10 необикновено явление, мисловни експерименти и парадокси на квантовата механика - faktrum

1. котка на Шрьодингер

През 1935 г., физик Ервин Шрьодингер проведе мисловен експеримент, наречен по-късно "котка на Шрьодингер" - предложи теорията, че той е служил като предмет на обширни дебати в научната общност, а сега се използва в квантовите компютри и квантова криптография.

Шрьодингер е посочено да се докаже, че при спазване на макроскопски системи, възникнали в такива случаи, несигурност може да се избегне чрез извършване на пряко наблюдение на обекта. Обобщение на заключенията му е, че: известна котка трябва да бъде поставен в запечатан кутия с адски във вътрешността на машината, която при определени условия излъчва циановодородна газ токсични за живите организми. В същата кутия съдържа много малко количество на радиоактивно вещество, и един атом може да се разпадне или за следващия час, или с еднаква вероятност не се разтвори.

Ако този път не прави никакви преки наблюдения, че не трябва да се отвори кутията с котката, може да се предположи, че котката през цялото време, е как да остане жив, или ще загине. Съответно, докато експериментът не е потвърдено, котката остава едновременно жив и мъртъв - толкова дълго, колкото ние не отвори кутията и да видим резултата.

Долната линия е, че в природата не се случи това, и това се отнася както за живите организми и атоми - ядрото може или да се срутиха, или разделени, и междинното състояние е невъзможно. Въпреки това, преди да се пряко наблюдение на атома и котката са в състояние, наречено суперпозиция - с други думи, в две държави едновременно.

2. Klein парадокс

Въвеждане задача релативистична частица да пътуват през потенциалната бариера, потенциалната енергия на частицата е по-малка от височината на бариера - с други думи, енергията да се преодолее бариерата от стандарт частица няма да са достатъчни. От гледна точка на класическата механика на такова нещо е невъзможно, обаче, според квантовата механика, частица все още може да се преодолее бариерата.

По-точно, не е така: факта, че участието на определена енергия в силна областта ще има второ раждане, частици пара или античастици, което се случва от другата страна на бариерата.

3. парадокс на квантовата Зенон

Ако постоянно наблюдение на крехки квантови частици, той никога няма да може да се разбият, с други думи, при спазване на частица, ние по някакъв начин да направят разлика в състоянието си, например, да се информират си енергия или допълнителен импулс: за по-стабилно състояние на частицата, толкова повече -вероятно тя ще се разпадне.

За първи път ефект, описан от Алън Тюринг през 1957 г., но на практика това явление може да се наблюдава само в 1989 - експеримент, проведен Devid Vaynlend: веднага след като атомите, изложени на ултравиолетова радиация, преминаването им в две нива (възбуден) състояние се потиска.

двойственост 4. Wave частица

Принципът на тази концепция е, че обектът може да прояви едновременно двете свойствата на вълната и еритроцитите пример светлина е определена дължина на вълната, в много случаи показват електромагнитни свойства, но само като много светлина могат да бъдат представени под формата на елементарни частици - фотони това е, светлинни шоута и корпускулярни свойства.

От гледна точка на обикновения физика от него не е логично, но в квантовата физика, тази ситуация е допустима и, освен това, в случай на светлина еритроцитите и вълна свойства се подсилват взаимно.

Сега двойствеността на вълна-частица в голямата си част е предмет на теоретичен интерес, тъй като квантовата обекти не са нито частици, нито вълни в класическия смисъл на думата.

5. Quantum Entanglement

Принципът на квантовата заплитане е, че взаимодействието на само една частица на определена група от частици променя състоянието не само на обекта, който се влияе пряко, но всички други обекти в тази група. Следователно, обектите са взаимосвързани и връзката им остава постоянна, дори когато са на значително разстояние една от друга, или в съвсем различни условия.

Да вземем например един чифт фотони в заплетени състояние: ако промените първия фотон helicity назад от положителна на отрицателна, helicity на втория фотон винаги ще бъде отрицателно. Ако отново се промени първия фотон helicity отрицателен, втория фотон ще придобият позитивен helicity.

6. квантовото телепортиране

Телепортацията в квантовата механика телепортация се различава значително от тази, описана в произведенията на научната фантастика - с квантова телепортация невъзможно да предава енергия на определено разстояние или вещество. В този случай, прехвърля състоянието на квантов частиците в присъствието на друг, заплетени частици: в точката на прехвърляне е състоянието е унищожен, и в точката на приемане - е пресъздадена.

7. свръхфлуидност

Ако температурата на веществото в състояние квант на течност се охлажда почти до абсолютна нула, агентът ще придобие способността да тече през тесни канали, такива като, например, капилярна, без триене.

Научната обосновка явление е както следва: вещества могат атома квантовата течност (например, форма често се хелий-3) - бозони, така и по отношение на квантовата механика, произволен брой на частиците може да бъде в същото състояние. Колкото по-близо температурата е до абсолютната нула, по-голяма от броя на атомите, намиращи се в едно енергийно състояние, а в ултраниски температура сблъсък на енергия може да бъде много малък, така че не се срещат на разсейването на енергия в пролуките между атомите - тъй като енергията не се губи, а след това триене няма.

Доскоро се смяташе, че такова състояние е характерен само за течен хелий, но не толкова отдавна е установено, че е присъщо и твърд хелий, както и други вещества, които се основават на бозони, температурата е в близост до абсолютна нула.

8. свръхпроводимост

Свръхпроводимост - квантов ефект, при електрическото съпротивление на частиците е равен на нула, когато критичната температура (близо до абсолютна нула), с други думи, на електрически ток преминава през тези материали, почти никакво съпротивление.

Явление широко практическо приложение: по-специално, има т.нар свръхпроводниците - обикновено керамични и те включват течен азот, чиято температура - 77 ° К.

9. не-клониране теорема

Според квантовата теория, създаването на точно копие на всяко неизвестно квантово състояние е невъзможно. Клонирането в класическия смисъл на думата, е точно копие, но в квантовата механика чрез клониране означава създаване на състояние на мулти първоначални състояния на две или повече групи от частици.

Както е известно, групи на частиците могат да бъдат свързани заедно, и енергията може да бъде взаимосвързана тях. Въпреки това, за да предадат на енергетично състояние с абсолютна сигурност, от една група в друга е невъзможно, защото това противоречи на принципите на квантовата заплитане, но предприятието не е напълно идентично копие все още е възможно.

10. Парадоксът на Айнщайн - Подолски - Розен

Този парадокс показва, че законите на квантовата механика вече са пълни и в крайна сметка може да се наложи да бъде допълнен.

Си представим, че две частици едновременно образувани след разпадане на първоначалните частици: съгласно закона за запазване на инерция, общата инерция на получените частици трябва да бъде равна на инерцията на източника на частиците. Ето защо, ние може да се измери пулса на една от частиците, образувани и проста формула за изчисляване на инерцията на втори частици формира едновременно с него. На следващо място, ние имаме възможност да се измери инерцията на втората частица, която ние вече сме изчислили, и по този начин да получи за нея стойностите на две променливи, които се измерват в същото време това е невъзможно според законите на квантовата механика.

Подобно на този пост? Подкрепа Faktrum клик: