• Авторизация


Действительно ли электроны состоят из квантов? 27-01-2007 16:34 к комментариям - к полной версии - понравилось!


6. Квантовая механика.

Многие привыкли считать, что квантовая физика - это ещё один шаг в углублении знаний о природе материи. Что сначала мы нашли частички вещества - молекулы, потом составляющие их атомы, потом электроны и ядра, составляющие атом, затем протоны и нейтроны, составляющие ядро, и вот мы нашли то, что составляет элементарные частицы. Это не так. И сейчас я объясню почему.
В древности люди считали материю единым куском перемешанных друг с другом стихий - огня, воды, земли, воздуха. Они, перемешавшись, образовали некий плохо перемешанный венигрет - где-то воздух, где-то вода и так далее. Но потом люди обнаружили атомы - составляющие материи. Не уничтожимые и недилимые они составляли природу такой, как мы её видим - двигаясь, как невидимый механизм в часах, эти частички приводили в движение явления мира.
Это дало нам не только возможность управлять помимо формы ещё и содержанием материи. Это круто повлияло на нашу жизнь. Цельную мысль мы стали делить на пункты, пункты на фразы, фразы на слова, слова на буквы. Выстраивая структуру из составляющих элементов мы научились создавать новые формы. А ещё мы поняли, что мир - не набор стихий, которые могли бы в одном месте разложиться, а в другом сложиться. Мир - это атомы, которые двигаются по своим траекториям. Что если двигаться из пункта A в пункт B со скоростью V, то путь будет пройден за время AB/V. И ни секундой раньше или позже. Это осознание изменило для нас мир, сделав его механистичным и предсказуемым.
Квантовая физика сделала такого же масштаба скачок в осознании материи. Материя, как набор частичек перестала существовать. Её заменили волновые функции. Но пока открытие квантовых эффектов принесло больше вопросов, чем ответов.
Итак, поведение материи описывают волновые функции. Волновые функции - это функции непонятно-чего от координаты и времени. Однако, можно складывать это непонятно-чего и вычитать, если это непонятно-чего описывает одинаковые виды материи. А непонятно-чего в квадрате даёт вероятность обнаружения этой материи в данной координате в данный момент времени, то есть, вероятность того, что эта материя провзаимодействует с тем, что в этой координате находится.
Итак, всё есть волна. Как мы не заметили этого раньше? Дело в том, что материя образовала такие устойчивые формы, которые окружили себя гигантскими энергетическими барьерами, то есть, требуется приложить очень много энергии, чтобы сделать вероятность обнаружения материи на значительном удалении друг от друга хоть сколько-то существенной. Таким образом, всё, что считала прежняя механика невозможным, становится возможно, но крайне маловероятно. Само понятие скорости изменило свой смысл, поскольку у материи больше нет определённой координаты. Скорость меряется в единицах энергии и импульса, а вовсе не как изменение координаты со временем. Можно из пункта A попасть в пункт B за секунду или за минуту при одинаковой скорости. Но наиболее вероятно, что это произойдёт именно по классическому закону, а любые отклонения имеют крайне малую вероятность.
Тогда как же мы это обнаружили? Очень просто. Поскольку волновая функция, скажем, электрона может в разных точках пространства быть как положительной, так и отрицательной, пролетая сразу через две дырки в стене волновые функции электрона будут где-то гасить друг друга, а где-то усиливать, и это стало возможным посчитать. Более того, опыты показали, что электрон действительно пролетает не разделяясь через две дырки одновременно и по ту сторону в одних местах датчики его никогда не обнаруживают, а в других - наиболее часто. Кроме того, если частица материи не имеет достаточной энергии, чтобы преодолеть притяжение, создающее препятствие на пути, но эта энергия достаточна, чтобы существовать по ту сторону этого барьера, то частица вполне может оказаться вдруг по ту его сторону, поскольку вероятность её обнаружения там не равна нулю - её волновая функция не обрывается на барьере, а начинает на нём резко спадать, никогда при этом не падая до нуля. Когда это в первый раз обнаружили, сперва просто не поверили своим глазам, но воспроизводя эти опыты раз за разом, придумали визуальный образ в виде тунеля в горе - если не получается с разбегу забежать на гору, можно однажды попасть в тунель и проскочить на ту сторону горы. Потому это и назвали тунельным эффектом.
В каких-то случаях это происходит за 0,0(около 20 нулей)01 секунды, нейтрону, чтобы разлететься на части, нужно в среднем порядка 9 минут, протону даже пока неизвестно сколько, может годы, может, миллиарды лет.
Таким образом, материя есть просто набор устойчивых форм каких-то взаимодействующих функций, отсюда и пошли теории суперструн, пытающиеся представить мир в виде колебаний бесконечно длинных, бесконечно прочных и упругих многомерных струн, чьи колебания создают для нас видимость нашего трёхмерного мира. Но это не больше, чем зарядка для ума. Истинная структура материи, как оказалось, для нас неизвестна.
Но это уже начало прочно входить в наше сознание. Не существует строгих фактов, есть только вероятности и мнения. Не существует непреодолимых барьеров, есть только наиболее вероятное время их преодоления.
Возможно, со временем мы научимся управлять смещениями вероятностей и добираться за считаные минуты, а то и доли секунды, с Земли на Марс, не разгоняясь при этом быстрее пешехода. Мы даже уже этим пользуемся - это сверхпроводники. Там электроны имеют нулевую скорость и равную вероятность быть обнаруженными в любой точке сверхпроводника, поэтому перемещаются по нему мгновенно и без потерь - им на самом деле не нужно никуда перемещаться, они уже там есть, только вероятность этого не стопроцентная.
Скорее всего, это конец сообщения.
Или...
вверх^ к полной версии понравилось! в evernote
Комментарии (16):
Aurea_Flamma 27-01-2007-16:41 удалить
Интересно было прочитать.
"Не существует строгих фактов, есть только вероятности и мнения. Не существует непреодолимых барьеров, есть только наиболее вероятное время их преодоления" - хорошее, позитивное заключение.
Спасибо!
Очень интересно :) и познавательно. На самом деле я рядом и жму тебе в благодарность руку, просто вероятность очень маленькая.
AMUN_Ra 28-01-2007-19:14 удалить
афигетьь
как всегда
а тебя долго небыло однако

LI 5.09.15
pink_perls 29-01-2007-13:42 удалить
:)прочитала... правда, только конец сообщения...
или... о перемещении могу добавить. Есть некая психическая энергия, которая доступна ко всему и за считаные секунды. ИМХО
The_Searcher 29-01-2007-20:37 удалить
AMUN_R, да. собирал взорванный мозг =)

Жабокряка, да, примерно так оно и есть :P

pink_perls, сильно! =))) В общем, да, психическая энергия тоже есть у меня. Я как-то даже о ней тут писать пытался, только ничего не получилось =)
AMUN_Ra 30-01-2007-11:56 удалить
Исходное сообщение The_Searcher: AMUN_R, да. собирал взорванный мозг =)


судя по посту ты собрал нормально мозг : )))

LI 5.09.15
"...Быть может, эти электроны, миры, где сто материков!
Пиры, сраженья, войны, троны...
И память сорока веков..." (с)

Эскуз, но автора не помню.
Нет_я 16-11-2007-23:18 удалить
Отключил физику и ничего не понял.

"пролетая сразу через две дырки в стене волновые функции электрона будут где-то гасить друг друга"

это типа принцип неопределённости Гейзенберга на пальцах?
The_Searcher 17-11-2007-09:38 удалить
Нет_я, нет, Гейзенберг на пальцах говорил о следующем:

"Само понятие скорости изменило свой смысл, поскольку у материи больше нет определённой координаты. Скорость меряется в единицах энергии и импульса, а вовсе не как изменение координаты со временем. Можно из пункта A попасть в пункт B за секунду или за минуту при одинаковой скорости."

Так вот, значение импульса (то есть, всё равно что скорости для классической механики) у волны тоже величина неопределённая, как и координата. И Гейзенберг вывел, что чем меньшее пространство занимает эта волна, то есть, чем больше определена её координата, тем менее точно определён импульс. То есть, частица может оттуда вылететь с любой скоростью, если её отпустить. И наоборот, если фиксировать скорость, например, у нуля, то координата размажется по всему доступному этой частице пространству. То есть, её можно будет с равной вероятностью фиксировать в любом месте.

А твоя цитата - это корпускулярно-волновой дуализм.
Плюмбэкс 17-11-2007-17:29 удалить
    
    Интересно.
    Мне иногда кажется, что разные интерпретации квантовой механики являются всего лишь разными словесными конструкциями для описаниями одних и тех же вещей.
    Волновые функции.
        Суперпозиции...
    Если в некоем месте зародятся и разлетятся в разные стороны два электрона, то, измерив состояние одного из них, я буду знать и состояние другого. На каком расстоянии он бы не находился от первого.
    Иронично, что само моё измерение повлияет на статус моего электрона.
    И на статус другого электрона. Который "квантово спутан" с моим.
    Как это объяснить?
    Журналисты стали говорить о телепортации, о сверхсветовом обмене сигналами. Учёные поначалу не особенно спорили с ними. Потому что не знали, что сказать.
    Как совместить квантовую механику и общую теорию относительности - больной вопрос.
    Квантовая механика и сама по себе парадоксальна.
    Частица не имеет конкретного расположения, пока его не измерят. Потому что частицы нет, есть волновая функция? О'кей, но ведь можно при помощи хитрых способов сделать так, чтобы от конкретного объективного существования частицы в той или иной точке зависело что-нибудь крупное. Например, жизнь живого существа. Запереть в чёрный ящик кота, поместив туда специальный механизм - который убьёт его, если микрочастица полетит направо, и оставит в живых - если частица полетит налево. Если частица сама по себе не имеет конкретной траектории и скорости, то кот тоже не будет конкретно жив или мёртв?
    С другой стороны, почему бы и нет?
    Представим себе, что кот одновременно жив и мёртв.
    Тогда я, открывая ящик... вот ужас-то... обнаружу там живого кота... и одновременно обнаружу там мёртвого кота. Иными словами, ящик откроют два меня. И каждый из меня будет недоумевать, почему он видит только одного кота - того, которого видит.
    Так родилась многомировая интерпретация.
    Many world interpretation.
    Очень красивое звукосочетание. Я иногда произношу его вслух в общественном транспорте.
The_Searcher 19-11-2007-16:32 удалить
Плюмбэкс, я бы не сказал, что от того в какую сторону "полетела частица" (в кавычках, поскольку частицы нет, и волновая функция не может полететь), что-то другое может зависеть. Может зависеть что-то от того, в каком месте частица провзаимодействовала с прибором. Это лишь означает, что вероятность обнаружить эту частицу во всех остальных точках пространства превратилась в ноль.

А про две частицы - абстрактные умствования. Частный случай, когда принцип неопределённости Гейзенберга может быть нарушен. Потому что координата измерена у одной частицы, а импульс у другой. Я практических деталей там не знаю, но на мой взгляд это переложение классических законов на квантовые объекты. Это неправильная постановка задачи, только и всего.

Квантовая теория противоречит классической механике. Отсюда появляются всякие мудрствования и умозрительные примеры парадоксов.
Люди не могут просто взять и отказаться от стереотипов классической механики, и до сих пор пытаются их переложить на квантовую. И, естественно, приходят к парадоксам.
m007kuzya 11-02-2008-17:29 удалить
Итак, поведение материи описывают волновые функции. Волновые функции - это функции непонятно-чего от координаты и времени. Однако, можно складывать это непонятно-чего и вычитать, если это непонятно-чего описывает одинаковые виды материи. А непонятно-чего в квадрате даёт вероятность обнаружения этой материи в данной координате в данный момент времени, то есть, вероятность того, что эта материя провзаимодействует с тем, что в этой координате находится.


Супер! :)))
Прям хоть счас печатай учебник "Квантовая механика для чайников" :))
The_Searcher 11-02-2008-17:39 удалить
m007kuzya, испытания на чайниках прошли успешно =))) пожалуй =)
20-05-2008-13:38 удалить
А что вы думаете о влиянии сознания на коллапсирование волновой функции?
The_Searcher 25-05-2008-20:56 удалить
Хороший вопрос. Сознание может управлять вероятностными процессами. Вероятность коллапсирования не нулевая. Возможно, есть способ заставить это случиться, но я не представляю как это сделать и как потом это проверить =)
24-09-2009-02:07 удалить
Ответ на скорость пули не повлияет.:)


Комментарии (16): вверх^

Вы сейчас не можете прокомментировать это сообщение.

Дневник Действительно ли электроны состоят из квантов? | The_Searcher - Искатель | Лента друзей The_Searcher / Полная версия Добавить в друзья Страницы: раньше»