10 fenomen, experimente neobișnuite gândire și paradoxuri ale mecanicii cuantice - faktrum

1. Pisica lui Schrödinger

10 fenomen, experimente neobișnuite gândire și paradoxuri ale mecanicii cuantice - faktrum

În 1935, fizicianul Erwin Schrödinger a efectuat un experiment de gândire, mai târziu numit „pisica lui Schrödinger“ - a prezentat teoria că el a servit ca subiect de dezbateri ample în comunitatea științifică, și este acum folosit in calcul cuantic si criptografia cuantica.

Schrödinger stabilit pentru a dovedi că, prin observarea sistemelor macroscopice care apar în astfel de cazuri, incertitudinea poate fi evitată prin efectuarea observarea directă a obiectului. Rezumatul concluziilor sale este că: anumite pisica ar trebui să fie plasat într-o cutie sigilată cu infernala în interiorul mașinii, care în anumite condiții, emite gaze cu prussic toxic pentru organismele vii. În aceeași cutie conține o cantitate foarte mică de o substanță radioactivă și un atom se poate dezintegra, fie în următoarea oră, sau cu aceeași probabilitate nu se dizolvă.

Dacă de data aceasta nu face nicio observație directă, care nu este de a deschide cutia cu pisica, se poate presupune că pisica tot timpul este cum să rămână în viață, sau va pieri. Respectiv, în timp ce experimentul nu este confirmat, pisica rămâne atât în ​​viață și moarte - atâta timp cât nu se deschide cutia și a vedea rezultatul.

Concluzia este că, în natură acest lucru nu se întâmplă, iar acest lucru se aplică atât organisme vii și atomi - miezul poate fi prabusite, sau rupte în sus, iar starea intermediară este imposibilă. Cu toate acestea, înainte de observarea directă a atomului și pisica sunt în stare, numit superpoziție - cu alte cuvinte, în două state simultan.

2. Klein paradox

10 fenomen, experimente neobișnuite gândire și paradoxuri ale mecanicii cuantice - faktrum

Prezentați sarcina particulelor relativist trebuie să se deplaseze prin bariera potențială, energia potențială a particulei este mai mică decât înălțimea barierei - cu alte cuvinte, energia de a depăși bariera de particule standard nu vor fi suficiente. Din punct de vedere al mecanicii clasice este un astfel de lucru este imposibil, cu toate acestea, potrivit mecanicii cuantice, o particulă poate depăși în continuare bariera.

Mai precis, acesta nu este atât: faptul că implicarea unui anumit energie în domeniu puternic va exista doua naștere, particule de abur sau antiparticule, care are loc doar pe cealaltă parte a barierei.

3. Paradoxul cuantic Zeno

Dacă monitorizați în mod constant particulele cuantice fragile, niciodată nu va fi capabil de a rupe, cu alte cuvinte, observând particula, am cumva face o diferență în starea ei, de exemplu, pentru a informa energia ei sau un impuls suplimentar: starea mai stabilă a particulei, cu atât mai mult probabil acesta va cădea în afară.

Pentru prima dată efectul descris de Alan Turing înapoi în 1957, dar, în practică, acest fenomen este capabil de a observa doar în 1989 - un experiment realizat Devid Vaynlend: imediat ce atomii expuse la radiatii ultraviolete, trecerea lor într-un nivel doi (excitat) de stat este suprimat.

4. dualității undă-particulă

10 fenomen, experimente neobișnuite gândire și paradoxuri ale mecanicii cuantice - faktrum

Principiul acestui concept este faptul că obiectul poate prezenta simultan atât proprietățile de undă și exemplul corpuscular, lumina este o lungime de undă particulară, în multe cazuri, prezintă proprietăți electromagnetice, dar la fel de multă lumină pot fi reprezentate sub formă de particule elementare - fotoni adică, spectacole de lumini și proprietăți corpusculare.

Din punct de vedere al fizicii obișnuite nu este logic, dar în fizica cuantică, această situație este admisibilă și, în plus, în cazul corpusculare luminii și a valurilor de proprietăți se susțin reciproc.

Acum, dualitatea undă-particulă pentru cea mai mare parte este subiectul de interes teoretic, deoarece obiectele cuantice nu sunt nici particule, nici valuri în sensul clasic.

5. Quantum Entanglement

10 fenomen, experimente neobișnuite gândire și paradoxuri ale mecanicii cuantice - faktrum

Principiul este acela că cuantice interacțiunea doar o particulă dintr-un anumit grup de particule modifică starea nu numai a obiectului care este afectat în mod direct, dar toate celelalte obiecte din acest grup. De aceea, obiectele sunt interdependente, iar relația lor rămâne constantă, chiar și atunci când sunt la o distanță considerabilă unul față de celălalt sau în condiții complet diferite.

De exemplu, să ia o pereche de fotoni într-o stare încurcate: dacă modificați prima helicitate foton înapoi de la pozitiv la negativ, helicitate al doilea fotonului va fi întotdeauna negativ. Dacă vom schimba din nou prima helicitate foton negativ, al doilea fotonul va dobândi un helicitate pozitiv.

6. teleportarea cuantică

10 fenomen, experimente neobișnuite gândire și paradoxuri ale mecanicii cuantice - faktrum

Teleportarea în teleportarea mecanica cuantică diferă semnificativ de cea descrisă în lucrările de science fiction - cu teleportarea cuantica imposibil de a transmite energie la o anumită distanță sau substanță. În acest caz, starea transferată unei particule cuantice în prezența altor particule încurcate: la punctul de transfer este starea este distrusă, iar la punctul de primire - este recreat.

7. belșug

10 fenomen, experimente neobișnuite gândire și paradoxuri ale mecanicii cuantice - faktrum

Dacă temperatura substanței în cuantum starea fluidului răcit la aproape de zero absolut, agentul va dobândi abilitatea de a curge prin canale înguste, cum ar fi, de exemplu, capilar, fără frecare.

Fenomenul Argument este după cum urmează: Substanțe atomi capabili lichid cuantic (de exemplu, o formă ia adesea heliu 3) - bozoni, și în termenii mecanicii cuantice, orice număr de particule sale pot fi în aceeași stare. Cu cât temperatura este de zero absolut, cu atât mai mare numărul de atomi situate într-o stare de energie, și la energia de temperatura de coliziune ultra poate fi foarte mică, astfel încât nu apar disiparea energiei în spațiile libere dintre atomii - deoarece energia nu este disipată, atunci frecare nu.

Până de curând, se credea că o astfel de stare este caracteristic numai pentru heliu lichid, dar nu atât de mult timp în urmă sa constatat că este inerent și solid heliu, precum și alte substanțe, care se bazează pe bosoni, temperatura este aproape de zero absolut.

8. Supraconductibilitatea

10 fenomen, experimente neobișnuite gândire și paradoxuri ale mecanicii cuantice - faktrum

Supraconductibilitatea - efect cuantic, în care rezistența electrică a particulelor este egală cu zero, atunci când temperatura critică (aproape de zero absolut), cu alte cuvinte, un curent electric trece prin astfel de materiale, practic nici o rezistență.

Fenomenul are aplicabilitate practică largă: în special, există așa-numitele supraconductori - de obicei, din ceramică, și includ azot lichid, a cărui temperatură de - 77 ° K.

9. Teorema nu-clonare

Conform teoriei cuantice, crearea unei copii exacte a oricărui stat cuantic necunoscut este imposibil. Clonarea în sensul clasic este o copie exactă, dar în mecanica cuantică prin clonare se înțelege crearea unei stări a unei stări inițiale multiple a două sau mai multe grupuri de particule.

După cum se știe, grupurile de particule pot fi legate între ele, iar energia poate fi interconectate între ele. Cu toate acestea, pentru a transmite starea de energie cu certitudine absolută de la un grup la altul este imposibil, deoarece contrazice principiile cuantice, dar unitatea nu este complet copie identică este încă posibil.

10. Paradoxul Einstein - Podolsky - Rosen

10 fenomen, experimente neobișnuite gândire și paradoxuri ale mecanicii cuantice - faktrum
Acest paradox sugerează că legile mecanicii cuantice sunt acum complete și ar putea avea nevoie în cele din urmă să fie completate.

Imaginați-vă că două particule simultan formate după dezintegrarea particulelor inițiale: conform legii conservării impulsului, impulsul total al particulelor rezultate ar trebui să fie egală cu impulsul sursei de particule. Prin urmare, putem măsura pulsul unuia dintre particulele formate și o formulă simplă pentru a calcula impulsul de a doua particulă formată simultan cu ea. În continuare, avem posibilitatea de a măsura impulsul de a doua particula, pe care le-am calculat deja, și, astfel, se obține pentru ea valorile a două variabile, care sunt măsurate în același timp, este imposibil în conformitate cu legile mecanicii cuantice.

Ca și postul? Suport Faktrum clic: