Переломов квантовая физика
Первый квантовый эксперимент с двумя щелями
В 1803 году Томас Юнг направил пучок света на непрозрачную ширму с двумя прорезями. Вместо ожидаемых двух полосок света на проекционном экране он увидел несколько полос, как если бы произошла интерференция (наложение) двух волн света из каждой прорези. Фактически именно в этот момент зародилась квантовая физика, вернее вопросы у её основы. В XX и XXI веках было показано, что не только свет, но любая одиночная элементарная частица и даже некоторые молекулы ведут себя как волна, как кванты, будто проходя через обе щели одновременно. Однако если поставить у щелей датчик, который определяет, что именно происходит с частицей в этом месте и через какую именно щель она все-таки проходит, то на проекционном экране появляются только две полосы, словно факт наблюдения (косвенного влияния) рушит волновую функцию и объект ведет себя как материя. (Подробно, видео)
Принципа неопределенности Гейзенберга – фундамент квантовой физики!
Благодаря открытию 1927 года тысячи ученых и студентов повторяют один и тот же простой эксперимент, пропуская лазерный луч через сужающуюся щель. Логично, видимый след от лазера на проекционном экране становится все уже и уже вслед за уменьшением зазора. Но в определенный момент, когда щель становится достаточно узкой, пятно от лазера вдруг начинает становиться шире и шире, растягиваясь по экрану и тускнея пока щель не исчезнет. Это самое очевидное доказательство квинтэссенции квантовой физики — принципа неопределенности Вернера Гейзенберга, выдающегося физика-теоретика. Суть его в том, что чем точнее мы определяем одну из парных характеристик квантовой системы, тем более неопределенней становится вторая характеристика. В данном случае, чем точнее мы определяем сужающейся щелью координаты фотонов лазера, тем неопределеннее становится импульс этих фотонов. В макромире мы точно также можем измерить либо точное местоположение летящего меча, взяв его в руки, либо его направление, но никак не одновременно, так как это противоречит и мешает друг другу. (Подробно, видео)
Квантовая сверхпроводимость и эффект Мейснера
В 1933 году Вальтер Мейснер обнаружил интересное явление в квантовой физике: в охлажденном до минимальных температур сверхпроводнике магнитное поле вытесняется за его пределы. Это явление получило название эффект Мейснера. Если обычный магнит положить на алюминий (или другой сверхпроводник), а затем его охладить жидким азотом, то магнит взлетит и зависнет в воздухе, так как будет «видеть» вытесненное из охлажденного алюминия свое же магнитное поле той же полярности, а одинаковые стороны магнитов отталкиваются. (Подробно, видео)
Квантовая сверхтекучесть
В 1938 году Петр Капица охладил жидкий гелий до близкой к нулю температуры и обнаружил, что у вещества пропала вязкость. Это явление в квантовой физике получило название сверхтекучесть. Если охлажденный жидкий гелий налить на дно стакана, то он все равно вытечет из него по стенкам. Фактически, пока гелий достаточно охлажденный для него нет пределов, чтобы разлиться, вне зависимости от формы и размера емкости. В конце XX и начале XXI веков сверхтекучесть при определенных условиях была также обнаружена у водорода и различных газов. (Подробно, видео)
Квантовый туннелинг
В 1960 году Айвор Джайевер проводил электрические опыты со сверхпроводниками, разделенными микроскопической пленкой непроводящего ток оксида алюминия. Выяснилось, что вопреки физике и логике часть электронов все равно проходит через изоляцию. Это подтвердило теорию о возможности квантового туннельного эффекта. Он распространяется не только на электричество, но и любые элементарные частицы, они же волны согласно квантовой физике. Они могут проходить препятствия насквозь, если ширина этих препятствий меньше длины волны частицы. Чем препятствие уже, тем чаще частицы проходят сквозь них. (Подробно, видео)
Квантовая запутанность и телепортация
В 1982 году физик Ален Аспэ, будущий лауреат Нобелевской премии, направил два одновременно созданных фотона на разнонаправленные датчики определения их спина (поляризации). Оказалось, что измерение спина одного фотона мгновенно влияет на положение спина второго фотона, который становится противоположным. Так была доказана возможность квантовой запутанности элементарных частиц и квантовая телепортация. В 2008 году ученым удалось измерить состояние квантово-запутанных фотонов на расстоянии 144 километров и взаимодействие между ними все равно оказалось мгновенным, как если бы они были в одном месте или не было пространства. Считается, что если такие квантово-запутанные фотоны окажутся в противоположных участках вселенной, то взаимодействие между ними все равно будет мгновенным, хотя свет это же расстояние преодолевает за десятки миллиардов лет. Любопытно, но согласно Эйнштейну для летящих со скоростью света фотонов времени тоже нет. Совпадение ли это? Так не думают физики будущего! (Подробно, видео)
Квантовый эффект Зенона и остановка времени
В 1989 году группа ученых под руководством Дэвида Вайнленда наблюдала за скоростью перехода ионов бериллия между атомными уровнями. Выяснилось, что сам факт измерения состояния ионов замедлял их переход между состояниями. В начале XXI века в подобном эксперименте с атомами рубидия удалось достичь 30-кратного замедления. Все это является подтверждением квантового эффект Зенона. Его смысл в том, что сам факт измерения состояния нестабильной частицы в квантовой физике замедляет скорость ее распада и в теории может его полностью остановить. (Подробно, видео англ.)
Квантовый ластик с отложенным выбором
В 1999 году группа ученых под руководствам Марлана Скали направляла фотоны через две щели, за которыми стояла призма, конвертирующая каждый выходящий фотон в пару квантово-запутанных фотонов и разделяя их на два направления. Первое отправляло фотоны на основной детектор. Второе направление отправляла фотоны на систему 50%-отражателей и детекторов. Выяснилось, если фотон из второго направления достигал детекторы определяющие щель, из которой он вылетел, то основной детектор фиксировал его парный фотон как частицу. Если же фотон из второго направления достигал детекторы не определяющие щель, из которой он вылетел, то основной детектор фиксировал его парный фотон как волну. Не только измерение одного фотона отражалось на его квантово-запутанной паре, но и это происходило вне расстояния и времени, ведь вторичная система детекторов фиксировала фотоны позже основного, как если бы будущее определяло прошлое. Считается, что это самый невероятный эксперимент не только в истории квантовой физики, но и вполне в истории всей науки, так как он подрывает многие привычные основы мировоззрения. (Подробно англ., видео англ.)
Квантовая суперпозиция и кот Шредингера
В 2010 году Аарон О’Коннелл поместил небольшую металлическую пластину в непрозрачную вакуумную камеру, которую охладил почти до абсолютного нуля. Затем он придал импульс пластине, чтобы она вибрировала. Однако датчик положения показал, что пластина вибрировала и была спокойна одновременно, что точно соответствовало теоретической квантовой физике. Этим впервые был доказан принцип суперпозиции на макрообъектах. В изолированных условиях, когда не происходит взаимодействия квантовых систем, объект может одновременно находиться в неограниченном количестве любых возможных положений, как если бы он больше не был материальным. (Подробно, видео)
Квантовый Чеширский кот и физика
В 2014 году Тобиас Денкмайр и его коллеги разделили поток нейтронов на два пучка и провели серию сложных измерений. Выяснилось, что при определенных обстоятельствах нейтроны могут находиться в одном пучке, а их же магнитный момент в другом пучке. Таким образом был подтвержден квантовый парадокс улыбки Чеширского кота, когда частицы и их свойства могут находиться по нашему восприятию в разных частях пространства, как улыбка отдельно от кота в сказки «Алиса в стране чудес». В очередной раз квантовая физика оказалась загадочней и удивительней любой сказки! (Подробно, видео англ.)
Спасибо за чтение! Теперь вы стали немного умнее и от этого наш мир чуточку посветлел. Поделитесь ссылкой на эту статью с друзьями и мир станет еще лучше!
Автор Михаил Радуга, www.aing.ru
(Книга Фаза!)
Источник
Квантовая физика для чайников. Объективная реальность что это? Просто о сложном! Условность происходящего. История квантовой механики. Декогеренция.
Здравствуйте, уважаемые читатели!
Меня зовут Влад Ядро! Мне 45 лет. Профессиональный переговорщик, тренер и консультант по переговорам. Клинический психолог. Построил карьеру в продажах с «0» до генерального директора крупного торгового оптового бизнеса. С 2014 г собственный консалтинговый бизнес в области переговоров. Звоните! Пишите! Я Вам помогу решить сложности в коммуникациях с другими людьми!
Для лучшего понимания теории переговоров мы с Вами попытаемся ответить на сложные вопросы о природе объективной реальности.
Статья «Теория вероятности для начинающих. Байесовский метод.»
Квантовая физика. Условность происходящего.
Условно объективная реальность представлена для воспринимающего субъекта «ЗДЕСЬ И СЕЙЧАС». Объективная реальность в том виде, как ее понимает среднестатистический человек, далекий от квантовой физики, условна потому, что не доказана до настоящего времени ее безусловность. Так, эксперименты в квантовой физике перевернули представления многих сторонников безусловной объективности реальности. Как осуществляется выбор системы при наличии наблюдателя можно увидеть в экспериментах, а каковы причины, заставляющие систему менять свое состояние в зависимости от позиции наблюдателя — это остается без ответа, только гипотезы.
Необходимость углубляться в сложные вопросы квантовой теории продиктована еще одной сложнейшей проблемой современности, взаимосвязь мозга и сознания человека. Возможно кросс-подход окажется более правильным и поможет найти ответы.
Существуют интересные вопросы, которые Вы наверняка уже слышали:
— Собака виляет своим хвостом или хвост виляет собакой?
— Улыбка порождает радость или радость порождает улыбку?
— Мозг порождает сознание или сознание порождает мозг?
— Что первично: материя или дух?
На некоторые из них можно вполне определенно ответить уже сейчас, а на другие ответа нет, поскольку отсутствует парадигма, всеобъемлющая концепция, в рамках которой возможны ответы, не противоречащие обратной связи условной объективной реальности.
Хотя, для многих из нас представляется типичным ответ: конечно, собака виляет хвостом, а мозг порождает сознание. Улыбаемся тогда, когда уже есть радость. При этом человек, ответивший подобным образом, будет находится в полной уверенности, потому что так подсказывает ему пресловутый здравый смысл и/или интуиция. Подчас, это самые страшные враги всего нового, что лежит за плоскостью нашего сознательного фокуса. К тому же, очевидные ответы весьма часто вовсе не очевидны. И в тоже время они наши «большие друзья», позволяющие эволюционно адаптироваться к текущей реальности.
Некий наблюдатель сможет представить иные доводы. Например, когда у индивида удаляют часть мозга, в особенности корковые структуры, то сознание, понимаемое как осознание, исчезает как «луч солнца в черной дыре». А когда человек спит или находится под наркозом, т.е. пребывает не в сознании, то его мозг функционирует без нарушений. Анатомически мозг действительно на месте, а вот что происходит с ним в этот момент, какова его электрическая активность? И почему сознательная целевая когнитивная деятельность вызывает очаги возбуждения по всему мозгу, наблюдается гамма – активность, бета-активность, в то время, как мозг человека в состоянии глубокой медитации показывает не только другую картину на электроэнцефалограмме, например, тета — ритмы или дельта — ритмы, а и иное распределение по масштабу задействованных нейрональных групп?
Вряд ли можно пока объяснить механизм сознания через функционирование его материального субстрата – мозга. Накопленный научный материал позволяет проводить достоверные параллели между нейрофизиологией и психическими процессами, при этом сознание как осознание остается вне общего понимания. В настоящее время ученые по всему миру работают над созданием единой теории, объединяющей сознание и мозг. Возникают гипотезы, которые более или менее красиво пытаются устранить подобную научную дихотомию, при этом потребуется время, чтобы научное сообщество смогло консолидировано принять какую – либо, опираясь на эмпирическую доказательную базу, сложность получения которой является в том числе тормозом на пути согласия.
Статья «Сознание человека»
Статья «Как человек познает мир? Коннектом мозга. Когнитом Анохина.»
СМОТРЕТЬ ВИДЕО «Переговоры с закупщиком. Как договориться со сложным клиентом?!»
Квантовая физика. История квантовой механики.
Нильс Бор и Вернер Гейзенберг.
В 1920 году Нильс Бор и Вернер Гейзенберг сформулировали ключевые положения квантовой механики. Данная интерпретационная версия на протяжении многих лет была самой популярной в мире. Ядром ее является волновая функция – математическая функция. В ней присутствует информация о всех возможных состояниях квантовой системы, в которых она может находиться. Суть ее в том, что узнать состояние системы наверняка возможно только через наблюдение. Именно наблюдение квантовой системы переводит ее из многих состояний в одно, т. е. она становится традиционной. Волновая функция системы позволяла произвести математические расчеты, которые определяли вероятность обнаружения системы в каком-либо состоянии.
Альберт Эйнштейн.
Данная теория далеко не всеми учеными разделялась. Альберт Эйнштейн критически отзывался о ней. Его знаменитое выражение: «Бог не играет в кости со Вселенной» отражало его позицию. Менее известно выражение создателя квантовой механики Нильса Бора: «Альберт, перестань же ты, наконец, указывать богу, что ему делать!». Так, известен ЭПР-парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена. Данный парадокс был сформулирован в 1935 году. Он построен на мысленном эксперименте. Эйнштейн играл роль оппонента для создателей квантовой механики и тем самым внес вклад в ее развитие. Ирония судьбы в том, что Эйнштейн получил Нобелевскую премию по физике не за открытие теории относительности, а за раскрытие феномена фотоэлектрического эффекта, в основе которого были квантовые представления, которые впоследствии стали настолько революционными в науке.
Эрвин Шредингер.
Эрвин Шредингер с целью продемонстрировать парадоксы, существующие в копенгагенской теории, предложил мысленный эксперимент. Этот знаменитый на весь мир эксперимент называется «парадокс кота Шредингера». Этот мысленный эксперимент показывает насколько существенная граница проходит между привычным классическим миром, к которому привык человек и квантовым миром, квантовой реальностью.
Итак, берем ящик, помещаем внутрь него кота, нестабильный (распадающийся) атом, ампулу с ядом, автоматическое устройство, которое разрушит ампулу под влиянием нестабильного атома, когда он распадется. В процессе нахождения кота в ящике атом распадается, при этом наблюдатель не знает, жив кот внутри ящика или нет, т.к. доступа нет. Наблюдатель знает время периода полураспада, а время полного распада не известно и при этом нет никакой возможности понять, распался атом полностью или нет, пока ящик закрыт. У наблюдателя нет ответа на вопрос: жив кот или нет в тот или иной промежуток времени. Первоначально атом не является полностью распавшимся, а впоследствии атом переходит в состояние суперпозиции.
Суперпозиция является суммой двух и более векторов состояний в квантовой механике, каждый из которых в свою очередь — это одно из состояний. Первое состояние – нераспавшийся атом и кот жив, второе состояние – вектор – распавшийся атом – кот мертв. Первый вектор уменьшается во времени, а второй увеличивается. Кот пребывает в состоянии суперпозиции, т.е. одновременно мертв и одновременно жив. Когда наблюдатель откроет ящик, то, конечно кот не будет одновременно жив и мертв, а будет находиться в одном из состояний. Если атом распадется, ампула будет разрушена, кот умрет, а если атом не распадется, ампула останется сохранной, кот будет живым. В этом и состоит парадокс. Пока наблюдатель не осознал реальность, она находится в суперпозиции, а когда осознал — реальность становится одним из векторных состояний. До момента осознания квантовый мир состоит из двух параллельных миров, альтернативных друг для друга.
Юджин Вигнер.
Еще один мыслительный парадокс, описанный Вигнером, так и называется «Парадокс друга Вигнера». Ученый предложил ввести еще один элемент – передача информации от друга экспериментатора. Друг проводит эксперимент, в результате которого видит вспышку света. До того момента, пока Вигнер не знает результатов эксперимента, он интерпретирует состояние системы как суперпозицию. После того, как друг сообщил Вигнеру информацию по зарегистрированной вспышке света, система для Вигнера становится классической. При этом сам Вигнер не был непосредственным участником эксперимента. Его сознание выбрало данную альтернативу, которая была заранее выбрана как альтернатива его другом. Модель мира Вигнера оказалась смоделированной им в результате его сознательного выбора модели мира его друга. Альтернатива в альтернативе, модель в модели.
Джон фон Нейман.
В копенгагенской интерпретации предполагалось, что на каждом временном отрезке, когда принимается решение, происходит событие, человек случайным образом выбирает тот или иной альтернативный мир, который он в состоянии фиксировать своими сенсорными системами, поэтому человек и не в состоянии сенсорно ощущать и воспринимать другие миры. Он всегда имеет дело с одним классическим миром. Такое представление является коллапсом волновой функции или редукцией состояния – выбор одного вектора состояния и исчезновение всех остальных векторов. Математически этот состояние было описано фон Нейманом. Это и позволяло на практике применять квантовую механику для решения квантовых механических задач. В этом ее относительная простота и ценность. Остальные миры просто перестают существовать. Это изменение происходит одномоментно и не имеет обратной силы, т.е. не может обратиться в исходное состояние. Соответственно человек, ограниченный одним классическим миром, фактически оказывается заложником и живет в иллюзии.
Заказывайте мой тренинг «Переговоры — Партнерство»
Квантовая физика. Декогеренция.
Впоследствии появилась теория декогеренции, которая нивелировала редукцию. Измерение состояния системы происходит в результате взаимодействия измерительного прибора и измеряемого объекта – другой системы. Измерительный прибор, в том числе система, которая окружает измеряемый объект являются измерительной системой. Во время взаимодействия измерительной системы и измеряемого объекта происходит запутывание состояния двух систем, т.е. появляется квантовая корреляция. При этом, состояние измеряемой системы преобразуется, она переходит из «чистого состояния» в «смешанное состояние». Вместо суперпозиции, где суммируются векторы, возникает смешение векторов, т.е. они никуда не исчезают, как это было представлено в копенгагенской интерпретации. Вектора остаются и происходит их перемешивание. Сами вектора состояний претерпевают изменения с момента чистого состояния измеряемой системы как суперпозиции к моменту взаимодействия с измерительной системой. Измеряемая система подвергается декогеренции, т.е. измеряемая система теряет квантовую когерентность. В 80-ых годах 20 века — это явление стало популярным и обсуждаемым в академических кругах. С 90 – ых годов обстоятельно описывается в научной литературе. В результате квантовая механика лишилась редукции состояний.
Декогеренция является проблемой, из-за которой срок разработки и запуска квантового компьютера раз за разом отодвигался. Квантовые исчисления неизбежно приводят к декогеренции, происходит смешение кубитов. Идея создания квантового компьютера была предложена Ричардом Фейнманом в далеком 1981 году. Но только в последние два года миру были анонсированы квантовые компьютеры, мощность которых на текущий момент уже составляет 50 кубитов и даже 72 кубита (март 2018 г — Google). Однако это не означает, что теперь «БОЛЬШОЙ БРАТ» (Джордж Оруэлл «1984») или «ОКО САУРОНА» (Дж. Р. Р. Толкин) сможет за секунды определить, где находится любой живущий человек на планете. Связано это с квантовым ошибками, шумом, в результате чего возникают неточности в расчетах. И пока эта проблема не решена. А значит МЫ (человечество) все еще находимся на неопределённом расстоянии до настоящего прорыва в области информационных технологий.
На сегодня это все! Продолжение про условно объективный мир и виртуальную реальность читайте здесь:
Статья «Сознание человека и квантовая физика. Какая связь?»
Статья «Виртуальная реальность человека. Субъективная картина мира.»
УМНЫЕ КНИГИ по современной поведенческой психологии, теории принятия решений, когнитивным иллюзиям, мотивации, лидерству, саморазвитию, ошибкам в мышлении Вы можете БЕСПЛАТНО скачать с моего сайта здесь: https://yakimovvlad.ru/knigi-psixologiya
Друзья, ставьте лайки, Ваша поддержка — это мощная штука, сохраняет мотивацию распространять знания бесплатно! И пишите комментарии! Это сложная тема и Ваше мнение заслуженно будет вкладом в образование людей! Очень многие читают комментарии и им это нравится, потому что разность мнений создают плодородную почву для ответов на вопросы о нашем замечательном мире!
Пожалуйста делитесь в социальных сетях этой статьей, помогите мне распространять знания БЕСПЛАТНО, ведь кому-то это может помочь в жизни справиться со сложной ситуацией! Спасибо, Вам!
С Вами был Ядро Владислав, тренер по переговорам! Пока и до встречи!
Источник