Das goldene Herbstlaub der Bäume leuchtete hell. Die Strahlen der Abendsonne berührten die ausgedünnten Spitzen. Das Licht brach durch die Äste und inszenierte ein Schauspiel bizarrer Gest alten, die an der Wand der Universitätskapterka flackerten.
Sir Hamiltons nachdenklicher Blick glitt langsam ab und beobachtete das Hell-Dunkel-Spiel. Im Kopf des irischen Mathematikers gab es einen wahren Schmelztiegel an Gedanken, Ideen und Schlussfolgerungen. Er war sich bewusst, dass die Erklärung vieler Phänomene mit Hilfe der Newtonschen Mechanik wie ein Schattenspiel an der Wand ist, das Figuren täuschend ineinander verschlingt und viele Fragen offen lässt. „Vielleicht ist es eine Welle … oder vielleicht ist es ein Teilchenstrom“, überlegte der Wissenschaftler, „oder Licht ist eine Manifestation beider Phänomene. Wie aus Schatten und Licht gewebte Figuren.“
Die Anfänge der Quantenphysik
Es ist interessant, großartige Menschen zu beobachten und zu verstehen, wie großartige Ideen geboren werden, die den Lauf der Evolution der gesamten Menschheit verändern. Hamilton ist einer von denen, die an den Ursprüngen der Quantenphysik standen. Fünfzig Jahre später, zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts, beschäftigten sich viele Wissenschaftler mit der Untersuchung von Elementarteilchen. Die gewonnenen Erkenntnisse waren widersprüchlich und nicht zusammengestellt. Die ersten wackeligen Schritte wurden jedoch unternommen.
Die Mikrowelt zu Beginn des 20. Jahrhunderts verstehen
Im Jahr 1901 wurde das erste Modell des Atoms vorgestellt und sein Versagen vom Standpunkt der gewöhnlichen Elektrodynamik aus gezeigt. Zur gleichen Zeit veröffentlichten Max Planck und Niels Bohr viele Arbeiten über die Natur des Atoms. Trotz ihrer sorgfältigen Arbeit gab es kein vollständiges Verständnis der Struktur des Atoms.
Einige Jahre später, im Jahr 1905, veröffentlichte ein wenig bekannter deutscher Wissenschaftler, Albert Einstein, einen Bericht über die Möglichkeit der Existenz eines Lichtquants in zwei Zuständen - Welle und Korpuskular (Teilchen). In seiner Arbeit wurden Argumente angeführt, die den Grund für das Scheitern des Modells erklärten. Allerdings war Einsteins Vision durch das alte Verständnis des Atommodells begrenzt.
Nach zahlreichen Arbeiten von Niels Bohr und seinen Kollegen im Jahr 1925 war eine neue Richtung geboren - eine Art Quantenmechanik. Ein geläufiger Ausdruck - "Quantenmechanik" erschien dreißig Jahre später.
Was wissen wir über Quanten und ihre Macken?
Heute ist die Quantenphysik weit genug gegangen. Viele verschiedene Phänomene wurden entdeckt. Aber was wissen wir wirklich? Die Antwort wird von einem modernen Wissenschaftler präsentiert. „Man kann entweder an die Quantenphysik glauben oder sie nicht verstehen“, lautet die Definition von Richard Feynman. Denken Sie selbst darüber nach. Es genügt, ein solches Phänomen wie die Quantenverschränkung von Teilchen zu erwähnen. Dieses Phänomen hat die wissenschaftliche Welt in eine Position völliger Verwirrung gestürzt. Noch mehr Schockwar, dass das resultierende Paradoxon mit den Gesetzen von Newton und Einstein nicht vereinbar ist.
Erstmals wurde der Effekt der Quantenverschränkung von Photonen 1927 auf dem fünften Solvay-Kongress diskutiert. Zwischen Niels Bohr und Einstein entbrannte ein hitziger Streit. Das Paradoxon der Quantenverschränkung hat das Verständnis der Essenz der materiellen Welt völlig verändert.
Es ist bekannt, dass alle Körper aus Elementarteilchen bestehen. Dementsprechend spiegeln sich alle Phänomene der Quantenmechanik in der gewöhnlichen Welt wider. Niels Bohr sagte, wenn wir den Mond nicht anschauen, dann existiert er nicht. Einstein hielt dies für unvernünftig und glaubte, dass das Objekt unabhängig vom Beobachter existiert.
Wenn man die Probleme der Quantenmechanik studiert, sollte man verstehen, dass ihre Mechanismen und Gesetze miteinander verbunden sind und nicht der klassischen Physik gehorchen. Versuchen wir, den umstrittensten Bereich zu verstehen – die Quantenverschränkung von Teilchen.
Theorie der Quantenverschränkung
Zunächst ist es wichtig zu verstehen, dass die Quantenphysik wie ein bodenloser Brunnen ist, in dem alles gefunden werden kann. Das Phänomen der Quantenverschränkung wurde zu Beginn des letzten Jahrhunderts von Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck und vielen anderen Physikern untersucht. Während des gesamten zwanzigsten Jahrhunderts haben Tausende von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt es aktiv untersucht und experimentiert.
Die Welt unterliegt den strengen Gesetzen der Physik
Warum besteht ein solches Interesse an den Paradoxien der Quantenmechanik? Alles ist sehr einfach: Wir leben und gehorchen bestimmten Gesetzen der physischen Welt. Die Fähigkeit, Vorherbestimmung zu „umgehen“, öffnet eine magische Tür, jenseitswo alles möglich wird. Zum Beispiel führt der Begriff „Schrödingers Katze“zur Beherrschung der Materie. Es wird auch möglich sein, Informationen zu teleportieren, was zu Quantenverschränkung führt. Die Übertragung von Informationen erfolgt verzögerungsfrei, unabhängig von der Entfernung. Dieses Problem wird noch untersucht, hat aber einen positiven Trend.
Analogie und Verständnis
Was ist die Einzigartigkeit der Quantenverschränkung, wie kann man sie verstehen und was passiert damit? Versuchen wir es herauszufinden. Dies erfordert einige Gedankenexperimente. Stellen Sie sich vor, Sie haben zwei Kisten in Ihren Händen. Jeder von ihnen enthält eine Kugel mit einem Streifen. Jetzt geben wir dem Astronauten eine Kiste, und er fliegt zum Mars. Sobald Sie die Schachtel öffnen und sehen, dass der Streifen auf dem Ball horizontal ist, hat der Ball in der anderen Schachtel automatisch einen vertikalen Streifen. Dies wird Quantenverschränkung sein, die in einfachen Worten ausgedrückt wird: Ein Objekt gibt die Position eines anderen vor.
Es sollte jedoch klar sein, dass dies nur eine oberflächliche Erklärung ist. Um eine Quantenverschränkung zu erreichen, ist es notwendig, dass die Teilchen denselben Ursprung haben, wie Zwillinge.
Es ist sehr wichtig zu verstehen, dass das Experiment unterbrochen wird, wenn jemand vor Ihnen die Gelegenheit hatte, sich mindestens eines der Objekte anzusehen.
Wo kann Quantenverschränkung eingesetzt werden?
Das Prinzip der Quantenverschränkung kann genutzt werden, um Informationen über große Entfernungen zu übertragensofort. Eine solche Schlussfolgerung widerspricht Einsteins Relativitätstheorie. Es besagt, dass die maximale Bewegungsgeschwindigkeit nur dem Licht innewohnt - dreihunderttausend Kilometer pro Sekunde. Diese Informationsübertragung ermöglicht die physische Teleportation.
Alles auf der Welt ist Information, einschließlich Materie. Zu diesem Schluss kamen Quantenphysiker. 2008 war es auf der Grundlage einer theoretischen Datenbank möglich, Quantenverschränkung mit bloßem Auge zu sehen.
Dies weist erneut darauf hin, dass wir kurz vor großen Entdeckungen stehen - die sich in Raum und Zeit bewegen. Die Zeit im Universum ist diskret, daher ermöglicht die sofortige Bewegung über große Entfernungen, in unterschiedliche Zeitdichten zu gelangen (basierend auf den Hypothesen von Einstein, Bohr). Vielleicht wird es in Zukunft genauso Realität wie das Handy heute.
Ätherdynamik und Quantenverschränkung
Laut einigen führenden Wissenschaftlern wird die Quantenverschränkung dadurch erklärt, dass der Raum mit einer Art Äther gefüllt ist – schwarzer Materie. Jedes Elementarteilchen existiert bekanntlich in Form einer Welle und eines Korpuskels (Teilchen). Einige Wissenschaftler glauben, dass sich alle Teilchen auf der „Leinwand“der Dunklen Energie befinden. Das ist nicht leicht zu verstehen. Versuchen wir es auf andere Weise herauszufinden - die Assoziationsmethode.
Stell dir vor, du wärst am Strand. Leichte Brise und eine leichte Brise. Sehen Sie die Wellen? Und irgendwo in der Ferne, in den Reflexionen der Sonnenstrahlen, ist ein Segelboot zu sehen.
Das Schiff wird unser Elementarteilchen sein, und das Meer wird Äther (dunkelEnergie). Das Meer kann in Form von sichtbaren Wellen und Wassertröpfchen in Bewegung sein. Ebenso können alle Elementarteilchen nur ein Meer (sein integraler Bestandteil) oder ein separates Teilchen - ein Tropfen sein.
Dies ist ein vereinfachtes Beispiel, alles ist etwas komplizierter. Teilchen ohne Anwesenheit eines Beobachters haben die Form einer Welle und haben keinen festen Ort.
Weißes Segelboot ist ein bemerkenswertes Objekt, es unterscheidet sich von der Oberfläche und Struktur des Wassers des Meeres. Ebenso gibt es „Gipfel“im Ozean der Energie, die wir als Manifestationen uns bekannter Kräfte wahrnehmen können, die den materiellen Teil der Welt geformt haben.
Microworld lebt nach eigenen Gesetzen
Das Prinzip der Quantenverschränkung lässt sich verstehen, wenn man berücksichtigt, dass Elementarteilchen die Form von Wellen haben. Ohne einen bestimmten Ort und Eigenschaften befinden sich beide Teilchen in einem Meer aus Energie. In dem Moment, in dem der Betrachter erscheint, „verwandelt“sich die Welle in ein berührbares Objekt. Das zweite Teilchen, das das Gleichgewichtssystem beobachtet, nimmt entgegengesetzte Eigenschaften an.
Der beschriebene Artikel zielt nicht auf umfangreiche wissenschaftliche Beschreibungen der Quantenwelt ab. Die Fähigkeit eines gewöhnlichen Menschen zu verstehen, basiert auf der Verfügbarkeit des Verstehens des präsentierten Materials.
Die Teilchenphysik untersucht die Verschränkung von Quantenzuständen basierend auf dem Spin (Rotation) eines Elementarteilchens.
Wissenschaftssprache (vereinfacht) - Quantenverschränkung wird durch verschiedene Spins definiert. BEIMBei der Beobachtung von Objekten sahen die Wissenschaftler, dass es nur zwei Drehungen geben kann - längs und quer. Seltsamerweise „posieren“die Partikel an anderen Positionen nicht für den Beobachter.
Neue Hypothese - ein neues Weltbild
Die Erforschung des Mikrokosmos - des Raums der Elementarteilchen - führte zu vielen Hypothesen und Annahmen. Der Effekt der Quantenverschränkung veranlasste die Wissenschaftler, über die Existenz einer Art Quantenmikrogitter nachzudenken. Ihrer Meinung nach gibt es an jedem Knoten - dem Schnittpunkt - ein Quant. Alle Energie ist ein integrales Gitter, und die Manifestation und Bewegung von Teilchen ist nur durch die Knoten des Gitters möglich.
Die Größe des "Fensters" eines solchen Gitters ist ziemlich klein, und die Messung moderner Geräte ist unmöglich. Um diese Hypothese zu bestätigen oder zu widerlegen, beschlossen die Wissenschaftler jedoch, die Bewegung von Photonen in einem räumlichen Quantengitter zu untersuchen. Die Quintessenz ist, dass sich ein Photon entweder geradeaus oder im Zickzack bewegen kann – entlang der Diagonalen des Gitters. Im zweiten Fall wird er nach Überwindung einer größeren Entfernung mehr Energie aufwenden. Dementsprechend unterscheidet es sich von einem Photon, das sich geradlinig bewegt.
Vielleicht werden wir mit der Zeit erfahren, dass wir in einem räumlichen Quantengitter leben. Oder diese Annahme kann falsch sein. Es ist jedoch das Prinzip der Quantenverschränkung, das die Möglichkeit der Existenz eines Gitters anzeigt.
In einfachen Worten, in einem hypothetischen räumlichen "Würfel" hat die Definition eines Gesichts eine klare entgegengesetzte Bedeutung des anderen. Dies ist das Prinzip der Bewahrung der Raumstruktur -Zeit.
Epilog
Um die magische und mysteriöse Welt der Quantenphysik zu verstehen, lohnt es sich, den Lauf der Wissenschaft in den letzten fünfhundert Jahren genau zu betrachten. Früher war die Erde flach, nicht kugelförmig. Der Grund liegt auf der Hand: Wenn Sie seine Form als rund annehmen, können Wasser und Menschen nicht widerstehen.
Wie wir sehen können, existierte das Problem in Ermangelung einer vollständigen Vision aller wirkenden Kräfte. Es ist möglich, dass der modernen Wissenschaft eine Vision aller wirkenden Kräfte fehlt, um die Quantenphysik zu verstehen. Visionslücken lassen ein System von Widersprüchen und Paradoxien entstehen. Vielleicht hält die magische Welt der Quantenmechanik die Antworten auf diese Fragen bereit.
