ใบไม้ร่วงสีทองของต้นไม้ที่ส่องประกายระยิบระยับ แสงแดดยามเย็นกระทบยอดอ่อนๆ แสงส่องทะลุกิ่งก้านและแสดงภาพบุคคลประหลาดกะพริบอยู่บนผนังของมหาวิทยาลัย "คัตเตอร์กา"
การจ้องมองของเซอร์แฮมิลตันค่อยๆ เลื่อนดูการเล่นของ chiaroscuro ในหัวของนักคณิตศาสตร์ชาวไอริช มีความคิด ความคิด และข้อสรุปที่หลอมละลายอย่างแท้จริง เขาทราบดีว่าคำอธิบายของปรากฏการณ์ต่างๆ มากมายด้วยความช่วยเหลือของกลไกของนิวตันนั้นเปรียบเสมือนการเล่นเงาบนกำแพง ร่างที่พันกันอย่างหลอกลวง และทิ้งคำถามมากมายที่ยังไม่ได้คำตอบ “บางทีอาจเป็นคลื่น… หรืออาจเป็นกระแสของอนุภาค” นักวิทยาศาสตร์รำพึง “หรือแสงเป็นปรากฏการณ์ของปรากฏการณ์ทั้งสอง เหมือนร่างที่ทอจากเงาและแสง”
จุดเริ่มต้นของฟิสิกส์ควอนตัม
การชมคนเก่งๆ และพยายามทำความเข้าใจว่าความคิดดีๆ นั้นถือกำเนิดมาได้อย่างไร ซึ่งเปลี่ยนวิถีวิวัฒนาการของมวลมนุษยชาติ แฮมิลตันเป็นหนึ่งในผู้ที่ยืนอยู่ที่จุดกำเนิดของฟิสิกส์ควอนตัม ห้าสิบปีต่อมา ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากได้มีส่วนร่วมในการศึกษาอนุภาคมูลฐานความรู้ที่ได้รับไม่สอดคล้องและไม่เรียบเรียง อย่างไรก็ตาม ก้าวแรกสั่นคลอน
ทำความเข้าใจไมโครเวิร์ลในต้นศตวรรษที่ 20
ในปี ค.ศ. 1901 ได้มีการนำเสนอแบบจำลองแรกของอะตอมและแสดงให้เห็นถึงความล้มเหลวจากมุมมองของอิเล็กโทรไดนามิกทั่วไป ในช่วงเวลาเดียวกัน Max Planck และ Niels Bohr ได้ตีพิมพ์ผลงานมากมายเกี่ยวกับธรรมชาติของอะตอม แม้จะทำงานอย่างอุตสาหะ แต่ก็ไม่มีความเข้าใจที่สมบูรณ์เกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม
ไม่กี่ปีต่อมา ในปี 1905 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันที่รู้จักกันน้อย Albert Einstein ได้ตีพิมพ์รายงานเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของควอนตัมแสงในสองสถานะ - คลื่นและ corpuscular (อนุภาค) ในงานของเขา มีการอธิบายเหตุผลของความล้มเหลวของแบบจำลอง อย่างไรก็ตาม วิสัยทัศน์ของไอน์สไตน์ถูกจำกัดด้วยความเข้าใจแบบเก่าเกี่ยวกับแบบจำลองอะตอม
หลังจากงานมากมายของ Niels Bohr และเพื่อนร่วมงานของเขาในปี 1925 ทิศทางใหม่ก็ถือกำเนิดขึ้น นั่นคือกลศาสตร์ควอนตัมชนิดหนึ่ง นิพจน์ทั่วไป - "กลศาสตร์ควอนตัม" ปรากฏขึ้นสามสิบปีต่อมา
เรารู้อะไรเกี่ยวกับควอนต้าและนิสัยใจคอของมันบ้าง
วันนี้ควอนตัมฟิสิกส์มาไกลพอสมควรแล้ว มีการค้นพบปรากฏการณ์ต่างๆ มากมาย แต่เรารู้อะไรจริงๆ? คำตอบถูกนำเสนอโดยนักวิทยาศาสตร์สมัยใหม่คนหนึ่ง "เราสามารถเชื่อในควอนตัมฟิสิกส์หรือไม่เข้าใจก็ได้" เป็นคำจำกัดความของ Richard Feynman คิดเกี่ยวกับมันเอง พอเพียงที่จะพูดถึงปรากฏการณ์เช่นควอนตัมพัวพันของอนุภาค ปรากฏการณ์นี้ทำให้โลกวิทยาศาสตร์ตกอยู่ในสภาพที่สับสนอย่างสมบูรณ์ ยิ่งตกใจคือผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกันนั้นไม่สอดคล้องกับกฎของนิวตันและไอน์สไตน์
เป็นครั้งแรกที่มีการกล่าวถึงผลกระทบของควอนตัมพัวพันของโฟตอนในปี 1927 ที่การประชุม Solvay Congress ครั้งที่ห้า มีการโต้เถียงกันอย่างดุเดือดระหว่าง Niels Bohr และ Einstein ความขัดแย้งของควอนตัมพัวพันได้เปลี่ยนความเข้าใจในสาระสำคัญของโลกวัสดุอย่างสมบูรณ์
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าร่างกายทั้งหมดประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน ดังนั้นปรากฏการณ์ทั้งหมดของกลศาสตร์ควอนตัมจึงสะท้อนให้เห็นในโลกปกติ Niels Bohr กล่าวว่าถ้าเราไม่ดูดวงจันทร์ก็ไม่มีอยู่จริง ไอน์สไตน์มองว่าสิ่งนี้ไม่สมเหตุสมผลและเชื่อว่าวัตถุนั้นมีอยู่โดยอิสระจากผู้สังเกต
เมื่อศึกษาปัญหาของกลศาสตร์ควอนตัม เราควรเข้าใจว่ากลไกและกฎหมายของมันเชื่อมโยงถึงกันและไม่เชื่อฟังฟิสิกส์คลาสสิก มาทำความเข้าใจกับพื้นที่ที่มีการโต้เถียงกันมากที่สุด - การพัวพันควอนตัมของอนุภาค
ทฤษฎีควอนตัมพัวพัน
เพื่อเริ่มต้น ควรทำความเข้าใจว่าฟิสิกส์ควอนตัมเปรียบเสมือนหลุมลึกที่ทุกสิ่งสามารถค้นพบได้ ปรากฏการณ์ควอนตัมพัวพันเมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมาได้รับการศึกษาโดย Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck และนักฟิสิกส์อีกหลายคน ตลอดศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์หลายพันคนทั่วโลกได้ศึกษาและทดลองอย่างจริงจัง
โลกอยู่ภายใต้กฎฟิสิกส์ที่เข้มงวด
เหตุใดจึงมีความสนใจในความขัดแย้งของกลศาสตร์ควอนตัมเช่นนี้ ทุกอย่างเรียบง่ายมาก: เราดำเนินชีวิตโดยปฏิบัติตามกฎบางประการของโลกทางกายภาพ ความสามารถในการ "บายพาส" พรหมลิขิตเปิดประตูเวทย์มนตร์เกินกว่าที่ทุกอย่างเป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น แนวคิดเรื่อง "แมวของชโรดิงเงอร์" นำไปสู่การควบคุมสสาร นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะส่งข้อมูลทางไกลซึ่งเป็นสาเหตุของการพัวพันควอนตัม การส่งข้อมูลจะกลายเป็นทันทีโดยไม่คำนึงถึงระยะทางปัญหานี้ยังอยู่ในระหว่างการศึกษา แต่มีแนวโน้มในเชิงบวก
การเปรียบเทียบและความเข้าใจ
ควอนตัมพัวพันมีเอกลักษณ์อย่างไร จะเข้าใจได้อย่างไร และเกิดอะไรขึ้นกับมัน? ลองคิดดูสิ สิ่งนี้จะต้องมีการทดลองทางความคิด ลองนึกภาพว่าคุณมีสองกล่องในมือของคุณ แต่ละคนมีหนึ่งลูกที่มีแถบ ตอนนี้เราให้กล่องหนึ่งกล่องแก่นักบินอวกาศ แล้วเขาก็บินไปดาวอังคาร ทันทีที่คุณเปิดกล่องและเห็นว่าแถบบนลูกบอลอยู่ในแนวนอน จากนั้นในอีกกล่องหนึ่ง ลูกบอลจะมีแถบแนวตั้งโดยอัตโนมัติ นี่จะเป็นการพัวพันควอนตัมที่แสดงด้วยคำง่ายๆ: วัตถุหนึ่งกำหนดตำแหน่งของอีกวัตถุ
อย่างไรก็ตาม ควรเข้าใจว่านี่เป็นเพียงคำอธิบายเพียงผิวเผินเท่านั้น เพื่อให้ได้ควอนตัมพัวพัน จำเป็นที่อนุภาคจะมีต้นกำเนิดเหมือนกัน เหมือนฝาแฝด
สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าการทดลองจะหยุดชะงักหากมีคนก่อนที่คุณจะมีโอกาสดูวัตถุอย่างน้อยหนึ่งชิ้น
ควอนตัมพัวพันถูกนำมาใช้ที่ไหน
หลักการควอนตัมพัวพันสามารถใช้ส่งข้อมูลในระยะทางไกลได้ทันที ข้อสรุปดังกล่าวขัดแย้งกับทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ มันบอกว่าความเร็วสูงสุดของการเคลื่อนไหวนั้นมีอยู่ในแสงเท่านั้น - สามแสนกิโลเมตรต่อวินาที การถ่ายโอนข้อมูลนี้ทำให้สามารถเคลื่อนย้ายมวลสารได้
ทุกสิ่งในโลกคือข้อมูลรวมถึงสสาร นักฟิสิกส์ควอนตัมได้ข้อสรุปนี้ ในปี 2008 ตามฐานข้อมูลเชิงทฤษฎี เป็นไปได้ที่จะเห็นสิ่งกีดขวางควอนตัมด้วยตาเปล่า
อีกครั้งหนึ่งที่บ่งบอกว่าเราใกล้จะพบกับการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ - การเคลื่อนตัวในอวกาศและเวลา เวลาในจักรวาลนั้นไม่ต่อเนื่องกัน ดังนั้นการเคลื่อนที่ในทันทีในระยะทางที่กว้างใหญ่ทำให้สามารถเข้าไปในความหนาแน่นของเวลาที่ต่างกันได้ (ตามสมมติฐานของไอน์สไตน์ บอร์) บางทีในอนาคตมันอาจจะเป็นจริงเหมือนกับโทรศัพท์มือถือในปัจจุบัน
อีเธอร์ไดนามิกส์และควอนตัมพัวพัน
ตามที่นักวิทยาศาสตร์ชั้นนำบางคนกล่าวว่าการพัวพันควอนตัมอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าพื้นที่นั้นเต็มไปด้วยอีเธอร์ชนิดหนึ่ง - สสารสีดำ อนุภาคมูลฐานใด ๆ ดังที่เราทราบมีอยู่ในรูปของคลื่นและอนุภาค (อนุภาค) นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าอนุภาคทั้งหมดอยู่บน "ผืนผ้าใบ" ของพลังงานมืด นี้ไม่ง่ายที่จะเข้าใจ ลองคิดดูในอีกทางหนึ่ง - วิธีการเชื่อมโยง
ลองนึกภาพตัวเองบนชายหาด ลมอ่อนๆ และลมพัดเบาๆ เห็นคลื่น? และที่ไหนสักแห่งในระยะไกลในเงาสะท้อนของดวงอาทิตย์ก็มองเห็นเรือใบ
เรือจะเป็นอนุภาคมูลฐานของเราและทะเลจะเป็นอีเธอร์ (มืดพลังงาน).ทะเลสามารถเคลื่อนไหวในรูปของคลื่นและหยดน้ำที่มองเห็นได้. ในทำนองเดียวกัน อนุภาคมูลฐานทั้งหมดอาจเป็นแค่ทะเล (ส่วนที่เป็นส่วนประกอบสำคัญ) หรืออนุภาคที่แยกจากกัน - หยดน้ำ
นี่คือตัวอย่างง่ายๆ ทุกอย่างซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย อนุภาคที่ไม่มีผู้สังเกตการณ์อยู่ในรูปแบบของคลื่นและไม่มีตำแหน่งที่แน่นอน
เรือใบสีขาวเป็นวัตถุที่โดดเด่นแตกต่างจากพื้นผิวและโครงสร้างของน้ำทะเล ในทำนองเดียวกัน มี "จุดสูงสุด" ในมหาสมุทรแห่งพลังงานที่เราสามารถรับรู้ได้ว่าเป็นการแสดงออกของพลังที่เรารู้จักซึ่งได้หล่อหลอมส่วนวัตถุของโลก
ไมโครเวิร์ลใช้ชีวิตตามกฎหมายของตัวเอง
หลักการของควอนตัมพัวพันสามารถเข้าใจได้ถ้าเราคำนึงถึงความจริงที่ว่าอนุภาคมูลฐานอยู่ในรูปของคลื่น หากไม่มีตำแหน่งและลักษณะเฉพาะ อนุภาคทั้งสองอยู่ในมหาสมุทรแห่งพลังงาน ในขณะที่ผู้สังเกตปรากฏขึ้น คลื่นจะ "เปลี่ยน" เป็นวัตถุที่สัมผัสได้ อนุภาคที่สอง สังเกตระบบสมดุล ได้มาซึ่งคุณสมบัติตรงข้าม
บทความที่อธิบายไม่ได้มุ่งเป้าไปที่คำอธิบายทางวิทยาศาสตร์ที่กว้างขวางของโลกควอนตัม ความสามารถของบุคคลธรรมดาที่จะเข้าใจนั้นขึ้นอยู่กับความพร้อมในการทำความเข้าใจเนื้อหาที่นำเสนอ
ฟิสิกส์ของอนุภาคศึกษาการพัวพันของสถานะควอนตัมโดยพิจารณาจากการหมุน (การหมุน) ของอนุภาคมูลฐาน
ภาษาวิทยาศาสตร์ (ตัวย่อ) - การพัวพันควอนตัมถูกกำหนดโดยสปินที่แตกต่างกัน ที่ในกระบวนการสังเกตวัตถุ นักวิทยาศาสตร์เห็นว่าหมุนได้เพียง 2 รอบเท่านั้น - ตามแนวและข้าม น่าแปลกที่ตำแหน่งอื่นอนุภาคไม่ "ก่อให้เกิด" ต่อผู้สังเกต
สมมติฐานใหม่ - มุมมองใหม่ของโลก
การศึกษาพิภพเล็ก - พื้นที่ของอนุภาคมูลฐาน - ทำให้เกิดสมมติฐานและข้อสันนิษฐานมากมาย ผลกระทบของการพัวพันกับควอนตัมทำให้นักวิทยาศาสตร์นึกถึงการมีอยู่ของควอนตัมไมโครแลตทิสบางชนิด ตามความเห็นของพวกเขา ที่แต่ละโหนด - จุดตัด - มีควอนตัม พลังงานทั้งหมดเป็นโครงข่ายเชิงบูรณาการ และการปรากฎตัวและการเคลื่อนที่ของอนุภาคทำได้ผ่านโหนดของโครงตาข่ายเท่านั้น
ขนาดของ "หน้าต่าง" ของตะแกรงดังกล่าวค่อนข้างเล็ก และการวัดอุปกรณ์ที่ทันสมัยเป็นไปไม่ได้ อย่างไรก็ตาม เพื่อยืนยันหรือหักล้างสมมติฐานนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงตัดสินใจศึกษาการเคลื่อนที่ของโฟตอนในโครงข่ายควอนตัมเชิงพื้นที่ สิ่งสำคัญที่สุดคือโฟตอนสามารถเคลื่อนที่ได้ทั้งแบบตรงและแบบซิกแซก - ตามแนวทแยงของโครงตาข่าย ในกรณีที่สอง เมื่อเอาชนะระยะทางที่ไกลกว่า เขาจะใช้พลังงานมากขึ้น ดังนั้น มันจะแตกต่างจากโฟตอนที่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรง
บางทีเราจะได้เรียนรู้ว่าเราอยู่ในตารางควอนตัมเชิงพื้นที่ หรือสมมติฐานนี้อาจผิด อย่างไรก็ตาม มันเป็นหลักการของการพัวพันควอนตัมที่บ่งบอกถึงความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของโครงตาข่าย
พูดง่ายๆ ในสมมติ "คิวบ์" เชิงพื้นที่ คำจำกัดความของใบหน้าหนึ่งมีความหมายตรงกันข้ามอย่างชัดเจนกับอีกหน้าหนึ่ง นี่คือหลักการรักษาโครงสร้างของพื้นที่ -เวลา
ตอนจบ
เพื่อทำความเข้าใจโลกมหัศจรรย์และลึกลับของฟิสิกส์ควอนตัม คุณควรพิจารณาหลักสูตรวิทยาศาสตร์อย่างใกล้ชิดในช่วงห้าร้อยปีที่ผ่านมา เมื่อก่อนโลกแบนไม่เป็นทรงกลม เหตุผลก็ชัดเจนนะ ถ้าเอาเป็นทรงกลม น้ำแล้วคนก็ทนไม่ได้
อย่างที่เราเห็น ปัญหามีอยู่ในกรณีที่ไม่มีวิสัยทัศน์ที่สมบูรณ์ของกองกำลังแสดงทั้งหมด เป็นไปได้ว่าวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ขาดวิสัยทัศน์ของแรงกระทำทั้งหมดเพื่อทำความเข้าใจฟิสิกส์ควอนตัม ช่องว่างในการมองเห็นทำให้เกิดระบบความขัดแย้งและความขัดแย้ง บางทีโลกมหัศจรรย์ของกลศาสตร์ควอนตัมอาจมีคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้
