Kvanttifysiikan yleiskatsaus, käsitteet ja historia

Kvantfysiikka on tutkia asia ja energia molekyylin, atomin, ydinvoiman ja jopa pienemmillä mikroskooppisilla tasoilla. 1900-luvun alkupuolella tutkijat havaitsivat, että makroskooppisia esineitä koskevat lait eivät toimi samoin niin pienissä alueissa.

"Quantum" tulee latinasta, joka tarkoittaa "kuinka paljon". Se viittaa diskreetteihin aine- ja energiayksiköihin, jotka ennustetaan ja havaitaan kvanttifysiikassa. Jopa tilaa ja aikaa, jotka vaikuttavat olevan erittäin jatkuvia, ovat pienimmät mahdolliset arvot.

Kun tutkijat hankkivat tekniikan mitata paremmin, havaittiin outoja ilmiöitä. Kvanttifysiikan syntymä johtuu Max Planckin 1900-luvun paperista mustan kappaleen säteilystä. Kenttäkehityksen teki Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Richard Feynman, Werner Heisenberg, Erwin Schroedinger ja muut kentän valaisevat hahmot. Ironista kyllä, Albert Einsteinillä oli vakavia teoreettisia kysymyksiä kvantimekaniikan suhteen ja hän yritti vuosien ajan kumota tai muuttaa sitä.

Kvantfysiikan alueella jonkin havainnointi todella vaikuttaa tapahtuviin fysikaalisiin prosesseihin. Valoaallot toimivat kuin hiukkaset ja hiukkaset toimivat kuin aallot (kutsutaan aaltohiukkasten kaksinaisuus). Aine voi siirtyä yhdestä paikasta toiseen liikkumatta välitilan (kutsutaan kvantitunnelointi) läpi. Tiedot siirtyvät heti valtavien etäisyyksien yli. Itse asiassa kvantimekaniikassa havaitsemme, että koko maailmankaikkeus on oikeastaan ​​sarja todennäköisyyksiä. Onneksi se hajoaa käsitellessään suuria esineitä, kuten Schrodinger's kissa ajatuskokeilu.

Yksi keskeisistä käsitteistä on kvantti takertuminen, joka kuvaa tilannetta, jossa useita hiukkasia liittyy toisiinsa siten, että yhden hiukkasen kvanttitilan mittaaminen asettaa rajoituksia myös muiden hiukkasten mittauksille. Tätä kuvaa parhaiten EPR-paradoksi. Vaikka se oli alun perin ajatellut kokeilu, tämä on nyt vahvistettu kokeellisesti kokeilla jotain, joka tunnetaan nimellä Bellin lause.

Kvanttioptiikka on kvanttifysiikan haara, joka keskittyy pääasiassa valon tai fotonien käyttäytymiseen. Kvanttioptiikan tasolla yksittäisten fotonien käyttäytymisellä on vaikutusta tulevaan valoon, toisin kuin klassisen optiikan suhteen, jonka Sir Isaac Newton kehitti. Laserit ovat yksi sovellus, joka on tullut ulos kvanttioptiikan tutkimuksesta.

Kvanttielektrodynamiikka (QED) on tutkimus elektronien ja fotonien vuorovaikutuksesta. Sen kehittivät 1940-luvun lopulla Richard Feynman, Julian Schwinger, Sinitro Tomonage ja muut. QED: n ennusteet fotonien ja elektronien sironnasta ovat tarkkoja yhdentoista desimaalin tarkkuudella.

Yhtenäinen kenttäteoria on kokoelma tutkimuspolkuja, joilla yritetään sovittaa kvantfysiikka yhteen Einsteinin teoria yleisestä suhteellisuudesta, yrittämällä usein vahvistaa fysiikan perusvoimat. Joitakin yhtenäisten teorioiden tyyppejä ovat (joillakin päällekkäisyyksillä):

• Kvanttipaino
• Loop Quantum Gravity
• Jousteoria / Superstring-teoria / M-teoria
• Suuri yhtenäinen teoria
• supersymmetrian
• Kaiken teoria

Kvantfysiikkaa kutsutaan joskus kvanttimekaniikkaksi tai kvanttikenttäteoriaksi. Sillä on myös erilaisia ​​alakenttiä, kuten yllä on käsitelty, joita käytetään toisinaan kvanttifysiikan kanssa, vaikka kvanttifysiikka on itse asiassa laajempi termi kaikille näille tieteenaloille.

Varhaisimmat havainnot

• Musta kehon säteily
• Valosähköinen ilmiö

Aaltohiukkasten kaksinaisuus

• Youngin kaksoisrako-kokeilu
• De Broglie -hypoteesi

Compton-efekti

Heisenbergin epävarmuusperiaate

Syy-yhteys kvanttifysiikassa - ajatuskokeet ja tulkinnat

• Kööpenhaminan tulkinta
• Schrodinger's kissa
• EPR-paradoksi
• Monien maailmojen tulkinta