Kvantefysikk oversikt
Hvordan kvantemekanikk forklarer det usynlige universet
traffic_analyzer / Getty Images
Kvantefysikk er studiet av oppførselen til saken og energi på molekylære, atomære, nukleære og enda mindre mikroskopiske nivåer. På begynnelsen av 1900-tallet oppdaget forskere at lovene som styrer makroskopiske objekter ikke fungerer på samme måte i så små riker.
Hva betyr Quantum?
'Quantum' kommer fra latin som betyr 'hvor mye'. Det refererer til de diskrete enhetene av materie og energi som er forutsagt av og observert i kvantefysikk. Selv rom og tid, som ser ut til å være ekstremt kontinuerlige, har de minste mulige verdier.
Hvem utviklet kvantemekanikk?
Etter hvert som forskerne fikk teknologien til å måle med større presisjon, ble merkelige fenomener observert. Kvantefysikkens fødsel tilskrives Max Plancks artikkel fra 1900 om svartkroppsstråling. Utvikling av feltet ble gjort av Max Planck , Albert Einstein , Niels Bohr , Richard Feynman, Werner Heisenberg, Erwin Schroedinger og andre lysende skikkelser i feltet. Ironisk nok hadde Albert Einstein alvorlige teoretiske problemer med kvantemekanikk og prøvde i mange år å motbevise eller modifisere det.
Hva er spesielt med kvantefysikk?
I kvantefysikkens rike påvirker det å observere noe faktisk de fysiske prosessene som finner sted. Lysbølger fungerer som partikler og partikler fungerer som bølger (kalt bølgepartikkeldualitet ). Materie kan gå fra et sted til et annet uten å bevege seg gjennom det mellomliggende rommet (kalt kvantetunnelering). Informasjon beveger seg umiddelbart over store avstander. Faktisk, i kvantemekanikken oppdager vi at hele universet faktisk er en rekke sannsynligheter. Heldigvis går den i stykker når man arbeider med store gjenstander, som demonstrert av Schrödingers katt tankeeksperiment.
Hva er Quantum Entanglement?
Et av nøkkelbegrepene er kvanteforviklinger , som beskriver en situasjon der flere partikler er assosiert på en slik måte at måling av kvantetilstanden til en partikkel også legger begrensninger på målingene til de andre partiklene. Dette eksemplifiseres best ved EPJ-paradoks . Selv om det opprinnelig var et tankeeksperiment, har dette nå blitt bekreftet eksperimentelt gjennom tester av noe kjent som Bells teorem .
Kvanteoptikk
Kvanteoptikk er en gren av kvantefysikken som først og fremst fokuserer på oppførselen til lys, eller fotoner. På nivået av kvanteoptikk har oppførselen til individuelle fotoner en betydning for det utgående lyset, i motsetning til klassisk optikk, som ble utviklet av Sir Isaac Newton. Lasere er en applikasjon som har kommet ut av studiet av kvanteoptikk.
Kvanteelektrodynamikk (QED)
Kvanteelektrodynamikk (QED) er studiet av hvordan elektroner og fotoner samhandler. Den ble utviklet på slutten av 1940-tallet av Richard Feynman, Julian Schwinger, Sinitro Tomonage og andre. Spådommene til QED angående spredning av fotoner og elektroner er nøyaktige til elleve desimaler.
Unified Field Theory
Samlet feltteori er en samling forskningsveier som prøver å forene kvantefysikk med Einsteins teori om generell relativitet , ofte ved å prøve å konsolidere fysikkens grunnleggende krefter . Noen typer enhetlige teorier inkluderer (med noe overlapping):
- Kvantegravitasjon
- Loop Quantum Gravity
- Strengteori / Superstrengteori / M-teori
- Grand Unified Theory
- Supersymmetri
- Teori om alt
Andre navn for kvantefysikk
Kvantefysikk kalles noen ganger kvantemekanikk eller kvantefeltteori. Den har også forskjellige underfelt, som diskutert ovenfor, som noen ganger brukes om hverandre med kvantefysikk, selv om kvantefysikk faktisk er den bredere betegnelsen for alle disse disiplinene.
Hovedfunn, eksperimenter og grunnleggende forklaringer
Tidligste funn
Bølge-partikkeldualitet
Heisenberg Usikkerhetsprinsipp
Kausalitet i kvantefysikk - tankeeksperimenter og tolkninger
- København-tolkningen
- Schrödingers katt
- EPJ-paradoks
- Mange verdener-tolkningen