Դասական ֆիզիկան, որը գոյություն ուներ մինչև քվանտային մեխանիկայի գյուտը, նկարագրում է բնությունը սովորական (մակրոսկոպիկ) մասշտաբով։ Դասական ֆիզիկայի տեսությունների մեծ մասը կարելի է եզրակացնել որպես մոտավորություններ, որոնք գործում են այն կշեռքների վրա, որոնց մենք սովոր ենք: Քվանտային ֆիզիկան (այն նաև քվանտային մեխանիկա է) դասական գիտությունից տարբերվում է նրանով, որ զուգակցված համակարգի էներգիան, իմպուլսը, անկյունային իմպուլսը և այլ քանակությունները սահմանափակվում են դիսկրետ արժեքներով (քվանտացում): Օբյեկտները հատուկ բնութագրեր ունեն ինչպես մասնիկների, այնպես էլ ալիքների տեսքով (ալիքային մասնիկների երկակիություն)։ Նաև այս գիտության մեջ կան մեծությունների չափման ճշգրտության սահմանափակումներ (անորոշության սկզբունք):
Կարելի է ասել, որ ճշգրիտ գիտություններում քվանտային ֆիզիկայի ի հայտ գալուց հետո տեղի ունեցավ մի տեսակ հեղափոխություն, որը հնարավորություն տվեց վերանայել և վերլուծել նախկինում անվիճելի ճշմարտություններ համարվող բոլոր հին օրենքները։ Սա լավ է, թե վատ: Թերևս լավ բան է, քանի որ իսկական գիտությունը երբեք չպետք է կանգնի:
Սակայն «քվանտային հեղափոխությունը» դարձել էմի տեսակ հարված հին դպրոցի ֆիզիկոսների համար, ովքեր ստիպված էին հաշտվել այն փաստի հետ, որ այն, ինչին նրանք նախկինում հավատում էին, պարզվեց, որ պարզապես սխալ և հնացած տեսությունների մի ամբողջություն էր, որոնք հրատապ վերանայման և նոր իրականությանը հարմարվելու կարիք ունեն։. Ֆիզիկոսների մեծ մասը խանդավառությամբ ընդունեց այս նոր գաղափարները հայտնի գիտության մասին՝ նպաստելով դրա ուսումնասիրմանը, զարգացմանն ու իրականացմանը։ Այսօր քվանտային ֆիզիկան ամբողջ գիտության դինամիկան է սահմանում: Հենց նրա շնորհիվ են առաջացել նորագույն փորձարարական նախագծերը (ինչպես Մեծ հադրոնային բախիչը):
Բացում
Ի՞նչ կարելի է ասել քվանտային ֆիզիկայի հիմքերի մասին: Այն աստիճանաբար առաջացավ տարբեր տեսություններից, որոնք նախատեսված էին բացատրելու այնպիսի երևույթներ, որոնք չեն կարող հաշտվել դասական ֆիզիկայի հետ, ինչպիսիք են Մաքս Պլանկի լուծումը 1900 թվականին և նրա մոտեցումը բազմաթիվ գիտական խնդիրների ճառագայթման խնդրին, և էներգիայի և հաճախականության համապատասխանությունը 1905 թ. Ալբերտ Էյնշտեյնի կողմից, որը բացատրեց ֆոտոէլեկտրական էֆեկտները: Քվանտային ֆիզիկայի վաղ տեսությունը հիմնովին վերանայվել է 1920-ականների կեսերին Էրվին Շրյոդինգերի, Վերներ Հայզենբերգի, Մաքս Բորնի և այլոց կողմից։ Ժամանակակից տեսությունը ձևակերպված է տարբեր հատուկ մշակված մաթեմատիկական հասկացություններում։ Դրանցից մեկում թվաբանական ֆունկցիան (կամ ալիքային ֆունկցիան) մեզ համապարփակ տեղեկատվություն է տալիս իմպուլսի տեղակայման հավանականության ամպլիտուդի մասին։
Քվանտային ֆիզիկայի հիմունքները կեղծիքների համար
Ալիքի գիտական ուսումնասիրությունԼույսի էությունը սկսվել է ավելի քան 200 տարի առաջ, երբ այն ժամանակվա մեծ ու ճանաչված գիտնականներն առաջարկեցին, մշակեցին և ապացուցեցին լույսի տեսությունը՝ հիմնվելով իրենց իսկ փորձարարական դիտարկումների վրա։ Նրանք դա անվանեցին ալիք:
1803 թվականին հայտնի անգլիացի գիտնական Թոմաս Յանգը կատարեց իր հանրահայտ կրկնակի փորձը, որի արդյունքում նա գրեց հայտնի աշխատությունը «Լույսի և գույնի բնության մասին», որը հսկայական դեր խաղաց ժամանակակից գաղափարների ձևավորման գործում. այս ծանոթ երեւույթները. Այս փորձը մեծ դեր խաղաց այս տեսության ընդհանուր ընդունման գործում:
Այդպիսի փորձերը հաճախ նկարագրված են տարբեր գրքերում, օրինակ՝ «Քվանտային ֆիզիկայի հիմունքները խաբեբաների համար»։ Ժամանակակից փորձերը տարրական մասնիկների արագացման հետ, օրինակ՝ Հիգսի բոզոնի որոնումը Մեծ հադրոնային կոլայդերում (կարճ՝ LHC) իրականացվում է հենց այն նպատակով, որ գտնեն շատ զուտ տեսական քվանտային տեսությունների գործնական հաստատում։
Պատմություն
1838 թվականին Մայքլ Ֆարադեյը, ի ուրախություն ողջ աշխարհի, հայտնաբերեց կաթոդային ճառագայթները։ Այս աղմկահարույց ուսումնասիրություններին հաջորդեց Գուստավ Կիրխհոֆի կողմից արված ճառագայթման, այսպես կոչված, «սև մարմնի» (1859) խնդրի մասին հայտարարությունը, ինչպես նաև Լյուդվիգ Բոլցմանի հայտնի ենթադրությունը, որ ցանկացած ֆիզիկական համակարգի էներգետիկ վիճակները կարող են նաև. լինել դիսկրետ (1877): Ավելի ուշ հայտնվեց Մաքս Պլանկի (1900 թ.) մշակած քվանտային վարկածը։ Այն համարվում է քվանտային ֆիզիկայի հիմքերից մեկը։ Պլանկի համարձակ վարկածն այն մասին, որ էներգիան կարող է և՛ արտանետվել, և՛ կլանվել դիսկրետ «քվանտաներում»:(կամ էներգիայի փաթեթներ), ճշգրտորեն համապատասխանում է սև մարմնի ճառագայթման դիտարկված օրինաչափություններին:
Աշխարհահռչակ Ալբերտ Էյնշտեյնը մեծ ներդրում է ունեցել քվանտային ֆիզիկայի մեջ։ Տպավորված լինելով քվանտային տեսություններից՝ նա մշակեց իր սեփականը: Հարաբերականության ընդհանուր տեսություն - այդպես է կոչվում: Քվանտային ֆիզիկայի հայտնագործությունները նույնպես ազդել են հարաբերականության հատուկ տեսության զարգացման վրա։ Շատ գիտնականներ անցյալ դարի առաջին կեսին սկսեցին ուսումնասիրել այս գիտությունը Էյնշտեյնի առաջարկով։ Նա այդ ժամանակ առաջնագծում էր, բոլորին դուր էր գալիս, բոլորը հետաքրքրվում էին նրանով։ Զարմանալի չէ, որովհետև նա փակեց դասական ֆիզիկական գիտության մեջ այնքան շատ «անցքեր» (սակայն նա նաև ստեղծեց նորերը), գիտական հիմնավորում առաջարկեց ժամանակի ճանապարհորդության, տելեկինեզի, հեռապատիայի և զուգահեռ աշխարհների համար:
Դիտորդի դերը
Ցանկացած իրադարձություն կամ վիճակ ուղղակիորեն կախված է դիտորդից: Սովորաբար այսպես են համառոտ բացատրվում քվանտային ֆիզիկայի հիմունքները ճշգրիտ գիտություններից հեռու գտնվող մարդկանց։ Այնուամենայնիվ, իրականությունը շատ ավելի բարդ է։
Սա լիովին համապատասխանում է բազմաթիվ օկուլտական և կրոնական ավանդույթներին, որոնք դարեր շարունակ պնդել են մարդկանց՝ իրենց շրջապատող իրադարձությունների վրա ազդելու կարողության վրա: Ինչ-որ առումով սա նաև էքստրասենսորային ընկալման գիտական բացատրության հիմքն է, քանի որ այժմ այն պնդումը, որ մարդը (դիտորդը) ի վիճակի է մտքի ուժով ազդել ֆիզիկական իրադարձությունների վրա, անհեթեթ չի թվում։
Դիտարկված իրադարձության կամ օբյեկտի յուրաքանչյուր սեփական վիճակին համապատասխանում էդիտորդի սեփական վեկտորը: Եթե օպերատորի (դիտորդի) սպեկտրը դիսկրետ է, ապա դիտարկվող օբյեկտը կարող է հասնել միայն դիսկրետ սեփական արժեքների: Այսինքն՝ դիտարկման օբյեկտը, ինչպես նաև դրա բնութագրերը լիովին որոշվում են հենց այս օպերատորի կողմից։
Քվանտային ֆիզիկայի հիմունքները բարդ բառերով
Ի տարբերություն սովորական դասական մեխանիկայի (կամ ֆիզիկայի), չի կարելի միաժամանակ կանխատեսումներ անել միացյալ փոփոխականների, ինչպիսիք են դիրքը և իմպուլսը: Օրինակ, էլեկտրոնները կարող են (որոշակի հավանականությամբ) տեղակայվել մոտավորապես տարածության որոշակի տարածքում, սակայն դրանց մաթեմատիկական ճշգրիտ դիրքն իրականում անհայտ է։
Հավանականության հաստատուն խտության ուրվագծեր, որոնք հաճախ կոչվում են «ամպեր», կարող են գծվել ատոմի միջուկի շուրջ՝ պատկերացնելու համար, թե որտեղ է առավել հավանական էլեկտրոնը: Հայզենբերգի անորոշության սկզբունքը ապացուցում է մասնիկը ճշգրիտ տեղորոշելու անկարողությունը՝ հաշվի առնելով նրա խոնարհված իմպուլսը: Այս տեսության որոշ մոդելներ ունեն զուտ վերացական հաշվողական բնույթ և չեն ենթադրում կիրառական արժեք: Այնուամենայնիվ, դրանք հաճախ օգտագործվում են ենթաատոմային մասնիկների և այլ նուրբ հարցերի մակարդակում բարդ փոխազդեցությունները հաշվարկելու համար: Բացի այդ, ֆիզիկայի այս ճյուղը գիտնականներին թույլ է տվել ենթադրել բազմաթիվ աշխարհների իրական գոյության հնարավորությունը։ Միգուցե մենք շուտով կարողանանք տեսնել դրանք։
Ալիքի ֆունկցիաներ
Քվանտային ֆիզիկայի օրենքները շատ ծավալուն են և բազմազան: Նրանք հատվում ենԱլիքային ֆունկցիաների հայեցակարգը: Որոշ հատուկ ալիքային ֆունկցիաներ ստեղծում են հավանականությունների տարածում, որն իր էությամբ հաստատուն է կամ ժամանակից անկախ, օրինակ, երբ էներգիայի անշարժ վիճակում է, ժամանակը կարծես անհետանում է ալիքի ֆունկցիայի նկատմամբ: Սա քվանտային ֆիզիկայի էֆեկտներից մեկն է, որը հիմնարար է դրա համար: Հետաքրքիր փաստն այն է, որ ժամանակի ֆենոմենը արմատապես վերանայվել է այս անսովոր գիտության մեջ:
Խանգարումների տեսություն
Սակայն, կան մի քանի հուսալի եղանակներ մշակելու լուծումներ, որոնք անհրաժեշտ են քվանտային ֆիզիկայի բանաձևերի և տեսությունների հետ աշխատելու համար: Նման մեթոդներից մեկը, որը սովորաբար հայտնի է որպես «խառնաշփոթության տեսություն», օգտագործում է վերլուծական արդյունք տարրական քվանտային մեխանիկական մոդելի համար։ Այն ստեղծվել է փորձերից արդյունքներ բերելու համար՝ մշակելու ավելի բարդ մոդել, որը կապված է ավելի պարզ մոդելի հետ: Այսպես է ստացվում ռեկուրսիան։
Այս մոտեցումը հատկապես կարևոր է քվանտային քաոսի տեսության մեջ, որը չափազանց տարածված է միկրոսկոպիկ իրականության մեջ տարբեր իրադարձությունների մեկնաբանման համար:
Կանոններ և օրենքներ
Քվանտային մեխանիկայի կանոնները հիմնարար են: Նրանք պնդում են, որ համակարգի տեղակայման տարածքը բացարձակապես հիմնարար է (այն ունի կետային արտադրանք): Մեկ այլ հայտարարություն այն է, որ այս համակարգի կողմից նկատվող էֆեկտները միևնույն ժամանակ յուրահատուկ օպերատորներ են, որոնք ազդում են հենց այս միջավայրի վեկտորների վրա: Այնուամենայնիվ, նրանք մեզ չեն ասում, թե որ Հիլբերտի տարածությունում կամ որ օպերատորները կանայս պահին. Նրանք կարող են ճիշտ ընտրվել քվանտային համակարգի քանակական նկարագրությունը տալու համար:
Իմաստ և ազդեցություն
Այս անսովոր գիտության հենց սկզբից քվանտային մեխանիկայի ուսումնասիրության բազմաթիվ հակաինտուիտիվ ասպեկտներ և արդյունքներ առաջացրել են փիլիսոփայական բարձր վեճեր և բազմաթիվ մեկնաբանություններ: Նույնիսկ հիմնարար հարցերը, ինչպիսիք են տարբեր ամպլիտուդների և հավանականությունների բաշխման կանոնները, արժանի են հարգանքի հանրության և բազմաթիվ առաջատար գիտնականների կողմից:
Ռիչարդ Ֆեյնմանը, օրինակ, մի անգամ տխուր նկատեց, որ ինքը բոլորովին վստահ չէր, որ գիտնականներից որևէ մեկն ընդհանրապես հասկանում է քվանտային մեխանիկա: Սթիվեն Վայնբերգի խոսքով՝ այս պահին քվանտային մեխանիկայի մեկ մեկնաբանություն չկա, որը կհամապատասխանի բոլորին։ Սա խոսում է այն մասին, որ գիտնականները ստեղծել են մի «հրեշ»՝ լիովին հասկանալու և բացատրելու համար, որի գոյությունն իրենք էլ չեն կարողանում։ Սակայն դա ոչ մի կերպ չի վնասում այս գիտության արդիականությանը և հանրաճանաչությանը, այլ գրավում է երիտասարդ մասնագետների, ովքեր ցանկանում են լուծել իսկապես բարդ և անհասկանալի խնդիրներ։
Բացի այդ, քվանտային մեխանիկա ստիպել է ամբողջությամբ վերանայել Տիեզերքի օբյեկտիվ ֆիզիկական օրենքները, ինչը լավ նորություն է:
Կոպենհագենի մեկնաբանություն
Այս մեկնաբանության համաձայն՝ դասական ֆիզիկայից մեզ հայտնի պատճառականության ստանդարտ սահմանումն այլևս անհրաժեշտ չէ: Ըստ քվանտային տեսությունների՝ մեզ համար սովորական իմաստով պատճառականություն ընդհանրապես գոյություն չունի։ Դրանցում առկա բոլոր ֆիզիկական երեւույթները բացատրվում են ամենափոքր տարրականի փոխազդեցության տեսանկյունիցմասնիկներ ենթաատոմային մակարդակում. Այս տարածքը, չնայած թվացյալ անհավանականությանը, չափազանց խոստումնալից է։
Քվանտային հոգեբանություն
Ի՞նչ կարելի է ասել քվանտային ֆիզիկայի և մարդու գիտակցության փոխհարաբերության մասին: Սա հիանալի գրված է 1990 թվականին Ռոբերտ Անտոն Ուիլսոնի կողմից գրված մի գրքում, որը կոչվում է «Քվանտային հոգեբանություն»:
Համաձայն գրքում ներկայացված տեսության՝ մեր ուղեղում տեղի ունեցող բոլոր գործընթացները պայմանավորված են այս հոդվածում նկարագրված օրենքներով։ Այսինքն՝ սա քվանտային ֆիզիկայի տեսությունը հոգեբանությանը հարմարեցնելու մի տեսակ փորձ է։ Այս տեսությունը համարվում է պարագիտական և չի ճանաչվում ակադեմիական հանրության կողմից:
Ուիլսոնի գիրքը հատկանշական է նրանով, որ նա իր մեջ ներկայացնում է տարբեր տեխնիկայի և պրակտիկայի մի շարք, որոնք քիչ թե շատ ապացուցում են նրա վարկածը: Այսպես թե այնպես, ընթերցողն ինքը պետք է որոշի՝ հավատո՞ւմ է հումանիտար գիտությունների մեջ մաթեմատիկական և ֆիզիկական մոդելները կիրառելու նման փորձերի կենսունակությանը, թե ոչ։
Վիլսոնի գիրքը որոշների կողմից դիտվում էր որպես միստիկական մտածողությունն արդարացնելու և այն գիտականորեն ապացուցված նորաստեղծ ֆիզիկական ձևակերպումների հետ կապելու փորձ: Այս չափազանց ոչ տրիվիալ և աչքի ընկնող աշխատանքը պահանջված է ավելի քան 100 տարի: Գիրքը տպագրվում, թարգմանվում և ընթերցվում է ամբողջ աշխարհում։ Ո՞վ գիտի, գուցե քվանտային մեխանիկայի զարգացման հետ կփոխվի նաև գիտական հանրության վերաբերմունքը քվանտային հոգեբանության նկատմամբ։
Եզրակացություն
Այս ուշագրավ տեսության շնորհիվ, որը շուտով դարձավ առանձին գիտություն, մենք կարողացանք ուսումնասիրել շրջակա միջավայրըիրականությունը ենթաատոմային մասնիկների մակարդակում։ Սա ամենափոքր մակարդակն է բոլոր հնարավորների մեջ, բոլորովին անհասանելի մեր ընկալմանը։ Այն, ինչ նախկինում գիտեին ֆիզիկոսները մեր աշխարհի մասին, հրատապ վերանայման կարիք ունի: Բացարձակապես բոլորը համաձայն են սրա հետ։ Ակնհայտ դարձավ, որ տարբեր մասնիկներ կարող են փոխազդել միմյանց հետ բոլորովին աներևակայելի հեռավորությունների վրա, որոնք մենք կարող ենք չափել միայն բարդ մաթեմատիկական բանաձևերով։
Ավելին, քվանտային մեխանիկան (և քվանտային ֆիզիկան) ապացուցել է բազմաթիվ զուգահեռ իրականությունների, ժամանակի ճանապարհորդության և այլ բաների հնարավորությունը, որոնք պատմության ընթացքում համարվում էին միայն գիտաֆանտաստիկայի առարկա: Սա, անկասկած, հսկայական ներդրում է ոչ միայն գիտության, այլև մարդկության ապագայի համար:
Աշխարհի գիտական պատկերը սիրողների համար այս գիտությունը կարող է լինել և՛ ընկեր, և՛ թշնամի։ Փաստն այն է, որ քվանտային տեսությունը լայն հնարավորություններ է բացում պարագիտական թեմայի շուրջ տարատեսակ շահարկումների համար, ինչպես արդեն ցույց է տրվել այլընտրանքային հոգեբանական տեսություններից մեկի օրինակում։ Որոշ ժամանակակից օկուլտիստներ, էզոթերիկիստներ և այլընտրանքային կրոնական և հոգևոր շարժումների կողմնակիցներ (առավել հաճախ՝ հոգեմշակույթներ) դիմում են այս գիտության տեսական կառուցվածքներին՝ հիմնավորելու իրենց առեղծվածային տեսությունների, համոզմունքների և պրակտիկաների ռացիոնալությունն ու ճշմարտացիությունը։:
Սա աննախադեպ դեպք է, երբ տեսաբանների պարզ ենթադրությունները և վերացական մաթեմատիկական բանաձևերը հանգեցրին իրական գիտական հեղափոխության և ստեղծեցին մի նոր գիտություն, որը ջնջեց այն ամենը, ինչ նախկինում հայտնի էր: Որոշաստիճանի, քվանտային ֆիզիկան հերքել է Արիստոտելյան տրամաբանության օրենքները, քանի որ այն ցույց է տվել, որ «կամ-կամ» ընտրելիս կա ևս մեկ (և գուցե մի քանի) այլընտրանք:
