ce este fizica cuantică? Mai simplu spus, fizica este cea care explică modul în care funcționează totul: cea mai bună Descriere pe care o avem despre natura particulelor care alcătuiesc materia și forțele cu care interacționează.
fizica cuantică stă la baza modului în care funcționează atomii și de ce chimia și biologia funcționează așa cum o fac. Tu, eu și stâlpul porții – cel puțin la un anumit nivel, dansăm cu toții pe melodia cuantică., Dacă doriți să explicați cum electronii se mișcă printr-un cip de computer, cum fotonii de lumină se transformă în curent electric într-un panou solar sau se amplifică într-un laser sau chiar cum soarele continuă să ardă, va trebui să utilizați fizica cuantică.dificultatea – și, pentru fizicieni, distracția-începe aici. Pentru început, nu există o singură teorie cuantică. Există mecanica cuantică, cadrul matematic de bază care stă la baza tuturor, care a fost dezvoltat pentru prima dată în anii 1920 de Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger și alții., Caracterizează lucruri simple, cum ar fi modul în care poziția sau impulsul unei singure particule sau al unui grup de câteva particule se schimbă în timp.dar pentru a înțelege cum funcționează lucrurile în lumea reală, mecanica cuantică trebuie combinată cu alte elemente ale fizicii – în principal, teoria specială a relativității a lui Albert Einstein, care explică ce se întâmplă atunci când lucrurile se mișcă foarte repede – pentru a crea ceea ce sunt cunoscute sub numele de teorii ale câmpului cuantic., trei teorii de câmp cuantic diferite se ocupă de trei dintre cele patru forțe fundamentale prin care materia interacționează: electromagnetismul, care explică modul în care atomii se țin împreună; forța nucleară puternică, care explică stabilitatea nucleului din centrul atomului; și forța nucleară slabă, care explică de ce unii atomi suferă dezintegrare radioactivă.
în ultimele cinci decenii, aceste trei teorii au fost reunite într-o coaliție rătăcită cunoscută sub numele de „modelul standard” al fizicii particulelor., Pentru toată impresia că acest model este ușor ținut împreună cu banda adezivă, este cea mai precisă imagine testată a lucrului de bază al materiei care a fost vreodată concepută. Gloria sa încununată a venit în 2012 odată cu descoperirea bosonului Higgs, particula care dă tuturor celorlalte particule fundamentale masa lor, a cărei existență a fost prezisă pe baza teoriilor câmpului cuantic încă din 1964.,teoriile convenționale ale câmpului cuantic funcționează bine în descrierea rezultatelor experimentelor la distrugătorii de particule de mare energie, cum ar fi Large Hadron Collider de la CERN, unde a fost descoperit Higgs, care sondează Materia la cele mai mici scări. Dar dacă doriți să înțelegeți cum funcționează lucrurile în multe situații mai puțin ezoterice – cum electronii se mișcă sau nu se mișcă printr – un material solid și astfel faceți un material un metal, un izolator sau un semiconductor, de exemplu-lucrurile devin și mai complexe.,miliardele și miliardele de interacțiuni în aceste medii aglomerate necesită dezvoltarea unor „teorii de câmp eficiente” care să strălucească asupra unor detalii sângeroase. Dificultatea de a construi astfel de teorii este motivul pentru care multe întrebări importante în fizica solid-state rămân nerezolvate – de exemplu, de ce la temperaturi scăzute unele materiale sunt supraconductori care permit curentul fără rezistență electrică și de ce nu putem face ca acest truc să funcționeze la temperatura camerei.dar sub toate aceste probleme practice se află un mister cuantic imens., La un nivel de bază, fizica cuantică prezice lucruri foarte ciudate despre cum funcționează materia, care sunt complet în contradicție cu modul în care lucrurile par să funcționeze în lumea reală. Particulele cuantice se pot comporta ca particule, situate într-un singur loc; sau pot acționa ca valuri, distribuite în tot spațiul sau în mai multe locuri simultan. Modul în care apar pare să depindă de modul în care alegem să le măsurăm și, înainte de a le măsura, par să nu aibă deloc proprietăți definite – conducându-ne la o enigmă fundamentală despre natura realității de bază.,această neclaritate duce la paradoxuri aparente, cum ar fi pisica lui Schrödinger, în care, datorită unui proces cuantic incert, o pisică este lăsată moartă și vie în același timp. Dar asta nu e tot. Particulele cuantice par, de asemenea, să se poată afecta instantaneu chiar și atunci când sunt departe unul de celălalt. Acest fenomen cu adevărat bamboozling este cunoscut sub numele de entanglement, sau, într-o frază inventată de Einstein (un mare critic al teoriei cuantice), „acțiune înfricoșătoare la distanță”., Astfel de puteri cuantice sunt complet străine pentru noi, dar sunt baza tehnologiilor emergente, cum ar fi criptografia cuantică ultra-sigură și calculul cuantic ultra-puternic.
dar despre ce înseamnă totul, nimeni nu știe. Unii oameni cred că trebuie doar să acceptăm că fizica cuantică explică lumea materială în termeni pe care îi găsim imposibil de pătrat cu experiența noastră în lumea mai mare, „clasică”. Alții cred că trebuie să existe o teorie mai bună, mai intuitivă, pe care încă n-am descoperit-o.în toate acestea, există mai mulți elefanți în cameră., Pentru început, există o a patra forță fundamentală a naturii pe care până acum teoria cuantică nu a putut să o explice. Gravitația rămâne teritoriul teoriei generale a relativității lui Einstein, o teorie ferm non-cuantică care nici măcar nu implică particule. Eforturile intense de-a lungul deceniilor de a aduce gravitația sub umbrela cuantică și de a explica toată fizica fundamentală într-o „teorie a tuturor” nu au ajuns la nimic.,între timp, măsurătorile cosmologice indică faptul că peste 95% din univers este format din materie întunecată și energie întunecată, materiale pentru care în prezent nu avem nicio explicație în cadrul Modelului standard și enigme precum amploarea rolului fizicii cuantice în funcționarea dezordonată a vieții rămân inexplicabile. Lumea este la un anumit nivel cuantică – dar dacă fizica cuantică este ultimul cuvânt despre lume rămâne o întrebare deschisă. Mai multe detalii
