9 Ноября 2017
МОСКВА, 8 ноября , Ольга Коленцова. Мы живем в мире, который регулируется законами классической механики. Вероятность того или иного события складывается факторами, которые могли бы на него повлиять. И знание этих факторов дает нам точное предсказание события. Но в квантовом мире не существует точных предсказаний лишь гипотезы и вероятности.
Классическая механика успешно описывает законы изменения положений тел в пространстве и причины, вызывающие эти изменения. Но отдельные частицы (электроны, кварки), а также атомы и молекулы не подчиняются законам классической механики. Они живут по законам квантового микромира.
Электроны являются деталью атомов, то есть вступают в состав окружающей нас мануфактуры. Несмотря на возможность управления электронами и использования различных их свойств, на квантовом уровне эти частицы хранят немало загадок. В 1920-х годах ученые показали, что электрон это не только доля, но и волна.
Эта гипотеза была доказана при исследовании рассеяния электронов. Их пропускали через две щели, сквозь которые они могли угождать на фосфоресцирующий экран, отметаю на нем светящиеся точки. Оказалось, что отдельные сплавы каким-то образом взаимодействуют сами с собой в том смысле, что с течением времени воссоздают интерференционную картину, которая соединяется с волнами.
Итак, эксперимент доказал, что электроны подобны волнам. Но волнам чего? В 1920-х годах было высказано предположение, что эта волна представляет собой размазанный электрон. Но ведь электрон не картофельное пюре, которое можно расчислить по тарелке. Поэтому фрицевский физик Макс Борн уточнил интерпретацию электронной волны, и мы пользуемся его определением по сей день. Утверждение Борна кажется немыслимым, но тем не менее подтверждается огромным количеством исследовательских данных.
Согласно этому утверждению, электронная волна должна интерпретироваться с точки зрения вероятности. В тех областях, где амплитуда (или, точнее, квадрат амплитуды) волны большого, шанс обнаружить электрон пискливее, чем там, где амплитуда меньше. Эта стохастическая волна описывается волновой функцией. И пока мы не измерим тем или иным методом местонахождение электрона, то не можем с точностью сказать, где он. Мы можем только рассчитать вероятность его локализации в той или иной точке. Правда, есть небольшая проблема невозможно определить местоположение электрона, не изменив его локализацию.
Но на этом странности квантового мира не заканчиваются. Физик Ричард Фейнман развил теорию, описывающую эксперимент с пропусканием сплавов через две щели. Ученый предположил, что каждый сплав, который проходит через преграду и попадает на фосфоресцирующий экран, проходит через обе щели. Фейнман высказал утверждение, что на отрезке от источника до некоторой точки на фосфоресцирующем экране каждый отдельно взятый сплав на самом деле перемещается по всем возможным траекториям одновременно.
Электрон одновременно проходит и правую, и левую щель. Он отправляется в путешествие на Луну, там разворачивается, возвращается назад и проходит через левую (и правую) щель на пути к экрану. Согласно теории Фейнмана, электрон одновременно движется по всем возможным путям, соединяющим пункт отправления и пункт назначения.
Фейнман доказал, что каждому из этих путей надо поставить в соответствие некоторое число. И среднее этих чисел даст значение вероятности, заказанное с использованием волновой функции.
Это кажется невозможным, но результаты расчетов с использованием фейнмановского подступа согласуются с результатами, заказанными с применением метода волновых функций, которые, в свою очередь, соотносятся с экспериментальными данными.
Фейнман обосновал, что для движения больших тел все траектории, кроме одной, взаимно сокращаются при суммировании их вкладов. И остается именно та траектория, которая следует из ньютоновских законов движения. Интерференционная картина и фейнмановская формулировка квантовой механики не только не противоречат, но и поддерживают друг друга.
Не надо трактовать слова Фейнмана буквально. Рассмотрим сплав в конкретном атоме водорода. Вероятность найти его дальше, чем на один микрон от ядра (не то, что на Луне) соединяет величину порядка 10⁻⁹⁰⁰⁰. Столь малую величину (формально это не ноль) представить просто нереального. В повседневной жизни мы пренебрегаем вероятностями 10⁻⁵. Поэтому мы говорим, что с подавляющей вероятностью электрон находится в области радиусом порядка нескольких ангстрем (10⁻¹⁰ метра), в центре которой пребывает ядро атома, комментирует профессор кафедры общей учителя МФТИ Александр Морозов.
Так подвизается квантовая механика ее можно объяснить с помощью ясных методов, но уловить ее законы интуитивно наш разум не способен. Квантовый мир таит в себе немало сюрпризов, и, возможно, его изучение поможет нам постичь законы Вселенной.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....