Het gouden herfstgebladerte van de bomen straalde helder. De stralen van de avondzon raakten de uitgedunde toppen. Het licht brak door de takken en bracht een schouwspel van bizarre figuren die flikkerden op de muur van de universiteitskapterka.
Sir Hamiltons nadenkende blik gleed langzaam weg, kijkend naar het spel van clair-obscur. In het hoofd van de Ierse wiskundige bevond zich een echte smeltkroes van gedachten, ideeën en conclusies. Hij was zich er terdege van bewust dat de verklaring van veel verschijnselen met behulp van Newtoniaanse mechanica is als het spel van schaduwen op de muur, bedrieglijk verstrengelde figuren en veel vragen onbeantwoord laten. "Misschien is het een golf… of misschien is het een stroom van deeltjes," mijmerde de wetenschapper, "of licht is een manifestatie van beide fenomenen. Als figuren geweven uit schaduw en licht.”
Het begin van de kwantumfysica
Het is interessant om geweldige mensen te zien en te proberen te begrijpen hoe geweldige ideeën worden geboren die de evolutie van de hele mensheid veranderen. Hamilton is een van degenen die aan de basis stond van de kwantumfysica. Vijftig jaar later, aan het begin van de twintigste eeuw, waren veel wetenschappers bezig met de studie van elementaire deeltjes. De opgedane kennis was inconsistent en ongecompileerd. De eerste wankele stappen werden echter gezet.
De microwereld begrijpen aan het begin van de 20e eeuw
In 1901 werd het eerste model van het atoom gepresenteerd en het falen ervan werd aangetoond, vanuit het standpunt van de gewone elektrodynamica. In dezelfde periode publiceerden Max Planck en Niels Bohr veel werken over de aard van het atoom. Ondanks hun nauwgezette werk, was er geen volledig begrip van de structuur van het atoom.
Een paar jaar later, in 1905, publiceerde een weinig bekende Duitse wetenschapper Albert Einstein een rapport over de mogelijkheid van het bestaan van een lichtkwantum in twee toestanden: golf en corpusculaire (deeltjes). In zijn werk werden argumenten gegeven om de reden voor het falen van het model uit te leggen. Einsteins visie werd echter beperkt door het oude begrip van het model van het atoom.
Na talrijke werken van Niels Bohr en zijn collega's in 1925, werd een nieuwe richting geboren - een soort kwantummechanica. Een veel voorkomende uitdrukking - "kwantummechanica" verscheen dertig jaar later.
Wat weten we over quanta en hun eigenaardigheden?
Tegenwoordig is de kwantumfysica ver genoeg gegaan. Er zijn veel verschillende verschijnselen ontdekt. Maar wat weten we echt? Het antwoord wordt gegeven door een moderne wetenschapper. "Je kunt in de kwantumfysica geloven of het niet begrijpen", is de definitie van Richard Feynman. Denk er zelf over na. Het volstaat om een fenomeen als kwantumverstrengeling van deeltjes te noemen. Dit fenomeen heeft de wetenschappelijke wereld in een positie van volledige verbijstering gestort. Nog meer schokwas dat de resulterende paradox onverenigbaar is met de wetten van Newton en Einstein.
Voor het eerst werd het effect van kwantumverstrengeling van fotonen besproken in 1927 op het vijfde Solvay-congres. Er ontstond een verhitte discussie tussen Niels Bohr en Einstein. De paradox van kwantumverstrengeling heeft het begrip van de essentie van de materiële wereld volledig veranderd.
Het is bekend dat alle lichamen uit elementaire deeltjes bestaan. Dienovereenkomstig worden alle verschijnselen van de kwantummechanica weerspiegeld in de gewone wereld. Niels Bohr zei dat als we niet naar de maan kijken, hij niet bestaat. Einstein vond dit onredelijk en geloofde dat het object onafhankelijk van de waarnemer bestaat.
Bij het bestuderen van de problemen van de kwantummechanica moet men begrijpen dat de mechanismen en wetten ervan met elkaar verbonden zijn en niet gehoorzamen aan de klassieke fysica. Laten we proberen het meest controversiële gebied te begrijpen - de kwantumverstrengeling van deeltjes.
Kwantumverstrengelingstheorie
Om te beginnen is het de moeite waard om te begrijpen dat de kwantumfysica een bodemloze put is waarin alles te vinden is. Het fenomeen kwantumverstrengeling aan het begin van de vorige eeuw werd bestudeerd door Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck en vele andere natuurkundigen. Gedurende de twintigste eeuw hebben duizenden wetenschappers over de hele wereld het actief bestudeerd en geëxperimenteerd.
De wereld is onderworpen aan de strenge natuurwetten
Waarom is er zoveel belangstelling voor de paradoxen van de kwantummechanica? Alles is heel eenvoudig: we leven en gehoorzamen aan bepaalde wetten van de fysieke wereld. De mogelijkheid om predestinatie te "omzeilen" opent een magische deur, verderwaar alles mogelijk wordt. Het concept van "Schrödinger's Cat" leidt bijvoorbeeld tot de beheersing van materie. Ook wordt het mogelijk om informatie te teleporteren, waardoor kwantumverstrengeling ontstaat. De overdracht van informatie zal onmiddellijk plaatsvinden, ongeacht de afstand. Dit probleem wordt nog bestudeerd, maar vertoont een positieve trend.
Analogie en begrip
Wat is het unieke van kwantumverstrengeling, hoe het te begrijpen en wat ermee gebeurt? Laten we proberen het uit te zoeken. Dit vereist enig gedachte-experiment. Stel je voor dat je twee dozen in je handen hebt. Elk van hen bevat een bal met een streep. Nu geven we een doos aan de astronaut en hij vliegt naar Mars. Zodra je de doos opent en ziet dat de streep op de bal horizontaal staat, heeft de bal in de andere doos automatisch een verticale streep. Dit zal kwantumverstrengeling zijn, uitgedrukt in eenvoudige woorden: het ene object bepa alt vooraf de positie van het andere.
Het moet echter duidelijk zijn dat dit slechts een oppervlakkige uitleg is. Om kwantumverstrengeling te krijgen, is het noodzakelijk dat de deeltjes dezelfde oorsprong hebben, zoals tweelingen.
Het is erg belangrijk om te begrijpen dat het experiment zal worden verstoord als iemand voor u de kans heeft gehad om naar ten minste één van de objecten te kijken.
Waar kan kwantumverstrengeling worden gebruikt?
Het principe van kwantumverstrengeling kan worden gebruikt om informatie over lange afstanden te verzendenonmiddellijk. Een dergelijke conclusie is in tegenspraak met de relativiteitstheorie van Einstein. Er staat dat de maximale bewegingssnelheid alleen inherent is aan licht - driehonderdduizend kilometer per seconde. Deze overdracht van informatie maakt het mogelijk dat fysieke teleportatie bestaat.
Alles in de wereld is informatie, inclusief materie. Tot deze conclusie kwamen kwantumfysici. In 2008 was het op basis van een theoretische database mogelijk om kwantumverstrengeling met het blote oog te zien.
Dit suggereert nogmaals dat we op het punt staan grote ontdekkingen te doen - bewegen in ruimte en tijd. Tijd in het heelal is discreet, dus onmiddellijke beweging over grote afstanden maakt het mogelijk om in verschillende tijddichtheden te komen (gebaseerd op de hypothesen van Einstein, Bohr). Misschien wordt het in de toekomst een realiteit, net zoals de mobiele telefoon vandaag is.
Etherdynamica en kwantumverstrengeling
Volgens sommige vooraanstaande wetenschappers wordt kwantumverstrengeling verklaard door het feit dat de ruimte is gevuld met een soort ether - zwarte materie. Elk elementair deeltje, zoals we weten, bestaat in de vorm van een golf en een bloedlichaampje (deeltje). Sommige wetenschappers geloven dat alle deeltjes zich op het "doek" van donkere energie bevinden. Dit is niet gemakkelijk te begrijpen. Laten we proberen het op een andere manier uit te zoeken - de associatiemethode.
Stel jezelf voor op het strand. Een lichte bries en een lichte bries. Zie je de golven? En ergens in de verte, in de weerspiegeling van de zonnestralen, is een zeilboot zichtbaar.
Het schip zal ons elementaire deeltje zijn, en de zee zal ether zijn (donkerenergie). De zee kan in beweging zijn in de vorm van zichtbare golven en waterdruppels. Op dezelfde manier kunnen alle elementaire deeltjes slechts een zee zijn (het integrale deel ervan) of een afzonderlijk deeltje - een druppel.
Dit is een vereenvoudigd voorbeeld, alles is een beetje ingewikkelder. Deeltjes zonder de aanwezigheid van een waarnemer hebben de vorm van een golf en hebben geen vaste locatie.
Witte zeilboot is een onderscheidend object, het verschilt van het oppervlak en de structuur van het water van de zee. Op dezelfde manier zijn er "pieken" in de oceaan van energie die we kunnen waarnemen als manifestaties van krachten die ons bekend zijn en die het materiële deel van de wereld hebben gevormd.
Microworld leeft volgens zijn eigen wetten
Het principe van kwantumverstrengeling kan worden begrepen als we rekening houden met het feit dat elementaire deeltjes in de vorm van golven zijn. Zonder een specifieke locatie en kenmerken bevinden beide deeltjes zich in een oceaan van energie. Op het moment dat de waarnemer verschijnt, "verandert" de golf in een object dat toegankelijk is om aan te raken. Het tweede deeltje, dat het evenwichtssysteem observeert, krijgt tegengestelde eigenschappen.
Het beschreven artikel is niet gericht op uitgebreide wetenschappelijke beschrijvingen van de kwantumwereld. Het vermogen van een gewoon persoon om te begrijpen is gebaseerd op de beschikbaarheid van begrip van het gepresenteerde materiaal.
Deeltjesfysica bestudeert de verstrengeling van kwantumtoestanden op basis van de spin (rotatie) van een elementair deeltje.
Wetenschappelijke taal (vereenvoudigd) - kwantumverstrengeling wordt bepaald door verschillende spins. BIJTijdens het observeren van objecten zagen wetenschappers dat er maar twee spins kunnen zijn - langs en over. Vreemd genoeg "poseren" de deeltjes in andere posities niet voor de waarnemer.
Nieuwe hypothese - een nieuwe kijk op de wereld
De studie van de microkosmos - de ruimte van elementaire deeltjes - gaf aanleiding tot veel hypothesen en veronderstellingen. Het effect van kwantumverstrengeling zette wetenschappers ertoe aan na te denken over het bestaan van een soort kwantummicrorooster. Volgens hen is er op elk knooppunt - het snijpunt - een kwantum. Alle energie is een integraal rooster en de manifestatie en beweging van deeltjes is alleen mogelijk via de knopen van het rooster.
De grootte van het "venster" van zo'n rooster is vrij klein en het meten van moderne apparatuur is onmogelijk. Om deze hypothese te bevestigen of te weerleggen, besloten wetenschappers de beweging van fotonen in een ruimtelijk kwantumrooster te bestuderen. Het komt erop neer dat een foton recht of zigzag kan bewegen - langs de diagonaal van het rooster. In het tweede geval zal hij, nadat hij een grotere afstand heeft overwonnen, meer energie verbruiken. Dienovereenkomstig zal het anders zijn dan een foton dat in een rechte lijn beweegt.
Misschien zullen we mettertijd leren dat we in een ruimtelijk kwantumraster leven. Of deze veronderstelling kan onjuist zijn. Het is echter het principe van kwantumverstrengeling dat de mogelijkheid van het bestaan van een rooster aangeeft.
In eenvoudige bewoordingen, in een hypothetische ruimtelijke "kubus" heeft de definitie van het ene gezicht een duidelijk tegenovergestelde betekenis van het andere. Dit is het principe van het behoud van de structuur van de ruimte -tijd.
Epiloog
Om de magische en mysterieuze wereld van de kwantumfysica te begrijpen, is het de moeite waard om de loop van de wetenschap van de afgelopen vijfhonderd jaar goed te bekijken. Vroeger was de aarde plat, niet bolvormig. De reden is duidelijk: als je de vorm aanneemt als een ronde, dan zullen water en mensen niet kunnen weerstaan.
Zoals we kunnen zien, bestond het probleem bij gebrek aan een volledig beeld van alle handelende krachten. Het is mogelijk dat de moderne wetenschap geen visie heeft op alle werkende krachten om de kwantumfysica te begrijpen. Visiehiaten leiden tot een systeem van tegenstellingen en paradoxen. Misschien bevat de magische wereld van de kwantummechanica de antwoorden op deze vragen.
