Birbeck College au modelat traiectorii teoretice ale particulelor care trec prin două fante. În ultimul deceniu, experimentatorii s-au convins că astfel de traiectorii există, deși folosind o metodă destul de controversată numită măsurare slabă. În ciuda contradicțiilor, experimentele arată că teoria de Broglie-Bohm explică comportamentul lumii cuantice.

Birkbeck (Universitatea din Londra)- o institutie de cercetare si invatamant cu cursuri serale, specializata in furnizarea de invatamant superior. Face parte din Universitatea din Londra.

Lucrul esențial despre aceste măsurători este că teoria nu are nevoie de observatori, măsurători sau participarea omului.

Așa-numitele teorii ale colapsului susțin că colapsul funcțiilor de undă are loc aleatoriu. Cu cât există mai multe particule într-un sistem cuantic, cu atât este mai probabil. Observatorii pur și simplu înregistrează rezultatul. Echipa lui Markus Arndt de la Universitatea din Viena a testat aceste teorii trimițând particule din ce în ce mai mari prin fante. Teoriile colapsului afirmă că atunci când particulele de materie devin mai masive decât o anumită cantitate, ele nu pot rămâne în câmpul cuantic trecând prin ambele fante în același timp, acest lucru va distruge modelul de interferență. Echipa lui Arndt a trimis o particulă cu peste 800 de atomi prin fante și a avut loc o redistribuire a intensității luminii. Căutarea valorii critice continuă.

Roger Penrose are propria sa versiune a teoriei colapsului: cu cât este mai mare masa unui obiect într-un câmp cuantic, cu atât mai repede se va schimba de la o stare la alta din cauza instabilității gravitaționale. Din nou, aceasta este o teorie care nu necesită intervenția umană. Conștiința nu are nimic de-a face cu asta. Dirk Bouwmeester de la Universitatea din California, Santa Barbara, testează ideea lui Penrose cu experimentul lui Young.

În esență, ideea este nu doar să forțați un foton să treacă prin ambele fante, ci să forțați una dintre fante într-o suprapunere - în două locuri în același timp. Potrivit lui Penrose, fanta deplasată fie va rămâne în suprapunere, fie va colapsa în timp ce fotonul trece, ducând la diferite tipuri de modele de interferență. Prăbușirea va depinde de dimensiunea fisurilor. Bouwmeester lucrează la acest experiment timp de un deceniu și în curând va putea confirma sau respinge afirmațiile lui Penrose.

Calculatorul cuantic va dezvălui misterele geneticii

Dacă nu se întâmplă ceva revoluționar, aceste experimente vor arăta că nu putem pretinde încă cunoașterea absolută a naturii realității. Chiar dacă încercările sunt motivate matematic sau filozofic. Iar concluziile neurologilor și filosofilor care nu sunt de acord cu natura teoriei cuantice și susțin că are loc colapsul funcțiilor de undă sunt în cel mai bun caz premature și în cel mai rău caz eronate și nu fac decât să inducă în eroare pe toată lumea.

Fizica ne oferă o înțelegere obiectivă a lumii din jurul nostru, iar legile ei sunt absolute și se aplică tuturor oamenilor fără excepție, indiferent de statutul social și de persoane.

Dar o astfel de înțelegere a acestei științe nu a fost întotdeauna prezentă. La sfârșitul secolului al XIX-lea, au fost făcuți primii pași insuportabili în direcția creării unei teorii a radiației corpului fizic negru bazată pe legile fizicii clasice. Din legile acestei teorii a rezultat că o substanță trebuie să emită anumite unde electromagnetice la orice temperatură, să reducă amplitudinea la zero absolut și să-și piardă proprietățile. Cu alte cuvinte, echilibrul termic dintre radiație și un anumit element era imposibil. Cu toate acestea, o astfel de afirmație era în conflict cu experiența cotidiană reală.

Fizica cuantică poate fi explicată mai detaliat și ușor de înțeles după cum urmează. Există o definiție a unui corp absolut negru, care este capabil să absoarbă radiația electromagnetică din orice spectru de unde. Lungimea radiației sale este determinată numai de temperatura sa. În natură nu pot exista corpuri absolut negre care să corespundă unei substanțe închise opace cu o gaură. Când este încălzită, orice bucată a unui element începe să strălucească și, odată cu o creștere suplimentară a gradului, devine roșie, apoi albă. Culoarea practic nu depinde de proprietățile substanței, pentru un corp absolut negru, este caracterizată doar de temperatura sa.

Nota 1

Următoarea etapă în dezvoltarea conceptului cuantic a fost predarea lui A. Einstein, care este cunoscută sub ipoteza Planck.

Această teorie i-a permis omului de știință să explice toate legile efectului fotoelectric unic care nu se încadrează în limitele fizicii clasice. Esența acestui proces este dispariția materiei sub influența electronilor rapizi ai radiației electromagnetice. Energia elementelor emise nu depinde de coeficientul de radiație absorbită și este determinată de caracteristicile acestuia. Cu toate acestea, numărul de electroni emiși depinde de saturația razelor

Experimentele repetate au confirmat curând învățăturile lui Einstein, nu numai cu efectul fotoelectric și lumina, ci și cu razele X și razele gamma. Efectul A. Compton, care a fost descoperit în 1923, a prezentat publicului fapte noi despre existența anumitor fotoni prin dispunerea împrăștierii elastice a radiațiilor electromagnetice pe electroni liberi, mici, însoțită de o creștere a intervalului și a lungimii de undă.

Teoria câmpului cuantic

Această doctrină ne permite să determinăm procesul de introducere a sistemelor cuantice într-un cadru numit grade de libertate în știință, care presupun un anumit număr de coordonate independente, care sunt extrem de importante pentru indicarea mișcării generale a unui concept mecanic.

Cu cuvinte simple, acești indicatori sunt principalele caracteristici ale mișcării. Este de remarcat faptul că descoperiri interesante în domeniul interacțiunii armonioase a particulelor elementare au fost făcute de cercetătorul Steven Weinberg, care a descoperit curentul neutru, și anume principiul relației dintre leptoni și quarci. Pentru descoperirea sa din 1979, fizicianul a devenit laureat al Premiului Nobel.

În teoria cuantică, un atom este format dintr-un nucleu și un nor specific de electroni. Baza acestui element include aproape întreaga masă a atomului în sine - mai mult de 95 la sută. Nucleul are o sarcină exclusiv pozitivă, definind elementul chimic din care atomul însuși face parte. Cel mai neobișnuit lucru despre structura atomului este că nucleul, deși alcătuiește aproape toată masa sa, conține doar o zece miimi din volumul său. De aici rezultă că într-adevăr există foarte puțină materie densă într-un atom, iar restul spațiului este ocupat de un nor de electroni.

Interpretări ale teoriei cuantice - principiul complementarității

Dezvoltarea rapidă a teoriei cuantice a dus la o schimbare radicală a ideilor clasice despre astfel de elemente:

structura materiei;
mișcarea particulelor elementare;
cauzalitate;
spaţiu;
timp;
natura cunoașterii.

Astfel de schimbări în conștiința oamenilor au contribuit la o transformare radicală a imaginii lumii într-un concept mai clar. Interpretarea clasică a unei particule de material a fost caracterizată printr-o eliberare bruscă din mediu, prezența propriei sale mișcări și o locație specifică în spațiu.

În teoria cuantică, o particulă elementară a început să fie reprezentată ca cea mai importantă parte a sistemului în care era inclusă, dar în același timp nu avea propriile coordonate și impuls. În cunoașterea clasică a mișcării s-a propus transferul elementelor care au rămas identice cu ele însele de-a lungul unei traiectorii pre-planificate.

Natura ambiguă a diviziunii particulelor a necesitat abandonarea unei astfel de viziuni asupra mișcării. Determinismul clasic a făcut loc poziției de conducere către direcția statistică. Dacă anterior întregul întreg dintr-un element era perceput ca numărul total de părți componente, atunci teoria cuantică a determinat dependența proprietăților individuale ale atomului de sistem.

Înțelegerea clasică a procesului intelectual era direct legată de înțelegerea unui obiect material ca existent pe deplin în sine.

Teoria cuantică a demonstrat:

dependența de cunoștințe despre obiect;
independența procedurilor de cercetare;
completitudinea acţiunilor pe o serie de ipoteze.

Nota 2

Sensul acestor concepte a fost inițial departe de a fi clar și, prin urmare, principalele prevederi ale teoriei cuantice au primit întotdeauna interpretări diferite, precum și diverse interpretări.

Statistica cuantică

În paralel cu dezvoltarea mecanicii cuantice și ondulatorii, alte componente ale teoriei cuantice se dezvoltau rapid - statistica și fizica statistică a sistemelor cuantice, care includea un număr mare de particule. Pe baza metodelor clasice de mișcare a elementelor specifice, a fost creată o teorie a comportamentului integrității lor - statistica clasică.

În statistica cuantică nu există absolut nicio posibilitate de a distinge două particule de aceeași natură, deoarece cele două stări ale acestui concept instabil diferă una de cealaltă doar prin rearanjarea particulelor cu putere identică de influență asupra principiului identității în sine. Acesta este modul în care sistemele cuantice diferă în principal de sistemele științifice clasice.

Un rezultat important în descoperirea statisticii cuantice este propunerea că fiecare particulă care face parte din orice sistem nu este identică cu același element. Aceasta implică importanța sarcinii de a determina specificul unui obiect material într-un anumit segment de sisteme.

Diferența dintre fizica cuantică și clasică

Deci, îndepărtarea treptată a fizicii cuantice de fizica clasică constă în refuzul de a explica evenimentele individuale care au loc în timp și spațiu și în utilizarea metodei statistice cu undele sale de probabilitate.

Nota 3

Scopul fizicii clasice este de a descrie obiecte individuale dintr-o anumită sferă și de a formula legi care guvernează schimbarea acestor obiecte în timp.

Fizica cuantică ocupă un loc special în știință în înțelegerea globală a ideilor fizice. Printre cele mai memorabile creații ale minții umane se numără teoria relativității - generală și specială, care este un concept complet nou de direcții care combină electrodinamica, mecanica și teoria gravitației.

Teoria cuantică a reușit să rupă în sfârșit legăturile cu tradițiile clasice, creând un limbaj nou, universal și un stil de gândire neobișnuit, permițând oamenilor de știință să pătrundă în microlume cu componentele sale energetice și să-i dea descrierea completă prin introducerea unor specificități care erau absente în fizica clasică. Toate aceste metode au făcut în cele din urmă posibilă înțelegerea mai detaliată a esenței tuturor proceselor atomice și, în același timp, această teorie a introdus în știință un element de aleatorie și imprevizibilitate.

TEORIA CUANTICA

teorie, ale cărei baze au fost puse în 1900 de către fizicianul Max Planck. Conform acestei teorii, atomii emit sau primesc întotdeauna energie de radiație doar în porțiuni, discontinuu, și anume în anumite cuante (quante de energie), a căror cantitate de energie este egală cu frecvența de oscilație (viteza luminii împărțită la lungimea de undă) a tipul corespunzător de radiație, înmulțit cu acțiunea Planck (vezi . constantă, microfizică,și Mecanica cuantică). Teoria cuantică a fost pusă (de Einstein) ca bază a teoriei cuantice a luminii (teoria corpusculară a luminii), conform căreia lumina constă și în cuante care se mișcă cu viteza luminii (quante de lumină, fotoni).

Dicţionar Enciclopedic Filosofic. 2010 .

Vezi ce este „TEORIA CANTUMĂ” în alte dicționare:

Are următoarele subsecțiuni (lista este incompletă): Mecanica cuantică Teoria cuantică algebrică Teoria câmpului cuantic Electrodinamica cuantică Cromodinamica cuantică Termodinamica cuantică Gravitația cuantică Teoria superstringurilor Vezi și... ... Wikipedia

TEORIA CUANTICA, o teorie care, combinata cu teoria RELATIVITATII, a stat la baza dezvoltarii fizicii de-a lungul secolului XX. Descrie relația dintre MATERIE și ENERGIE la nivel de PARTICILE ELEMENTARE sau subatomice, precum și... ... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

teoria cuantica- O altă modalitate de cercetare este studierea interacțiunii materiei și radiațiilor. Termenul „cuantic” este asociat cu numele lui M. Planck (1858 1947). Aceasta este problema „corpului negru” (un concept matematic abstract pentru un obiect care acumulează toată energia... Filosofia occidentală de la origini până în zilele noastre

Unește mecanica cuantică, statistica cuantică și teoria cuantică a câmpurilor... Dicţionar enciclopedic mare

Combină mecanica cuantică, statistica cuantică și teoria cuantică a câmpurilor. * * * TEORIA CANTUMĂ TEORIA CANTUMĂ combină mecanica cuantică (vezi MECANICA CUANTĂ), statistica cuantică (vezi STATISTICA CUANTĂ) și teoria cuantică a câmpurilor... ... Dicţionar enciclopedic

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

Fiz. o teorie care combină mecanica cuantică, statistica cuantică și teoria cuantică a câmpurilor. Totul se bazează pe ideea unei structuri discrete (discontinue) de radiații. Conform teoriei cuantice, orice sistem atomic poate fi localizat în anumite... ... Științele naturii. Dicţionar enciclopedic

Teoria cuantică a câmpurilor este o teorie cuantică a sistemelor cu un număr infinit de grade de libertate (câmpuri fizice (vezi Câmpuri fizice)). Qt.p., care a apărut ca o generalizare a mecanicii cuantice (vezi mecanica cuantică) în legătură cu problema descrierii... ... Marea Enciclopedie Sovietică

- (QFT), cuantică relativistă. teoria fizicii sisteme cu un număr infinit de grade de libertate. Un exemplu de astfel de sistem electric. mag. câmp, pentru o descriere completă a căruia în orice moment este necesară setarea intensităților electrice. și mag. câmpuri în fiecare punct... Enciclopedie fizică

TEORIA CÂMPURILOR CUANTICE. Cuprins: 1. Câmpuri cuantice.................. 3002. Câmpuri libere și dualitate undă-particulă.................... 3013 . Câmpuri de interacțiune.........3024. Teoria perturbației............... 3035. Divergențele și... ... Enciclopedie fizică

Cărți

Teoria cuantica
Teoria cuantică, Bohm D.. Cartea prezintă în mod sistematic mecanica cuantică non-relativista. Autorul analizează în detaliu conținutul fizic și examinează în detaliu aparatul matematic al unuia dintre cele mai importante...
Teoria cuantică a câmpului Apariția și dezvoltarea Cunoașterea cu una dintre cele mai matematizate și abstracte teorii fizice Numărul 124, Grigoriev V. Teoria cuantică este cea mai generală și mai profundă dintre teoriile fizice ale timpului nostru. Despre cum s-au schimbat ideile fizice despre materie, cum a apărut mecanica cuantică și apoi mecanica cuantică...

Nu sfătuiesc pe nimeni care este interesat de această problemă să consulte materialul Wikipedia.
Ce lucruri bune vom citi acolo? Wikipedia notează că „teoria câmpului cuantic” este „o ramură a fizicii care studiază comportamentul sistemelor cuantice cu un număr infinit de grade de libertate - câmpuri cuantice (sau cuantizate); este baza teoretică pentru descrierea microparticulelor, a interacțiunilor și transformărilor acestora.”

1. Teoria câmpului cuantic: Prima înșelăciune. A studia înseamnă, orice ai spune, a primi și a asimila informații care au fost deja culese de alți oameni de știință. Poate că au vrut să spună „cercetare”?

2. Teoria câmpului cuantic: A doua înșelăciune. Nu există și nu poate exista un număr infinit de grade de libertate în niciun exemplu teoretic al acestei teorii. Trecerea de la un număr finit de grade de libertate la un număr infinit ar trebui să fie însoțită de exemple nu numai cantitative, ci și calitative. Oamenii de știință fac adesea generalizări de următoarea formă: „Luați în considerare N = 2, după care putem generaliza cu ușurință la N = infinit.” Mai mult, de regulă, dacă autorul a rezolvat (sau aproape a rezolvat) problema pentru N=2, i se pare că a realizat cel mai dificil lucru.

3. Teoria câmpului cuantic: A treia înșelăciune. „Câmpul cuantic” și „câmpul cuantizat” sunt două diferențe mari. Ca între o femeie frumoasă și o femeie înfrumusețată.

4. Teoria câmpului cuantic: A patra înșelăciune. Despre transformarea microparticulelor. O altă greșeală teoretică.

5. Teoria câmpului cuantic: A cincea înșelăciune. Fizica particulelor ca atare nu este știință, ci șamanism.

Citește mai departe.
„Teoria câmpului cuantic este singura teorie verificată experimental capabilă să descrie și să prezică comportamentul particulelor elementare la energii înalte (adică la energii semnificativ mai mari decât energia lor de repaus).”

6. Teoria câmpului cuantic: A șasea înșelăciune. Teoria cuantică a câmpului nu a fost confirmată experimental.

7. Teoria câmpului cuantic: A șaptea înșelăciune. Există teorii care sunt mai consistente cu datele experimentale și, în raport cu acestea, putem spune la fel de „rezonabil” că sunt confirmate de date experimentale. În consecință, teoria cuantică a câmpului nu este „singura” dintre teoriile „confirmate”.

8. Teoria câmpului cuantic: A opta înșelăciune. Teoria cuantică a câmpului nu este capabilă să prezică nimic. Nici un singur rezultat experimental real nu poate fi „confirmat” „după fapt” prin această teorie, cu atât mai puțin că orice ar putea fi calculat a priori cu ajutorul ei. Fizica teoretică modernă în stadiul actual face toate „predicțiile” pe baza unor tabele, spectre și materiale faptice similare binecunoscute, care nu au fost încă „coase” în niciun fel de niciuna dintre teoriile acceptate și recunoscute oficial.

9. Teoria câmpului cuantic: A noua înșelăciune. La energii semnificativ mai mari decât energia de repaus, teoria cuantică nu numai că nu dă nimic, dar formularea problemei la astfel de energii este imposibilă în starea modernă a fizicii. Faptul este că teoria câmpului cuantic, la fel ca teoria câmpului non-cuantică, ca oricare dintre teoriile acceptate în prezent, nu poate răspunde la întrebări simple: „Care este viteza maximă a electronului?” , precum și la întrebarea „Este egală cu viteza maximă a oricărei alte particule?”
Teoria relativității a lui Einstein afirmă că viteza maximă a oricărei particule este egală cu viteza luminii în vid, adică această viteză nu poate fi atinsă. Dar în acest caz, întrebarea este valabilă: „Ce viteză poate fi atinsă?”
Nici un raspuns. Deoarece afirmația Teoriei relativității nu este adevărată și s-a obținut din premise incorecte, calcule matematice incorecte bazate pe idei eronate despre admisibilitatea transformărilor neliniare.

Apropo, nu citi deloc Wikipedia. Nu. Sfatul meu pentru tine.

RĂSPUNS PIROTEHNICIANULUI

În acest context particular, am scris că descrierea TEORIEI CÂMPURILOR CUANTICE ÎN WIKIPEDIA ESTE O ÎNCĂLERE.
Concluzia mea din articol: „Nu citi Wikipedia. Nu. Sfatul meu pentru tine.”
Cum ați ajuns la concluzia că „nu-mi plac oamenii de știință” pe baza negării mele a naturii științifice a unor articole Wikipedia?

Apropo, nu am susținut niciodată că „Teoria câmpului cuantic este o farsă”.
Exact opusul. Teoria cuantică a câmpului este o teorie bazată pe experiment, care, în mod natural, nu este la fel de lipsită de sens precum Relativitatea Specială sau Generală.
DAR TOTUSI - teoria cuantica este EROALA IN PARTE A POSTULAREA acelor fenomene care POT FI DERIVATE CA CONSECINTE.

Natura cuantică (cuantizată - mai precis și mai corect) a radiației corpurilor fierbinți este determinată nu de natura cuantică a câmpului ca atare, ci de natura discretă a generării impulsurilor oscilatorii, adică NUMĂRUL NUMĂRĂBIL DE ELECTRONI. TRANZIȚII de la o orbită la alta - pe de o parte, și DIFERENȚA FIXĂ DE ENERGIE a diferitelor orbite.
Diferența fixă este determinată de proprietățile mișcărilor electronilor în atomi și molecule.
Aceste proprietăți ar trebui studiate folosind aparatul matematic al sistemelor dinamice închise.
Am facut.
Vezi articolele la final.
Am arătat că STABILITATEA ORBITELOR ELECTRONILOR poate fi explicată din electrodinamica obișnuită, ținând cont de viteza limitată a câmpului electromagnetic. Din aceleași condiții, se pot prezice teoretic dimensiunile geometrice ale atomului de hidrogen.
Diametrul exterior maxim al unui atom de hidrogen este definit ca dublul razei, iar raza corespunde energiei potentiale a electronului, care este egala cu energia cinetica calculata din relatia E=mc^2/2 (em-ce- pătrat în jumătate).

1. Bugrov S.V., Zhmud V.A. Modelarea mișcărilor neliniare în probleme dinamice de fizică // Culegere de lucrări științifice a NSTU. Novosibirsk 2009. 1(55). pp. 121 – 126.
2. Zhmud V.A., Bugrov S.V. Modelarea mișcărilor electronilor în interiorul atomului pe baza fizicii non-cuantice. // Proceedings of the 18th IASTED International Conference “Applied Simulation and Modeling” (ASM 2009). Sept. 7-9, 2009. Palma de Mallorka, Spania. P.17 – 23.
3. Zhmud V.A. Justificarea abordării non-relativiste non-cuantice a modelării mișcării unui electron într-un atom de hidrogen // Colecție de lucrări științifice ale NSTU. Novosibirsk 2009. 3(57). p. 141 – 156.

Apropo, printre posibilele răspunsuri la întrebarea „De ce îți displace atât de mult oamenii de știință?”

PENTRU că ador știința.

Glume deoparte: oamenii de știință nu ar trebui să lupte pentru iubire sau non-dragoste. Ei trebuie să lupte pentru adevăr. „Iubesc cu mintea mea” pe cei care se străduiesc pentru adevăr, indiferent dacă sunt oameni de știință sau nu. Adică AM APROBAT. Nu de asta iubesc cu inima. Nu pentru căutarea adevărului. Einstein a luptat pentru adevăr, dar nu întotdeauna, nu peste tot. De îndată ce a ales să se străduiască să demonstreze infailibilitatea teoriei sale, a uitat complet de adevăr. După aceea, ca om de știință, a dispărut destul de considerabil în ochii mei. Ar fi trebuit să se gândească mai profund la natura gazoasă a lentilelor gravitaționale, la natura „poștală” a întârzierii informațiilor - nu judecăm ora plecării lor după datele de sosire pe scrisori! Aceste două întâlniri sunt întotdeauna diferite. Nu le identificăm. Atunci de ce ar trebui să identificăm timpul perceput, viteza percepută etc., cu timpul real, viteza etc.?
Despre faptul că nu-mi plac cititorii? Buna ziua! Încerc să le deschid ochii. Asta nu este să iubești?
Îmi plac chiar și recenzenții care obiectează. Mai mult, îi iubesc mai ales pe cei care obiectează în mod rezonabil. Cei care caută să nu obiecteze, ci pur și simplu să nege, să afirme contrariul fără niciun motiv, fără să citească în argumentele mele - pur și simplu îmi pare rău pentru ele.
„De ce scriu o notă despre ceva pe care nici măcar nu au citit?” - Cred că.

În concluzie, o glumă pentru cititorii mei care s-au săturat de discuții lungi.

CUM SE SCRIE UN DISCURS DE NOBEL

1. Câștigă un premiu Nobel.
2. Privește în jurul tău. Veți găsi mulți ajutoare voluntari, neplătite, care ar fi onorați să vă scrie acest discurs.
3. Citiți cele patru opțiuni oferite. Să râzi bine. Scrieți orice - va fi în continuare mai bun decât oricare dintre aceste opțiuni, iar ele, aceste opțiuni, sunt cu siguranță mai bune decât ceea ce puteți scrie ocolind punctul 1 al acestei secvențe.

Și, cel mai important, refuzăm să observăm că acestea sunt aplicabile doar în unele situații de rutină și pentru explicarea structurii Universului se dovedesc a fi pur și simplu incorecte.

Deși ceva similar a fost exprimat cu secole în urmă de filozofii și misticii orientali, Einstein a fost primul care a vorbit despre asta în știința occidentală. A fost o revoluție pe care conștiința noastră nu a acceptat-o. Cu condescendență repetăm: „totul este relativ”, „timpul și spațiul sunt una”, ținând mereu cont de faptul că aceasta este o presupunere, o abstracție științifică care are puține în comun cu realitatea noastră stabilă obișnuită. De fapt, tocmai ideile noastre se corelează slab cu realitatea - uimitoare și incredibile.

După ce structura atomului a fost descoperită în termeni generali și a fost propus modelul său „planetar”, oamenii de știință s-au confruntat cu multe paradoxuri, pentru a explica care a apărut o întreagă ramură a fizicii - mecanica cuantică. S-a dezvoltat rapid și a făcut progrese mari în explicarea Universului. Dar aceste explicații sunt atât de greu de înțeles încât până acum puțini oameni le pot înțelege cel puțin în termeni generali.

Într-adevăr, majoritatea realizărilor mecanicii cuantice sunt însoțite de un aparat matematic atât de complex încât pur și simplu nu poate fi tradus în nicio limbă umană. Matematica, ca și muzica, este un subiect extrem de abstract, iar oamenii de știință încă se luptă să exprime în mod adecvat sensul, de exemplu, a convoluției funcțiilor sau a seriei Fourier multidimensionale. Limbajul matematicii este strict, dar are puțină legătură cu percepția noastră imediată.

Mai mult, Einstein a arătat matematic că conceptele noastre despre timp și spațiu sunt iluzorii. În realitate, spațiul și timpul sunt inseparabile și formează un continuum unic cu patru dimensiuni. Cu greu este posibil să ne imaginăm, pentru că suntem obișnuiți să ne ocupăm doar de trei dimensiuni.

Teoria planetară. Val sau particulă

Până la sfârșitul secolului al XIX-lea, atomii erau considerați „elemente” indivizibile. Descoperirea radiațiilor i-a permis lui Rutherford să pătrundă sub „coaja” atomului și să formuleze o teorie planetară a structurii acestuia: cea mai mare parte a atomului este concentrată în nucleu. Sarcina pozitivă a nucleului este compensată de electroni încărcați negativ, ale căror dimensiuni sunt atât de mici încât masa lor poate fi neglijată. Electronii se rotesc în jurul nucleului pe orbite similare cu rotația planetelor în jurul Soarelui. Teoria este foarte frumoasă, dar apar o serie de contradicții.

În primul rând, de ce nu „cad” electronii încărcați negativ pe nucleul pozitiv? În al doilea rând, în natură, atomii se ciocnesc de milioane de ori pe secundă, ceea ce nu le dăunează deloc - cum putem explica puterea uimitoare a întregului sistem? În cuvintele unuia dintre „părinții” mecanicii cuantice, Heisenberg, „niciun sistem planetar care respectă legile mecanicii lui Newton nu va reveni vreodată la starea inițială după o coliziune cu un alt sistem similar”.

În plus, dimensiunile nucleului, în care se colectează aproape toată masa, sunt extrem de mici în comparație cu întregul atom. Putem spune că un atom este un gol în care electronii se rotesc cu o viteză vertiginoasă. În acest caz, un astfel de atom „gol” apare ca o particulă foarte solidă. Explicația acestui fenomen depășește înțelegerea clasică. De fapt, la nivel subatomic, viteza unei particule crește cu cât spațiul în care se mișcă este mai limitat. Deci, cu cât un electron este atras mai aproape de nucleu, cu atât se mișcă mai repede și cu atât este respins de acesta. Viteza de mișcare este atât de mare încât „din exterior” atomul „pare solid”, la fel cum palele unui ventilator care se rotește arată ca un disc.

Datele care nu se potrivesc bine în cadrul abordării clasice au apărut cu mult înaintea lui Einstein. Pentru prima dată, un astfel de „duel” a avut loc între Newton și Huygens, care au încercat să explice proprietățile luminii. Newton a susținut că a fost un flux de particule, Huygens a considerat lumina o undă. În cadrul fizicii clasice, este imposibil să se împace pozițiile lor. La urma urmei, pentru ea, unda este o excitație transmisă a particulelor mediului, un concept aplicabil doar multor obiecte. Niciuna dintre particulele libere nu se poate deplasa de-a lungul unei traiectorii de tip val. Dar un electron se mișcă într-un vid profund, iar mișcările sale sunt descrise de legile mișcării undei. Ce este entuziasmat aici dacă nu există un mediu? Fizica cuantică oferă o soluție solomonică: lumina este atât o particulă, cât și o undă.

Nori de electroni probabilistici. Structura nucleară și particulele nucleare

Treptat, a devenit din ce în ce mai clar: rotația electronilor pe orbite în jurul nucleului unui atom este complet diferită de rotația planetelor în jurul unei stele. Având o natură ondulatorie, electronii sunt descriși în termeni de probabilitate. Despre un electron nu putem spune că se află într-un anume punct din spațiu, putem doar descrie aproximativ în ce zone poate fi localizat și cu ce probabilitate. În jurul nucleului, electronii formează „nori” de astfel de probabilități, de la cele mai simple forme sferice la cele foarte bizare, asemănătoare fotografiilor cu fantome.

Dar oricine dorește să înțeleagă în sfârșit structura atomului trebuie să se îndrepte spre baza lui, spre structura nucleului. Particulele elementare mari care o alcătuiesc - protoni încărcați pozitiv și neutroni neutri - au, de asemenea, o natură cuantică, ceea ce înseamnă că se mișcă cu cât mai repede cu atât este mai mic volumul în care sunt conținute. Deoarece dimensiunile nucleului sunt extrem de mici chiar și în comparație cu un atom, aceste particule elementare se repezi cu viteze destul de decente, apropiate de viteza luminii. Pentru o explicație finală a structurii și comportamentului lor, va trebui să „încrucișăm” teoria cuantică cu teoria relativității. Din păcate, o astfel de teorie nu a fost încă creată și va trebui să ne limităm la câteva modele general acceptate.

Teoria relativității a arătat (și experimentele au dovedit) că masa este doar o formă de energie. Energia este o cantitate dinamică asociată proceselor sau muncii. Prin urmare, o particulă elementară ar trebui percepută ca o funcție dinamică probabilistică, ca interacțiuni asociate cu transformarea continuă a energiei. Acest lucru oferă un răspuns neașteptat la întrebarea cum sunt particulele elementare elementare și dacă pot fi împărțite în blocuri „și mai simple”. Dacă accelerăm două particule într-un accelerator și apoi ne ciocnim, vom obține nu două, ci trei particule și complet identice. Al treilea va apărea pur și simplu din energia ciocnirii lor - astfel, se vor separa și nu se vor separa în același timp!

Participant în loc de observator

Într-o lume în care conceptele de spațiu gol și materie izolată își pierd sensul, o particulă este descrisă doar prin interacțiunile sale. Pentru a spune ceva despre el, va trebui să-l „smulgem” din interacțiunile inițiale și, după ce l-am pregătit, să îl supunem unei alte interacțiuni - măsurare. Deci ce măsurăm până la urmă? Și cât de legitime sunt măsurătorile noastre în general dacă intervenția noastră schimbă interacțiunile la care participă particula - și, prin urmare, schimbă particula însăși?

În fizica modernă a particulelor elementare, din ce în ce mai multe critici sunt cauzate... de însăși figura savantului-observator. Ar fi mai potrivit să-l numim „participant”.

Un observator-participant este necesar nu numai pentru a măsura proprietățile unei particule subatomice, ci și pentru a determina tocmai aceste proprietăți, deoarece ele pot fi discutate doar în contextul interacțiunii cu observatorul. Odată ce alege metoda în care va efectua măsurători și în funcție de aceasta, se realizează posibilele proprietăți ale particulei. Dacă schimbați sistemul de observare, se vor schimba și proprietățile obiectului observat.

Acest moment important dezvăluie unitatea profundă a tuturor lucrurilor și fenomenelor. Particulele în sine, schimbându-se continuu unele în altele și în alte forme de energie, nu au caracteristici constante sau precise - aceste caracteristici depind de modul în care alegem să le vedem. Dacă trebuie să măsurați o proprietate a unei particule, alta se va schimba cu siguranță. O astfel de limitare nu este legată de imperfecțiunea dispozitivelor sau a altor lucruri complet corectabile. Aceasta este o caracteristică a realității. Încercați să măsurați cu precizie poziția unei particule și nu veți putea spune nimic despre direcția și viteza mișcării sale - pur și simplu pentru că nu le va avea. Descrieți mișcarea exactă a unei particule - nu o veți găsi în spațiu. Astfel, fizica modernă ne confruntă cu probleme de natură complet metafizică.

Principiul incertitudinii. Loc sau impuls, energie sau timp

Am spus deja că nu putem vorbi despre particule subatomice în termenii precisi cu care suntem obișnuiți în lumea cuantică, ne rămâne doar probabilitatea. Aceasta, desigur, nu este probabilitatea despre care vorbesc oamenii atunci când pariază pe curse de cai, ci o proprietate fundamentală a particulelor elementare. Nu este că ele există, ci mai degrabă pot exista. Nu este că au caracteristici, ci mai degrabă că le pot avea. Din punct de vedere științific, o particulă este un circuit probabilistic dinamic și toate proprietățile sale sunt într-un echilibru în mișcare constantă, echilibrându-se ca Yin și Yang în simbolul chinez antic al Taiji.

Nu degeaba laureatul Nobel Niels Bohr, ridicat la rangul de nobilime, a ales tocmai acest semn și motto pentru stema sa: „Opusele se completează reciproc”. Matematic, distribuția probabilității reprezintă fluctuații inegale ale valurilor. Cu cât este mai mare amplitudinea unei unde într-o anumită locație, cu atât este mai mare probabilitatea ca o particule să existe acolo. Mai mult, lungimea sa nu este constantă - distanțele dintre crestele adiacente nu sunt aceleași, iar cu cât amplitudinea undei este mai mare, cu atât diferența dintre ele este mai mare. În timp ce amplitudinea corespunde poziției particulei în spațiu, lungimea de undă este legată de impulsul particulei, adică direcția și viteza mișcării acesteia. Cu cât este mai mare amplitudinea (cu cât particula poate fi localizată mai precis în spațiu), cu atât lungimea de undă devine mai incertă (cu atât se poate spune mai puțin despre impulsul particulei). Dacă putem determina poziția unei particule cu o precizie extremă, aceasta nu va avea deloc un impuls definit.

Această proprietate fundamentală este derivată matematic din proprietățile undelor și se numește principiul incertitudinii. Principiul se aplică și altor caracteristici ale particulelor elementare. O altă astfel de pereche interconectată este energia și timpul proceselor cuantice. Cu cât procesul este mai rapid, cu atât este mai incertă cantitatea de energie implicată în el și invers - energia poate fi caracterizată cu precizie doar pentru un proces de o durată suficientă.

Deci, înțelegem: nimic cert nu poate fi spus despre o particulă. Se mișcă așa, sau nu acolo, sau mai bine zis, nici aici, nici acolo. Caracteristicile sale sunt cutare sau cutare, sau mai bine zis, nu cutare sau cutare. Este aici, dar poate fi acolo, sau poate să nu fie nicăieri. Deci chiar există?