Потребителски вход

Запомни ме | Регистрация
Постинг
24.05.2008 10:23 - Първи стъпки в Квантовата Механика
Автор: physnews Категория: Технологии   
Прочетен: 17830 Коментари: 10 Гласове:
1



Специално за totenlicht :-)! И честит 24 май на ВСИЧКИ!!!

До началото на 20 век се смятало, че физиката е почти завършена теория на  всичко, способна да обясни целия наблюдаван свят. Оставали само няколко малки проблема, които не могли да бъдат обяснени, но се приемало, че те са само математична трудност. С идеята на Планк, който обяснява топлинния спектър чрез въвеждането на „порция” (квант) енергия на електромагнитното лъчение (а светлината, както и невронните импулси, са електромагнитни вълни), нещата се променят. Последващите експериметни с фотоефекта и ефект на Комптън показват, че светлината има „двойнствена” природа- веднъж действа като вълна (т.е. създава вълнова картина при смесване(интерференция), като концентрични кръгове в водно езеро), а друг път изявява квантувана т.е. частичкова природа – сякаш е изградена от частици.

Този феномен се наблюдава при дифракция на електрони (пускане на електрони през два процепа). Прекрасна илюстрация на опита от филма „What the Bleep Do we Knowможе да се намери на адрес:  http://www.youtube.com/watch?v=DfPeprQ7oGc

 

Експериментът показва, че:

  1. Електронът може да действа и като вълна и като частица и, по същество, не е нито едно от двете.
  2. Наблюдателят (измерването) променя ефекта от смесеното състояние и предизвика преход от размита вероятна (вълнова) природа към определено локализирано на определено място състояние.

При желание, може да се намерят порядъчно много изложения на квантовата физика, някои по-добри, някои не толкова, но за съжаление при повечето от качествените материали, изводите са направени чрез математически формализъм. Изкушаващо е да се използва математиката, защото има много красиви симетрии, които се виждат при нейната употреба. Ала тя скрива смисълът и физичната картина. Основополагащите принцип на квантовата механика (КМ) не са изведени математично, те са постулирани т.е. те са идейни, приети, хипотези, а не математично изведени закони. А всяка хипотеза може да бъде разбрана от всеки интелигентен човек и може да бъде подобрена.

 

Тоест КМ е много повече философско търсене, което после се превръща в математична дисциплина и, малко или много ,се изражда. От десетилетия НЯМА обяснение на основни въпроси, а човекът и неговата психология (поради ред исторически причини) не са включени изобщо.

Ще приведа един кратък исторически случай, който показва силата на физическата интуиция и нуждата от нова представа за създаване на нова научна парадигма. Бор, който измисля атомния моделът на електрони, обикалящи в определени орбити около ядрото, съзнава един голям проблем: когато електронът се движи, той губи енергия и би трябвало да падне върху ядрото, Това, очевидно, не се случва изобщо. За да се справи с проблема, както много физици пред някаква трудна задачка, Бор постулира т.е. вкарва изкуствено изискване, че по време на движението на електрона, той не излъчва. НЯМА научна причина това да е така, освен идеята на Бор, който се опитва да си представи и да си обясни наблюдаваната реалност. По времето на този модел, още не е имало квантова физика. Тя се ражда малко след това и се развива бурно, но дори и сега науката е ограничена от своите собствени догматични представи.

 

Всъщност, това е голямата разлика между математика и физика: математиката се опитва да наложи теорията си(каквато и да е) върху заобикалящия свят, а физиката се опитва да обясни света чрез теорията си. Физиката е търсене на идеи и създаване на представа за света, а не пресмятане на завъртяни диференциали с малко смисъл. За съжаление, в съвременната физика новите идеи и съчетанието с изводи от други науки (например еволюционна биология) са меко казано плачевно отсъстващи.

 

Какво се оказва след като Айнщайн, Планк и Бор виждат проблемите на класическата физика? Изработва се т.нар. Копенхагенска интерпретация на КМ, която постулира основните физични идеи на новата парадигма и, дори и сега, е основата от която започват обучението си всички „квантови” физици. До сега НЯМА нова идея и обяснение на по-долу изложените принципи. Може би вие, драги читатели, може да кажете нещо ново - стига да имате смелост да си представите и да питате. Глупав въпрос няма, има глупави отговори.

 

С какво работи КМ?

 

Основен обект на КМ: Квантовия обект не е частица или вълна, но свързаната с всяка частица вълна е пропорционална на вероятността тази частица да бъде намерена в определена точка от пространство-времето. Не се смейте, по-добра дефиниция на квантов обект няма, макар че го замаскират с математични оператори и съотношения помежду тях ;-) А какво представлява и каква е връзката субект-наблюдател, физиката упорито мълчи и отказва (все още) да изследва. Вие сте на ход ;-)

 

Какво твърди КМ?

Квантовата механика твърди, че:

 

  1. На всеки квантов обект може да се съпостави определена вълнова функция. Нейния квадрат е пропорционален на вероятността частицата да бъде намерена н определено място при измерването. Това означава, че целия свят и всички природни закони в него са, по своята същност, не задължителни, а вероятни с определен коефициент за „случване”. Нищо не може да се знае със сигурност, а само с известна (понякога голяма) точност. Но никой в тази Вселена не може да предскаже нищо абсолютно точно, защото самия акт на предсказване „изкривява” наблюдението т.е. променя бъдещето.  


     
Забележете, че физически смисъл, поне в последните 100 години, не се търси за вълновата функция, а само за квадрата на големината й т.е. – една физична реалност се пренебрегва изцяло и се концентрира само върху дадени изчисления. Копенхагенската интерпретация направо постулира, че вълновата функция е нефизичен обект.

 

  1. Вълновата функция се дефинира в целия обем на пространството т.е. КМ е нелокална теория. На прост език това означава, както показва и парадоксът на Айнщайн-Подолски-Розен, че е възможна директната мигновена едновременна комуникация между две свързани състояния независимо от разстоянието помежду им. Това е известното квантово вплитане, в основата на идеята за квантовия компютър. На базата на тази идея невробиолозите говорят за квантова природа на съзнанието ни, а езотериците – за телепатия и т.н. Това е много интересна и модерна област.

 

  1. Уравнението, което описва вълновата функция, е уравнението на Шрьодингер. То не се извежда и не следва от никъде. Самият Шръодингер си го измисля (както Менделеев „вижда” насън своята таблица). Това също, според много „класици” не е физично. Е, интуицията още не е признат факт. Но работи – така че, проблемът явно е в разбирането на хомо сапиенс, а не в теорията.

 

  1. Валидни са съотношенията за неопределеност на Хайзенберг: Не е възможно при каквито и да е обстоятелства, да знаем точно и едновременно местоположението на една частица и нейния импулс. Казано просто: ако знаем къде е даден обект, ние не можем да знаем неговата скорост, енергия и бъдеща траектория. А ако знаем точно неговата скорост и енергия, не знаем изобщо къде е в момента (на Луната, на Марс или около Алфа Кентавър). Това е физическа реалност, а не теория, и тя е проверена.

 

Интересно следствие: По дефиниция физическия вакуум означава пълна липса на частици т.е. по дефиниция там няма частици – това означава, че би трябвало вакуумът да има безкрайна енергия (поради съотношението на Хайзенберг). Това е т.нар. нулева точка на енергия и е причината за т.нар. вакуумни флуктуации, от които се раждат „от нищото” частици. Не от нищото, а от хаоса на всички възможни вероятности.

 

Друг интересен феномен, е т.нар. тунелен ефект, който всъщност е причината ние да работим в момента с полупроводници и мощна изчислителна техника въобще. Накратко какво представлява: Ако една нормална частица не може да премине през плътна стена, то една частица с вероятностна физична природа има ненулева вероятност изведнъж да се окаже от другата страна на преградата и винаги да си е била там. Това не е фикция, а се случва милиарди и милиарди пъти всяка секунда.

Дори, самата плътност на вероятността за наличие на ненулеви сили отвън, причиняват приближаването на две плочки във вакуум една към друга от само себе си (Ефект на Казимир) – очарователен пример за научна телекинеза ;-)

 

В резюме – нашия свят има вероятностен характер и, макар засега това да се прилага само към ограничения набор от субатомни феномени, приложението на същата теория към Големия Взрив в началото на Вселената дава много добри и неочаквани резултати. Като например необходимостта от други Вселени. А бъдещето, когато тази наука ще бъде приложена към човека и феномените на неговото съзнание тепърва предстои, и зависи от нас.

 

 



Тагове:   стъпки,   механика,


Гласувай:
1



1. totenlicht - благодаря.:)
24.05.2008 11:29
очаквам цикъла лекции:))

п.п. това какво значи? че всеки квантов физик по презумция е сляп човек в тъмна стая, който търси черна котка, която изобщо не е там?:)
цитирай
2. gmihov - КМ
24.05.2008 16:46
От позициите на теорията за базовата същност на Вечността/ на Всемира/ ,състоящя се от неделимо и съхранимо триединство от: пространство - материя - движение , която обяснява произхода и същността на всичко във Всемира с тази същност изнесеното в статията представлява определен интерес и поражда въпроси и анализи на конкретните реалности. които трудно биха могли да се изложат на кратко , като коментар. Ще отбележа само някои основни положение от теорията:
1. Празно пространство във всемира няма, но въпреки това, без вещева същност , без качества и свойства, само с измерение то съществува и единствената не материална обективно съществуваща същност в която е всичко и която е във всичко.
2. Материята със своята вещева същност и с единственото си базова качество - инертността е единственият инертен строителен материял във Всемира, без който от кваната до мегагалактиките няма и не може е да има структурна форма на материята.
3. Движението , въпреки неделимостта си от материята, не определя неината същност и без него,като единствен строител във Всемира нито една структура на материята / жива и мъртва / не може да се изгради и разгради.
4. Ако без инертността на материята не може да ги имаме принципите на Нютон, то без движението не може да имаме : енеригя, импулс , ускорение, сила. Не може да имаме изгрлажданто и разграждането на структурите на материята. Не маоже да имаме вечната, непрекъсваема промана във Всемира и всичко в него.
5. Във всемира движението осигурява всеобща взаимозависимост между структурите на материята. На тази база няма и не може да има структура на материята, която непрекъснато да не получава и отдава енергия, в това число и електрона, като структура на материята. Без външно сшилово въздействи и той не може и да има орбитално движение около ядрото на атома, защото нито едно движение, без нарушение на законите за съхранение, което е невъзможно не може да промени своето положение на праволинеино , каквото е гранично и нама такова и друго движение без външно силово въздействие, което му отдава или отнема от движението / от енергоията/.
цитирай
3. physnews - ;-) много много тъмна стая
24.05.2008 20:15
мдам, в много тъмна стая търсим черна котка, която може и да не е там. а току виж има и други стаи ;-)))
цитирай
4. feq - Има разбира се, погледни формулата ...
25.05.2008 19:18
Има разбира се, погледни формулата на Айнщайн при мен Е=m.c /на степен трета/

С намигване от мен:Ю
цитирай
5. анонимен - Първи стъпки в Квантовата Механика
03.06.2008 11:06
Само два въпроса
1. Как се вписва Теорията за Суперструните в цялата тази картинка?
2. Наскоро четах някъде, че Стивън Хокинг бил оттеглил подкрепата си за идеята, че никаква информация не може да напусне една черна дупка. На какви основания евентуално
цитирай
6. physnews - за струните и Стивън Хокинг
03.06.2008 18:03
Струните са една от идеите зад така наречената "циклична космология".

Стивън Хокинг показа, че от черна дупка наситина излиза информация (това е известно сравнително отдавна). получава се поради разцепването на двойка "виртуални" частици, като едната остава зад хоризонта на събитяита, а другата се "излъчва". това обаче, засега, не ни помага много за да разберем физиката на чернтие дупки ;-)

ако има още неясни неща, питай ;-)
цитирай
7. physnews - ;-)
06.06.2008 12:09
Прочетох и двата ти поста(макар ти да не си прочел моя). Имам само един въпрос към теб - личи си, че нямаш никаква научна култура, но защо пишеш глупости, които даже не си проверил?

"унищожителна критика на квантовата философия" е пълна с откровено казано простотии. Квантовата мехнаика е ЕСКПЕРИМЕНТАЛНО потвърдена. Твоята превъзнасяна евклидова геометрия също е експериментално доказана за НЕВЯРНА.

Аристотеловата логика НЕ Е логиката зад квантовата мехнаика. Даже няма нищо общо. и куп други пропуски и общши лафове, които мгоат да важат пред фанатици, но не и пред нормален интелигентен човек с малко обща култура.

за светлината - скоростта на светлината (елетктромагнитна вълна) във вакуум е измерена с огромна точност. и да, веднага показвам, че скоростта не е "186 000 мили/час"(което е около 299 274 км/ЧАС???, много бавно, бе пич), експериментът (един от много многото таквиа) е:

огледало на земята и огледало на Луната(още е там и си работи). лазерен лъч мианва между тях и се мери за колко време, тъй като разстоянеито е известно. делиш пътя на времето и получаваш скроостта. и тя е констната и си е баш 300 000 километра/СЕКУНДА (точната цифра е: 299 792 458 ). И точността продължава доста знаци след това.

Защо не пробваш: http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light

и се образовай малко, просто е смешно, да не кажа жалко.

Смешно е, че човек, който не вижда елеметнарни грешки в своите "научни" критики, да повтаря остарели религиозни възгледи. жалко е, че явно вярваш в аргументите, които казваш, а дори не знаеш стойностите на нещата за които говориш. обединение, не разделение му е майката ;-)

айде със здраве!
цитирай
8. physnews - :-)
06.06.2008 15:49
заповядай. питай :-)
все пак, каква е наградата за доказателството, че скоростта на светлината не е 186 000 мили/час, мисля че печеля ;-)
цитирай
9. анонимен - quantquark
05.09.2008 12:27
Браво! Трябва де си образоват хората.
Искам само да направя няколко важни допавки в исторически аспект.
Първо Бернулий / 1696 г. / забелязва принципното съвпадение в поведението на светлинен лъч в непрекъснато изминяща се среда и движението на тяло в гравинационно поле. За тези, които на са запознати, това е тъй наречената оптико–механична аналогия във физиката - принципа на Ферма за минималното време в оптиката и принципа на Мьопертюи за минималното действие в механиката.
Следващата стъпка е направена от Хамилтън / около1830 г. /обобщавайки движението на материална точка, не само като като вид последователно преместване в пространството, но и като разпространението на повърхности с еднакво действие
/ S – функция / . Така, че той е бил на крачка от откриването на вълновата механика.
Шрьодингер на практика решава обратната задача на Хамилтън. Останалото са математически замествания имайки предвид и вълната на Дьо Бройл, за да се стигне до урвнението на Шрьодингер.
цитирай
10. анонимен - нема случайни работи у широкиа свет
14.03.2009 03:38
Абе вие гледайте чичо Нютон как може да се окаже прав накрая.
цитирай
Търсене

За този блог
Автор: physnews
Категория: Технологии
Прочетен: 1130300
Постинги: 56
Коментари: 443
Гласове: 1721
Спечели и ти от своя блог!
Архив
Календар
«  Март, 2024  
ПВСЧПСН
123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031