Квантовая механика представляет собой настоящий прорыв в науке, позволивший ученым объяснить многие явления на уровне атомов и субатомных частиц. И вовсе не удивительно, что столь динамично развивающаяся сфера знания оказала огромное влияние на современный образ реальности. Убедиться в этом вы можете, познакомившись с примерами того, как квантовая механика изменила и продолжает менять наш взгляд на вселенную.
- Вселенная может являться голограммой.
Одна из интерпретаций модели мира, обусловленная постулатами квантовой механики представляет собой идею того, что наша трехмерная вселенная – лишь голограмма. Сотрудники германо-британской обсерватории сообщают о вероятном обнаружении мелкой ряби в пространстве-времени, способной стать доказательством теории квантовой пикселизации.
- С улучшением технологий инновации становятся все менее точными.
Вместе с продвижениями на поприще технологических разработок закономерно растет потребность в их точности. Погрешность различных приборов, таких как часы и термометры, можно отнести к явлению квантового шума. Этот шум препятствует получению идеальных измерений. Однако устранив данную помеху, можно создать технику с максимальной точностью показателей, подобную атомным часам или квантовым термометрам.
- Свет может управляться и концентрироваться для выполнения различных функций.
Как это ни странно, лазер, открытие которого стало возможным благодаря квантовой механике, когда-то считался не имеющим никакого практического значения предметом. Однако вопреки такому мнению развитие сферы применения этой технологии обеспечило появление самых различных изобретений, начиная с проигрывателя компакт-дисков и заканчивая системами противоракетной обороны.
- Случайность может быть рассчитана и предсказана.
По мнению ученых, с позиции квантовой механики ничто не может быть по-настоящему случайным. Имея исчерпывающую информацию о движении игральной кости, они смогли бы точно сымитировать бросок кубика и спрогнозировать заранее его исход. Создавая квантовый шум и измеряя его уровни, можно получать случайные числа, которые могут быть использованы для шифрования данных.
- При измерении объекты ведут себя по-разному.
Копенгагенская интерпретация квантовой механики предполагает, что во время акта измерения частицы меняют свое поведение. Согласно данной концепции частицы имеют различные состояния, однако в момент наблюдения за ними они вынуждены принимать какое-то одно из них. Это может показаться странным, тем не менее подобная интерпретация подтверждается математической концепцией коллапса волновой функции.
- Существует более одной вселенной.
Концепция Мультивселенной или существования множества всех возможных реальностей также является плодом различных интерпретаций квантовой физики. Доказательством ее могут стать данные с орбитальных обсерваторий, которые наблюдают за остаточными явлениями Большого Взрыва, а также математические модели, подразумевающие циклическую вселенную.
- Существует намного больше измерений.
Порожденная квантовой механикой теория струн, в свою очередь, дала начало рассуждениям о вероятности (или же отсутствии таковой) существования нескольких измерений. По мнению исследователей, Вселенная содержит по меньшей мере 11 измерений, которые, по всей видимости, представляются не только возможным, но и необходимым условием функционирования теории струн.
Геометрия драгоценного камня как новый взгляд на представления о квантовой физике.
Физиками был обнаружен геометрический объект, подобный по форме многогранному драгоценному камню. Находка резко упрощает расчеты взаимодействия частиц и бросает вызов классическим научным представлениям о пространстве и времени как основных компонентах реальности.
- Могут быть найдены революционные способы транспортировки.
Это больше не является предметом исключительно научной фантастики: материя может быть разобрана на частицы, которые после их транспортировки будут способны вновь восстановить прежний вид. Это стало возможным в опытах по передаче данных, а также крупных молекул, однако применение такой технологии к человеку в ближайшей перспективе пока не рассматривается. На сегодняшний день возможно отсканировать каждую молекулу в человеческом организме и собрать его в другом месте, но, согласно постулатам квантовой физики, объект изменяется под влиянием подобных действий. Таким образом, точная копия перемещаемого объекта не может быть воспроизведена.
- Электричество может применяться в медицине.
Недавно ученые обнаружили крошечные полупроводниковые кристаллы, способные в ближайшем будущем стать основой прорыва в области медицины. Эти квантовые точки предположительно могут светиться под воздействием ультрафиолетового излучения. Если это так, их возможно будет прикреплять к раковым клеткам с целью локализации и уничтожения последних.
- Существует частица, которая придает массу даже мельчайшим формам материи.
Ученые полагают, что бозон Хиггса, также известный под названием «божественная частица», способен придавать массу некоторым фундаментальным частицам, таким как электроны и глюоны. Обнаружив и изолировав бозон Хиггса, исследователи бы получили возможность понять, каким образом материя может быть сбалансирована с антиматерией и что на самом деле случилось с вселенной после Большого Взрыва.
- Свет может помогать распознавать хакерские действия.
Чтобы обезопасить важную информацию от угрозы постороннего вмешательства, квантовая криптография разработала метод кодирования данных внутри отдельных частиц света или фотонов. Секрет метода заключается в наличие «ключа», состоящего из нулей и единиц, позволяющего программе выявить хакерское присутствие в реальном времени, пока тот пытается вскрыть засекреченные данные.
- Компьютеры могут работать быстрее, чем любые существующие сейчас цифровые приборы.
Разработка квантовых компьютеров является прикладным направлением квантовой механики, способным произвести революцию в вычислительных технологиях. По сравнению с цифровыми компьютерами, которые кодируют данные в двоичной системе, квантовые компьютеры используют квантовые свойства для хранения данных и выполнения операций, в результате чего вычисления и алгоритмы могут осуществляться намного быстрее.
- Явление квантового туннелирования может быть использовано в отношении современных гаджетов.
В квантовой механике квантовое туннелирование описывается как процесс проникновения частицы сквозь барьер, который в норме она преодолеть не способна. Данное явление имеет важное значение для работы различных устройств, таких как выключатели, микросхемы флэш-памяти и USB-накопители.
- Жидкости могут бросать вызов силе тяжести.
Некоторые крупные системы способны демонстрировать эффекты квантовой механики, например, явление сверхтекучести. Это состояние вещества, в котором оно действует подобно жидкости с нулевой вязкостью, что позволяет ему самоперемещаться безотносительно к силе тяжести. В нынешних условиях наибольшее применение данный эффект нашел в создании современных холодильников и развитии спектроскопии.
- Турбулентность воздуха возможно регулировать.
Бразильские ученые начали работать над созданием квантовой турбулентности в экстремально холодных условиях внутри лабораторной камеры, наполненной газом. Изучение турбулентности в контролируемой среде в конечном счете может привести ученых к получению способа управления ею. Таким образом, возможно, решится проблема нестабильности самолетов во время полета.
- Люди могут путешествовать во времени назад и вперед.
Исследования в квантовой механике обеспечили условия для проведения экспериментов, касающихся возможности путешествовать из нашего мира в альтернативное время и пространство. По итогам опытов, осуществленных в 2010 году, ученые смогли определить, каким образом изолированный кусок металла оказывается способным двигаться и в то же самое время стоять. Это происходит благодаря возможностям квантовых частиц двигаться вперед и назад сквозь временной континуум. Данная особенность, вероятно, может в ближайшем будущем привести науку к созданию способов путешествия во времени.