Annonsering på portalen

Kvantfältteori. Kvantfysik för dummies: essensen i enkla ord. Även ett barn kommer att förstå. Mer exakt, särskilt ett barn! Kvantteorin säger det

Demonstrationen som motbevisade den store Isaac Newtons antaganden om ljusets natur var förbluffande enkel. Detta "kan lätt upprepas varhelst solen skiner", sa den engelske fysikern Thomas Young till medlemmar av Royal Society i London i november 1803 och beskrev vad som nu är känt som dubbelslitsexperimentet, eller Youngs experiment. Jung letade inte efter svåra vägar och gjorde inte en buffoon show av sin erfarenhet. Han kom helt enkelt på ett elegant och avgörande experiment för att demonstrera ljusets vågnatur med hjälp av vanliga material till hands, och motbevisade därigenom Newtons teori om att ljus var gjord av blodkroppar eller partiklar.

Jungs erfarenhet.

Youngs experiment (experiment med dubbla spalter)- ett experiment utfört av Thomas Young och som blev experimentellt bevis på vågteorin om ljus.

I experimentet riktas en stråle av monokromatiskt ljus mot en ogenomskinlig duk med två parallella slitsar, bakom vilken en projektionsduk är installerad. Bredden på slitsarna är ungefär lika med våglängden för det emitterade ljuset. Projektionsduken producerar en serie omväxlande interferensfransar. Interferensen av ljus bevisar giltigheten av vågteorin.

Men kvantfysikens födelse i början av 1900-talet gjorde det klart att ljus är gjort av små, odelbara enheter eller energikvanta som vi kallar fotoner. Youngs experiment, som visade enstaka fotoner eller till och med enskilda partiklar av materia som elektroner och neutroner, tvingade mänskligheten att tänka på själva verklighetens natur. Vissa har till och med använt detta experiment för att hävda att kvantvärlden påverkas av mänskligt medvetande, vilket ger sinnen mat att tänka på om vår plats i universums ontologi. Men kan ett enkelt experiment verkligen orsaka en sådan förändring i allas världsbild?

Det tveksamma begreppet mätning

I en modern tolkning av upplevelsen riktas en stråle av monokromatiskt ljus mot en ogenomskinlig duk med två parallella slitsar, bakom vilken en projektionsduk är installerad. Den registrerar påverkan av partiklar som passerar genom slitsarna. När det gäller fotoner är detta en fotografisk platta. Logiskt sett skulle man förvänta sig att fotoner skulle passera genom en eller annan slits och ackumuleras bakom dem.

Men det är inte sant. De går till vissa delar av skärmen och undviker helt enkelt andra och skapar omväxlande band av ljust och mörkt - så kallade interferensfransar. De produceras när två uppsättningar vågor överlappar varandra. Där vågorna är i samma fas kommer amplituden att läggas ihop och resultera i förstärkande interferens - ljusa ränder. När vågorna är ur fas uppstår försvagande interferens - mörka kanter.

Men det finns bara en foton som kommer att passera genom båda slitsarna. Det är som en foton som passerar genom båda slitsarna samtidigt och stör sig själv. Detta passar inte in i den klassiska bilden.

Ur en matematisk synvinkel är en foton som passerar genom båda slitsarna inte en fysisk partikel eller en fysisk våg, utan något som kallas en vågfunktion - en abstrakt matematisk funktion som representerar fotonens tillstånd (i detta fall dess position). Vågfunktionen beter sig som en våg. Den träffar både slitsar och nya vågor utgår från var och en, sprider sig och så småningom kolliderar med varandra. Den kombinerade vågfunktionen kan användas för att beräkna sannolikheten för var fotonen kommer att finnas.

Jacob Biamonte, Skoltech, - om vad kvantdatorer kan göra just nu

Fotonen är mycket sannolikt där de två vågfunktionerna skapar ökande interferens, och är osannolikt i områden med försvagande interferens. Mätningen - i det här fallet interaktionen mellan vågfunktionen och den fotografiska plattan - kallas vågfunktionens "kollaps" eller von Neumann-reduktion. Denna process sker under en mätning på en av de platser där fotonen materialiserar sig.

Von Neumann-reduktion (vågfunktionsreduktion eller kollaps)- en momentan förändring i beskrivningen av ett objekts kvanttillstånd (vågfunktion) som inträffar under mätning. Eftersom denna process i huvudsak är icke-lokal, och förändringens ögonblicklighet innebär att interaktioner fortplantas snabbare än ljusets hastighet, tror man att det inte är en fysisk process, utan en matematisk beskrivningsmetod.

Det finns inget som människan inte observerar

Denna till synes konstiga kollaps av vågfunktionen är källan till många svårigheter inom kvantmekaniken. Innan ljuset passerar är det omöjligt att med säkerhet säga var en enda foton kommer att hamna. Det kan dyka upp var som helst med en sannolikhet som inte är noll. Det är omöjligt att rita en fotons väg från en källa till en punkt på skärmen. En fotons bana kan inte förutsägas, det är inte som ett flygplan som flyger samma rutt från San Francisco till New York.

Werner Heisenberg, liksom andra vetenskapsmän, postulerade att verkligheten, ur en matematisk synvinkel, inte existerar förrän det finns en observatör.

"Idén om en objektiv verklig värld, vars delar existerar precis som stenar eller träd, och oberoende av om vi observerar dem eller inte, är omöjlig", skrev han. John Wheeler använde också en version av dubbelslitsexperimentet för att hävda att "inget elementärt kvantfenomen verkligen är ett kvantfenomen förrän det bevittnas av andra ("observerbart").

Werner Carl Heisenbergär författare till ett antal grundläggande verk inom kvantteorin: han lade grunden till matrismekaniken, formulerade osäkerhetsrelationen, tillämpade kvantmekanikens formalism på problemen med ferromagnetism, den anomala Zeeman-effekten och andra.

Därefter deltog han aktivt i utvecklingen av kvantelektrodynamik (Heisenberg-Pauli teori) och kvantfältteori (S-matris teori), och under de sista decennierna av sitt liv gjorde han försök att skapa en enhetlig fältteori. Heisenberg äger en av de första kvantmekaniska teorierna om kärnkrafter. Under andra världskriget var han den ledande teoretikern för det tyska kärnkraftsprojektet.

John Archibald Wheeler introducerade flera termer (kvantskum, neutronmoderering), inklusive två som senare blev utbredda inom science och science fiction - svart hål och maskhål.

Men kvantteorin artikulerar inte alls vad en "mätning" ska vara. Den postulerar helt enkelt att mätanordningen måste vara klassisk, utan att definiera var den fina gränsen går mellan klassisk och falsk mätning. Detta ger upphov till uppkomsten av anhängare av idén att mänskligt medvetande orsakar kollapsen av vågfunktionen. I maj 2018 hävdade Henry Stapp och hans kollegor att experimentet med dubbla spalter och dess moderna varianter tyder på att "den medvetna observatören kan vara oumbärlig" för att förstå kvantteorin och tanken att varje persons sinne ligger till grund för den materiella världen.

Men dessa experiment är inte empiriska bevis. I dubbelslitsexperimentet är allt du kan göra att beräkna sannolikheten. Om sannolikheten förekommer i tiotusentals identiska fotoner i ett experiment kan man hävda att vågfunktionen kollapsar – tack vare en tveksam process som kallas mätning. Det är allt som kan göras.

Oavsett person

Dessutom finns det andra sätt att tolka Youngs experiment. Till exempel de Broglie-Bohm-teorin, som säger att verkligheten är både en våg och en partikel. Och fotonen riktas alltid till dubbelslitsen med en viss utgångsposition och passerar genom den ena eller den andra slitsen. Därför har varje foton en bana. Detta kallas utbredning av pilotvågen, som passerar genom båda slitsarna, interferens uppstår, och sedan riktar pilotvågen fotonen in i området för förstärkande interferens.

Bohm-banor för en elektron som passerar genom två slitsar. En liknande bild extrapolerades också från svaga mätningar av enstaka fotoner.Bild: kvantfysiken

Förutom vågfunktionen i utrymmet för alla möjliga konfigurationer, postulerar de Broglie-Bohm-teorin en verklig konfiguration som existerar utan att ens mätas. I den är vågfunktionen definierad för båda slitsarna, men varje partikel har en väldefinierad bana som passerar genom exakt en slits. Den slutliga positionen för partikeln på detektorskärmen och slitsen genom vilken den passerar bestäms av partikelns initiala position. En sådan utgångsposition är okänt eller okontrollerbar från försöksledarens sida, så att det uppstår en slumpmässighet i detektionsmönstret.

1979 modellerade Chris Dewdney och hans kollegor vid Birbeck College teoretiska banor för partiklar som passerade genom två slitsar. Under det senaste decenniet har försöksledare blivit övertygade om att sådana banor finns, om än med en ganska kontroversiell metod som kallas svag mätning. Trots motsägelserna visar experiment att de Broglie-Bohm-teorin förklarar kvantvärldens beteende.

Birkbeck (University of London)- en forsknings- och utbildningsinstitution med kvällskurser, specialiserad på tillhandahållande av högre utbildning. Det är en del av University of London.

Det väsentliga med dessa mätningar är att teorin inte behöver observatörer, mätningar eller mänskligt deltagande.

Så kallade kollapsteorier hävdar att kollapsen av vågfunktioner sker slumpmässigt. Ju fler partiklar det finns i ett kvantsystem, desto mer sannolikt är det. Observatörer registrerar helt enkelt resultatet. Markus Arndts team vid universitetet i Wien testade dessa teorier genom att skicka större och större partiklar genom slitsar. Kollapsteorier säger att när partiklar av materia blir mer massiva än en viss mängd kan de inte stanna kvar i kvantfältet som passerar genom båda slitsarna samtidigt, detta kommer att förstöra interferensmönstret. Arndts team skickade en partikel med mer än 800 atomer genom slitsarna, och en omfördelning av ljusintensiteten inträffade. Jakten på det kritiska värdet fortsätter.

Roger Penrose har sin egen version av kollapsteorin: ju högre massa ett objekt har i ett kvantfält, desto snabbare kommer det att förändras från ett tillstånd till ett annat på grund av gravitationsinstabilitet. Återigen, detta är en teori som inte kräver mänsklig inblandning. Medvetandet har ingenting med det att göra. Dirk Bouwmeester vid University of California, Santa Barbara, testar Penroses idé med Youngs experiment.

I grund och botten är tanken att inte bara tvinga en foton att passera genom båda slitsarna, utan att tvinga en av slitsarna till en superposition - på två ställen samtidigt. Enligt Penrose kommer den förskjutna slitsen antingen att förbli i superposition eller kollapsa medan fotonen passerar, vilket leder till olika typer av interferensmönster. Kollapsen kommer att bero på storleken på sprickorna. Bouwmeester har arbetat med detta experiment i ett decennium och kommer snart att kunna bekräfta eller motbevisa Penroses påståenden.

Kvantdator kommer att avslöja genetikens mysterier

Om inte något revolutionerande händer kommer dessa experiment att visa att vi ännu inte kan göra anspråk på absolut kunskap om verklighetens natur. Även om försöken är matematiskt eller filosofiskt motiverade. Och slutsatserna från neurovetare och filosofer som inte håller med kvantteorins natur och hävdar att kollapsen av vågfunktioner äger rum är i bästa fall förhastade, och i värsta fall felaktiga och vilseleder bara alla.

Fysiken ger oss en objektiv förståelse av världen omkring oss, och dess lagar är absoluta och gäller alla människor utan undantag, oavsett social status och personer.

Men en sådan förståelse för denna vetenskap var inte alltid närvarande. I slutet av 1800-talet togs de första ohållbara stegen mot att skapa en teori om svart fysisk kroppsstrålning baserad på den klassiska fysikens lagar. Av denna teoris lagar följde att ett ämne måste avge vissa elektromagnetiska vågor vid vilken temperatur som helst, minska amplituden till absolut noll och förlora sina egenskaper. Med andra ord var termisk jämvikt mellan strålning och ett specifikt element omöjligt. Ett sådant uttalande stod dock i konflikt med verklig vardagserfarenhet.

Kvantfysik kan förklaras mer detaljerat och förståeligt enligt följande. Det finns en definition av en absolut svart kropp, som är kapabel att absorbera elektromagnetisk strålning av vilket vågspektrum som helst. Längden på dess strålning bestäms endast av dess temperatur. I naturen kan det inte finnas absolut svarta kroppar som motsvarar en ogenomskinlig sluten substans med ett hål. När det värms upp börjar varje del av ett element att glöda, och med en ytterligare ökning av graden blir den röd och sedan vit. Färgen beror praktiskt taget inte på ämnets egenskaper; för en absolut svart kropp kännetecknas den enbart av dess temperatur.

Anteckning 1

Nästa steg i utvecklingen av kvantbegreppet var undervisningen av A. Einstein, som är känd under Planck-hypotesen.

Denna teori gjorde det möjligt för vetenskapsmannen att förklara alla lagarna för den unika fotoelektriska effekten som inte passar inom den klassiska fysikens gränser. Kärnan i denna process är att materia försvinner under påverkan av snabba elektroner av elektromagnetisk strålning. Energin hos de emitterade elementen beror inte på koefficienten för absorberad strålning och bestäms av dess egenskaper. Men antalet emitterade elektroner beror på mättnaden av strålarna

Upprepade experiment bekräftade snart Einsteins lära, inte bara med den fotoelektriska effekten och ljuset, utan också med röntgenstrålar och gammastrålar. A. Compton-effekten, som upptäcktes 1923, presenterade för allmänheten nya fakta om förekomsten av vissa fotoner genom arrangemanget av elastisk spridning av elektromagnetisk strålning på fria, små elektroner, åtföljd av en ökning av räckvidden och våglängden.

Kvantfältteori

Denna doktrin tillåter oss att bestämma processen för att introducera kvantsystem i ett ramverk som kallas frihetsgrader inom vetenskapen, som antar ett visst antal oberoende koordinater, som är extremt viktiga för att indikera den övergripande rörelsen av ett mekaniskt koncept.

Med enkla ord är dessa indikatorer rörelsens huvudsakliga egenskaper. Det är värt att notera att intressanta upptäckter inom området för harmonisk interaktion mellan elementarpartiklar gjordes av forskaren Steven Weinberg, som upptäckte den neutrala strömmen, nämligen principen om förhållandet mellan leptoner och kvarkar. För sin upptäckt 1979 blev fysikern Nobelpristagare.

I kvantteorin består en atom av en kärna och ett specifikt moln av elektroner. Grunden för detta element inkluderar nästan hela massan av själva atomen - mer än 95 procent. Kärnan har en exklusivt positiv laddning, som definierar det kemiska elementet som atomen själv är en del av. Det mest ovanliga med atomens struktur är att även om kärnan utgör nästan hela sin massa, innehåller den bara en tiotusendel av sin volym. Det följer av detta att det verkligen finns mycket lite tät materia i en atom, och resten av utrymmet är upptaget av ett elektronmoln.

Tolkningar av kvantteori - komplementaritetsprincipen

Den snabba utvecklingen av kvantteorin har lett till en radikal förändring av klassiska idéer om sådana element:

  • materiens struktur;
  • rörelse av elementära partiklar;
  • kausalitet;
  • Plats;
  • tid;
  • kognitionens natur.

Sådana förändringar i människors medvetande bidrog till en radikal omvandling av världsbilden till ett tydligare begrepp. Den klassiska tolkningen av en materialpartikel kännetecknades av en plötslig frigörelse från omgivningen, närvaron av sin egen rörelse och en specifik plats i rymden.

Inom kvantteorin började en elementarpartikel att representeras som den viktigaste delen av systemet som den ingick i, men samtidigt hade den inte sina egna koordinater och rörelsemängd. I den klassiska kognitionen av rörelse föreslogs överföring av element som förblev identiska med sig själva längs en förplanerad bana.

Partikeldelningens tvetydiga natur gjorde det nödvändigt att överge en sådan vision av rörelse. Klassisk determinism gav vika för den ledande positionen till den statistiska riktningen. Om tidigare hela helheten i ett element uppfattades som det totala antalet beståndsdelar, bestämde kvantteorin beroendet av atomens individuella egenskaper på systemet.

Den klassiska förståelsen av den intellektuella processen var direkt relaterad till förståelsen av ett materiellt objekt som fullt existerande i sig självt.

Kvantteorin har visat:

  • beroende av kunskap om föremålet;
  • oberoende av forskningsförfaranden;
  • fullständighet av åtgärder på ett antal hypoteser.

Anteckning 2

Innebörden av dessa begrepp var från början långt ifrån klar, och därför har kvantteorins huvudbestämmelser alltid fått olika tolkningar, såväl som olika tolkningar.

Kvantstatistik

Parallellt med utvecklingen av kvant- och vågmekanik utvecklades andra komponenter i kvantteorin snabbt - statistik och statistisk fysik för kvantsystem, som inkluderade ett stort antal partiklar. På grundval av klassiska metoder för rörelse av specifika element skapades en teori om beteendet för deras integritet - klassisk statistik.

Inom kvantstatistiken finns det absolut ingen möjlighet att skilja mellan två partiklar av samma natur, eftersom de två tillstånden i detta instabila koncept skiljer sig från varandra endast genom omarrangering av partiklar med identisk inflytandekraft på själva identitetsprincipen. Det är så kvantsystem huvudsakligen skiljer sig från klassiska vetenskapliga system.

Ett viktigt resultat i upptäckten av kvantstatistik är påståendet att varje partikel som ingår i något system inte är identisk med samma grundämne. Detta innebär vikten av uppgiften att bestämma detaljerna för ett materialobjekt i ett specifikt segment av system.

Skillnaden mellan kvantfysik och klassisk

Så, kvantfysikens gradvisa avvikelse från klassisk fysik består i vägran att förklara enskilda händelser som inträffar i tid och rum, och användningen av den statistiska metoden med dess sannolikhetsvågor.

Anmärkning 3

Målet med klassisk fysik är att beskriva enskilda objekt i en viss sfär och formulera lagar som styr förändringen av dessa objekt över tiden.

Kvantfysiken intar en speciell plats inom vetenskapen i den globala förståelsen av fysiska idéer. Bland de mest minnesvärda skapelserna av det mänskliga sinnet är relativitetsteorin - allmän och speciell, som är ett helt nytt koncept av riktningar som kombinerar elektrodynamik, mekanik och gravitationsteorin.

Kvantteorin kunde äntligen bryta banden med klassiska traditioner, skapa ett nytt, universellt språk och en ovanlig tankestil, vilket gör det möjligt för forskare att penetrera mikrovärlden med dess energirika komponenter och ge sin fullständiga beskrivning genom att introducera detaljer som saknades i klassisk fysik. Alla dessa metoder gjorde det i slutändan möjligt att mer i detalj förstå essensen av alla atomära processer, och samtidigt var det denna teori som introducerade ett element av slumpmässighet och oförutsägbarhet i vetenskapen.

KVANTTEORIN

KVANTTEORIN

teorin, vars grunder lades 1900 av fysikern Max Planck. Enligt denna teori sänder eller mottar atomer alltid strålningsenergi endast i delar, diskontinuerligt, nämligen i vissa kvanta (energikvanta), vars energimängd är lika med oscillationsfrekvensen (ljushastigheten dividerad med våglängden) av motsvarande typ av strålning, multiplicerat med Planck-åtgärden (se . Konstant, mikrofysik, och kvantmekanik). Kvantteorin lades (av Einstein) som grunden för ljusets kvantteorin (korpuskulär teori om ljus), enligt vilken ljus också består av kvantor som rör sig med ljusets hastighet (ljuskvanter, fotoner).

Filosofisk encyklopedisk ordbok. 2010 .


Se vad "KVANTTEORI" är i andra ordböcker:

    Den har följande underavsnitt (listan är ofullständig): Kvantmekanik Algebraisk kvantteori Kvantfältteori Kvantelektrodynamik Kvantkromodynamik Kvanttermodynamik Kvantgravitation Supersträngteori Se även... ... Wikipedia

    KVANTTEORI, en teori som i kombination med RELATIVITETsteorin utgjorde grunden för fysikens utveckling under hela 1900-talet. Den beskriver förhållandet mellan MATERIA och ENERGI på nivån av EL- eller subatomära partiklar, såväl som... ... Vetenskaplig och teknisk encyklopedisk ordbok

    kvantteorin– Ett annat sätt att forska är att studera samspelet mellan materia och strålning. Termen "kvantum" förknippas med namnet M. Planck (1858 1947). Detta är problemet med den "svarta kroppen" (ett abstrakt matematiskt koncept för ett objekt som samlar all energi... Västerländsk filosofi från dess ursprung till våra dagar

    Förenar kvantmekanik, kvantstatistik och kvantfältteori... Stor encyklopedisk ordbok

    Kombinerar kvantmekanik, kvantstatistik och kvantfältteori. * * * KVANTTEORI KVANTTEORI kombinerar kvantmekanik (se KVANTMEKANIK), kvantstatistik (se KVANTSTATISTIK) och kvantfältteori... ... encyklopedisk ordbok

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

    Phys. en teori som kombinerar kvantmekanik, kvantstatistik och kvantfältteori. Allt är baserat på idén om en diskret (diskontinuerlig) strålningsstruktur. Enligt kvantteorin kan vilket atomsystem som helst finnas i vissa... ... Naturvetenskap. encyklopedisk ordbok

    Kvantfältteori är en kvantteori om system med ett oändligt antal frihetsgrader (fysiska fält (Se Fysiska fält)). Qt.p., som uppstod som en generalisering av kvantmekaniken (Se Kvantmekaniken) i samband med beskrivningsproblemet... ... Stora sovjetiska encyklopedien

    - (QFT), relativistisk kvantum. teori om fysik system med ett oändligt antal frihetsgrader. Ett exempel på ett sådant elsystem. mag. fältet, för en fullständig beskrivning av vilken det när som helst i tiden är nödvändigt att ställa in de elektriska intensiteterna. och mag. fält vid varje punkt... Fysisk uppslagsverk

    KVANTFÄLTTEORI. Innehåll: 1. Kvantfält................... 3002. Fria fält och våg-partikeldualitet................... 3013 . Interaktionsfält.........3024. Perturbation theory............... 3035. Divergenser och... ... Fysisk uppslagsverk

Böcker

  • Kvantteorin
  • Kvantteori, Bohm D.. Boken presenterar systematiskt icke-relativistisk kvantmekanik. Författaren analyserar i detalj det fysiska innehållet och undersöker i detalj den matematiska apparaten hos en av de viktigaste...
  • Kvantfältteori Uppkomst och utveckling Bekantskap med en av de mest matematiserade och abstrakta fysikaliska teorierna Nummer 124, Grigoriev V. Kvantteorin är den mest allmänna och djupaste av vår tids fysikaliska teorier. Om hur fysiska idéer om materia förändrades, hur kvantmekaniken uppstod och sedan kvantmekaniken...

Jag råder inte någon som är intresserad av denna fråga att konsultera Wikipedia-material.
Vilka bra saker kommer vi att läsa där? Wikipedia noterar att "kvantfältteori" är "en gren av fysiken som studerar beteendet hos kvantsystem med ett oändligt stort antal frihetsgrader - kvantfält (eller kvantiserade) fält; är den teoretiska grunden för beskrivningen av mikropartiklar, deras interaktioner och transformationer."

1. Kvantfältteori: Det första bedrägeriet. Att studera är, vad du än säger, att ta emot och assimilera information som redan har samlats in av andra vetenskapsmän. De menade kanske "forskning"?

2. Kvantfältteori: Det andra bedräget. Det finns inte och kan inte finnas ett oändligt stort antal frihetsgrader i något teoretiskt exempel på denna teori. Övergången från ett ändligt antal frihetsgrader till ett oändligt antal bör åtföljas av inte bara kvantitativa utan även kvalitativa exempel. Forskare gör ofta generaliseringar av följande form: "Tänk på N = 2, varefter vi lätt kan generalisera till N = oändlighet." Dessutom, som regel, om författaren har löst (eller nästan löst) problemet för N=2, verkar det för honom som om han har åstadkommit det svåraste.

3. Kvantfältteori: Det tredje bedräget. "Quantum field" och "quantized field" är två stora skillnader. Som mellan en vacker kvinna och en utsmyckad kvinna.

4. Kvantfältteori: Det fjärde bedräget. Om omvandlingen av mikropartiklar. Ännu ett teoretiskt misstag.

5. Kvantfältteori: Det femte bedräget. Partikelfysik som sådan är inte vetenskap, utan shamanism.

Läs vidare.
"Kvantfältteorin är den enda experimentellt verifierade teorin som kan beskriva och förutsäga beteendet hos elementarpartiklar vid höga energier (det vill säga vid energier som är betydligt högre än deras viloenergi)."

6. Kvantfältteori: Det sjätte bedräget. Kvantfältteorin har inte bekräftats experimentellt.

7. Kvantfältteori: Det sjunde bedräget. Det finns teorier som stämmer mer överens med experimentella data, och i förhållande till dem kan vi lika "rimligt" säga att de bekräftas av experimentella data. Kvantfältteori är följaktligen inte den "enda" av de "bekräftade" teorierna.

8. Kvantfältteori: Det åttonde bedraget. Kvantfältteorin är inte kapabel att förutsäga någonting. Inte ett enda verkligt experimentellt resultat kan ens "bekräftas" "i efterhand" av denna teori, än mindre att vad som helst kunde beräknas a priori med dess hjälp. Modern teoretisk fysik gör i nuvarande skede alla "förutsägelser" på basis av välkända tabeller, spektra och liknande faktamaterial, som ännu inte har "sytts ihop" på något sätt av någon av de officiellt accepterade och erkända teorierna.

9. Kvantfältteori: Det nionde bedrägeriet. Vid energier som är betydligt högre än viloenergin ger kvantteorin inte bara ingenting, utan formuleringen av problemet vid sådana energier är omöjlig i det moderna fysikens tillstånd. Faktum är att kvantfältteori, liksom icke-kvantfältteori, liksom någon av de för närvarande accepterade teorierna, inte kan svara på enkla frågor: "Vad är den maximala hastigheten för elektronen?" , liksom till frågan "Är det lika med den maximala hastigheten för någon annan partikel?"
Einsteins relativitetsteori säger att den maximala hastigheten för varje partikel är lika med ljusets hastighet i ett vakuum, det vill säga denna hastighet kan inte uppnås. Men i det här fallet är frågan giltig: "Vilken hastighet KAN uppnås?"
Inget svar. Eftersom påståendet om relativitetsteorin inte är sant, och det erhölls från felaktiga premisser, felaktiga matematiska beräkningar baserade på felaktiga idéer om tillåtligheten av icke-linjära transformationer.

Läs förresten inte Wikipedia alls. Aldrig. Mitt råd till dig.

SVAR TILL PYROTEKNIKERN

I just det här sammanhanget skrev jag att beskrivningen av KVANTFÄLTTEORIN I WIKIPEDIA ÄR ETT BEDRETAGANDE.
Min slutsats från artikeln: "Läs inte Wikipedia. Aldrig. Mitt råd till dig."
Hur drog du slutsatsen att jag "inte gillar vetenskapsmän" baserat på mitt förnekande av den vetenskapliga karaktären hos vissa Wikipedia-artiklar?

Förresten, jag har aldrig hävdat att "kvantfältteori är en bluff."
Precis tvärtom. Kvantfältteori är en experimentellt baserad teori, som naturligtvis inte är lika meningslös som speciell eller allmän relativitet.
MEN ÄNDÅ - kvantteorin är FEL I DEL AV ATT POSTULERA de fenomen som KAN HÄRLEDAS SOM KONSEKVENSER.

Den kvantiserade (kvantiserade - mer exakt och korrekt) karaktären hos strålningen från heta kroppar bestäms inte av fältets kvantnatur som sådant, utan av den diskreta karaktären hos genereringen av oscillerande pulser, det vill säga det RÄKNEBARA ANTALET ELEKTRONER ÖVERGÅNGAR från en omloppsbana till en annan - å ena sidan, och den FASTA SKILLNADEN I ENERGIEN för olika banor.
Den fasta skillnaden bestäms av egenskaperna hos elektronernas rörelser i atomer och molekyler.
Dessa egenskaper bör studeras med hjälp av den matematiska apparaturen för slutna dynamiska system.
Jag gjorde det.
Se artiklarna i slutet.
Jag har visat att STABILITETEN HOS ELEKTRONOMRÅNAR kan förklaras från vanlig elektrodynamik, med hänsyn till det elektromagnetiska fältets begränsade hastighet. Utifrån samma förhållanden kan man teoretiskt förutsäga väteatomens geometriska dimensioner.
Den maximala ytterdiametern för en väteatom definieras som två gånger radien, och radien motsvarar elektronens potentiella energi, vilket är lika med den kinetiska energin beräknad från relationen E=mc^2/2 (em-ce- kvadrat på mitten).

1. Bugrov S.V., Zhmud V.A. Modellering av icke-linjära rörelser i dynamiska fysikproblem // Samling av vetenskapliga arbeten från NSTU. Novosibirsk 2009. 1(55). s. 121 – 126.
2. Zhmud V.A., Bugrov S.V. Modelleringen av elektronrörelserna inuti atomen på basen av icke-kvantfysiken. // Proceedings of the 18th IASTED International Conference "Applied Simulation and Modeling" (ASM 2009). Sept. 7-9, 2009. Palma de Mallorka, Spanien. S.17 – 23.
3. Zhmud V.A. Motivering för den icke-relativistiska icke-kvantmetoden för att modellera en elektrons rörelse i en väteatom // Samling av vetenskapliga artiklar från NSTU. Novosibirsk 2009. 3(57). s. 141 – 156.

Förresten, bland de möjliga svaren på frågan "Varför ogillar du forskare så mycket?"

FÖR ATT JAG ÄLSKAR VETENSKAP.

Skämt åsido: Forskare bör inte sträva efter kärlek eller icke-kärlek. De måste sträva efter sanningen. Jag "älskar med mitt sinne" de som strävar efter sanning, oavsett om de är vetenskapsmän eller inte. Dvs jag GODKÄNDE. Det är inte därför jag älskar med mitt hjärta. Inte för jakten på sanningen. Einstein strävade efter sanning, men inte alltid, inte överallt. Så fort han valde att sträva efter att bevisa sin teoris ofelbarhet glömde han helt bort sanningen. Efter det, som vetenskapsman, bleknade han ganska rejält i mina ögon. Han borde ha tänkt djupare på den gasformiga naturen hos gravitationslinser, på informationsfördröjningens "postala" natur - vi bedömer inte tidpunkten för deras avresa efter ankomstdatum på brev! Dessa två datum är alltid olika. Vi identifierar dem inte. Varför ska man då identifiera upplevd tid, upplevd hastighet etc. med realtid, hastighet etc.?
Om det faktum att jag inte gillar läsare? Hallå! Jag försöker öppna deras ögon. Är detta inte att älska?
Jag älskar till och med recensenterna som protesterar. Dessutom älskar jag särskilt de som motsätter sig rimligt. De som försöker att inte invända, utan helt enkelt förneka, hävda motsatsen utan någon anledning, utan att läsa in mina argument – ​​jag tycker helt enkelt synd om dem.
"Varför skriver de en anteckning om något de inte ens har läst?" - Jag tror.

Avslutningsvis ett skämt för mina läsare som är trötta på långa diskussioner.

HUR MAN SKRIVER ETT NOBELTAL

1. Vinn ett Nobelpris.
2. Se dig omkring. Du kommer att hitta många frivilliga, obetalda hjälpare som skulle få äran att skriva detta tal åt dig.
3. Läs de fyra angivna alternativen. Ha ett gott skratt. Skriv vad som helst - det kommer fortfarande att vara bättre än något av dessa alternativ, och de, dessa alternativ, är verkligen bättre än vad du kan skriva förbi punkt 1 i denna sekvens.

Och viktigast av allt, vi vägrar att märka att de bara är tillämpliga i vissa rutinsituationer och för att förklara universums struktur visar de sig helt enkelt vara felaktiga.

Även om något liknande uttrycktes för århundraden sedan av österländska filosofer och mystiker, var Einstein den första som talade om det inom västerländsk vetenskap. Det var en revolution som vårt medvetande inte accepterade. Med nedlåtenhet upprepar vi: "allt är relativt", "tid och rum är ett", med alltid i åtanke att detta är ett antagande, en vetenskaplig abstraktion som inte har mycket gemensamt med vår vanliga stabila verklighet. Faktum är att det är just våra idéer som dåligt korrelerar med verkligheten - fantastiska och otroliga.

Efter att atomens struktur upptäcktes i allmänna termer och dess "planetära" modell föreslogs, ställdes forskare inför många paradoxer, för att förklara vilka en hel gren av fysiken dök upp - kvantmekaniken. Det utvecklades snabbt och gjorde stora framsteg i att förklara universum. Men dessa förklaringar är så svåra att förstå att hittills är få människor som kan förstå dem åtminstone i allmänna termer.

Faktum är att de flesta av kvantmekanikens prestationer åtföljs av en så komplex matematisk apparat att den helt enkelt inte kan översättas till något mänskligt språk. Matematik, liksom musik, är ett extremt abstrakt ämne, och forskare kämpar fortfarande för att på ett adekvat sätt uttrycka innebörden av till exempel funktioners faltning eller flerdimensionella Fourierserier. Matematikens språk är strikt, men har liten relation till vår omedelbara uppfattning.

Dessutom visade Einstein matematiskt att våra begrepp om tid och rum är illusoriska. I verkligheten är rum och tid oskiljaktiga och bildar ett enda fyrdimensionellt kontinuum. Det är knappast möjligt att föreställa sig det, eftersom vi är vana vid att bara syssla med tre dimensioner.

Planetarisk teori. Våg eller partikel

Fram till slutet av 1800-talet ansågs atomer vara odelbara "element". Upptäckten av strålning gjorde det möjligt för Rutherford att tränga in under atomens "skal" och formulera en planetarisk teori om dess struktur: huvuddelen av atomen är koncentrerad i kärnan. Kärnans positiva laddning kompenseras av negativt laddade elektroner, vars storlekar är så små att deras massa kan försummas. Elektroner kretsar runt kärnan i banor som liknar planeternas rotation runt solen. Teorin är mycket vacker, men ett antal motsägelser uppstår.

För det första, varför "faller" inte negativt laddade elektroner på den positiva kärnan? För det andra, i naturen kolliderar atomer miljontals gånger per sekund, vilket inte skadar dem alls - hur kan vi förklara den fantastiska styrkan i hela systemet? Med orden från en av kvantmekanikens "fäder", Heisenberg, "inget planetsystem som lyder Newtons mekaniklagar kommer någonsin att återgå till sitt ursprungliga tillstånd efter en kollision med ett annat liknande system."

Dessutom är dimensionerna på kärnan, i vilken nästan all massa är samlad, extremt små jämfört med hela atomen. Vi kan säga att en atom är ett tomrum där elektroner roterar i rasande hastighet. I det här fallet framstår en sådan "tom" atom som en mycket fast partikel. Förklaringen till detta fenomen går utöver den klassiska förståelsen. Faktum är att på subatomär nivå ökar hastigheten för en partikel ju mer utrymmet i vilket den rör sig är mer begränsat. Så ju närmare en elektron attraheras kärnan, desto snabbare rör sig den och desto mer stöts den bort från den. Rörelsehastigheten är så hög att "utifrån" atomen "ser solid ut", precis som bladen på en roterande fläkt ser ut som en skiva.

Data som inte passar bra inom ramen för det klassiska tillvägagångssättet dök upp långt före Einstein. För första gången ägde en sådan "duell" rum mellan Newton och Huygens, som försökte förklara ljusets egenskaper. Newton hävdade att det var en ström av partiklar, Huygens betraktade ljus som en våg. Inom ramen för klassisk fysik är det omöjligt att förena deras positioner. När allt kommer omkring, för henne är en våg en överförd excitation av partiklar av mediet, ett koncept som bara gäller för många objekt. Ingen av de fria partiklarna kan röra sig längs en vågliknande bana. Men en elektron rör sig i ett djupt vakuum, och dess rörelser beskrivs av lagarna för vågrörelse. Vad är spännande här om det inte finns något medium? Kvantfysiken erbjuder en solomonisk lösning: ljus är både en partikel och en våg.

Probabilistiska elektronmoln. Kärnstruktur och kärnpartiklar

Gradvis blev det mer och mer tydligt: ​​rotationen av elektroner i banor runt kärnan i en atom är helt annorlunda än rotationen av planeter runt en stjärna. Elektroner som har en vågnatur beskrivs i termer av sannolikhet. Vi kan inte säga om en elektron att den befinner sig på en sådan och en punkt i rymden, vi kan bara beskriva ungefär i vilka områden den kan finnas och med vilken sannolikhet. Runt kärnan bildar elektroner "moln" med sådana sannolikheter från de enklaste sfäriska till mycket bisarra former, liknande fotografier av spöken.

Men den som äntligen vill förstå atomens struktur måste vända sig till dess grund, till kärnans struktur. De stora elementarpartiklarna som utgör den - positivt laddade protoner och neutrala neutroner - har också en kvantnatur, vilket innebär att de rör sig ju snabbare desto mindre volym de finns i. Eftersom kärnans dimensioner är extremt små även i jämförelse med en atom, rusar dessa elementarpartiklar runt med ganska anständiga hastigheter, nära ljusets hastighet. För en sista förklaring av deras struktur och beteende måste vi "korsa" kvantteorin med relativitetsteorin. Tyvärr har en sådan teori ännu inte skapats och vi får begränsa oss till några få allmänt accepterade modeller.

Relativitetsteorin har visat (och experiment har visat) att massa bara är en form av energi. Energi är en dynamisk storhet förknippad med processer eller arbete. Därför bör en elementarpartikel uppfattas som en probabilistisk dynamisk funktion, som interaktioner förknippade med den kontinuerliga omvandlingen av energi. Detta ger ett oväntat svar på frågan om hur elementära elementarpartiklar är och om de kan delas upp i "ännu enklare" block. Om vi ​​accelererar två partiklar i en accelerator och sedan kolliderar får vi inte två, utan tre partiklar, och helt identiska. Den tredje kommer helt enkelt att uppstå från energin från deras kollision - alltså kommer de att separera och inte separera på samma gång!

Deltagare istället för observatör

I en värld där begreppen tomrum och isolerad materia förlorar sin mening, beskrivs en partikel endast genom dess interaktioner. För att säga något om det måste vi "rycka" det från de första interaktionerna och, efter att ha förberett det, utsätta det för en annan interaktion - mätning. Så vad mäter vi i slutändan? Och hur legitima är våra mätningar i allmänhet om vår intervention förändrar de interaktioner som partikeln deltar i – och därför förändrar själva partikeln?

I modern fysik av elementarpartiklar orsakas mer och mer kritik... av själva gestalten av vetenskapsman-observatören. Det skulle vara mer lämpligt att kalla honom en "deltagare".

En observatör-deltagare är nödvändig inte bara för att mäta egenskaperna hos en subatomär partikel, utan också för att bestämma just dessa egenskaper, eftersom de bara kan diskuteras i samband med interaktion med observatören. När han väl väljer den metod som han ska utföra mätningar på, och beroende på detta, realiseras partikelns möjliga egenskaper. Om du ändrar observationssystemet kommer egenskaperna för det observerade objektet också att ändras.

Detta viktiga ögonblick avslöjar den djupa enheten mellan alla saker och fenomen. Partiklarna själva, som ständigt förändras till varandra och till andra energiformer, har inte konstanta eller exakta egenskaper - dessa egenskaper beror på hur vi väljer att se dem. Om du behöver mäta en egenskap hos en partikel, kommer en annan säkerligen att förändras. En sådan begränsning är inte förknippad med ofullkomligheten hos enheter eller andra helt korrigerbara saker. Detta är ett kännetecken för verkligheten. Försök att noggrant mäta positionen för en partikel, och du kommer inte att kunna berätta något om riktningen och hastigheten för dess rörelse - helt enkelt för att den inte kommer att ha dem. Beskriv en partikels exakta rörelse - du hittar den inte i rymden. Den moderna fysiken ställer oss alltså inför problem av helt metafysisk karaktär.

Principen om osäkerhet. Plats eller impuls, energi eller tid

Vi har redan sagt att vi inte kan prata om subatomära partiklar i de exakta termer som vi är vana vid, i kvantvärlden har vi bara sannolikhet kvar. Detta är naturligtvis inte sannolikheten som folk pratar om när man spelar på hästkapplöpningar, utan en grundläggande egenskap hos elementarpartiklar. Det är inte så att de finns, utan snarare att de kan existera. Det är inte så att de har egenskaper, utan snarare att de kan ha dem. Vetenskapligt sett är en partikel en dynamisk probabilistisk krets, och alla dess egenskaper är i konstant rörlig jämvikt, balanserande som Yin och Yang i den gamla kinesiska symbolen för Taiji.

Det är inte för inte som Nobelpristagaren Niels Bohr, upphöjd till adelns rang, valde just detta tecken och motto för sitt vapen: "Motsatser kompletterar varandra." Matematiskt representerar sannolikhetsfördelningen ojämna vågfluktuationer. Ju större amplitud en våg har på en viss plats, desto högre är sannolikheten för att en partikel existerar där. Dessutom är dess längd inte konstant - avstånden mellan intilliggande toppar är inte desamma, och ju högre amplituden på vågen är, desto större är skillnaden mellan dem. Medan amplituden motsvarar partikelns position i rymden, är våglängden relaterad till partikelns rörelsemängd, det vill säga riktningen och hastigheten för dess rörelse. Ju större amplituden (ju mer exakt partikeln kan lokaliseras i rymden), desto mer osäker blir våglängden (desto mindre kan man säga om partikelns rörelsemängd). Om vi ​​kan bestämma positionen för en partikel med extrem precision kommer den inte att ha något bestämt momentum alls.

Denna grundläggande egenskap härleds matematiskt från vågornas egenskaper och kallas osäkerhetsprincipen. Principen gäller även andra egenskaper hos elementarpartiklar. Ett annat sådant sammankopplat par är energin och tiden för kvantprocesser. Ju snabbare processen är, desto mer osäker är mängden energi som är involverad i den, och vice versa - energi kan endast karakteriseras exakt under en process av tillräcklig varaktighet.

Så vi förstår: inget definitivt kan sägas om en partikel. Det rör sig åt det här hållet, eller inte dit, eller snarare, varken hit eller dit. Dess egenskaper är detta eller det, eller snarare, inte det eller det. Det är här, men det kan finnas där, eller det kanske inte finns någonstans. Så finns det ens?