- Сообщения
- 8.542
- Реакции
- 11.155
Приветствием на научном разделе.
В самой сложном(на мой взгляд) подразделе.
Мы постараемся донести всё максимально просто, но сам вопрос ещё настолько сложен, даже для величайших умов человечества.
"Думаю, я смело могу сказать, что квантовой механики никто не понимает"
выдающийся американский физик.
Лауреат Нобелевской премии по физике (1965),
один из создателей квантовой электродинамики и атомной бомбы.
Популяризатор физики.
Для начала просто ознакомимся с терминами, категориями, понятиями.
В следующих публикациях — уже непосредственно будем разбирать(почти) каждый абзац по отдельности.
Приятного чтения.
В самой сложном(на мой взгляд) подразделе.
Мы постараемся донести всё максимально просто, но сам вопрос ещё настолько сложен, даже для величайших умов человечества.
"Думаю, я смело могу сказать, что квантовой механики никто не понимает"
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
(Richard Phillips Feynman; 11 мая 1918 — 15 февраля 1988) —выдающийся американский физик.
Лауреат Нобелевской премии по физике (1965),
один из создателей квантовой электродинамики и атомной бомбы.
Популяризатор физики.
Для начала просто ознакомимся с терминами, категориями, понятиями.
В следующих публикациях — уже непосредственно будем разбирать(почти) каждый абзац по отдельности.
Приятного чтения.
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
— Раздел физики, в котором изучаются квантовомеханические и квантово-полевые системы и законы их движения. Основные законы квантовой физики изучаются в рамках квантовой механики и квантовой теории поля, применяются в других разделах физики и других наук.
Все современные космологические теории также опираются на квантовую механику, которая описывает поведение атомных и субатомных частиц. Квантовая физика сосредоточена только на математическом описании процессов наблюдения и измерения.
Квантовая физика и её основные теории —
Квантовая механика, квантовая теория поля — были созданы в первой половине XX века учёными, среди которых
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
,
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
(про его мысленный эксперемент с котом - мы говорим отдельно!)
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
,
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
,
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
,
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
,
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
,
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Квантовая физика объединяет несколько разделов физики, в которых принципиальную роль играют явления квантовой механики и квантовой теории поля, проявляющиеся на уровне микромира, но и имеющие следствия на уровне макромира. Сюда относятся следующие подразделы:
квантовая механика;
квантовая теория поля — и её применения: ядерная физика, физика элементарных частиц, физика высоких энергий;
квантовая статистическая физика;
квантовая теория конденсированных сред;
в частности, квантовая теория твёрдого тела;
квантовая оптика.
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
который состоит из ядра, окруженного электронами.Ранние модели изображали электроны как частицы, которые вращались вокруг ядра, так же, как спутники вращаются вокруг Земли.
Современная квантовая физика вместо этого понимает электроны как распределенные внутри орбитали, математические описания, представляющие вероятность существования электронов в более чем одном месте в пределах заданного диапазона в любое время.
Электроны могут прыгать из одного орбитального на другой, когда они получают или теряют энергию, но их невозможно найти между орбиталями.
Другие центральные концепции помогли заложить основы квантовой физики:
Дуальность волновых частиц:
Этот принцип восходит к самым ранним дням квантовой науки.
В нем описываются результаты экспериментов, которые показали, что свет и материя обладают свойствами частиц или волн, в зависимости от того, как они измерялись.
Сегодня мы понимаем, что эти различные формы энергии на самом деле не являются ни частицами, ни волнами.
Это различные квантовые объекты, которые мы не можем легко концептуализировать.
Суперпозиция:
Это термин, используемый для описания объекта как комбинации нескольких возможных состояний одновременно. Наложенный объект аналогичен ряби на поверхности пруду, который представляет собой сочетание двух перекрывающихся волн.
В математическом смысле объект в суперпозиции может быть представлен уравнением, которое имеет более одного решения или результата.
Принцип неопределенности:
Это математическое понятие, представляющее компромисс между взаимодополняющими точками зрения. В физике это означает, что два свойства объекта, такие как его положение и скорость, не могут быть точно известны одновременно.
Если мы точно измерим положение электрона, например, мы будем ограничены в том, как именно мы можем замерить его скорость.
Запутанность:
Это явление происходит, когда два или более объекта соединены таким образом, что их можно рассматривать как единую систему, даже если они очень далеки друг от друга.
Состояние одного объекта в этой системе не может быть полностью описано без информации о состоянии другого объекта.
Аналогичным образом, изучение информации об одном объекте автоматически говорит вам что-то о другом и наоборот.
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
это фундаментальная теория в физике, которая обеспечивает описание физических свойств природы в масштабе атомов и субатомных частиц.
Это основа всей квантовой физики, включая квантовую химию, квантовую теорию поля, квантовую технологию и квантовую информатику.
Позже разберёмся, что есть что!
Квантовая механика отличается от классической физики тем, что энергия, импульс, угловой момент и другие количества связанной системы ограничены дискретными значениями (квантовизация); объекты имеют характеристики как частиц, так и волн; и существуют ограничения на то, насколько точно значение физической величиной может быть предсказано до ее измерения, учитывая полное множество начальных условий (принцип неопределенности).
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
раздел физики, изучающий поведение квантовых систем с бесконечно большим числом степеней свободы — квантовых полей; является теоретической основой описания микрочастиц, их взаимодействий и превращений.
На языке КТП основывается физика высоких энергий, физика элементарных частиц, её математический аппарат используется в физике конденсированного состояния.
Квантовая теория поля в виде Стандартной модели (с добавлением масс нейтрино) в настоящее время является единственной экспериментально подтверждённой теорией, способной описывать и предсказывать результаты экспериментов при высоких энергиях, достижимых в современных ускорителях.
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. Современная формулировка была завершена в 2000-е годы после экспериментального подтверждения существования кварков. Открытие t-кварка (1995), b-кварка (1977) и тау-нейтрино (2000), подтвердило правильность СМ.
Стандартная модель не является теорией всего, (её мы будем обсуждать в разделе теории)
так как не описывает тёмную материю, тёмную энергию и не включает в себя гравитацию. Экспериментальное подтверждение существования промежуточных векторных бозонов в середине 80-х годов завершило построение Стандартной модели и её принятие как основной.
Необходимость незначительного расширения модели возникла в 2002 году, после обнаружения нейтринных осцилляций, а подтверждение существования бозона Хиггса в 2012 году завершило экспериментальное обнаружение предсказываемых Стандартной моделью элементарных частиц.
Стандартная модель включает в себя следующие ингредиенты:
6 кварков:
- u-кварк
- c-кварк
- t-кварк
- d-кварк
- s-кварк
- b-кварк
6 лептонов:
- Электрон
- Электронное нейтрино
- Мюон
- Мюонное нейтрино
- Тау-лептон
- Тау-нейтрино
4 частицы-переносчика силовых взаимодействий:
- Фотон
- W+-, W−-, и Z0-бозоны
- Глюоны
- Гравитон (гипотетический)
а также 1:
- Бозон Хигса.
Если учитывать античастицы и различные цветовые заряды у глюонов, то в общей сложности СМ описывает 61 уникальную частицу.
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Это примирение общей теории относительности с квантовой теорией.
Хотя мы разработали успешные квантовые теории других фундаментальных сил природы (электромагнитных, слабых и сильных), у нас нет аналогично успешной квантовой теории гравитации.
Соответственно, нахождение такого примирения, а может быть, и объединения стало выдающейся задачей теоретической физики.
Нужно здесь подчеркнуть еще одну причину, а именно — острую нехватку экспериментальных данных!
Ибо есть общие основания ожидать, что данные, характерные для квантовой гравитации, возникнут только в режиме столь высоких энергий (соответственно, столь коротких расстояний и времен), что они будут для нас совершенно недоступны.
Если говорить о длине, то значение планковской длины, которое, как мы ожидаем, будет характерным для квантовой гравитации, составляет около 1.616 255 - 10 х 35 м.
Это действительно очень, очень мало: диаметры атома, ядра, протона и кварка составляют соответственно около 10-10м, 10-14м, 10-15м и 10-18м !!!
Таким образом, планковская длина составляет столько же порядков от (верхнего предела) диаметра кварка, сколько диаметр кварка от хорошо знакомого масштаба в сантиметр!
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Коммуникация между квантовыми технологиями и космической наукой неизбежно окажет сильное влияние на наше понимание физического мира, как на фундаментальном, так и на прикладном уровне.
Предлагаются новые возможности для применения и разработки квантовых технологий, основанных, в основном, на трех различных физических платформах:
1.холодные атомы,
2.фотоника и
3.оптимистические системы.
Некоторые из этих технологий уже показали готовность к работе в космосе, в то время как другие находятся на более ранних стадиях и в поисках проверки.
Широкое использование квантовых технологий в космосе в настоящее время становится реальностью.
Квантовые датчики были использованы в фундаментальных исследованиях теории общей теории относительности Эйнштейна и в первой демонстрации потенциала спутниковой квантовой связи.
За последние пару десятилетий предложения, направленные на изучение фундаментальных вопросов на границе квантовой физики и относительности в космосе, обусловлены возможностью использования метрологических преимуществ, предлагаемых квантовой механикой.
В то же время применение квантовых технологий для связи — принёс с собой возможность внедрения квантовых криптографических протоколов, возможные преимущества для навигационных систем и обещания.
Создания квантового интернета в будущем...
Решающие вехи уже достигнуты.
В 2017 году первая демонстрация конденсации и интерферометрии Босе-Эйнштейна в летящей ракете открыла путь, который привел к созданию лаборатории интерферометрии холодного атома на борту Международной космической станции.
В Глобальной навигационной спутниковой системе (ГНСС) используются атомные часы, они используются и предусматриваются для проведения фундаментальных испытаний общей теории относительности и, как ожидается, предложат возможность независимого судоходства космических аппаратов в глубоком космосе, не полагаясь на связь с землей.
Миссия под руководством Китая QUESS, со спутником LEO Micius, была первой космической квантовой коммуникационной миссией, которая была запущена, позволяющая продемонстрировать распределение запутанности, квантовую телепортацию от земли до спутника и реализацию гибридной квантовой коммуникационной сети на тысячах километров расстояния.
Эта статья была создана с использованием нескольких редакционных инструментов, включая искусственный интеллект, как часть процесса. Редакторы-люди проверяли этот контент перед публикацией.
Нажимай на изображение ниже, там ты найдешь все информационные ресурсы A&N
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Последнее редактирование:
