Klassisk fysik, som eksisterede før opfindelsen af kvantemekanikken, beskriver naturen i en almindelig (makroskopisk) skala. De fleste af teorierne i klassisk fysik kan udledes som tilnærmelser, der opererer på de skalaer, vi er vant til. Kvantefysik (det er også kvantemekanik) adskiller sig fra klassisk videnskab ved, at energi, momentum, vinkelmomentum og andre størrelser af et koblet system er begrænset til diskrete værdier (kvantisering). Objekter har særlige egenskaber både i form af partikler og i form af bølger (dualitet af bølgepartikler). Også i denne videnskab er der grænser for nøjagtigheden, hvormed mængder kan måles (usikkerhedsprincippet).
Man kan sige, at efter kvantefysikkens fremkomst i de eksakte videnskaber, fandt der en slags revolution sted, som gjorde det muligt at genoverveje og analysere alle de gamle love, som tidligere blev betragtet som uomtvistelige sandheder. Er dette godt eller dårligt? Måske en god ting, for sand videnskab bør aldrig stå stille.
Men "kvanterevolutionen" er blevetet slags slag for fysikerne fra den gamle skole, som måtte affinde sig med, at det, de tidligere troede på, viste sig blot at være et sæt fejlagtige og arkaiske teorier, der trængte til akut revision og tilpasning til den nye virkelighed.. De fleste fysikere accepterede entusiastisk disse nye ideer om en velkendt videnskab og bidrog til dens undersøgelse, udvikling og implementering. I dag sætter kvantefysikken dynamikken for al videnskab som helhed. Det er takket være hende, at banebrydende eksperimentelle projekter (som Large Hadron Collider) opstod.
Åbning
Hvad kan man sige om grundlaget for kvantefysik? Det opstod efterhånden fra forskellige teorier, der havde til formål at forklare fænomener, der ikke kunne forenes med klassisk fysik, såsom Max Plancks løsning i 1900 og hans tilgang til problemet med stråling af mange videnskabelige problemer, og overensstemmelsen mellem energi og frekvens i et papir fra 1905 af Albert Einstein, som forklarede fotoelektriske effekter. Den tidlige teori om kvantefysik blev grundigt revideret i midten af 1920'erne af Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born og andre. Moderne teori er formuleret i forskellige specialudviklede matematiske begreber. I en af dem giver den aritmetiske funktion (eller bølgefunktionen) os omfattende information om amplituden af impulsplaceringssandsynligheden.
Grundlæggende om kvantefysik for dummies
Videnskabelig undersøgelse af bølgenLysets essens begyndte for mere end 200 år siden, da datidens store og anerkendte videnskabsmænd foreslog, udviklede og beviste teorien om lys baseret på deres egne eksperimentelle observationer. De kaldte det bølge.
I 1803 gennemførte den berømte engelske videnskabsmand Thomas Young sit berømte dobbelteksperiment, som et resultat af hvilket han skrev det berømte værk "On the Nature of Light and Color", som spillede en stor rolle i udformningen af moderne ideer om disse velkendte fænomener. Dette eksperiment spillede en stor rolle i den generelle accept af denne teori.
Sådanne eksperimenter er ofte beskrevet i forskellige bøger, for eksempel "Fundamentals of Quantum Physics for Dummies". Moderne eksperimenter med acceleration af elementarpartikler, for eksempel, søgningen efter Higgs-bosonen ved Large Hadron Collider (forkortet LHC) udføres netop for at finde praktisk bekræftelse af mange rent teoretiske kvanteteorier.
Historie
I 1838 opdagede Michael Faraday, til glæde for hele verden, katodestråler. Disse opsigtsvækkende undersøgelser blev efterfulgt af udsagnet om strålingsproblemet, det såkaldte "sorte legeme" (1859), lavet af Gustav Kirchhoff, samt Ludwig Boltzmanns berømte antagelse om, at ethvert fysisk systems energitilstande også kan være diskret (1877).). Senere dukkede kvantehypotesen udviklet af Max Planck (1900). Det betragtes som et af grundlagene for kvantefysikken. Plancks dristige hypotese om, at energi både kan udsendes og absorberes i diskrete "kvanter"(eller energipakker), svarer nøjagtigt til de observerede mønstre for sortlegemestråling.
Den verdensberømte Albert Einstein ydede et stort bidrag til kvantefysikken. Imponeret af kvanteteorier udviklede han sin egen. Den generelle relativitetsteori – det hedder den. Opdagelser i kvantefysikken påvirkede også udviklingen af den særlige relativitetsteori. Mange videnskabsmænd i første halvdel af forrige århundrede begyndte at studere denne videnskab efter forslag fra Einstein. Hun var helt fremme på det tidspunkt, alle kunne lide hende, alle var interesserede i hende. Ikke så mærkeligt, fordi hun lukkede så mange "huller" i klassisk fysisk videnskab (hun skabte dog også nye), tilbød en videnskabelig begrundelse for tidsrejser, telekinese, telepati og parallelle verdener.
Observatørens rolle
Enhver begivenhed eller tilstand afhænger direkte af observatøren. Norm alt er det sådan, det grundlæggende i kvantefysikken kort forklares for folk, der er langt fra de eksakte videnskaber. Virkeligheden er dog meget mere kompliceret.
Dette passer perfekt til mange okkulte og religiøse traditioner, der i århundreder har insisteret på menneskers evne til at påvirke begivenhederne omkring dem. På en eller anden måde er dette også grundlaget for en videnskabelig forklaring på ekstrasensorisk perception, for nu virker udsagnet om, at en person (observatør) er i stand til at påvirke fysiske begivenheder med tankens kraft, ikke absurd.
Hver egentilstand for en observeret begivenhed eller objekt svarer tilobservatørens egenvektor. Hvis spektret af operatøren (observatøren) er diskret, kan det observerede objekt kun nå diskrete egenværdier. Det vil sige, at observationsobjektet såvel som dets karakteristika er fuldstændig bestemt af netop denne operatør.
Grundlæggende om kvantefysik i komplekse ord
I modsætning til konventionel klassisk mekanik (eller fysik), kan man ikke lave samtidige forudsigelser af konjugerede variabler såsom position og momentum. For eksempel kan elektroner (med en vis sandsynlighed) være placeret omtrent i et bestemt område af rummet, men deres matematiske nøjagtige position er faktisk ukendt.
Konturer med konstant sandsynlighedstæthed, ofte omt alt som "skyer", kan tegnes rundt om kernen af et atom for at begrebsliggøre, hvor en elektron med størst sandsynlighed er placeret. Heisenberg-usikkerhedsprincippet beviser manglende evne til nøjagtigt at lokalisere en partikel givet dens konjugerede momentum. Nogle modeller i denne teori har en rent abstrakt beregningskarakter og indebærer ikke anvendt værdi. Imidlertid bruges de ofte til at beregne komplekse vekselvirkninger på niveau med subatomære partikler og andre subtile forhold. Derudover tillod denne gren af fysik videnskabsmænd at antage muligheden for den virkelige eksistens af mange verdener. Måske kan vi snart se dem.
Wave-funktioner
Kvantefysikkens love er meget omfangsrige og varierede. De krydser medbegrebet bølgefunktioner. Nogle specielle bølgefunktioner skaber en spredning af sandsynligheder, der i sagens natur er konstant eller uafhængig af tid, for eksempel når tiden er i en stationær energitilstand, synes tiden at forsvinde i forhold til bølgefunktionen. Dette er en af virkningerne af kvantefysikken, som er grundlæggende for den. Det mærkelige faktum er, at fænomenet tid er blevet radik alt revideret i denne usædvanlige videnskab.
Perturbation theory
Der er dog flere pålidelige måder at udvikle de nødvendige løsninger til at arbejde med formler og teorier inden for kvantefysik. En sådan metode, almindeligvis kendt som "perturbationsteori", bruger et analytisk resultat for en elementær kvantemekanisk model. Den blev skabt for at bringe resultater fra eksperimenter for at udvikle en endnu mere kompleks model, der er relateret til en enklere model. Sådan bliver rekursionen.
Denne tilgang er især vigtig i teorien om kvantekaos, som er ekstremt populær til fortolkning af forskellige begivenheder i mikroskopisk virkelighed.
Regler og love
Reglerne for kvantemekanik er fundamentale. De hævder, at installationsområdet for et system er helt fundament alt (det har et prikprodukt). Et andet udsagn er, at virkningerne observeret af dette system på samme tid er ejendommelige operatorer, der påvirker vektorer i netop dette medium. De fortæller os dog ikke, hvilket Hilbert-rum eller hvilke operatører der findes idette øjeblik. De kan vælges passende for at give en kvantitativ beskrivelse af et kvantesystem.
Betydning og virkning
Lige fra begyndelsen af denne usædvanlige videnskab har mange anti-intuitive aspekter og resultater af studiet af kvantemekanik fremkaldt højlydte filosofiske debatter og mange fortolkninger. Selv grundlæggende spørgsmål, såsom reglerne for beregning af forskellige amplituder og sandsynlighedsfordelinger, fortjener respekt fra offentligheden og mange førende videnskabsmænd.
Richard Feynman bemærkede for eksempel engang sørgeligt, at han slet ikke var sikker på, at nogen af videnskabsmændene overhovedet forstod kvantemekanik. Ifølge Steven Weinberg er der i øjeblikket ingen fortolkning af kvantemekanik, der passer til alle. Dette tyder på, at videnskabsmænd har skabt et "monster", for fuldt ud at forstå og forklare eksistensen, som de ikke selv er i stand til. Dette skader dog ikke relevansen og populariteten af denne videnskab på nogen måde, men tiltrækker unge fagfolk, der ønsker at løse virkelig komplekse og uforståelige problemer.
Desuden har kvantemekanikken tvunget til en fuldstændig revision af universets objektive fysiske love, hvilket er gode nyheder.
Københavnertolkning
Ifølge denne fortolkning er standarddefinitionen af kausalitet, som vi kender fra klassisk fysik, ikke længere nødvendig. Ifølge kvanteteorier eksisterer kausalitet i sædvanlig forstand for os slet ikke. Alle fysiske fænomener i dem forklares ud fra synspunktet om samspillet mellem det mindste elementærepartikler på subatomært niveau. Dette område er, på trods af den tilsyneladende usandsynlighed, yderst lovende.
Kvantepsykologi
Hvad kan man sige om forholdet mellem kvantefysik og menneskelig bevidsthed? Dette er smukt skrevet i en bog skrevet af Robert Anton Wilson i 1990 kaldet Quantum Psychology.
Ifølge teorien i bogen, skyldes alle de processer, der forekommer i vores hjerne, de love, der er beskrevet i denne artikel. Det vil sige, at dette er en slags forsøg på at tilpasse teorien om kvantefysik til psykologi. Denne teori betragtes som paravidenskabelig og er ikke anerkendt af det akademiske samfund.
Wilsons bog er bemærkelsesværdig for det faktum, at han indeholder en række forskellige teknikker og praksisser, der mere eller mindre beviser hans hypotese. På den ene eller den anden måde må læseren selv afgøre, om han mener, at sådanne forsøg på at anvende matematiske og fysiske modeller til humaniora er holdbare eller ej.
Wilsons bog blev af nogle set som et forsøg på at retfærdiggøre mystisk tænkning og binde den til videnskabeligt beviste nymodens fysiske formuleringer. Dette meget ikke-trivielle og slående værk har været efterspurgt i mere end 100 år. Bogen er udgivet, oversat og læst over hele verden. Hvem ved, måske med udviklingen af kvantemekanikken, vil det videnskabelige samfunds holdning til kvantepsykologi også ændre sig.
Konklusion
Takket være denne bemærkelsesværdige teori, som snart blev en separat videnskab, var vi i stand til at udforske miljøetvirkeligheden på niveau med subatomære partikler. Dette er det mindste niveau af alle mulige, fuldstændig utilgængeligt for vores opfattelse. Hvad fysikere tidligere vidste om vores verden har brug for en hurtig revision. Absolut alle er enige i dette. Det blev tydeligt, at forskellige partikler kan interagere med hinanden på helt utænkelige afstande, som vi kun kan måle ved hjælp af komplekse matematiske formler.
Yderligere har kvantemekanik (og kvantefysik) bevist muligheden for mange parallelle realiteter, tidsrejser og andre ting, som gennem historien kun blev betragtet som science fiction. Dette er utvivlsomt et stort bidrag, ikke kun til videnskaben, men også til menneskehedens fremtid.
For elskere af det videnskabelige billede af verden kan denne videnskab være både en ven og en fjende. Faktum er, at kvanteteorien åbner store muligheder for forskellige spekulationer om et paravidenskabeligt emne, som det allerede er blevet vist i eksemplet med en af de alternative psykologiske teorier. Nogle moderne okkultister, esoterikere og tilhængere af alternative religiøse og spirituelle bevægelser (oftest psykokulter) henvender sig til denne videnskabs teoretiske konstruktioner for at underbygge rationaliteten og sandheden af deres mystiske teorier, overbevisninger og praksisser.
Dette er et tilfælde uden fortilfælde, hvor simple formodninger om teoretikere og abstrakte matematiske formler førte til en reel videnskabelig revolution og skabte en ny videnskab, der overstregede alt, hvad der var kendt før. I noglegrad, har kvantefysikken tilbagevist lovene i den aristoteliske logik, da den har vist, at når man vælger "enten-eller" er der endnu et (og måske flere) alternativer.
