Квантын онол нь бөөмс нь нэгэн зэрэг хэд хэдэн газар байж, нэг газраас нөгөөд нэн даруй хөдөлдөг орчлон ертөнцийг тодорхойлдог. Энэ үзэл баримтлал нь бидний бардам зан чанарыг хязгаарладаг, учир нь дэлхий санагдсанаас хамаагүй илүү төвөгтэй, олон янз байдаг. Гэсэн хэдий ч квант онолын хуулиуд нь дугтуйны ард бичиж болохуйц энгийн байдаг.
Аудио шахалт хэрхэн ажилладаг
Долгионыг түүний бүрэлдэхүүн хэсэг болох синусын долгион болгон задлах нь аудио шахалтын технологийн үндэс юм. Дууны долгион таны дуртай аялгууг үүсгэж байгааг төсөөлөөд үз дээ. Энэхүү нарийн төвөгтэй долгионыг түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хувааж болно. Анхны дууг бүрэн нарийвчлалтай хуулбарлахын тулд бие даасан олон синус долгион шаардагддаг боловч тэдгээрийн ихэнхийг нь аудио бичлэгийн хүлээн зөвшөөрөгдсөн чанарт огт нөлөөлөхгүйгээр устгаж болно.
"Хоосон" атомууд
Дотор талаасаа атом бол хачирхалтай зүйл юм. Хэрэв та протон дээр зогсоод тэндээс атомын дотоод орон зай руу харвал зөвхөн хоосон зүйл л харагдах болно. Электронууд нь гарнаас хол зайд байсан ч харагдахад хэтэрхий жижиг байх болно, гэхдээ ийм зүйл тохиолдох магадлал багатай. Хэрэв та Английн эргийн ойролцоо "протон дээр" зогсож байгаа бол атомын тодорхой бус хязгаар Францын хойд хэсгийн фермүүдийн хаа нэгтээ байрлах болно.
Усан үзмийн хэмжээтэй орчлон
Хэмжээгүй материйн энгийн хэлтэрхийнүүдтэй ажиллахын сайхан давуу тал бол үзэгдэх орчлон ертөнцийг хэзээ нэгэн цагт бэрсүүт жүрж, тэр ч байтугай тээглүүрийн хэмжээтэй биет болгон шахаж байсан гэж бид амархан төсөөлж чадна. Иймэрхүү бодлууд хичнээн толгой эргэм байсан ч ийм шахалтыг боломжгүй гэж зарлах шалтгаан байхгүй.
Квантын үсрэлт
Бид 1-р атомд электрон 2-ыг атом 2-т орууллаа гэж төсөөлөөд үз дээ. Хэсэг хугацааны дараа "электрон 1 атом 1-д хэвээр байна" гэсэн үг утгагүй болно. Энэ нь мөн атом 2-т байж болно, учир нь электрон квант үсрэлт хийсэн байх магадлал үргэлж байдаг. Болж болох бүх зүйл бодитоор тохиолддог бөгөөд электронууд хормын дотор бүх ертөнцийг тойрон амархан нисч чаддаг.
Хиггсийн бозонууд
Питер Хиггс хоосон орон зай тодорхой бөөмсөөр дүүрэн байдаг гэж үзсэн. Тэд амралтгүйгээр Орчлон ертөнцийн бүх бөөмстэй байнга харилцан үйлчилж, хөдөлгөөнийг нь удаашруулж, масс үүсгэдэг. Энгийн бодис ба Хиггсийн тоосонцороор дүүрсэн вакуум хоорондын харилцан үйлчлэлийн үр дүнд дэлхий ертөнц хэлбэр дүрсгүйгээс олон янз болж, одод, галактикууд болон хүмүүсээр амьдардаг.
Энгийн бөөмс нь нэгэн зэрэг хэд хэдэн газар байж, орчлон ертөнцийн нэг захаас нөгөө зах руу нэн даруй шилжиж чаддаг болох нь харагдаж байна. Хэдийгээр та үүнийг "барьсан" ч гэсэн энэ нь долгион ба бөөмсийг хоёуланг нь төлөөлж чаддаг, заримдаа аль нь ч биш, нөгөө нь ч байж чадахгүй. Зарим бөөмс нь маш мэдрэмтгий тул ажиглалтын үйл явц нь тэдний шинж чанарыг өөрчилдөг.
Эрдэмтэд квант онолыг ойлгодог хүн дэлхийн бүх зүйлийг ойлгоно гэж хошигнодог. Энэ нь өөрийн гэсэн давстай. Ном"Квантын ертөнц" , MYTH хэвлэлийн газраас эрхлэн гаргасан ном нь ертөнцийн бүтцийг хамгийн нарийн түвшинд ойлгоход тань туслах болно.
Квантын физикийн тоосонцор хэмжээлшгүй жижиг: атомын цөм хүртэл тэдний хувьд уул нь элсний ширхэгтэй адил том байдаг. Бидний хоосон орон зай гэж ойлгоод дассан вакуум нь үнэндээ хором бүр хаанаас ч юм олон тоосонцор гарч ирж, мөргөлдөж, шинийг төрүүлж, алга болдог уур амьсгалтай бодис юм.
Жишээлбэл, ийм удаан хугацааны туршид илрээгүй байсан Хиггс бозонууд сансар огторгуйн бүх цэгүүдэд нэвчиж байдаг. Тэд бол бодис масстай байдаг гэдгийг "хариуцдаг" хүмүүс юм. Хэрэв та хүн бөөгнөрөлтэй хүмүүсийн дундуур хэрхэн явж байгааг төсөөлж байгаа бол энэ зургийг орчлон ертөнцийн бүх бөөмс дээрх бозоны үйлдэлтэй харьцуулж болно - тэд тэднийг түлхэж, замаа өөрчилж, удаашруулдаг. Зөвхөн фотонууд Хиггсийн бозонуудтай харьцдаггүй тул ийм гайхалтай хурдтайгаар хөдөлдөг - секундэд 300,000 км. Өөрөөр хэлбэл, гэрлийн хурд нь массгүй бөөмсийн хурд юм.
Эрдэмтэд аливаа бодисыг эрчим хүч болгон хувиргавал ердөө гуравхан грамм нь жижиг хотыг 100 жил хангах боломжтой гэж тооцоолжээ. Одоо бүр илүү сонирхолтой мэдээлэл: вакуумд хэр их энерги нуугдаж байна вэ? Хариулт нь гайхалтай: вакуум нь үл үзэгдэх тоосонцороор ханасан тул 1 шоо метр "хоосон" энерги нь Нарны бүхэл бүтэн мянган жилийн хугацаанд үйлдвэрлэдэгтэй адил юм! Энэ унтаа эрчим хүчтэй харьцуулахад атомын цахилгаан станцад ашигладаг цөмийн задралын энерги хүртэл бүдэг бадаг.
Энэ ном нь анхаарал татаж байна"Квантын ертөнц" Хэдийгээр энэ нь ойлгомжгүй, ойлгомжгүй объектуудын тухай өгүүлсэн ч одоогийн байдлаас салдаггүй бөгөөд квант процессууд хамгийн энгийн зүйлд хэрхэн тусалдаг талаар өгүүлдэг. Жишээлбэл, ухаалаг гар утсаа хар. Анхны транзисторыг 1947 онд бүтээсэн бол 1953 онд анхны транзистор компьютер нь 92 транзистороос бүрдсэн бөгөөд одоо гар утсанд тэрбум орчим нь байдаг! Транзисторын ажиллагаа нь квант онолын чухал хэрэглээ бөгөөд орчин үеийн ертөнц бүхэлдээ хагас дамжуулагч технологи дээр бүтээгдсэн.
Энэхүү ном нь шинжлэх ухааны хамгийн сүүлийн үеийн ололт амжилтыг алдартай боловч хялбаршуулсан танилцуулга хэлбэрээр толилуулж байна. Уншигч нүднээс, тэр байтугай микроскопоос юу нуугдаж байгааг харах боломжтой болно: электронууд нь атомын цөмийг тойрсон "жижиг гаригууд" биш, харин тэдгээрийн доторх электроныг олох янз бүрийн магадлал бүхий энергийн бөмбөрцөгүүд юм; өнгө нь электронууд энерги алдах үед ялгардаг фотонууд юм; Орчлон ертөнцийн бүх тоосонцор бие биенийхээ тухай "мэддэг" ба бусад олон зүйл. Хэцүү тохиолдолд, мэдээлэл нь ер бусын, утгагүй мэт санагдах үед номын зохиогчид график, томьёо, зураг, гэнэтийн харьцуулалт хийдэг.
Тэгэхээр энэ ертөнц юунаас бүрддэг вэ: атом ба гаригууд, вакуум ба одод, бидний эргэн тойрон дахь объектууд - мөн та бид хоёр?
Мэдээж Хью Эверетт өөрийн "олон ертөнц"-ийн онолыг бусад физикчидтэй ярилцахыг оролдсон боловч хариуд нь зөвхөн гайхшрал эсвэл хайхрамжгүй хандсан. Нэгэн физикч, Техасын Их Сургуулийн Брайс ДеВитт Эвереттийн онолыг эсэргүүцэж, "Би зүгээр л хуваагдаж байгаагаа мэдэрч чадахгүй байна" гэж хэлсэн. Гэвч Эвереттийн хувьд энэ хариу үйлдэл нь Галилеогийн шүүмжлэгчдийн хариу үйлдлийг санагдуулсан бөгөөд тэд дэлхийн хөдөлгөөнийг мэдэрдэггүй гэжээ. (Дьюитт эцэст нь Эверетт рүү урваж, энэ онолыг дэмжигчдийн нэг болсон.)
Хэдэн арван жилийн турш олон ертөнцийн онол бүрхэг байдалд оров. Энэ нь үнэн байх нь хэтэрхий гайхалтай санагдсан. Эвереттийн Принстон дахь зөвлөх Жон Уилер эцэст нь уг концепц хэт их ачаа тээш авчирсан гэж дүгнэжээ. Гэвч хэзээ нэгэн цагт Эвереттийн онол гэнэт моод болж, одоо физикийн ертөнцийг ихээхэн сонирхож байна. Физикчид одоогоор квантын онолыг өнөөг хүртэл "тооцоогүй" үлдсэн хамгийн сүүлийн хэсэг болох Орчлон ертөнц рүү ашиглахыг оролдож байна. Тодорхой бус байдлын зарчмыг бүхэлд нь орчлон ертөнцөд хэрэгжүүлэх оролдлого нь олон ертөнцийн тухай ойлголтыг амьдралд авчирдаг.
"Квантын сансар судлал" гэсэн ойлголт нь эхлээд харахад нэр томьёоны хувьд зөрчилтэй мэт санагддаг: эцэст нь квантын онол нь атомуудын өчүүхэн ертөнцийг авч үздэг бол сансар огторгуйн ертөнцийг бүхэлд нь авч үздэг. Гэхдээ энэ талаар бодоорой: Их тэсрэлтийн үед орчлон ертөнц электроноос хамаагүй жижиг байсан. Аливаа физикч электроныг квант онолын үүднээс авч үзэх ёстой гэдэгтэй санал нийлэх болно; Энэ нь электроныг магадлалын долгионы тэгшитгэлээр (Диракийн тэгшитгэл) дүрсэлсэн бөгөөд хэд хэдэн зэрэгцээ төлөвт байж болно гэсэн үг юм. Гэхдээ хэрэв электроныг квантлах шаардлагатай бөгөөд Орчлон ертөнц нэг удаа электроноос жижиг байсан бол Орчлон ертөнцийг мөн квантчилж, зэрэгцээ төлөвт орших ёстой. Энэ нь уг онол нь олон ертөнцийн тухай санааг бий болгодог гэсэн үг юм.
Гэсэн хэдий ч Нильс Борын Копенгагены тайлбарыг бүх орчлон ертөнцөд хэрэглэхэд ноцтой бэрхшээлтэй тулгардаг. Ерөнхийдөө Копенгагены тайлбарт квант механикийн курс бүрд заадаг боловч ажиглалт нь долгионы функцийг сүйрүүлэхэд хүргэдэг "ажиглагч" шаарддаг. Макро ертөнцийг тодорхой төлөвт засахын тулд ажиглалтын үйл явц зайлшгүй шаардлагатай болох нь харагдаж байна. Гэхдээ та яаж Орчлон ертөнцөөс "гадна" байж, Ертөнцийг гаднаас нь ажиглаж чадах вэ? Хэрэв Орчлон ертөнцийг тодорхой долгионы функцээр дүрсэлсэн бол "гадны" ажиглагч Орчлон ертөнцийн тодорхой төлөвийг хэрхэн тодорхойлж, энэ функцийг сүйрүүлэх вэ? Түүгээр ч зогсохгүй зарим эрдэмтэд орчлон ертөнцийг "гаднаас" ажиглах чадваргүй байгаа нь Копенгагены тайлбарт ноцтой, бүр үхлийн аюултай дутагдал гэж үздэг.
"Олон ертөнц" гэсэн ойлголт нь энэ асуудлыг маш энгийнээр шийддэг: Орчлон ертөнц нь ертөнцийн долгионы функц гэгддэг мастер долгионы функцээр тодорхойлогддог олон зэрэгцээ төлөвт нэгэн зэрэг оршдог. Квантын сансар судлалын дагуу орчлон ертөнц вакуумын квант хэлбэлзлээс үүссэн, өөрөөр хэлбэл. орон зай цаг хугацааны хөөстэй жижигхэн хөөс шиг. Ихэнх шинэ төрсөн орон зай-цаг хугацааны хөөстэй орчлон ертөнцүүд том тэсрэлт, дараа нь том хямралыг мэдэрдэг. Энэ нь "хоосон" дотор ч гэсэн тасралтгүй үйл ажиллагаа явагдаж, жижигхэн орчлон ертөнцүүд гарч ирээд, дараа нь алга болдог гэсэн үг боловч эдгээр үйл явдлын цар хүрээ нь бидний бүдүүлэг хэрэглүүрүүдэд хэтэрхий бага байна. Нэг өдөр яагаад ч юм сансар цаг хугацааны хөөсөнцөрийн нэг бөмбөлөг буцаж нурж, өөрийн Big Crunch-д алга болоогүй, харин үргэлжлүүлэн өргөссөн. Энэ бол бидний орчлон ертөнц байсан. Хэрэв та Алан Гутыг сонсвол манай ертөнц бүхэлдээ нэг том үнэгүй зүйл болох нь харагдаж байна.
Квант сансар судлалд физикчид электрон ба атомын долгионы функцийг дүрсэлсэн Шредингерийн тэгшитгэлийн аналогоос эхэлдэг. Тэд мөн "Орчлон ертөнцийн долгионы функц" дээр ажилладаг Девитт-Вилерийн тэгшитгэлийг ашигладаг. Ерөнхийдөө Шредингерийн долгионы функц нь орон зай, цаг хугацааны цэг бүрт тодорхойлогддог тул бид орон зай, цаг хугацааны аль ч цэгээс электрон олох магадлалыг тооцоолж болно. Гэхдээ "Орчлон ертөнцийн долгионы функц" нь бүх боломжит ертөнцийн багц дээр тодорхойлогддог. Хэрэв энэ нь тодорхой нэг ертөнцийн долгионы функц нь том юм бол энэ нь Орчлон ертөнц яг ийм төлөвт байх магадлал маш өндөр байна гэсэн үг юм.
Хокинг яг энэ үзэл бодлыг дэмждэг. Тэрээр манай Орчлон ертөнц онцгой, өвөрмөц бөгөөд бусад бүх орчлон ертөнцөөс ялгаатай гэж мэдэгджээ. Хэрэв манай ертөнцийн долгионы функц том бол бусад хүмүүсийн хувьд энэ нь бараг тэг юм. Олон ертөнцөд манай орчлон ертөнцөөс өөр орчлон ертөнц оршин тогтнох магадлал 0 биш, гэхдээ маш бага байдаг, гэхдээ манай Орчлон ертөнц хамгийн их магадлалтай байдаг. Ерөнхийдөө Хокинг инфляцийн үзэгдлийг ингэж логикоор нотлохыг оролдож байна. Дэлхийн энэ зураг дээр инфляцийн үйл явц эхэлдэг орчлон ертөнц нь ийм зүйл тохиолддоггүй орчлон ертөнцөөс илүү магадлалтай тул манай Орчлон ертөнцөд ийм үйл явц явагдсан.
Манай орчлон ертөнцийн үүслийн тухай онол нь анх харахад огтхон ч батлагдах боломжгүй мэт санагдана; Гэсэн хэдий ч энэ нь хэд хэдэн энгийн ажиглалттай нийцдэг. Нэгдүгээрт, олон физикчид манай орчлон ертөнц дэх эерэг ба сөрөг цахилгаан цэнэгийн нийлбэр тэгтэй тэнцүү байдаг - наад зах нь туршилтын алдааны хязгаарт багтах гайхалтай баримтыг онцлон тэмдэглэв. Сансар огторгуйд давамгайлах хүч нь таталцлын хүч байх нь бидний хувьд байгалийн юм шиг санагддаг, гэхдээ энэ нь сөрөг ба эерэг цэнэгүүд бие биенээ яг нөхдөг учраас л тохиолддог. Хэрэв дэлхий дээр эерэг ба сөрөг цэнэгийн хооронд өчүүхэн ч гэсэн тэнцвэргүй байдал байсан бол цахилгаан хүч нь дэлхийг холбодог таталцлын хүчийг даван туулж, манай гарагийг зүгээр л салгах боломжтой байв. Нийт эерэг ба сөрөг цэнэгийн хоорондох яг тэнцвэрийг, ялангуяа Орчлон ертөнц "юунаас ч" үүссэн, "юу ч" нь тэг цахилгаан цэнэгтэй байдгаараа хялбархан тайлбарлаж болно.
Хоёрдугаарт, манай Орчлон ертөнц тэг эргэлттэй. Курт Годел янз бүрийн галактикуудын эргэлтийг задлан шинжилж, нийлбэрлэн манай орчлон ертөнц эргэдэг гэдгийг нотлохыг олон жилийн турш оролдсон боловч өнөөдөр одон орон судлаачид манай ертөнцийн нийт эргэлт тэгтэй тэнцүү гэдэгт итгэлтэй байна. Дахин хэлэхэд энэ баримтыг Орчлон ертөнц "юу ч биш" -ээс үүссэн, "юу ч" нь тэг эргэлттэй байдагтай хялбархан тайлбарлаж болно. Гуравдугаарт, орчлон ертөнц оргүйгээс үүссэн нь түүний доторх материйн нийт энергийн агууламж яагаад ийм бага, магадгүй тэг байдгийг тайлбарлахад тусална. Хэрэв та материйн эерэг энерги ба таталцалтай холбоотой сөрөг энергийг нэмбэл тэдгээр нь бие биенээ үгүйсгэдэг бололтой. Харьцангуйн ерөнхий онолоор бол Ертөнц хаалттай бөгөөд хязгаарлагдмал бол түүний доторх материйн энергийн нийт хэмжээ яг тэг байх ёстой. (Хэрэв орчлон ертөнц нээлттэй бөгөөд хязгааргүй бол энэ нь үнэн байх албагүй, гэхдээ инфляцийн онол нь манай Орчлон дахь материйн энергийн нийт хэмжээ маш бага байгааг харуулж байна.)
Энэ бүхэн нэг сонирхолтой асуултыг нээлттэй үлдээж байна. Хэрэв физикчид хэд хэдэн төрлийн зэрэгцээ орчлон ертөнц оршин тогтнох боломжийг үгүйсгэж чадахгүй бол тэдэнтэй холбоо тогтоох боломжтой юу? Тэдэнтэй уулзах уу? Эсвэл бусад орчлон ертөнцийн амьтад манай ертөнцөд аль хэдийн очсон байх болов уу?
Манайхтай синхрончлолоо алдсан бусад квант ертөнцтэй холбоо тогтоох нь тийм ч магадлал багатай юм шиг санагддаг. Манай Орчлон ертөнц бусад ертөнцтэй синхрончлолоо алдсан шалтгаан нь манай атомууд хүрээлэн буй ертөнцийн бусад атомуудтай байнга мөргөлдөж байсантай холбоотой юм. Мөргөлдөөн үүсэх бүрт атомын долгионы функц бага зэрэг "шахсан"; параллель ертөнцийн тоо цөөрнө гэсэн үг. Уулзалт бүр боломжит сонголтуудын тоог бууруулдаг. Ийм олон триллион атомын "бяцхан нуралт" нь бидний биеийн бүх атомууд тодорхой төлөвт бүрэн сүйрч, хөлдсөн гэсэн хуурмаг байдлыг бий болгодог. Эйнштейний "объектив бодит байдал" нь бидний бие дэх асар олон тооны атомууд хоорондоо байнга мөргөлдөж байдгаас үүдэлтэй зүгээр л хуурмаг зүйл юм; мөн ийм мөргөлдөөн бүрт боломжит орчлон ертөнцийн тоо багасдаг.
Энэ байдлыг камерын линзний фокусгүй зурагтай зүйрлэж болно. Үүний нэгэн адил бичил ертөнцөд бүх зүйл өөрчлөгддөг, тодорхой бус харагддаг. Гэхдээ камерын фокусыг бага зэрэг тохируулсны дараа зураг дээр шинэ дэлгэрэнгүй мэдээлэл гарч ирнэ; Тохируулах бүрээр зураг бүхэлдээ илүү хурц, тод болдог. Үүний нэгэн адил, хөрш атомуудтай атомуудын триллион жижиг мөргөлдөөн нь боломжит орчлон ертөнцийн тоог дахин дахин багасгадаг. Тиймээс бид өөрчлөгддөг бичил ертөнцөөс тогтвортой макро ертөнц рүү саадгүй шилждэг.
Тиймээс, тэгтэй тэнцүү биш бол биднийхтэй төстэй өөр квант ертөнцтэй харилцан үйлчлэх магадлал таны бие дэх атомын тоо нэмэгдэхийн хэрээр хурдан буурдаг. Гэвч бидний хүн нэг бүрд их наяд, их наяд атомууд байдаг тул үлэг гүрвэлүүд эсвэл харь гарагийнхан амьдардаг өөр ертөнцтэй холбоо тогтоох боломж хязгааргүй бага юм. Бид ийм үйл явдлыг Орчлон ертөнц оршин тогтнохоос хамаагүй удаан хүлээх хэрэгтэй болно гэж таамаглаж болно.
Тиймээс бид параллель квант ертөнцтэй холбоо тогтоохыг бүрэн үгүйсгэж чадахгүй, гэхдээ энэ үйл явдал маш ховор болох нь ойлгомжтой - эцсийн эцэст манай Орчлон ертөнц тэдэнтэй уялдаа холбоогоо алдсан. Гэвч сансар судлалд бид бас нэгэн төрлийн зэрэгцээ орчлон ертөнцтэй тулгардаг: хөөстэй ваннд савангийн хөөс мэт бие биентэйгээ зэрэгцэн оршдог орчлон ертөнцөөс бүрддэг Олон ертөнц. Олон ертөнц дэх өөр ертөнцтэй холбоо тогтоох нь огт өөр түүх юм. Энэ бол мэдээж хэцүү асуудал боловч соёл иргэншил үүнийг шийдэж чадна.
Бидний өмнө дурдсанчлан, сансарт нүх нээх эсвэл орон зай-цаг хугацааны хөөсийг нэмэгдүүлэхийн тулд бүх мэдэгдэж буй физик хуулиуд сүйрдэг Планкийн энергитэй харьцуулж болохуйц эрчим хүч шаардагдана. Орон зай, цаг хугацаа нь энэ энергийн хувьд тогтворгүй байдаг бөгөөд энэ нь манай Орчлонг орхих боломжийг нээж өгдөг (мэдээжийн хэрэг, бусад орчлон ертөнцүүд байдаг бөгөөд бид шилжилтийн явцад мөхөхгүй гэж үзвэл).
Ерөнхийдөө энэ асуултыг зөвхөн эрдэм шинжилгээний ажил гэж нэрлэж болохгүй, учир нь хэзээ нэгэн цагт Орчлонгийн ухаалаг амьдрал Орчлон ертөнцийн үхлийн асуудалтай тулгарах нь гарцаагүй. Эцэст нь хэлэхэд, Олон ертөнцийн онол нь манай Орчлон ертөнцийн бүх ухаалаг амьдралыг аврах нигүүлсэл болж магадгүй юм. Хэзээ нэгэн цагт бид бүгдээрээ Том хяруу гэгдэх үхлээр заналхийлэх болно. Цаг хугацаа өнгөрөхөд Орчлон ертөнц бүхэлдээ хар өнгөтэй болно; Тэнгэрийн бүх одод унтарч, орчлон ертөнцөд зөвхөн үхсэн одод, нейтрон одод, хар нүх л үлдэнэ. Бидний биеийн атомууд хүртэл ялзарч эхэлдэг. Температур бараг үнэмлэхүй тэг болж буурч, амьдрал боломжгүй болно.
Орчлон ертөнц энэ цэгт ойртох тусам өөрийн ертөнцийн эцсийн сүйрэлтэй тулгарсан дэвшилтэт соёл иргэншил өөр орчлон руу шилжих талаар бодож магадгүй юм. Эдгээр амьтдад хөлдөж үхэх эсвэл энэ ертөнцийг орхих сонголт бага байх болно. Физикийн хуулиуд нь аливаа ухаалаг амьдралын төлөө цаазаар авах ял байх болно, гэхдээ эдгээр хуулиуд нь ухаалаг амьтдыг нарийн цоорхойгоор хангаж чадна.
Ийм соёл иргэншил нь бүхэл бүтэн нарны аймаг эсвэл бүр оддын бөөгнөрөлтэй тэнцэх чадалтай аварга хурдасгуур, лазер туяаны энергийг ашиглаж, домогт Планкийн энергийг олж авахын тулд нэг цэгт төвлөрүүлэх ёстой. Магадгүй энэ нь өтний нүх эсвэл өөр ертөнц рүү орох замыг нээхэд хангалттай байх болно. Соёл иргэншил өөрийн мэдэлд байгаа асар их энергийг ашиглан өтний нүх үүсгэж, үүгээр дамжин өөр орчлон руу зугтаж, өөрийн Орчлон ертөнцийг үхэлд үлдээж, шинэ гэрт шинэ амьдралаа эхлүүлдэг байж магадгүй юм.
Аливаа хүний үзэл бодлоос хамааран квант онол нь шинжлэх ухааны асар их дэвшлийн нотолгоо, эсвэл атомын доорх ертөнцийн хачин жигтэй тэмцэлдэх ёстой хүний зөн совингийн хязгаарлалтын бэлгэдэл юм. Физикчийн хувьд квант механик бол байгалийг ойлгох гурван том тулгуур баганын нэг юм (Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий болон тусгай онолын хамт). Дэлхийн бүтцийн үндсэн загварын талаар ядаж ямар нэг зүйлийг ойлгохыг үргэлж хүсдэг хүмүүст зориулж эрдэмтэд Брайан Кокс, Жефф Форшоу нар MYTH хэвлэлийн газраас хэвлүүлсэн "The Quantum Universe" номондоо тайлбарлав. T&P нь квантын мөн чанар, онолын гарал үүслийн тухай товч ишлэлийг нийтэлдэг.
Эйнштейний онолууд нь орон зай, цаг хугацааны мөн чанар, таталцлын хүчийг авч үздэг. Квант механик нь бусад бүх зүйлийг хийдэг бөгөөд энэ нь хичнээн сэтгэл татам, будлиантай, сэтгэл татам байсан ч энэ нь бодит байдал дээр байгаль хэрхэн биеэ авч явахыг дүрсэлсэн физик онол гэж хэлж болно. Гэхдээ энэ маш прагматик шалгуураар хэмжсэн ч үнэн зөв, тайлбарлах чадвараараа гайхагддаг. Орчин үеийн квантын онолуудаас хамгийн эртний бөгөөд хамгийн сайн ойлгогдсон нэг туршилт бол квант электродинамикийн салбарт байдаг. Энэ нь электрон соронзны дэргэд хэрхэн ажиллахыг хэмждэг. Онолын физикчид ийм судалгаа юу харуулахыг урьдчилан таамаглахын тулд цаас, үзэг, дараа нь компьютерын тусламжтайгаар олон жилийн турш шаргуу ажилласан. Дадлагажигчид байгалиас илүү нарийн ширийн зүйлийг олж мэдэхийн тулд туршилт хийж, туршилт хийжээ. Хоёр бааз бие даан Манчестер, Нью-Йоркийн хоорондох зайг хэдхэн см-ийн алдаатай хэмжсэнтэй ижил нарийвчлалтай үр дүнг гаргажээ. Туршилтчдын олж авсан тоо баримт нь онолчдын тооцооллын үр дүнтэй бүрэн нийцэж байсан нь анхаарал татаж байна; хэмжилт, тооцоолол бүрэн тохирч байсан.
Квантын онол бол ихэнх хүмүүст ойлгоход хязгааргүй хэцүү зүйл хэрхэн туйлын ашигтай болдгийн хамгийн сайн жишээ юм. Энэ нь бөөмс нь хэд хэдэн газар нэгэн зэрэг байж, нэг газраас нөгөөд шилжин орчлон ертөнцийг бүхэлд нь судлах ертөнцийг дүрсэлсэн тул ойлгоход хэцүү байдаг. Орчлон ертөнцийн хамгийн жижиг барилгын блокуудын зан байдлыг ойлгох нь бусад бүх зүйлийн талаарх бидний ойлголтыг бэхжүүлдэг тул энэ нь ашигтай юм. Энэ нь бидний бардам зан чанарыг хязгаарладаг, учир нь дэлхий санагдсанаас хамаагүй илүү төвөгтэй, олон янз байдаг. Энэ бүх нарийн төвөгтэй байдлыг үл харгалзан бид бүх зүйл квант онолын хуулийн дагуу хөдөлдөг олон жижиг хэсгүүдээс бүрддэг болохыг олж мэдсэн. Эдгээр хуулиуд нь дугтуйны ард бичигдэж болох маш энгийн хууль юм. Бүхэл бүтэн номын сан юмсын гүн мөн чанарыг тайлбарлах шаардлагагүй гэдэг нь өөрөө дэлхийн хамгийн агуу нууцуудын нэг юм.
Бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийг төсөөлөөд үз дээ. Та гартаа цаасаар хийсэн номыг барьж байна гэж бодъё. Мод бол атом, молекулуудыг авч, тэдгээрийг задалж, олон тэрбум бие даасан хэсгүүдээс бүрдсэн колони болгон дахин зохион байгуулах чадвартай машин юм. Тэд зуу гаруй нүүрстөрөгч, устөрөгч, хүчилтөрөгчийн атомуудаас бүрдэх хлорофилл гэгддэг молекулын ачаар үүнийг хийдэг бөгөөд тэдгээр нь тусгай аргаар нугалж, зарим магни, устөрөгчийн атомуудтай холбогддог. Ийм бөөмсийн нэгдэл нь дэлхий шиг сая гарагийн эзэлхүүнтэй цөмийн төв болох манай одноос 150,000,000 км зайд ниссэн гэрлийг барьж, энэ энергийг эсийн гүнд шилжүүлж, нүүрстөрөгчөөс шинэ молекулуудыг бий болгоход ашигладаг. давхар исэл, ус ялгаруулж, бидний амьдралыг өгдөг хүчилтөрөгч юм.
Чухамхүү эдгээр молекулын хэлхээ нь мод, энэ номонд бичигдсэн цаас, бүх амьд биетүүдийг нэгтгэдэг дээд бүтцийг бүрдүүлдэг. Та ном уншиж, үгсийг ойлгох чадвартай, учир нь та нүдтэй бөгөөд тэдгээр нь хуудаснаас тархсан гэрлийг тархинд тайлбарладаг цахилгаан импульс болгон хувиргаж чаддаг - бидний мэддэг Орчлон ертөнцийн хамгийн төвөгтэй бүтэц. Дэлхий дээрх бүх зүйл атомын цуглуулгаас өөр юу ч биш бөгөөд хамгийн олон төрлийн атомууд нь электрон, протон, нейтрон гэсэн гурван бөөмсөөс бүрддэг болохыг бид олж мэдсэн. Протон ба нейтронууд нь кварк гэж нэрлэгддэг жижиг хэсгүүдээс бүрддэг гэдгийг бид мэддэг бөгөөд энд бүх зүйл дуусдаг - ядаж л одоо бидний бодож байгаа зүйл. Энэ бүхний үндэс нь квант онол юм.
Тиймээс орчин үеийн физик нь бидний амьдарч буй орчлон ертөнцийн дүр зургийг онцгой энгийн байдлаар зурдаг; Гоёмсог үзэгдлүүд харагдахгүй газар тохиолдож, макро ертөнцийн олон янз байдлыг бий болгодог. Энэ нь магадгүй орчин үеийн шинжлэх ухааны хамгийн гайхалтай ололт юм - дэлхийн, тэр дундаа хүн төрөлхтний гайхалтай нарийн төвөгтэй байдлыг цөөхөн хэдэн жижиг атомын жижиг хэсгүүд болон тэдгээрийн хооронд үйлчилж буй дөрвөн хүчний зан үйлийн дүрслэл болгон бууруулж чадсан явдал юм. Эдгээр дөрвөн хүчний гурвынх нь атомын цөмд байдаг хүчтэй ба сул цөмийн хүч, атом ба молекулуудыг хооронд нь наадаг цахилгаан соронзон хүчний тухай хамгийн сайн тайлбарыг квант онол өгдөг. Зөвхөн таталцал, хамгийн сул, гэхдээ магадгүй хамгийн танил болсон хүч нь одоогоор хангалттай квант тайлбаргүй байна.
Квантын онол нь зарим талаараа хачирхалтай нэр хүндтэй бөгөөд түүний нэрний ард маш их утгагүй зүйл нуугдаж байгааг хүлээн зөвшөөрөх нь зүйтэй. Муур нь амьд, үхсэн байж болно; бөөмс нь нэгэн зэрэг хоёр газарт байдаг; Хэйзенберг бүх зүйл тодорхойгүй гэж үздэг. Энэ бүхэн үнэхээр үнэн, гэхдээ эндээс ихэвчлэн гарч ирдэг дүгнэлтүүд - бичил сансарт ямар нэгэн хачирхалтай зүйл болж байгаа тул бид манан манангаар бүрхэгдсэн байдаг - энэ нь гарцаагүй буруу юм. Мэдрэмжээс гадуурх мэдрэмж, ид шидийн эдгэрэлт, цацраг туяанаас хамгаалдаг чичиргээт бугуйвч, "квант" гэсэн үгийн дор боломжийн пантеон руу өөр юу байнга мөлхөж байгааг Бурхан мэддэг. Энэхүү утгагүй зүйл нь тодорхой сэтгэж чадахгүй байх, өөрийгөө хууран мэхлэх, бодитой эсвэл хуурамч үл ойлголцол, эсвэл дээр дурьдсан зүйлсийн зарим нэг харамсалтай хослолоос үүдэлтэй юм. Квантын онол нь Ньютон эсвэл Галилеогийн ашигладаг шиг тодорхой математик хуулиудыг ашиглан ертөнцийг үнэн зөв дүрсэлдэг. Ийм учраас бид электроны соронзон орныг гайхалтай нарийвчлалтайгаар тооцоолж чадна. Квантын онол нь цахиурын чипээс эхлээд од хүртэл асар их таамаглах, тайлбарлах чадвартай бидний сурч буй байгалийн тухай тайлбарыг санал болгодог.
Тэр үеийн шинжлэх ухааны парадигмаар тайлбарлах боломжгүй байгалийн үзэгдлүүдийг нээсэн нь квант онол үүсэх нь олонтаа тохиолддог. Квантын онолын хувьд олон янзын шинж чанартай ийм нээлтүүд байсан. Тайлбарлахын аргагүй олон үр дүн нь сэтгэлийн хөөрөл, төөрөгдөл үүсгэж, эцэст нь "алтан эрин" гэсэн алдартай тодорхойлолтыг авах ёстой туршилтын болон онолын шинэчлэлийн үеийг өдөөсөн. Гол дүрүүдийн нэрс ямар ч физикийн оюутны оюун санаанд үүрд шингэсэн бөгөөд өнөөг хүртэл их сургуулийн хичээлүүдэд ихэвчлэн дурдагддаг: Рутерфорд, Бор, Планк, Эйнштейн, Паули, Хайзенберг, Шредингер, Дирак. Атом, физик ертөнцийг захирч буй хүчний шинэ онолыг бий болгох гэсэн нэг зорилгод чиглэн явж буй шинжлэх ухааны агуу их олон нэрс түүхэнд дахин хэзээ ч тохиолдохгүй байх. 1924 онд квантын онолын өмнөх хэдэн арван жилийг эргэн харахад атомын цөмийг нээсэн Шинэ Зеландаас гаралтай физикч Эрнест Рутерфорд: “1896 он... баатарлаг эрин гэж маш зөв нэрлэсэн тэр үеийн эхлэлийг тавьсан юм. физикийн шинжлэх ухааны. Физикийн түүхэнд нэг үндсэн чухал нээлт нөгөөг нь асар хурдтайгаар орлож байсан ийм халууралттай үе хэзээ ч байгаагүй."
Зөвхөн 6-р сарын 30 хүртэл T&P уншигчид номын цаасан болон цахим хувилбарыг хямдруулж байна. Холбоосыг дагаснаар хөнгөлөлт идэвхждэг.
"Квант" гэсэн нэр томъёо нь 1900 онд Макс Планкийн ажлын ачаар физикт гарч ирсэн. Тэрээр халсан биеэс ялгарах цацрагийг онолын хувьд тайлбарлахыг оролдсон - "хар биеийн цацраг" гэж нэрлэгддэг. Дашрамд дурдахад, эрдэмтнийг цахилгаан гэрэлтүүлгийн асуудал эрхэлдэг компани энэ зорилгоор хөлсөлсөн: энэ бол орчлон ертөнцийн үүд хаалгыг заримдаа хамгийн энгийн шалтгаанаар онгойлгох явдал юм. Планк хар биетийн цацрагийн шинж чанарыг түүний квант гэж нэрлэсэн энергийн жижиг хэсгүүдэд гэрэл ялгардаг гэж үзвэл л тайлбарлаж болохыг олж мэдэв. Энэ үг нь өөрөө "пакет" эсвэл "дискрет" гэсэн утгатай. Тэрээр эхэндээ үүнийг зүгээр л математикийн заль мэх гэж бодсон ч Альберт Эйнштейн 1905 онд бичсэн фотоэлектрик эффектийн тухай өгүүлэл нь квант таамаглалыг дэмжсэн юм. Бага хэмжээний энерги нь бөөмстэй ижил утгатай байж болох тул үр дүн нь үнэмшилтэй байв.
Гэрэл нь жижиг сумны урсгалаас бүрддэг гэсэн санаа нь Исаак Ньютон болон орчин үеийн физикийн үүсэлтэй үеэс эхэлсэн урт бөгөөд бардам түүхтэй. Гэсэн хэдий ч 1864 онд Шотландын физикч Жеймс Клерк Максвелл Альберт Эйнштейн дараа нь "Ньютоноос хойш физикийн олж мэдсэн хамгийн гүн гүнзгий бөгөөд үр өгөөжтэй бүтээл" гэж тодорхойлсон цуврал бүтээлүүдээрээ одоо байгаа бүх эргэлзээг тайлсан бололтой. Максвелл гэрэл нь сансар огторгуйд тархдаг цахилгаан соронзон долгион гэдгийг харуулсан тул гэрлийн долгион гэсэн санаа нь өө сэвгүй, маргаангүй мэт санагдсан. Гэсэн хэдий ч Артур Комптон болон түүний хамтрагчид Сент-Луис дахь Вашингтоны их сургуульд хэд хэдэн туршилт хийснээр гэрлийн квантуудыг электроноос салгаж чадсан байна. Хоёулаа бильярдын бөмбөг шиг аашилж байсан нь Планкийн онолын таамаглал бодит ертөнцөд баттай үндэс суурьтай болохыг тодорхой баталсан юм. 1926 онд гэрлийн квантуудыг фотон гэж нэрлэдэг. Нотлох баримт нь няцаашгүй байв: гэрэл нь долгион ба бөөмсийн аль алиныг нь гүйцэтгэдэг. Энэ нь сонгодог физикийн төгсгөл, квант онолын хөгжлийн үе дууссан гэсэн үг юм.
Энэхүү номонд нэр хүндтэй эрдэмтэд Брайан Кокс, Жефф Форшоу нар уншигчдад дэлхий хэрхэн ажилладагийн үндсэн загвар болох квант механикийн талаар танилцуулж байна. Тэд физикчдийг ямар ажиглалтаар квант онол руу хөтөлсөн, түүнийг хэрхэн хөгжүүлсэн, яагаад эрдэмтэд хачирхалтай байсан ч үүнд итгэлтэй байдгийг хэлж өгдөг. Энэхүү ном нь квант физик болон орчлон ертөнцийн бүтцийг сонирхдог хүн бүрт зориулагдсан болно.
Хачирхалтай зүйл ирж байна.
Квант. Энэ үг нь нэгэн зэрэг мэдрэхүйг татах, төөрөгдүүлэх, сэтгэл татам юм. Хүний үзэл бодлоос шалтгаалаад энэ нь шинжлэх ухааны асар их дэвшлийн нотолгоо, эсвэл атомын доорх ертөнцийн гарцаагүй хачирхалтай тэмцэлдэхээс өөр аргагүйд хүрсэн хүний зөн совингийн хязгаарлалтын бэлгэдэл юм. Физикчийн хувьд квант механик бол байгалийг ойлгох гурван том тулгуур баганын нэг юм (нөгөө хоёр нь Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий ба тусгай онолууд). Эйнштейний онолууд нь орон зай, цаг хугацааны мөн чанар, таталцлын хүчийг авч үздэг. Квант механик нь бусад бүх зүйлийг хийдэг бөгөөд энэ нь хичнээн сэтгэл татам, будлиантай, сэтгэл татам байсан ч энэ нь бодит байдал дээр байгаль хэрхэн биеэ авч явахыг дүрсэлсэн физик онол гэж хэлж болно. Гэхдээ энэ маш прагматик шалгуураар хэмжсэн ч үнэн зөв, тайлбарлах чадвараараа гайхагддаг. Орчин үеийн квантын онолуудаас хамгийн эртний бөгөөд хамгийн сайн ойлгогдсон нэг туршилт бол квант электродинамикийн салбарт байдаг. Энэ нь электрон соронзны дэргэд хэрхэн ажиллахыг хэмждэг. Онолын физикчид ийм судалгаа юу харуулахыг урьдчилан таамаглахын тулд цаас, үзэг, дараа нь компьютерын тусламжтайгаар олон жилийн турш шаргуу ажилласан. Дадлагажигчид байгалиас илүү нарийн ширийн зүйлийг олж мэдэхийн тулд туршилт хийж, туршилт хийжээ. Хоёр бааз бие даан Манчестер, Нью-Йоркийн хоорондох зайг хэдхэн см-ийн алдаатай хэмжсэнтэй ижил нарийвчлалтай үр дүнг гаргажээ. Туршилтчдын олж авсан тоо баримт нь онолчдын тооцооллын үр дүнтэй бүрэн нийцэж байсан нь анхаарал татаж байна; хэмжилт, тооцоолол бүрэн тохирч байсан.
Энэ нь гайхалтай төдийгүй гайхалтай бөгөөд хэрэв загвар бүтээх нь квант онолын цорын ганц асуудал байсан бол та асуудал юу болохыг асуух нь зөв байж магадгүй юм. Мэдээжийн хэрэг шинжлэх ухаан нь ашигтай байх албагүй ч бидний амьдралыг өөрчилсөн технологи, нийгмийн олон өөрчлөлтүүд нь орчин үеийн эрдэмтдийн хийсэн суурь судалгааны үр дүнд бий болсон бөгөөд тэдгээр нь зөвхөн эргэн тойрныхоо ертөнцийг илүү сайн ойлгох хүсэл эрмэлзлээс үүдэлтэй юм. Шинжлэх ухааны бүхий л салбар дахь сониуч зангаас үүдэлтэй нээлтүүдийн ачаар бид дундаж наслалтыг нэмэгдүүлж, олон улсын агаарын аялал, өөрсдийн оршин тогтнохын тулд газар тариалан эрхлэх хэрэгцээ шаардлагаас ангид байж, дэлхийн хамгийн өргөн хүрээтэй, урам зоригтой, нүдийг нээсэн дүр зургийг олж авсан. төгсгөлгүй оддын тэнгис. Гэхдээ энэ бүхэн нэг ёсондоо дагалдах бүтээгдэхүүн юм. Бид бодит байдлын талаар илүү сайн ойлголттой болох эсвэл илүү үр дүнтэй хэрэгсэл боловсруулахыг хүссэндээ бус сониуч зангаасаа болж судалгаа хийдэг.
Агуулга
Хачирхалтай зүйл ирж байна
Хоёр газар зэрэг
Бөөм гэж юу вэ?
Болж болох бүх зүйл тохиолддог
Хөдөлгөөн нь хуурмаг зүйл юм
Атомын хөгжим
Зүүгийн толгой дээрх орчлон ертөнц (мөн бид яагаад дэлхийгээр унадаггүй вэ)
Харилцан хамаарал
Орчин үеийн ертөнц
Харилцаа холбоо
Хоосон орон зай тийм ч хоосон биш Epilogue: Оддын үхэл
Цааш уншихын тулд.
Цахим номыг тохиромжтой форматаар үнэгүй татаж аваад үзээрэй, уншина уу:
"Квантын ертөнц", "Бидний харж чадахгүй зүйл хэрхэн ажилладаг вэ" номыг Кокс Б., Форшоу Ж., 2016 - fileskachat.com, хурдан бөгөөд үнэгүй татаж аваарай.
epub татаж авах
Та энэ номыг хямд үнээр Орос даяар хүргэлттэй хямд үнээр худалдаж авах боломжтой.
