شاخ و برگ های طلایی پاییزی درختان خوش می درخشید. پرتوهای خورشید غروب بالای نازک شده را لمس کرد. نور شاخه ها را شکست و منظره ای از چهره های عجیب و غریب را که روی دیوار دانشگاه "کاپترکا" سوسو می زدند، به نمایش گذاشت.
نگاه متفکر سر همیلتون با تماشای بازی کیاروسکورو به آرامی سر خورد. در سر ریاضیدان ایرلندی یک دیگ ذوب واقعی از افکار، ایده ها و نتیجه گیری ها وجود داشت. او به خوبی می دانست که تبیین بسیاری از پدیده ها به کمک مکانیک نیوتنی مانند بازی سایه ها بر روی دیوار است که به طرز فریبنده ای چهره ها را در هم می آمیزد و بسیاری از سؤالات را بی پاسخ می گذارد. دانشمند به این فکر می کند: «شاید این یک موج باشد… یا شاید جریانی از ذرات، یا نور مظهر هر دو پدیده است. مانند پیکرهای بافته شده از سایه و نور.»
آغاز فیزیک کوانتوم
تماشای افراد بزرگ و تلاش برای درک اینکه چگونه ایده های بزرگی متولد می شوند که مسیر تکامل همه بشریت را تغییر می دهند جالب است. همیلتون یکی از کسانی است که در خاستگاه های فیزیک کوانتومی ایستاده است. پنجاه سال بعد، در آغاز قرن بیستم، بسیاری از دانشمندان به مطالعه ذرات بنیادی پرداختند.دانش به دست آمده متناقض و جمع آوری نشده بود. با این حال، اولین قدم های لرزان برداشته شد.
درک دنیای خرد در آغاز قرن بیستم
در سال 1901، اولین مدل اتم ارائه شد و شکست آن از نقطه نظر الکترودینامیک معمولی نشان داده شد. در همان دوره، ماکس پلانک و نیلز بور آثار زیادی در مورد ماهیت اتم منتشر کردند. علیرغم کار پر زحمت آنها، درک کاملی از ساختار اتم وجود نداشت.
چند سال بعد، در سال 1905، آلبرت انیشتین دانشمند آلمانی ناشناخته گزارشی درباره امکان وجود کوانتوم نور در دو حالت موجی و ذرات (ذرات) منتشر کرد. در کار او، دلایلی برای توضیح دلیل شکست مدل ارائه شد. با این حال، دید انیشتین با درک قدیمی از مدل اتم محدود شد.
پس از کارهای متعدد نیلز بور و همکارانش در سال 1925، جهت جدیدی متولد شد - نوعی مکانیک کوانتومی. یک عبارت رایج - "مکانیک کوانتومی" سی سال بعد ظاهر شد.
در مورد کوانتوم ها و ویژگی های آنها چه می دانیم؟
امروز، فیزیک کوانتومی به اندازه کافی پیش رفته است. بسیاری از پدیده های مختلف کشف شده است. اما واقعا چه می دانیم؟ پاسخ توسط یک دانشمند مدرن ارائه شده است. تعریف ریچارد فاینمن می گوید: «می توان به فیزیک کوانتومی اعتقاد داشت یا آن را نفهمید». خودت بهش فکر کن ذکر پدیده ای مانند درهم تنیدگی کوانتومی ذرات کافی است. این پدیده جهان علمی را در موقعیتی کاملاً حیرت زده فرو برده است. حتی شوک بیشتراین بود که پارادوکس حاصل با قوانین نیوتن و انیشتین ناسازگار است.
برای اولین بار تأثیر درهم تنیدگی کوانتومی فوتون ها در سال 1927 در پنجمین کنگره سولوای مورد بحث قرار گرفت. مشاجره شدیدی بین نیلز بور و انیشتین به وجود آمد. پارادوکس درهم تنیدگی کوانتومی درک ماهیت جهان مادی را کاملاً تغییر داده است.
مشخص است که همه اجسام از ذرات بنیادی تشکیل شده اند. بر این اساس، تمام پدیده های مکانیک کوانتومی در دنیای معمولی منعکس می شوند. نیلز بور گفت که اگر به ماه نگاه نکنیم، وجود ندارد. انیشتین این را غیر معقول می دانست و معتقد بود که جسم مستقل از ناظر وجود دارد.
هنگام مطالعه مسائل مکانیک کوانتومی، باید درک کرد که مکانیسم ها و قوانین آن به هم مرتبط هستند و از فیزیک کلاسیک تبعیت نمی کنند. بیایید سعی کنیم بحث برانگیزترین ناحیه را درک کنیم - درهم تنیدگی کوانتومی ذرات.
نظریه درهم تنیدگی کوانتومی
برای شروع، ارزش درک این نکته را دارد که فیزیک کوانتومی مانند چاهی بی ته است که هر چیزی را می توان در آن یافت. پدیده درهم تنیدگی کوانتومی در آغاز قرن گذشته توسط اینشتین، بور، ماکسول، بویل، بل، پلانک و بسیاری از فیزیکدانان دیگر مورد مطالعه قرار گرفت. در طول قرن بیستم، هزاران دانشمند در سراسر جهان به طور فعال آن را مطالعه و آزمایش کردند.
جهان تابع قوانین سخت فیزیک است
چرا چنین علاقه ای به پارادوکس های مکانیک کوانتومی وجود دارد؟ همه چیز بسیار ساده است: ما با پیروی از قوانین خاصی از دنیای فیزیکی زندگی می کنیم. توانایی «دور زدن» تقدیر، دری جادویی را فراتر می‌گشایدجایی که همه چیز ممکن می شود به عنوان مثال، مفهوم "گربه شرودینگر" منجر به کنترل ماده می شود. همچنین انتقال اطلاعات از راه دور امکان پذیر خواهد شد که باعث درهم تنیدگی کوانتومی می شود. انتقال اطلاعات بدون توجه به مسافت، آنی خواهد شد.این موضوع همچنان در دست بررسی است، اما روند مثبتی دارد.
قیاس و فهم
منحصر به فرد درهم تنیدگی کوانتومی چیست، چگونه آن را درک کنیم و با آن چه اتفاقی می افتد؟ بیایید سعی کنیم آن را بفهمیم. این به آزمایش فکری نیاز دارد. تصور کنید که دو جعبه در دست دارید. هر یک از آنها حاوی یک توپ با یک نوار است. حالا یک جعبه به فضانورد می دهیم و او به مریخ پرواز می کند. به محض اینکه جعبه را باز کردید و دیدید که نوار روی توپ افقی است، در کادر دیگر توپ به طور خودکار یک نوار عمودی خواهد داشت. این درهم تنیدگی کوانتومی خواهد بود که با کلمات ساده بیان می شود: یک شی موقعیت شی دیگر را از پیش تعیین می کند.
اما باید فهمید که این فقط یک توضیح سطحی است. برای بدست آوردن درهم تنیدگی کوانتومی، لازم است که ذرات مانند دوقلوها منشأ یکسانی داشته باشند.
درک این نکته بسیار مهم است که اگر کسی قبل از شما فرصت داشته باشد حداقل به یکی از اشیا نگاه کند، آزمایش مختل می شود.
درهم تنیدگی کوانتومی را کجا می توان استفاده کرد؟
اصل درهم تنیدگی کوانتومی را می توان برای انتقال اطلاعات در فواصل طولانی استفاده کرد.فورا. چنین نتیجه ای با نظریه نسبیت اینشتین در تضاد است. می گوید که حداکثر سرعت حرکت فقط در نور ذاتی است - سیصد هزار کیلومتر در ثانیه. این انتقال اطلاعات امکان انتقال فیزیکی از راه دور را فراهم می کند.
همه چیز در جهان اطلاعات است، از جمله ماده. فیزیکدانان کوانتومی به این نتیجه رسیدند. در سال 2008، بر اساس یک پایگاه داده نظری، امکان مشاهده درهم تنیدگی کوانتومی با چشم غیرمسلح وجود داشت.
این یک بار دیگر نشان می دهد که ما در آستانه اکتشافات بزرگ هستیم - حرکت در فضا و زمان. زمان در کیهان گسسته است، بنابراین حرکت آنی در فواصل بسیار زیاد، رسیدن به چگالی های زمانی مختلف را ممکن می کند (بر اساس فرضیه های اینشتین، بور). شاید در آینده این واقعیت مانند تلفن همراه امروزی باشد.
اتریدینامیک و درهم تنیدگی کوانتومی
طبق گفته برخی از دانشمندان برجسته، درهم تنیدگی کوانتومی با این واقعیت توضیح داده می شود که فضا با نوعی اتر - ماده سیاه پر شده است. همانطور که می دانیم هر ذره بنیادی به صورت موج و ذره (ذره) وجود دارد. برخی از دانشمندان بر این باورند که همه ذرات روی "بوم" انرژی تاریک هستند. درک این موضوع آسان نیست. بیایید سعی کنیم آن را به روش دیگری کشف کنیم - روش تداعی.
خود را در ساحل تصور کنید. نسیم ملایم و نسیم خفیفی. امواج را می بینید؟ و جایی در دوردست، در بازتاب پرتوهای خورشید، قایق بادبانی نمایان است.
کشتی ذره ابتدایی ما خواهد بود و دریا اتر (تاریک)انرژی).دریا می تواند به شکل امواج مرئی و قطرات آب در حرکت باشد. به همین ترتیب، همه ذرات بنیادی می توانند فقط یک دریا (قسمت جدایی ناپذیر آن) یا یک ذره جداگانه - یک قطره باشند.
این یک مثال ساده است، همه چیز کمی پیچیده تر است. ذرات بدون حضور ناظر به صورت موج هستند و مکان ثابتی ندارند.
قایق بادبانی سفید یک شی متمایز است، با سطح و ساختار آب دریا متفاوت است. به همین ترتیب، «قله‌هایی» در اقیانوس انرژی وجود دارد که می‌توانیم آنها را به‌عنوان مظاهر نیروهای شناخته شده‌ای که بخش مادی جهان را شکل داده‌اند، درک کنیم.
میکروجهان طبق قوانین خودش زندگی می کند
اصل درهم تنیدگی کوانتومی را می توان فهمید اگر این واقعیت را در نظر بگیریم که ذرات بنیادی به شکل امواج هستند. بدون مکان و ویژگی های خاص، هر دو ذره در اقیانوسی از انرژی قرار دارند. در لحظه ای که ناظر ظاهر می شود، موج به یک جسم قابل لمس تبدیل می شود. ذره دوم، با مشاهده سیستم تعادل، خواص متضادی پیدا می کند.
مقاله شرح داده شده با هدف توصیف علمی گسترده از جهان کوانتومی نیست. توانایی یک فرد عادی برای درک بر اساس در دسترس بودن درک مطالب ارائه شده است.
فیزیک ذرات درهم تنیدگی حالات کوانتومی را بر اساس اسپین (چرخش) یک ذره بنیادی مطالعه می کند.
زبان علمی (ساده شده) - درهم تنیدگی کوانتومی با اسپین های مختلف تعریف می شود. ATدر روند مشاهده اشیاء، دانشمندان متوجه شدند که فقط دو چرخش وجود دارد - در امتداد و در عرض. به اندازه کافی عجیب، در موقعیت های دیگر، ذرات در برابر ناظر "ژست" نمی شوند.
فرضیه جدید - دیدگاهی جدید از جهان
مطالعه کیهان خرد - فضای ذرات بنیادی - فرضیه ها و فرضیات زیادی را به وجود آورد. تأثیر درهم تنیدگی کوانتومی دانشمندان را بر آن داشت تا در مورد وجود نوعی ریزشبکه کوانتومی فکر کنند. به نظر آنها، در هر گره - نقطه تقاطع - یک کوانتوم وجود دارد. تمام انرژی یک شبکه یکپارچه است و تجلی و حرکت ذرات فقط از طریق گره های شبکه امکان پذیر است.
اندازه "پنجره" چنین توری بسیار کوچک است و اندازه گیری تجهیزات مدرن غیرممکن است. با این حال، به منظور تایید یا رد این فرضیه، دانشمندان تصمیم گرفتند حرکت فوتون ها را در یک شبکه کوانتومی فضایی مطالعه کنند. نکته اصلی این است که یک فوتون می تواند مستقیم یا به صورت زیگزاگ - در امتداد مورب شبکه حرکت کند. در حالت دوم، با غلبه بر مسافت بیشتر، انرژی بیشتری صرف می کند. بر این اساس، با فوتونی که در یک خط مستقیم حرکت می کند متفاوت خواهد بود.
شاید به مرور زمان یاد بگیریم که در یک شبکه کوانتومی فضایی زندگی می کنیم. یا ممکن است این فرض اشتباه باشد. با این حال، این اصل درهم تنیدگی کوانتومی است که امکان وجود یک شبکه را نشان می دهد.
به عبارت ساده، در یک "مکعب" فضایی فرضی، تعریف یک چهره معنای مخالف دیگری را دارد. این اصل حفظ ساختار فضا است -زمان.
اپیلوگ
برای درک دنیای جادویی و اسرارآمیز فیزیک کوانتومی، ارزش نگاه کردن به سیر علم در پانصد سال گذشته را دارد. قبلاً زمین مسطح بود نه کروی. دلیل آن واضح است: اگر شکل آن را به صورت گرد درآورید، آب و مردم نمی توانند مقاومت کنند.
همانطور که می بینیم، مشکل در غیاب یک دید کامل از همه نیروهای بازیگر وجود داشت. این امکان وجود دارد که علم مدرن فاقد دیدی از تمام نیروهای فعال برای درک فیزیک کوانتومی باشد. شکاف های بینایی باعث ایجاد سیستمی از تضادها و پارادوکس ها می شود. شاید دنیای جادویی مکانیک کوانتومی پاسخ این سوالات را داشته باشد.
