Як зрозуміти квантову фізику?
Зрозуміти квантову фізику не так складно, як вам здається. Всього за п'ять хвилин, які ви приділите, щоб прочитати цю інструкцію, ви зможете зрозуміти основи квантової фізики! Шкода ось тільки, що для того, щоб все це уявити, може не вистачити і життя...
Отже, до справи. Квантова фізика базується на трьох принципах, які я зараз детально вам поясню. Ці принципи (основи) - суперпозиція, заплутування і декогеренція. Також, у цій інструкції, я дам вам поняття про застосування квантової фізики в сучасному світі і опишу досвід, який відкрив квантову фізику. Почнемо!
Інструкція
Рівень складності: Нескладно
Що вам знадобиться:
- Психічна стійкість до потрясінь
1 крок
Перший крок: ви повинні зрозуміти, що таке СУПЕРПОЗИЦІЯ.
Суперпозиція - такий стан частинки, при якому вона знаходиться в двох і більше станах одночасно. Уявіть, що ви одночасно вдихаєте і видихаєте, одночасно живі і мертві, одночасно тягнете і штовхаєте... Що, складно? Ще б пак. Саме тому квантова фізика і суперпозиція зокрема собою спростовують класичну фізику (з точки зору останньої суперпозиція ні в яких варіаціях неможлива). Отже, ось у нас є частинка (візьмемо для розгляду звичайний електрон). У нього може бути два стани (по-науковому - спИна), на зразок двох станів його обертання. Коли він знаходиться в суперпозиції, він крутиться і туди і назад і як об'єкт нашого світу просто не існує. Читайте наступний крок, щоб краще зрозуміти суперпозицію.
2 крок
Наступний крок: розуміння КВАНТОВОГО ЗАПЛУТУВАННЯ.
Квантове заплутування теж вкрай дивне. Воно, природно, зустрічається на атомному-субатомному рівнях, але ми розберемо більш зрозумілий приклад на рівні нашого розуміння.
Уявіть, що поруч з вами лежить ваш телефон (цей телефон випущений тільки білого і чорного кольору), але ви його не бачите. У сусідньому будинку (в Антарктиді, на іншому кінці Всесвіту) лежить точно такий же телефон і його знову ж таки, не спостерігають. Така умова. Ми створюємо між телефонами квантове заплутування - особливий тип зв'язку, де від стану одного об'єкта залежить стан іншого об'єкта. Поки ні ви, ні ваш сусід (або хто там мешкає на іншому кінці Всесвіту) не спостерігаєте телефони, вони знаходяться в суперпозиції - одночасно і білі і чорні (але ніяк не сірі!) і заплутування зберігається. Але варто тільки вам поглянути на телефон, він вибирає один з двох можливих варіантів - стає, наприклад, білим. У ту ж мить телефон на столі у вашого сусіда стає чорним. Якщо ваш телефон стає чорним, то інший телефон відразу стає білим! Заплутування зруйновано.
Ось так само відбувається і з частинками атомів - варто однією прийняти будь-який певний стан (вийти з суперпозиції), як тут же інша частинка прийме протилежний їй стан. Цей зв'язок квантового заплутування був названий надсвітовою, тому що статки змінюються відразу ж, без затримки. У цьому дивовижність заплутування - можна послати повідомлення на інший кінець Всесвіту за мить.
3 крок
І наступне явище, яке складе ваше уявлення про квантову фізику в єдине ціле - ДЕКОГЕРЕНЦІЯ.
Декогеренція квантових станів зараз - серйозна проблема. Суть декогеренції в тому, що варто тільки вплинути на частинку, що знаходиться в суперпозиції, як вона відразу ж приймає один зі станів. Квантові стани руйнуються при вимірах частинки або навіть просто при спостереженні її! Захистити квантові стани від декогеренції - ось одне з пріоритетних завдань квантової фізики. Тоді стане можливим створювати надшвидкі системи зв'язку (миттєві), квантові комп'ютери (які своїм звичайним процесором перевершать за показниками величезні машини, що займають кімнати), телевізори (надвисокої чіткості).
4 крок
Останнє, що ви повинні вивчити - досвід, яким відкрили квантову фізику. Зараз я його вам детально опишу.
Отже, є електронна гармата. Вона випускає електрон в заданому напрямку. Електрон, пролетівши якусь відстань стикається з перешкодою, що має дві щілини. Він може пройти тільки в одну з них. Далі він врізається в електроноуловлювальний екран, який покаже, в яку з щілин пройшов електрон. Все начебто просто. Заковика лише в тому, що електрон, коли його не спостерігають і не ставлять вимірювального обладнання, проходить в обидві щілини! Це означає, що в момент, коли його не спостерігають, він знаходиться в суперпозиції. Так і було покладено початок квантової фізики.
5 крок
Ну ось і все! Нічого особливо заумного (на зразок складних формул або теорем) тут немає. Тепер ви можете спокійно розуміти на тему квантової фізики, оскільки ймовірність зустріти людину, добре знайому з цією областю фізики досить мала! І пам'ятайте, що квантова фізика зараз дуже потребує світлих умов, тут належить зробити ще непрохане поле відкриттів. Незалежно від того, чи просто запам'ятаєте ви цю інструкцію або ж підете допомагати цій науці, ви чудові!
