הסתבכות קוונטית: תיאוריה, עיקרון, השפעה

עצי הסתיו הזהובים של העצים נצצו. קרני שמש הערב נגעו בצמרות הדקיקות. האור פילס את דרכו בין הענפים וסידר הופעה של דמויות מוזרות שהבהבו על קיר האוניברסיטה "קפטךקה".

מבט מהורהר של סר המילטון לאטהחליק, צופה במחזה של צ'יארוסקורו. בראש המתמטיקאי האירי היה כור היתוך של מחשבות, רעיונות ומסקנות. הוא היה מודע לכך שההסבר של תופעות רבות בעזרת המכניקה הניוטונית הוא כמו משחק הצללים שעל הקיר, מטווה דמויות מטעות ומשאיר שאלות רבות ללא מענה. "אולי זה גל ... או אולי זרם של חלקיקים, "אמר המדען, "או שהאור הוא ביטוי של שתי התופעות. כמו דמויות ארוגות מן הצל והאור".

תחילת הפיזיקה הקוונטית

מעניין לראות אנשים נהדרים ולנסותלהבין כיצד נולדים רעיונות גדולים שמשנים את מהלך ההתפתחות של האנושות כולה. המילטון הוא אחד מאלה שעמדו על מקורות הלידה של הפיזיקה הקוונטית. חמישים שנה מאוחר יותר, בתחילת המאה העשרים, מדענים רבים חקרו את המחקר של חלקיקים בסיסיים. הידע שהתקבל היה סותר ולא מסובך. עם זאת, הצעדים הרעועים הראשונים נלקחו.

הבנת המיקרוקוסמוס בתחילת המאה העשרים

בשנת 1901 הוצג המודל הראשון של האטוםואת חוסר עקביות שלה מוצג, מנקודת מבט של אלקטרודינמיקה רגילה. באותה תקופה, מקס פלאנק נילס בוהר לפרסם יצירות רבות על אופי האטום. למרות עבודתם הקפדנית, לא היתה הבנה מלאה של מבנה האטום.

כמה שנים מאוחר יותר, בשנת 1905, לא ידועהמדען הגרמני אלברט איינשטיין פרסם דו"ח על קיום אפשרי של קוואנטום קל בשתי מדינות - גל וחלקיקים (חלקיקים). בעבודתו ניתנו ויכוחים המסבירים את הסיבה לחדלות הפירעון. אולם ראייתו של איינשטיין היתה מוגבלת להבנה הישנה של מודל האטום.

אחרי יצירות רבות של נילס בוהר שלובשנת 1925 נולד כיוון חדש - מעין מכניקה קוונטית. ביטוי נרחב - "מכניקת הקוונטים" הופיע אחרי שלושים שנה.

מה אנחנו יודעים על קוונטה ועל המוזרויות שלהם?

עד כה, הפיזיקה הקוונטית הלך רחוק מספיקרחוק. הרבה תופעות שונות פתוחות. אבל מה אנחנו באמת יודעים? התשובה מוצגת על ידי מדען מודרני אחד. "בפיזיקה קוונטית, אפשר להאמין, או לא מבין את זה," - זו ההגדרה של ריצ'רד פיינמן. תחשוב על זה בעצמך. די להזכיר את תופעת ההסתבכות הקוונטית של חלקיקים. התופעה הזאת צנחה את העולם המדעי למצב של מבוכה גמורה. זעזוע גדול נוסף היה שהפרדוקס המתפתח אינו מתיישב עם חוקי ניוטון ואיינשטיין.

השפעת ההסתבכות הקוונטית של פוטוניםנדונה בשנת 1927 בקונגרס סולביי החמישי. בין נילס בוהר לאיינשטיין התעורר ויכוח סוער. הפרדוקס של הבלבול הקוונטי שינה לחלוטין את ההבנה של מהותו של עולם החומר.

זה ידוע כי כל הגופים מורכבים היסודיחלקיקים. לפיכך, כל התופעות של מכניקת הקוונטים משתקפות בעולם הרגיל. נילס בוהר אמר שאם אנחנו לא מסתכלים על הירח, אז זה לא קיים. איינשטיין חשב שזה בלתי הגיוני והאמין כי האובייקט קיים ללא תלות במתבונן.

כאשר לומדים את הבעיות של מכניקת הקוונטים, זה נובע מכךמבינים כי המנגנונים והחוקים שלה קשורים זה בזה ואינם מצייתים לפיסיקה הקלאסית. הבה ננסה להבין את האזור הסותר ביותר - התסבוכת הקוונטית של חלקיקים.

התיאוריה של הסתבכות קוונטית

ראשית, כדאי להבין כי הפיזיקה הקוונטיתכמו באר ללא תחתית, שבה אפשר למצוא כל דבר. התופעה של הסתבכות קוונטית בתחילת המאה האחרונה נחקרה על ידי איינשטיין, בוהר, מקסוול, בויל, בל, פלאנק ופיסיקאים רבים אחרים. במהלך המאה העשרים ברחבי העולם, פעיל למד אלפי ניסויים מדענים.

העולם כפוף לחוקי הפיזיקה הקפדניים

למה עניין כזה בפרדוקסים של הקוונטיםמכניקה? זה פשוט מאוד: אנחנו חיים על ידי ציית לחוקים מסוימים של העולם הפיזי. היכולת "לעקוף" גורל פותחת את דלת הקסם, שמעבר לה הכל הופך אפשרי. לדוגמה, המושג "חתול שרדינגר" מוביל לניהול החומר. זה יהיה גם ניתן מידע טלפורט, אשר גורם הסתבכות קוונטית. העברת המידע תהיה מיידית, ללא קשר למרחק.
נושא זה עדיין תחת מחקר, אבל יש לו מגמה חיובית.

אנלוגיה והבנה

מה שמייחד את ההסתבכות הקוונטית, כמו שלהלהבין מה קורה במקרה זה? בואו ננסה להבין. כדי לעשות זאת, אתה צריך לנהל איזושהי ניסוי נפשי. תאר לעצמך שיש לך שתי קופסאות בידיים שלך. בכל אחד מהם כדור אחד עם רצועה. עכשיו אנחנו נותנים תיבה אחת לקוסמונאוט, והוא טס למאדים. ברגע שאתה פותח את התיבה ולראות את רצועת על הכדור הוא אופקי, בתיבה אחרת הכדור באופן אוטומטי יש רצועה אנכית. זה יהיה הסתבכות קוונטית במילים פשוטות לידי ביטוי: אובייקט אחד קובע מראש את עמדתו של האחר.

עם זאת, יש להבין כי זה רק הסבר שטחי. כדי להשיג הסתבכות קוונטית, יש צורך כי חלקיקים יש את אותו מקור, כמו תאומים.

חשוב מאוד להבין כי הניסוי יהיה לסכל, אם לפני שמישהו היה לך הזדמנות להסתכל לפחות אחד האובייקטים.

היכן ניתן להשתמש בבלבול קוונטי?

העיקרון של הסתבכות קוונטית יכול להיותהוא משמש להעברת מידע על פני מרחקים ארוכים באופן מיידי. מסקנה כזו סותרת את תורת היחסות של איינשטיין. זה אומר כי המהירות המקסימלית של עקירה הוא טבוע רק באור - שלוש מאות אלף קילומטרים לשנייה. העברה כזו של מידע מאפשרת קיום של טלפורטציה פיזית.

כל דבר בעולם הוא מידע, כולל חומר. מסקנה זו הגיעה לידי פיסיקאים קוונטיים. בשנת 2008, על בסיס מסד נתונים תיאורטי, ניתן היה לראות בלבול קוונטי עם העין הבלתי מזוינת.

זה שוב מראה שאנחנו עומדיםעל סף תגליות גדולות - לנוע במרחב ובזמן. זמן ביקום הוא דיסקרטי, כך התנועה מיידית על פני מרחקים עצומים מאפשרת ליפול לתוך צפיפות שונה של זמן (על בסיס ההשערה של אינשטיין, בורה). אולי בעתיד זה יהיה למציאות באותו אופן כמו טלפון סלולרי היום.

אטרדינמיקה והסתבכות קוונטית

לדברי כמה מדענים מובילים, הקוונטיםבלבול מוסבר על ידי העובדה כי שטח מלא עם אתר כלשהו - חומר שחור. כל חלקיק אלמנטרי, כפי שאנו יודעים, שוכן בצורה של גל וכדור (חלקיק). כמה מדענים מאמינים כי כל החלקיקים הם על "בד" של אנרגיה אפלה. זה לא קל להבין. בואו ננסה להבין דרך אחרת - שיטת ההתאגדות.

דמיינו את עצמכם על החוף. רוח קלה ורוח קלושה של רוח. אתה רואה את הגלים? ואיפשהו במרחק, בהשתקפות קרני השמש, נראית סירת מפרש.
הספינה תהיה החלקיק היסודי שלנו, והים יהיה אתר (אנרגיה אפלה).
הים יכול להיות בתנועה של גלויגלים וטיפות מים. באופן דומה, כל החלקיקים היסודיים יכולים להיות פשוט הים (החלק המהותי שלה) או חלקיק נפרד - ירידה.

זוהי דוגמה פשוטה, הכל קצת יותר מסובך. חלקיקים ללא נוכחות של משקיף הם בצורה של גל ואין להם מיקום מוגדר.

סירה מפרש לבן הוא אובייקט נבחר, זהשונה מן השטח החלק ומבנה המים של הים. באותו אופן, יש "פסגות" באוקיינוס ​​של אנרגיה, אשר אנו יכולים לתפוס כמו ביטוי של הכוחות הידועים לנו, אשר היוו את החלק החומרי של העולם.

Microworld חי לפי חוקים משלה

העיקרון של הסתבכות קוונטית ניתן להבין אםקח בחשבון את העובדה כי חלקיקי היסוד הם בצורת גלים. לא בעל מיקום מוגדר ומאפיינים, שני החלקיקים נמצאים באוקיינוס ​​של אנרגיה. ברגע הופעתו של הצופה, הגל "הופך" לאובייקט נגיש. החלקיק השני, המתבונן בשיטת שיווי המשקל, רוכש תכונות הפוכות.

המאמר אינו מכוון לתיאור המדעי הרחב של העולם הקוונטי. האפשרות של הבנת אדם רגיל מבוססת על הזמינות של ההבנה של החומר המוצג.

הפיזיקה של החלקיקים היסודיים בוחנת הסתבכות של מצבים קוונטיים על בסיס ספין (סיבוב) של חלקיק אלמנטרי.

שפה מדעית (פשוטה) - קוונטיתהבלבול נקבע על ידי ספינים שונים. בתהליך של התבוננות באובייקטים, מדענים ראו כי קיימים רק שני ספינים - לאורך ולרוחב. מוזר ככל שזה נראה, בעמדות אחרות את החלקיקים הם לא "הנשקף" על ידי הצופה.

היפותזה חדשה היא השקפה חדשה של העולם

לימוד המיקרוקוסמוס - מרחב היסודיחלקיקים - יצרה הרבה השערות והנחות. ההשפעה של הסתבכות קוונטית דחפה מדענים לרעיון של קיומו של מיקרו-סריג קוונטי. לדעתם, בכל צומת - נקודת הצומת - יש קוונטית. כל האנרגיה היא רשת מלאה, ואת הביטוי והתנועה של חלקיקים אפשרי רק דרך אתרי הסריג.

גודלו של "חלון" הסריג כזה הוא קטן מספיק, והמדידה על ידי ציוד מודרני הוא בלתי אפשרי. עם זאת, כדי לאשר או להפריך את ההשערה הזאת, מדענים החליטו ללמוד את תנועת הפוטונים בסורג קוונטי מרחבי. השורה התחתונה היא כי הפוטון יכול לנוע או ישירות, או זיגזג - לאורך האלכסון של הסורג. במקרה השני, לאחר להתגבר על מרחק גדול, הוא יבלה יותר אנרגיה. לפיכך, זה יהיה שונה פוטון נע בקו ישר.

אולי, עם הזמן, אנחנו לומדים שאנחנו חייםמרחף קוונטי מרחף. או הנחה זו עלולה להיות שגויה. עם זאת, זהו העיקרון של הסתבכות קוונטית המציינת את קיומו של הסריג.

במילים פשוטות, ב היפותטיקובייה "מרחבית" של אחד הפנים נושאת משמעות הפוכה ברורה של האחר. זהו העיקרון של שימור מבנה זמן-החלל.

אפילוג

להבין את העולם הקסום והמסתוריפיסיקת הקוונטים, כדאי לבחון מקרוב את התפתחות המדע על פני חמש מאות השנים האחרונות. זה היה אמור להיות כי כדור הארץ יש צורה שטוחה, לא צורה כדורית. הסיבה ברורה: אם אתה לוקח את הצורה העגולה, אז מים ואנשים לא יכול להתאפק.

כפי שאנו רואים, הבעיה היתה בהיעדרחזון מלא של כל הכוחות הפועלים. ייתכן כי המדע המודרני אין מספיק חזון עבור כל כוחות קוונטיים להבין פיזיקה קוונטית. פערים בחזון יוצרים מערכת של סתירות ופרדוקסים. אולי העולם הקסום של מכניקת הקוונטים שומר את התשובות לשאלות שהוצגו.