mékanika kuantum ngidinan Anjeun pikeun ningali, ngarasa tur toél partikel nu (1. Bagian)

7610x 21. 11. 2018 1 maca

Naon eta mékanika kuantum sarta duanana ngamimitian? Kedah Max Planck teu malire sababaraha saran goréng, anjeunna bakal pernah geus dimimitian revolusi di atomistice. Momen konci lumangsung dina 1878 nalika Planck ngora nanya salah sahiji profesor-Na, naha ngudag karir dina fisika. Professor Philip von saanu cenah Planck, mun hadé manggihan pakasaban séjén. Sagala pamanggihan penting dina fisika ceuk geus dicokot, profesor assured protege ngora-Na.

Kumaha Planck engké recalled von saanu ngawartoskeun anjeunna:

"Fisika bisa terus malah marginally, nalungtik atanapi putting kana urutan na tamtoho anu, tapi sistem sakabéhna anu anchored jeung fisika teoritis anu nyata nearing parantosan".

Ku salah sahiji jalma trinkets kana prakték éta geus dibuktikeun yén tungtungna meunang Planck Hadiah Nobel na lahir mékanika kuantum. Pikaresepeun jéntré prihatin fenomena pisan umum: Naha objék emit jalan maranehna ngalakukeun lamun dipanaskeun? Kabéh bahan, paduli naon maranéhna dijieun, aranjeunna kalakuanana cara sarua dina rising hawa - kelir radiating beureum, konéng sarta tungtungna bodas. Taya fisikawan di 19. abad ka bisa ngajelaskeun prosés hirup kalawan basajan ieu.

masalah mucunghul sakumaha 'bencana ultraviolet' sakumaha téori pangalusna diprediksi yén objek dipanaskeun nepi ka pisan hawa tinggi kedah radiate teuing énergi kalawan panjang gelombang pondok. Kusabab urang terang yén hiji ayeuna kuat gagal bulbs mun balok énergi maot sapertos di 19 fisika. abad ka-jelas teu boga kecap panungtungan.

Énergi bisa diserep

Planck geus kapanggih jawaban di 1900 kalayan naon jadi hit modern. Kanyataanna, anjeunna ditebak yén énergi bisa diserep atawa dikirimkeun ukur di quanta diskrit, atawa jumlah. Ieu miang radikal tina fisika klasik, nu ngaku yen ngalir énergi ngaliwatan hiji, stream ajeg kontinyu. Waktu éta, pikeun eta teu boga leresan teoritis Planck, tapi masih dibuktikeun yén gawéna. quanta éféktif ngawatesan jumlah énergi nu tiasa ngaleupaskeun objék dipanaskeun dina suhu nanaon. Kitu tungtungna euweuh sinar ultraviolet bisa nepi ka tiwasna!

revolusi kuantum

Kituna mimiti revolusi kuantum. Butuh waktu sababaraha dekade gawé teoritis ngeunaan Albert Einstein, Werner Heisenberg, Niels Bohr jeung titans séjén fisika, ku kituna dirobah inspirasi Planck pikeun téori komprehensif tapi anu ngan awal, lantaran taya sahijieun bener dipikaharti kumaha ieu lumangsung kalawan objék lamun dipanaskeun.

Téori mékanika kuantum, anu ngurus partikel sarta transmisi énérgi dina realm partikel pangleutikna diturunkeun tina pangalaman urang sapopoé jeung sagala rupa nu aya siluman mun sensorium kagok urang. Teu sagalana sagemblengna siluman! Sababaraha épék kuantum nu disumputkeun tina tetempoan, sanajan aranjeunna caang jeung geulis jadi sinar panonpoé urang jeung glitter béntang, kawas lain nanaon nu teu bisa sagemblengna dipedar méméh Advent mékanika kuantum.

Sabaraha fenomena di dunya kuantum kami ngalaman dina kahirupan urang sapopoé? Inpo Naon tiasa panca indra pikeun manggihan alam leres tina kanyataanana? Barina ogé, ditémbongkeun saperti dina téori aslina, fenomena kuantum maranéhna bisa jadi katuhu handapeun irung anjeun. Kanyataanna, aranjeunna bisa lumangsung langsung di noses urang.

hooter kuantum

Naon kajadian di irung anjeun nalika anjeun bangun jeung bau teh kopi atawa nyiksikan a roti di alat keur manggang roti Anjeun bisa nepi ka tiwasna? Pikeun organ indrawi di raray, ieu gambaran ngan mere. Kitu ogé dicatet ku Enrico Fermi, anu diwangun dina réaktor nuklir munggaran di dunya, salah sahiji bawang frying, éta bakal nice ningali kumaha karya organ indrawi urang.

Mékanika kuantum (© Jay Smith)

Sahingga tempatna aya di ranjang na pikir ngeunaan persiapan roti toasted seger. gas molekul ambu téh hawa. engapan anjeun mikat sababaraha molekul ieu kana rongga nasal antara panon anjeun, ngan luhureun orifice kana. Molekul ngagantelkeun kana lapisan beungeut mémbran mukosa ti rohangan nasal jeung nu dipikagaduh ku reséptor olfactory. Ieu hangs ti otak saraf olfactory jellyfish tentacles, nu ukur bagian tina sistim saraf pusat nu geus terus kakeunaan dunya luar.

Naon kajadian salajengna teu jelas. Urang terang yen molekul bau ngabeungkeut salah sahiji 400 reséptor béda dina beungeut mucosal, urang henteu weruh persis naon jeung kumaha kontak ieu ngahasilkeun sensasi olfactory urang. Naha éta jadi hésé ngarti bau?

Andrew Horsfield, hiji panalungtik dina Kaisar College London nyebutkeun:

"Ieu sabagean kusabab kasusah tina ngajalankeun percobaan guna parios naon anu lumangsung di jero reséptor olfactory".

Kumaha carana sangkan bau

Katerangan konvensional kumaha gawéna seungit, sigana basajan: nu reséptor nampi wangun pisan husus molekul. Aranjeunna salaku ngonci nu bisa dibuka ngan konci leres. Unggal molekul nu tembus kana irung, nurutkeun téori ieu fits kana set husus tina reséptor. uteuk interprets kombinasi unik tina reséptor molekul diaktipkeun, e.g. salaku ambeu kopi. Dina basa sejen, urang ngarasa ujud molekul! Tapi aya masalah dasar kalayan modél, konci muka. '

Horsfield nyebutkeun:

"Anjeun tiasa gaduh hiji molekul mibanda bentuk béda jeung wangunan nu kabeh bakal masihan sensasi sarua".

Sigana anu kedah aya hal nu leuwih aub ti ngan bentukna, tapi naon? alternatif kontroversial jeung modél kieu nunjukkeun yen rasa urang geus hijina diaktipkeun bentuk molekul, tapi ogé ku cara molekul ieu geter. Sakabéh molekul ngageter dina frékuénsi tangtu terus, dumasar struktur maranéhanana. Bisa irung urang kumaha bae nembongkeun beda dina frékuénsi vibrational? Luca bekasi, a biofisikawan di puseur panalungtikan pikeun élmu Kalautan panalungtikan Alexander Fleming di Yunani, percaya aranjeunna tiasa.

Téori Vibrational bau

Bekasi, anu ogé jadi salah sahiji ahli anjog di dunya dina parfum diideuan Téori Geter seungit, munggaran diajukeun kimiawan Malcolm Dyson di 1938. Saatos bekasi dina nineties pikeun kahiji kalina Dyson bray gagasan yén, manéhna mimitian pilari molekul nu bakal ngidinan anjeunna pikeun nguji téori ieu. Fokus kana sanyawa walirang, anu boga bau unik tur Geter molekular ciri. Bekasi lajeng diperlukeun pikeun ngaidentipikasi sanyawa lengkep séjén nu teu patali jeung bentuk molekul béda ti walirang, tapi kalawan frékuénsi vibrational sarua keur ngabedakeun aya hal kawas walirang. Tungtungna anjeunna kapanggih hiji, molekul nu ngandung boron. Pasti manehna dicium kawas walirang. "Di dieu Kami di chapel kieu," manéhna nyebutkeun, "Jigana teu kaci kabeneran".

Ti moment anu anjeunna wangsit nu olfactory bekasi ngumpulkeun bukti eksperimen keur ngarojong pamanggih ieu, sarta digawé kalayan Horsfield ngolah rinci teoritis. Lima taun ka tukang, bekasi sareng kolega Anjeun na dirancang hiji percobaan nu sababaraha molekul hidrogén dina zat Haruman geus diganti ku deuterium, isotop hidrogen jeung neutron dina intina sarta kapanggih anu urang bisa ngarasa jauh bédana. Alatan kanyataan yén molekul hidrogén jeung deuterium boga bentuk sarua tapi frekuensi vibrational béda, hasil deui nunjukkeun yén noses urang sabenerna bisa ngadeteksi vibrations. Hasilna sami demonstrate percobaan kalawan flies buah.

Ogé ngarasa Geter éta?

gagasan turnip masih jadi kontroversi - data eksperimen na dibagi komunitas interdisciplinary olfactory peneliti. Tapi lamun aranjeunna katuhu, sarta dina wangun tambahan ogé ngarasa vibrations, sakumaha do noses kami? Bekasi ngaduga yén aya bisa kaasup éfék kuantum disebut. Tunneling. Dina mékanika kuantum, éléktron sarta sakabéh partikel lianna dual sifat - tiap geus duanana partikel sarta gelombang. Ieu kadang ngamungkinkeun pindahna éléktron ngaliwatan bahan kawas torowongan a, dina cara anu bakal jadi dilarang partikel nurutkeun aturan fisika klasik.

Molekular vibrations Haruman bisa nyadiakeun hiji luncat energetic handap on énergi maranéhna kudu éléktron luncat tina hiji bagian tina siphon ka reséptor kadua. speed Flashover variasina kalawan molekul béda, ngabalukarkeun impulses saraf dina otak anu ngahasilkeun persepsi rupa odors.

irung kami ku kituna tiasa janten detektor éléktronik canggih. Salaku noses urang ngarah bisa ngamekarkeun ngamangpaatkeun Tret kuantum misalna?

Bekasi nyebutkeun:

"Jigana anjeunna underestimates téhnologi ieu, sangkan mun nyarita, sababaraha ordo. Opat milyar taun panalungtikan sarta pamekaran kalawan waragad taya keur évolusi lila. Tapi ulah, éta hal nu paling endah anu ngajadikeun kahirupan ".

mékanika kuantum

bagian séjén séri

Leave a Reply