mékanika kuantum ngidinan Anjeun pikeun ningali, ngarasa tur toél partikel nu (2. Bagian)

211460x 22. 11. 2018 pamiarsa 2

Hayu urang balik deui kana naon anu mékanika kuantum jeung kumaha urang bisa make eta.

pintonan kawih

Oke, jadi ngarasa kopi, anjeun ampir ngahudangkeun. panon anjeun anu siap pikeun rutin sapopoé, Blink na hayu a lampu saeutik datang dina. Lamun anjeun pikir ngeunaan eta, jadi partikel cahaya ngasupkeun raray na kana panon anjeun, kabentuk jutaan taun ka pengker di puseur panonpoé, dina hiji waktu lamun karuhun urang mimitian ngagunakeun seuneu. panonpoé teu bakal moal ngirim partikel anu disebut foton, upami aranjeunna teu diperlukeun pikeun fenomena sarua nu bisa jadi dasar rasa urang bau, éta tunneling kuantum.

Ngeunaan 150 juta kilométer misahkeun Sun sarta Bumi, foton nyokot ngan dalapan menit nungkulan jarak ieu. Kalolobaan lalampahan anutan kitu, lumangsung di jero Sun, dimana foton has spends jutaan taun sarta coba kabur. massa ieu lajeng diteundeun di tengah béntang urang, dimana hidrogén nyaéta ngeunaan 13 kali denser ti kalungguhan, sarta foton bisa ngarambat fraksi ukur infinitesimally leutik kadua saméméh keur diserep ion hidrogén, nu lajeng kahuruan hiji foton diperlukeun keur indit ti panonpoé, jsb .. Sanggeus miliar interaksi sapertos foton tungtungna muncul dina beungeut panonpoé, nu di dieu dina bulan Séptember sanggeus jutaan taun.

Mékanika kuantum (© Jay Smith)

Foton pernah bakal geus jeung Sun shone ku henteuna tunneling kuantum. Sun sarta sakabéh béntang séjén ngahasilkeun fusi nuklir lampu, megatkeun ion hidrogén ngabentuk prosés hélium anu Kaluaran énergi. Unggal detik, panonpoé ngarobah énergi ngeunaan 4 juta ton zat. Mung ion hidrogén salaku proton individu boga biaya listrik positif sarta ngusir unggal lianna. Kumaha lajeng bisa ngagabungkeun saling?
Nalika tunneling alam gelombang kuantum proton ngamungkinkeun gampang kadang tumpang tindih kawas ombak anu datangna babarengan dina beungeut balong. Yén gelombang tumpang tindihna proton disadiakeun sahingga nutup ku kituna gaya tambahan sapertos gaya nuklir kuat yen tindakan ukur dina jarak pohara leutik, eta malire nu repulsion listrik partikel. Proton nu lajeng disintegrate, ngaleupaskeun foton a.

panon urang pisan peka foton

panon urang geus ngalobaan ambéh foton ieu pisan nu sensitip. Sababaraha percobaan panganyarna geus nembongkeun yen urang sanajan bisa ngadeteksi hiji foton tunggal, nu raises kamungkinan intriguing: jalma bisa ngadeteksi sababaraha kasus husus ti mékanika kuantum? Ieu ngandung harti yén hiji jalma, kawas foton atanapi éléktron atawa bagja ucing Schrödinger nyaeta maot sarta hirup dina waktu nu sami, upami aranjeunna langsung aub dina dunya kuantum? Kumaha sanggup hiji hiji pangalaman sapertos?

Panon manusa

"Urang teu nyaho sabab urang geus diusahakeun," nyebutkeun Rebecca Holmes, fisikawan di Los Alamos Nasional Laboratorium di New Mexico. Tilu taun katukang, anjeunna lulus ti Universitas Illionis di Urbana-Champaign, Holmes éta bagian tina hiji tim dipingpin ku Paul Kwiat, anu némbongkeun yén jalma bisa ngadeteksi flashes pondok cahaya, diwangun ku tilu foton. Dina 2016 kapanggih yén grup competing élmuwan dipingpin ku fisikawan Alipas Vaziriovou di Rockefeller Universitas di New York manggihan yén jalma sabenerna tingali foton malah tunggal. Tapi urang tingali yen pangalaman nu moal bisa digambarkeun akurat. Vaziriová, manéhna diusahakeun ningali bursts foton jeung ngawartoskeun majalah Alam ': "Ieu kawas ningali cahaya. Ieu ampir rarasaan dina verge tina lamunan. "

mékanika kuantum - percobaan

Dina mangsa nu bakal datang, nyangka Holmes jeung Vaziriová percobaan anu bakal nguji kumaha urang ngarasa lamun foton diselapkeun kana nagara bagian kuantum husus. Fisika bisa, contona, pikeun nyambungkeun hiji foton tunggal kana naon disebut superposition, dimana foton aya sakaligus dua tempat nu béda. Holmes sareng kolega Anjeun nya dirancang hiji percobaan ngalibetkeun dua skenario pikeun nguji naha manusa bisa langsung ngarasa hiji superposition sahiji foton. Dina skenario kahiji, hiji foton tunggal dibéré boh ka kénca atawa ka sisi katuhu tina rétina manusa, sarta salah bakal geus noticed nu sisi rétina dirasakeun foton. Dina skenario kadua bakal ditempatkeun foton dina superposition kuantum, anu bakal ngidinan anjeunna ngalakonan hirup kalawan teu mungkin - dina waktos anu sareng ngapung ka sisi kénca sarta katuhu tina rétina panon.

Anjeunna manggihan lalaki lampu dina kadua sisi rétina? Atawa ku interaksi foton dina panon disababkeun ku superposition nu rubuh '? Lamun kitu, éta bakal gaduh sagampil mindeng jadi di sisi katuhu sarta di sisi kénca, sakumaha ngusulkeun ku teori?

Rebecca Holmes nyebutkeun:

"Dina dasar mékanika kuantum baku, foton dina superposition a meureun melong béda ti sabenerna acak dipancarkeun foton kenca atawa ka katuhu."

Lamun tétéla yén sabagian pamilon dina percobaan sabenerna ditanggap foton dina duanana tempat dina waktu nu sarua, éta ngandung harti yén jalma dirina éta dina kaayaan kuantum?

Rebecca Holmes Manéhna nambahan:

"Anjeun bisa nyebutkeun yén panitén éta nyalira di superposition kuantum dina waktos negligibly pondok, tapi taya sahijieun nu diusahakeun eta acan, jadi Nyaan teu nyaho. Éta pisan sababna naha percobaan misalna hiji dilumangsungkeun ".

Ngarasa cara sorangan

Ayeuna hayu urang balik ka cangkir kopi. Bodo ngarasa kawas sapotong padet bahan pageuh di kontak sareng kulit leungeun Anjeun. Tapi éta ukur ilusi. Simkuring pernah teu noél nanaon, sahenteuna moal di rasa dua lembar solid zat nu perhatian. Leuwih ti 99,9999999999 persén atom diwangun ku spasi kosongKalawan ampir kabéh massa geus ngumpul dina intina.

Mékanika kuantum (© Jay Smith)

Lamun nyekel cangkir leungeun anjeun, sigana anu na kakuatan asalna tina lalawanan éléktron dina cangkir jeung leungeun. Éléktron sorangan teu boga euweuh volume, éta ukur ukuran katempo lapangan enol muatan listrik négatip sabudeureun éta atom jeung molekul jadi awan. Hukum mékanika kuantum dugi ka tingkat énergi husus sabudeureun atom jeung molekul. Salaku leungeun grasps cup ngadorong éléktron ti hiji tingkat ka sejen, sarta ieu merlukeun otot énergi anu interprets uteuk saperti lalawanan lamun ngarampa hal padet.

rasa kami tina touch dumasar interaksi pisan kompléks antara éléktron sabudeureun molekul jeung molekul awak subjék nu kapangaruhan. Ti informasi ieu, uteuk urang nyiptakeun ilusi nu urang boga awak padet nu ngalir sapanjang dunya pinuh ku objek padet séjén. Noel aranjeunna mere kami hiji rasa tepat kanyataanana. Janten nu taya persepsi urang teu cocog naon sabenerna lumangsung. Donald Hoffman, a neuroscientist kognitif di University of California Irvine percaya indra na brains kami geus ngalobaan nyumputkeun alam leres tina kanyataanana, teu nembongkeun eta.

"Gagasan abdi nyaeta realitas yen, naon meureun nya, teuing pajeulit, sarta waktu nu diperlukeun kami teuing waktos na énergi pikeun prosés."

Babandingan gambar tina dunya dina uteuk ku panganteur grafis dina komputer

Hoffman compares gambar tina struktur dunya di brains urang, ku panganteur grafis dina layar komputer. Kabéh ikon warni dina layar, kayaning a karinjang, anu mouse pointer na file polder, nganggur teu jeung naon sabenerna lumangsung jero komputer. Aranjeunna abstractions mere, sederhana nu ngidinan kami pikeun ngahubung sareng éléktronika kompléks.

Numutkeun pandangan Hoffman urang évolusi geus robah brains kami alat anu fungsina jadi panganteur grafis nu teu baranahan satia dunya lengkep. Évolusi teu ngamekarkeun hiji persepsi akurat, eta perkara migunakeun hijina naon ngamungkinkeun survival.

Salaku Hoffman nyebutkeun:

"Wangun reigns leuwih kanyataanana."

Hoffman jeung mahasiswa pascasarjana di taun panganyarna geus diusahakeun ratusan rébu model komputer pikeun nguji gagasan maranéhanana di simulasi bentuk kahirupan jieunan competing pikeun sumber dugi. Dina sagala hal, nu organisme nu diprogram keur migawe kahadean prowess fisik lamun fakta anu inferior maranéhanana dijieun kana persépsi pasti.

Contona, upami hiji organisme diwangun pikeun akurat ngarasa, contona, jumlah total of water HADO di lingkungan, sarta ngalir kana hiji organisme nu keur katala mun akal hal basajan, e.g. jumlah optimal cai diperlukeun tetep hirup. Ku kituna bari salah organisme bisa nyieun gambar deui tepat kanyataanana, sipat ieu teu ningkatkeun survivability na. studi Hoffman urang dipingpin anjeunna ka kacindekan anu luar biasa:

"Ka extent nu urang attuned ngadukung kahirupan, urang moal attuned kana kanyataan. Urang sabenerna bisa ngalakukeun hal eta. "

tiori kuantum

pikiran na satuju sareng naon sababaraha fisika dianggap salaku pamanggih sentral teori kuantum - persepsi kanyataanana henteu sagemblengna obyektif, urang moal bisa misahkeun ti dunya, anu urang nitenan.

Hoffman pinuh ngarebut view ieu:

"Spasi mangrupakeun struktur data, sarta objék fisik diri nu strukturna data yen urang jieun dina laleur nu. Nalika kuring kasampak di pasir a I nyieun struktur data ieu. Saterusna kuring kasampak jauh tur peupeus struktur data ieu sabab geus teu anéh diperlukeun. "

Ditémbongkeun saperti dina karya Hoffman urang, acan kami henteu nungkulan harti pinuh ku téori kuantum na naon eta nyebutkeun ngeunaan sipat kanyataanana. Planck dirina paling hirupna nyobian ngartos téori anjeunna mantuan nyieun sarta geus salawasna percaya dina persepsi obyektif tina semesta nu nyampak bebas urang.

Sakali manéhna nulis ngeunaan naha anjeunna mutuskeun pikeun ngudag fisika, ngalawan nasehat ti guruna:

"The luar dunya mangrupakeun hal bebas tina lalaki, éta hukum hal mutlak tur teang nu dilarapkeun ka mutlak ieu, eta seemed kuring salaku pangalaman ilmiah paling luhur hirup."

Meureun eta bakal nyandak abad sejen saméméh revolusi hareup dina fisika bisa ngabuktikeun naha anjeunna bener atawa salah, sabab dosen na Philip von saanu.

mékanika kuantum

bagian séjén séri

2 komentar on "mékanika kuantum ngidinan Anjeun pikeun ningali, ngarasa tur toél partikel nu (2. Bagian)"

Leave a Reply