Klasična fizika, koja je postojala prije pronalaska kvantne mehanike, opisuje prirodu na običnoj (makroskopskoj) skali. Većina teorija u klasičnoj fizici može se izvesti kao aproksimacije koje rade na skali na koju smo navikli. Kvantna fizika (također je kvantna mehanika) razlikuje se od klasične nauke po tome što su energija, impuls, ugaoni moment i druge veličine spregnutog sistema ograničene na diskretne vrijednosti (kvantizacija). Objekti imaju posebne karakteristike kako u obliku čestica tako iu obliku talasa (dvostrukost talasnih čestica). Također u ovoj nauci postoje ograničenja tačnosti s kojom se veličine mogu mjeriti (princip nesigurnosti).
Može se reći da se nakon pojave kvantne fizike u egzaktnim naukama dogodila svojevrsna revolucija, koja je omogućila da se preispitaju i analiziraju svi stari zakoni koji su se ranije smatrali neospornim istinama. Je li ovo dobro ili loše? Možda i dobra stvar, jer prava nauka nikada ne bi trebalo da miruje.
Međutim, "kvantna revolucija" je postalasvojevrsni udarac za fizičare stare škole, koji su se morali pomiriti s činjenicom da se ono u što su prije vjerovali ispostavilo da je samo skup pogrešnih i arhaičnih teorija kojima je potrebna hitna revizija i prilagođavanje novoj stvarnosti. Većina fizičara je sa entuzijazmom prihvatila ove nove ideje o dobro poznatoj nauci, doprinoseći njenom proučavanju, razvoju i implementaciji. Danas, kvantna fizika postavlja dinamiku za cijelu nauku u cjelini. Zahvaljujući njoj nastali su vrhunski eksperimentalni projekti (poput Velikog hadronskog sudarača).
Otvaranje
Šta se može reći o osnovama kvantne fizike? Postupno je proizašao iz različitih teorija koje su imale za cilj da objasne fenomene koji se ne mogu pomiriti s klasičnom fizikom, kao što je rješenje Maxa Plancka iz 1900. i njegov pristup problemu zračenja mnogih naučnih problema, te korespondencija između energije i frekvencije u radu iz 1905. Alberta Ajnštajna, koji je objasnio fotoelektrične efekte. Ranu teoriju kvantne fizike temeljito su revidirali sredinom 1920-ih Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born i drugi. Moderna teorija je formulirana u različitim posebno razvijenim matematičkim konceptima. U jednom od njih, aritmetička funkcija (ili valna funkcija) nam daje sveobuhvatne informacije o amplitudi vjerovatnoće lokacije impulsa.
Osnove kvantne fizike za lutke
Naučna studija talasaSuština svjetlosti počela je prije više od 200 godina, kada su veliki i priznati naučnici tog vremena predložili, razvili i dokazali teoriju svjetlosti na osnovu vlastitih eksperimentalnih zapažanja. Zvali su to talas.
Godine 1803., poznati engleski naučnik Thomas Young izveo je svoj čuveni dvostruki eksperiment, kao rezultat kojeg je napisao čuveno djelo "O prirodi svjetlosti i boje", koje je odigralo ogromnu ulogu u oblikovanju modernih ideja o ove poznate pojave. Ovaj eksperiment je odigrao veliku ulogu u opštem prihvatanju ove teorije.
Takvi eksperimenti se često opisuju u raznim knjigama, na primjer, "Osnove kvantne fizike za lutke". Moderni eksperimenti sa ubrzanjem elementarnih čestica, na primjer, potraga za Higgsovim bozonom na Velikom hadronskom sudaraču (skraćeno LHC) provodi se upravo kako bi se pronašla praktična potvrda mnogih čisto teorijskih kvantnih teorija.
Historija
Godine 1838, Michael Faraday, na radost cijelog svijeta, otkrio je katodne zrake. Nakon ovih senzacionalnih studija uslijedila je izjava o problemu zračenja, takozvanog „crnog tijela“(1859), koju je dao Gustav Kirchhoff, kao i čuvena pretpostavka Ludwiga Boltzmanna da energetska stanja bilo kojeg fizičkog sistema također mogu biti diskretan (1877).). Kasnije se pojavila kvantna hipoteza koju je razvio Max Planck (1900). Smatra se jednim od temelja kvantne fizike. Planckova hrabra hipoteza da se energija može i emitovati i apsorbovati u diskretnim "kvantima"(ili energetskih paketa), tačno odgovara posmatranim obrascima zračenja crnog tijela.
Svjetski poznati Albert Einstein dao je veliki doprinos kvantnoj fizici. Impresioniran kvantnim teorijama, razvio je vlastitu. Opšta teorija relativnosti - tako se zove. Otkrića u kvantnoj fizici takođe su uticala na razvoj specijalne teorije relativnosti. Mnogi naučnici su u prvoj polovini prošlog veka počeli da proučavaju ovu nauku na predlog Ajnštajna. Ona je tada bila na čelu, svi su je voleli, svi su je zanimali. Nije ni čudo, jer je zatvorila toliko "rupa" u klasičnoj fizici (međutim, stvorila je i nove), ponudila naučno opravdanje za putovanje kroz vrijeme, telekinezu, telepatiju i paralelne svjetove.
Uloga posmatrača
Svaki događaj ili stanje direktno zavisi od posmatrača. Obično se ovako ukratko objašnjavaju osnove kvantne fizike ljudima koji su daleko od egzaktnih nauka. Međutim, stvarnost je mnogo komplikovanija.
Ovo se savršeno uklapa u mnoge okultne i religijske tradicije koje su vekovima insistirale na sposobnosti ljudi da utiču na događaje oko sebe. Ovo je na neki način i osnova za naučno objašnjenje ekstrasenzorne percepcije, jer sada izjava da je osoba (posmatrač) u stanju da utiče na fizičke događaje snagom misli ne izgleda apsurdno.
Svako svojstveno stanje posmatranog događaja ili objekta odgovarasopstveni vektor posmatrača. Ako je spektar operatora (posmatrača) diskretan, promatrani objekt može doseći samo diskretne vlastite vrijednosti. Odnosno, predmet posmatranja, kao i njegove karakteristike, u potpunosti je određen upravo ovim operatorom.
Osnove kvantne fizike složenim riječima
Za razliku od konvencionalne klasične mehanike (ili fizike), ne može se vršiti simultana predviđanja konjugiranih varijabli kao što su položaj i impuls. Na primjer, elektroni mogu (sa određenom vjerovatnoćom) biti locirani približno u određenom području prostora, ali njihov matematički tačan položaj je zapravo nepoznat.
Konture konstantne gustine vjerovatnoće, koje se često nazivaju "oblacima", mogu se nacrtati oko jezgra atoma kako bi se konceptualiziralo gdje će se elektron najvjerovatnije nalaziti. Heisenbergov princip nesigurnosti dokazuje nemogućnost preciznog lociranja čestice s obzirom na njen konjugirani impuls. Neki modeli u ovoj teoriji imaju čisto apstraktni računski karakter i ne podrazumijevaju primijenjenu vrijednost. Međutim, oni se često koriste za izračunavanje složenih interakcija na nivou subatomskih čestica i drugih suptilnih materija. Osim toga, ova grana fizike omogućila je naučnicima da pretpostave mogućnost stvarnog postojanja mnogih svjetova. Možda ćemo ih uskoro moći vidjeti.
talasne funkcije
Zakoni kvantne fizike su veoma obimni i raznovrsni. Oni se ukrštaju sakoncept valnih funkcija. Neke posebne valne funkcije stvaraju širenje vjerojatnosti koje je inherentno konstantno ili neovisno o vremenu, na primjer, kada je u stacionarnom stanju energije, vrijeme izgleda da nestaje u odnosu na valnu funkciju. Ovo je jedan od efekata kvantne fizike, koji je za nju fundamentalan. Zanimljiva je činjenica da je fenomen vremena radikalno revidiran u ovoj neobičnoj nauci.
Teorija perturbacije
Međutim, postoji nekoliko pouzdanih načina za razvoj rješenja potrebnih za rad s formulama i teorijama u kvantnoj fizici. Jedna takva metoda, opšte poznata kao "teorija perturbacije", koristi analitički rezultat za elementarni kvantnomehanički model. Stvoren je da donese rezultate eksperimenata kako bi se razvio još složeniji model koji je povezan sa jednostavnijim modelom. Ovako ispada rekurzija.
Ovaj pristup je posebno važan u teoriji kvantnog haosa, koja je izuzetno popularna za tumačenje različitih događaja u mikroskopskoj stvarnosti.
Pravila i zakoni
Pravila kvantne mehanike su fundamentalna. Oni tvrde da je prostor za implementaciju sistema apsolutno fundamentalan (ima tačkasti proizvod). Druga tvrdnja je da su efekti koje posmatra ovaj sistem istovremeno i neobični operatori koji utiču na vektore upravo u ovom mediju. Međutim, oni nam ne govore u kojem Hilbertovom prostoru ili u kojim operatorima postojeovog trenutka. Mogu se odabrati na odgovarajući način da daju kvantitativni opis kvantnog sistema.
Značenje i uticaj
Od samog početka ove neobične nauke, mnogi anti-intuitivni aspekti i rezultati proučavanja kvantne mehanike izazvali su glasne filozofske rasprave i mnoga tumačenja. Čak i fundamentalna pitanja, kao što su pravila za izračunavanje različitih amplituda i distribucija vjerovatnoće, zaslužuju poštovanje javnosti i mnogih vodećih naučnika.
Richard Feynman je, na primjer, jednom tužno primijetio da uopće nije siguran da iko od naučnika uopće razumije kvantnu mehaniku. Prema Steven Weinbergu, trenutno ne postoji jedinstvena interpretacija kvantne mehanike koja bi svima odgovarala. Ovo sugerira da su naučnici stvorili "čudovište", da u potpunosti razumiju i objasne postojanje čijeg postojanja oni sami nisu u stanju. Međutim, to ni na koji način ne šteti aktuelnosti i popularnosti ove nauke, već privlači mlade stručnjake koji žele riješiti zaista složene i neshvatljive probleme.
Osim toga, kvantna mehanika je prisilila potpunu reviziju objektivnih fizičkih zakona Univerzuma, što je dobra vijest.
Kopenhagensko tumačenje
Prema ovom tumačenju, standardna definicija kauzalnosti koja nam je poznata iz klasične fizike više nije potrebna. Prema kvantnim teorijama, kauzalnost u našem uobičajenom smislu uopšte ne postoji. Sve fizičke pojave u njima su objašnjene sa stanovišta interakcije najmanjeg elementačestice na subatomskom nivou. Ovo područje, uprkos naizgled nevjerovatnosti, izuzetno je obećavajuće.
Kvantna psihologija
Šta se može reći o odnosu između kvantne fizike i ljudske svijesti? Ovo je predivno napisano u knjizi koju je napisao Robert Anton Wilson 1990. pod nazivom Kvantna psihologija.
Prema teoriji iznesenoj u knjizi, svi procesi koji se odvijaju u našem mozgu su posljedica zakona opisanih u ovom članku. Odnosno, ovo je svojevrsni pokušaj prilagođavanja teorije kvantne fizike psihologiji. Ova teorija se smatra paranaučnom i akademska zajednica je ne priznaje.
Wilsonova knjiga je značajna po tome što u njoj daje skup različitih tehnika i praksi koje manje-više dokazuju njegovu hipotezu. Na ovaj ili onaj način, čitalac mora sam odlučiti da li vjeruje u održivost takvih pokušaja primjene matematičkih i fizičkih modela na humanističke nauke.
Wilsonovu knjigu neki su smatrali pokušajem da se opravda mistično razmišljanje i veže ga za naučno dokazane novonastale fizičke formulacije. Ovaj vrlo netrivijalan i upečatljiv rad bio je tražen više od 100 godina. Knjiga je objavljena, prevedena i čitana u cijelom svijetu. Ko zna, možda će se razvojem kvantne mehanike promijeniti i odnos naučne zajednice prema kvantnoj psihologiji.
Zaključak
Zahvaljujući ovoj izvanrednoj teoriji, koja je ubrzo postala posebna nauka, bili smo u mogućnosti da istražujemo okolinustvarnost na nivou subatomskih čestica. Ovo je najmanji nivo od svih mogućih, potpuno nedostupan našoj percepciji. Ono što su fizičari ranije znali o našem svijetu treba hitnu reviziju. Apsolutno se svi slažu sa ovim. Postalo je očigledno da različite čestice mogu komunicirati jedna s drugom na potpuno nezamislivim udaljenostima, koje možemo mjeriti samo složenim matematičkim formulama.
Dalje, kvantna mehanika (i kvantna fizika) je dokazala mogućnost mnogih paralelnih stvarnosti, putovanja kroz vrijeme i drugih stvari koje su se kroz historiju smatrale samo stvarima naučne fantastike. Ovo je nesumnjivo ogroman doprinos ne samo nauci, već i budućnosti čovječanstva.
Za ljubitelje naučne slike sveta ova nauka može biti i prijatelj i neprijatelj. Činjenica je da kvantna teorija otvara široke mogućnosti za razne spekulacije o paranaučnim temama, kao što je već pokazano na primjeru jedne od alternativnih psiholoških teorija. Neki moderni okultisti, ezoteričari i pristalice alternativnih religijskih i duhovnih pokreta (najčešće psihokulti) okreću se teorijskim konstrukcijama ove nauke kako bi potkrijepili racionalnost i istinitost svojih mističnih teorija, vjerovanja i praksi.
Ovo je slučaj bez presedana, kada su jednostavne pretpostavke teoretičara i apstraktne matematičke formule dovele do prave naučne revolucije i stvorile novu nauku koja je precrtala sve što je ranije bilo poznato. U nekimstepena, kvantna fizika je opovrgla zakone Aristotelove logike, jer je pokazala da pri izboru "ili-ili" postoji još jedna (a možda i nekoliko) alternativa.
