13 подписчиков

Что особенного в квантовой физике?

19 сентября 202119 сен 2021

3 мин

Оглавление

Что означает Квант?
Кто разработал квантовую механику?
Что особенного в квантовой физике?

Квантовая физика-это изучение поведения материи и энергии на молекулярном, атомном, ядерном и даже меньшем микроскопическом уровнях. В начале 20-го века ученые обнаружили, что законы, управляющие макроскопическими объектами, не действуют одинаково в таких малых областях.

Что означает Квант?

"Квант" происходит от латинского слова, означающего "сколько". Это относится к дискретным единицам материи и энергии, которые предсказываются и наблюдаются в квантовой физике. Даже пространство и время, которые кажутся чрезвычайно непрерывными, имеют наименьшие возможные значения.

Кто разработал квантовую механику?

По мере того как ученые приобретали технологию для более точного измерения, наблюдались странные явления. Рождение квантовой физики приписывается работе Макса Планка 1900 года по излучению абсолютно черного тела. Разработкой этой области занимались Макс Планк, Альберт Эйнштейн, Нильс Бор, Ричард Фейнман, Вернер Гейзенберг, Эрвин Шредингер и другие выдающиеся деятели в этой области. По иронии судьбы, у Альберта Эйнштейна были серьезные теоретические проблемы с квантовой механикой, и он в течение многих лет пытался опровергнуть или изменить ее.

Что особенного в квантовой физике?

В области квантовой физики наблюдение за чем-либо действительно влияет на происходящие физические процессы.
Световые волны действуют как частицы, а частицы действуют как волны (так называемая корпускулярно-волновая двойственность).
Материя может перемещаться из одного места в другое, не перемещаясь через промежуточное пространство (так называемое квантовое туннелирование).
Информация мгновенно перемещается на огромные расстояния.
На самом деле, в квантовой механике мы обнаруживаем, что вся Вселенная на самом деле представляет собой ряд вероятностей. К счастью, он ломается при работе с большими объектами, как показал мысленный эксперимент с котом Шредингера.

Что такое квантовая запутанность?

Одной из ключевых концепций является квантовая запутанность, которая описывает ситуацию, когда несколько частиц связаны таким образом, что измерение квантового состояния одной частицы также накладывает ограничения на измерения других частиц. Это лучше всего иллюстрирует парадокс ЭПР. Хотя первоначально это был мысленный эксперимент, теперь это было подтверждено экспериментально с помощью проверки чего-то, известного как теорема Белла.

Квантовая оптика

Квантовая оптика-это раздел квантовой физики, который в основном фокусируется на поведении света, или фотонов. На уровне квантовой оптики поведение отдельных фотонов влияет на исходящий свет, в отличие от классической оптики, которая была разработана сэром Исааком Ньютоном. Лазеры - это одно из приложений, появившихся в результате изучения квантовой оптики.

Квантовая электродинамика (КЭД)

Квантовая электродинамика (КЭД) - это изучение взаимодействия электронов и фотонов. Он был разработан в конце 1940-х годов Ричардом Фейнманом, Джулианом Швингером, Синитро Томонаге и другими. Предсказания КЭД относительно рассеяния фотонов и электронов точны с точностью до одиннадцати знаков после запятой.

Единая теория поля

Единая теория поля-это совокупность направлений исследований, которые пытаются согласовать квантовую физику с общей теорией относительности Эйнштейна, часто пытаясь объединить фундаментальные силы физики.

Некоторые типы унифицированных теорий включают (с некоторым перекрытием):

Квантовая гравитация
Петлевая квантовая гравитация
Теория струн / Теория суперструн / М-Теория
Великая единая теория
Суперсимметрия
Теория всего

Другие названия для квантовой физики

Квантовую физику иногда называют квантовой механикой или квантовой теорией поля. Она также имеет различные подполя, как обсуждалось выше, которые иногда используются взаимозаменяемо с квантовой физикой, хотя квантовая физика на самом деле является более широким термином для всех этих дисциплин.