Felsefe ve kuantum fiziği. Aptallar için kuantum fiziği: basit kelimelerle özetlenen öz

Utanarak bu ifadeyi duyduğumu ama ne anlama geldiğini, hatta hangi konuda kullanıldığını bilmediğimi itiraf etmek istiyorum. Size bu kedi hakkında internette okuduklarımı anlatayım... -

« Schrödinger'in kedisi“- aynı zamanda Nobel Ödülü sahibi olan ünlü Avusturyalı teorik fizikçi Erwin Schrödinger'in ünlü düşünce deneyinin adıdır. Bilim adamı, bu hayali deneyin yardımıyla atom altı sistemlerden makroskobik sistemlere geçişte kuantum mekaniğinin eksikliğini göstermek istedi.

Erwin Schrödinger'in orijinal makalesi 1935'te yayımlandı. İçinde deney, aşağıdakiler kullanılarak veya hatta kişileştirilerek anlatıldı:

Oldukça gülünç olan vakalar da oluşturabilirsiniz. Bir kedinin aşağıdaki şeytani makineyle birlikte çelik bir odaya kilitlenmesine izin verin (ki bu, kedinin müdahalesine bakılmaksızın olmalıdır): Bir Geiger sayacının içinde çok az miktarda radyoaktif madde vardır, o kadar küçüktür ki, bir saatte yalnızca bir atom bozunabilir. ancak aynı şekilde büyük olasılıkla parçalanmayabilir; bu durumda okuma tüpü boşaltılır ve röle etkinleştirilir, çekici serbest bırakılır ve bu da şişeyi hidrosiyanik asitle kırar.

Tüm bu sistemi bir saatliğine kendi haline bırakırsak, atom parçalanmadığı sürece kedinin bu saatten sonra hayatta olacağını söyleyebiliriz. İlk atomik bozunma kediyi zehirler. Sistemin bir bütün olarak psi işlevi, bunu canlı ve ölü bir kediyi (ifadeyi bağışlayın) eşit parçalar halinde karıştırarak veya bulaştırarak ifade edecektir. Bu gibi durumlarda tipik olan şey, başlangıçta atom dünyasıyla sınırlı olan belirsizliğin, doğrudan gözlemle ortadan kaldırılabilecek makroskobik belirsizliğe dönüşmesidir. Bu, "bulanıklık modelinin" gerçeği yansıttığını safça kabul etmemizi engelliyor. Bu kendi başına belirsiz veya çelişkili bir şey anlamına gelmez. Bulanık veya odak dışı bir fotoğraf ile bulut veya sis fotoğrafı arasında fark vardır.

Başka bir deyişle:

Bir kutu ve bir kedi var. Kutu, radyoaktif bir atom çekirdeği ve bir zehirli gaz kabı içeren bir mekanizma içerir. Deneysel parametreler, 1 saat içinde nükleer bozunma olasılığı %50 olacak şekilde seçilmiştir. Çekirdek parçalanırsa gaz dolu bir kap açılır ve kedi ölür. Çekirdek çürümezse kedi hayatta ve sağlıklı kalır.
Kediyi bir kutuya kapatıyoruz, bir saat bekleyip şu soruyu soruyoruz: Kedi canlı mı ölü mü?
Kuantum mekaniği bize atom çekirdeğinin (ve dolayısıyla kedinin) aynı anda tüm olası durumlarda olduğunu söylüyor gibi görünüyor (bkz. kuantum süperpozisyonu). Kutuyu açmadan önce kedi-çekirdek sistemi %50 olasılıkla “çekirdek çürümüş, kedi ölmüş” durumunda ve %50 olasılıkla “çekirdek çürümemiş, kedi yaşıyor” durumundadır. olasılık %50. Kutunun içinde oturan kedinin aynı anda hem canlı hem de ölü olduğu ortaya çıktı.
Modern Kopenhag yorumuna göre kedi herhangi bir ara durumu olmaksızın canlı/ölüdür. Ve çekirdeğin bozunma durumunun seçimi, kutunun açıldığı anda değil, çekirdek dedektöre girdiğinde bile gerçekleşir. Çünkü “kedi-dedektör-çekirdek” sisteminin dalga fonksiyonunun indirgenmesi, kutunun insan gözlemcisi ile değil, çekirdeğin dedektör-gözlemcisi ile ilişkilidir.

Kuantum mekaniğine göre, eğer bir atomun çekirdeği hakkında hiçbir gözlem yapılmazsa, o zaman atomun durumu iki durumun karışımıyla tanımlanır: bozunmuş bir çekirdek ve bozulmamış bir çekirdek, dolayısıyla bir kutuda oturan ve atomun çekirdeğini kişileştiren bir kedi. Bir atom aynı anda hem canlı hem de ölüdür. Kutu açılırsa deneyci yalnızca belirli bir durumu görebilir: "çekirdek çürümüş, kedi ölmüş" veya "çekirdek çürümemiş, kedi yaşıyor."

İnsan dilindeki öz: Schrödinger'in deneyi, kuantum mekaniği açısından kedinin hem canlı hem de ölü olduğunu gösterdi ki bu böyle olamaz. Bu nedenle kuantum mekaniğinin önemli kusurları vardır.

Soru şudur: Bir sistem ne zaman iki durumun karışımı olarak var olmaktan çıkar ve belirli bir durumu seçer? Deneyin amacı, kuantum mekaniğinin, hangi koşullar altında dalga fonksiyonunun çöktüğünü ve kedinin ya öldüğünü ya da hayatta kaldığını, ancak artık her ikisinin bir karışımı olmadığını gösteren bazı kurallar olmadan eksik olduğunu göstermektir. Bir kedinin ya canlı ya da ölü olması gerektiği açık olduğundan (yaşam ile ölüm arasında bir ara durum yoktur), atom çekirdeği için de aynı durum geçerli olacaktır. Çürümüş veya çürümemiş () olmalıdır.

Schrödinger'in düşünce deneyinin daha yeni bir yorumu da Büyük Patlama Teorisi'nin kahramanı Sheldon Cooper'ın daha az eğitimli komşusu Penny'ye anlattığı bir hikayedir. Sheldon'ın öyküsünün amacı, Schrödinger'in kedisi kavramının insan ilişkilerine uygulanabilmesidir. Bir erkek ile bir kadın arasında neler olduğunu, aralarında nasıl bir ilişki olduğunu anlamak için: iyi ya da kötü, kutuyu açmanız yeterli. O zamana kadar ilişki hem iyi hem de kötüdür.

Aşağıda Sheldon ve Penia arasındaki bu Big Bang Theory alışverişinin video klibi var.

Schrödinger'in çizimi kuantum fiziğinin ana paradoksunu tanımlayan en iyi örnektir: kanunlarına göre elektronlar, fotonlar ve hatta atomlar gibi parçacıklar aynı anda iki durumda bulunur (hatırlarsanız "canlı" ve "ölü"). uzun süredir acı çeken kedi). Bu durumlara denir.

Arkansas Üniversitesi'nden (Arkansas Eyalet Üniversitesi) Amerikalı fizikçi Art Hobson () bu paradoksa çözümünü önerdi.

“Kuantum fiziğindeki ölçümler, mikroskobik sistemlerin (atomlar, fotonlar ve elektronlar) kuantum durumunun belirlendiği Geiger sayacı gibi belirli makroskobik cihazların çalışmasına dayanır. Kuantum teorisi, mikroskobik bir sistemi (parçacığı), sistemin iki farklı durumunu ayırt eden makroskobik bir cihaza bağlarsanız, o zaman cihazın (örneğin Geiger sayacı) kuantum dolaşıklık durumuna gireceğini ve aynı zamanda kendisini iki durumda bulacağını ima eder. Aynı anda süperpozisyonlar. Ancak bu fenomeni doğrudan gözlemlemek imkansız, bu da onu kabul edilemez kılıyor” diyor fizikçi.

Hobson, Schrödinger'in paradoksunda kedinin, radyoaktif bir çekirdeğe bağlanan ve o çekirdeğin bozunma veya "bozunmama" durumunu belirleyen makroskobik bir cihaz, bir Geiger sayacı rolünü oynadığını söylüyor. Bu durumda yaşayan bir kedi “çürümemenin” göstergesi, ölü bir kedi ise çürümenin göstergesi olacaktır. Ancak kuantum teorisine göre kedinin de çekirdek gibi yaşam ve ölümün iki süperpozisyonunda var olması gerekir.

Bunun yerine, fizikçiye göre kedinin kuantum durumu, atomun durumuyla dolanık olmalı, bu da kedilerin birbirleriyle "yerel olmayan bir ilişki" içinde oldukları anlamına geliyor. Yani, dolanık nesnelerden birinin durumu aniden tersine değişirse, birbirlerinden ne kadar uzakta olursa olsun çiftinin durumu da değişecektir. Hobson bunu yaparken bu kuantum teorisine atıfta bulunuyor.

“Kuantum dolaşıklık teorisinin en ilginç yanı, her iki parçacığın durumundaki değişikliğin anında gerçekleşmesidir: hiçbir ışık veya elektromanyetik sinyalin bir sistemden diğerine bilgi iletmeye zamanı olmaz. Yani aralarındaki mesafe ne kadar büyük olursa olsun, onun uzay tarafından iki parçaya bölünmüş bir nesne olduğunu söyleyebilirsiniz," diye açıklıyor Hobson.

Schrödinger'in kedisi artık aynı anda hem canlı hem de ölü değil. Parçalanma meydana gelirse ölmüştür, parçalanma hiç olmazsa diridir.

Bu paradoksa benzer çözümlerin son otuz yılda üç grup bilim adamı tarafından daha önerildiğini ancak bunların ciddiye alınmadığını ve geniş bilim çevrelerinde gözden kaçırıldığını da ekleyelim. Hobson'a göre kuantum mekaniğinin paradokslarının çözümü, en azından teorik olarak, onun derinlemesine anlaşılması için kesinlikle gereklidir.

Schrödinger

Ancak yakın zamanda TEORİSTLER YERÇEKİMİNİN SCHRODINGER'İN KEDİSİNİ NASIL ÖLDÜRDÜĞÜNÜ AÇIKLADI, ancak bu daha karmaşık...-

Kural olarak fizikçiler, parçacıklar dünyasında süperpozisyonun mümkün olduğu, ancak kediler veya diğer makro nesnelerde çevrenin müdahalesi nedeniyle imkansız olduğu olgusunu açıklıyorlar. Bir kuantum nesnesi bir alandan geçtiğinde veya rastgele parçacıklarla etkileşime girdiğinde, sanki ölçülmüş gibi hemen tek bir durumu varsayar. Bilim adamlarının inandığı gibi, süperpozisyon tam olarak bu şekilde yok ediliyor.

Ancak süperpozisyon durumundaki bir makro nesneyi diğer parçacıklar ve alanlarla olan etkileşimlerden izole etmek bir şekilde mümkün hale gelse bile, er ya da geç yine de tek bir duruma bürünecektir. En azından bu, Dünya yüzeyinde meydana gelen süreçler için geçerlidir.

“Yıldızlararası uzayda bir yerde belki bir kedinin şansı olabilir ama Dünya’da ya da herhangi bir gezegenin yakınında bu son derece düşük bir ihtimal. Ve bunun nedeni yerçekimidir," diye açıklıyor yeni çalışmanın baş yazarı, Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nden Igor Pikovsky ().

Viyana Üniversitesi'nden Pikovsky ve meslektaşları, yerçekiminin makro nesnelerin kuantum süperpozisyonları üzerinde yıkıcı bir etkiye sahip olduğunu ve bu nedenle makrokozmosta benzer fenomenleri gözlemlemediğimizi savunuyorlar. Bu arada yeni hipotezin temel konsepti “Interstellar” adlı uzun metrajlı filmde yer alıyor.

Einstein'ın genel görelilik teorisi, son derece büyük bir nesnenin etrafındaki uzay-zamanı bükeceğini belirtir. Durumu daha küçük düzeyde ele aldığımızda, Dünya yüzeyine yakın bir yerde bulunan bir molekül için zamanın, gezegenimizin yörüngesinde yer alan bir moleküle göre biraz daha yavaş akacağını söyleyebiliriz.

Yerçekiminin uzay-zaman üzerindeki etkisi nedeniyle, bu etkiden etkilenen bir molekül, konumunda bir sapma yaşayacaktır. Ve bu da onun iç enerjisini - bir molekül içindeki parçacıkların zamanla değişen titreşimlerini - etkilemelidir. Eğer bir molekül iki konumun kuantum süperpozisyonu durumuna getirilirse, o zaman konum ile iç enerji arasındaki ilişki, molekülü çok geçmeden uzaydaki iki konumdan yalnızca birini "seçmeye" zorlayacaktır.

Pikovsky, "Çoğu durumda eşevresizlik olgusu dış etkilerle ilişkilidir, ancak bu durumda parçacıkların iç titreşimi molekülün kendi hareketi ile etkileşime girer" diye açıklıyor.

Bu etki henüz gözlemlenmedi çünkü manyetik alanlar, termal radyasyon ve titreşimler gibi diğer eşevresizlik kaynakları genellikle çok daha güçlüdür ve kuantum sistemlerinin yerçekiminden çok önce yok olmasına neden olur. Ancak deneyciler hipotezi test etmeye çalışıyorlar.

Benzer bir kurulum, yerçekiminin kuantum sistemlerini yok etme yeteneğini test etmek için de kullanılabilir. Bunu yapmak için, dikey ve yatay interferometreleri karşılaştırmak gerekli olacaktır: birincisinde, yolun farklı "yüksekliklerinde" zamanın genişlemesi nedeniyle süperpozisyon kısa süre içinde kaybolmalı, ikincisinde ise kuantum süperpozisyon kalabilir.

kaynaklar

http://4brain.ru/blog/%D0%BA%D0%BE%D1%82-%D1%88%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0% B3%D0%B5%D1%80%D0%B0-%D1%81%D1%83%D1%82%D1%8C-%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1% 82%D1%8B%D0%BC%D0%B8-%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BC%D0%B8/

http://www.vesti.ru/doc.html?id=2632838

İşte biraz daha sözde bilimsel: örneğin ve burada. Henüz bilmiyorsanız, ne olduğunu okuyun. Ve ne olduğunu öğreneceğiz

Kuantum süperpozisyonu(tutarlı süperpozisyon) - klasik bakış açısına göre aynı anda gerçekleştirilemeyen durumların üst üste binmesi; alternatif (birbirini dışlayan) durumların üst üste binmesidir. Durumların süperpozisyonlarının varlığı ilkesine genellikle kuantum mekaniği bağlamında basitçe denir. süperpozisyon ilkesi.

Ayrıca süperpozisyon ilkesinden, kuantum mekaniğindeki dalga fonksiyonlarına ilişkin tüm denklemlerin (örneğin Schrödinger denklemi) doğrusal olması gerektiği sonucu çıkar.

Herhangi bir gözlemlenebilir miktar (örneğin, bir parçacığın konumu, momentumu veya enerjisi), bu operatörün belirli bir öz durumuna, yani operatörün etkisinin azaltıldığı belirli bir dalga fonksiyonuna karşılık gelen bir Hermit doğrusal operatörünün bir öz değeridir. bir sayıyla çarpmak - özdeğer. İki dalga fonksiyonunun (operatör özdurumları) doğrusal bir kombinasyonu aynı zamanda sistemin gerçekte var olan fiziksel durumunu da tanımlayacaktır. Ancak böyle bir sistem için gözlenen nicelik artık belirli bir değere sahip olmayacak ve ölçüm sonucunda bazın çalıştığı katsayıların (genliklerin) kareleri ile belirlenen olasılıklarla iki değerden biri elde edilecektir. doğrusal bir kombinasyona girin. (Tabii ki bir sistemin dalga fonksiyonu, ikiden fazla temel durumun, sonsuz sayıdaya kadar, doğrusal bir birleşimi olabilir).

Kuantum süperpozisyonunun önemli sonuçları, çeşitli girişim etkileri (Young deneyine, kırınım yöntemlerine bakınız) ve kompozit sistemler için dolaşmış durumlardır.

Makroskobik bir gözlemcinin bakış açısından kuantum mekaniksel nesnelerin paradoksal davranışının popüler bir örneği, canlı ve ölü bir kedinin kuantum süperpozisyonunu temsil edebilen Schrödinger'in kedisidir. Bununla birlikte, süperpozisyon ilkesinin (ve genel olarak kuantum mekaniğinin) makroskobik sistemlere uygulanabilirliği hakkında kesin olarak hiçbir şey bilinmemektedir.

Kuantum süperpozisyonu ("dalga fonksiyonlarının" süperpozisyonu), matematiksel formülasyonun benzerliğine rağmen, sıradan dalga fenomenleri (alanlar) için süperpozisyon ilkesiyle karıştırılmamalıdır. Kuantum durumlarını ekleme yeteneği, herhangi bir fiziksel sistemin doğrusallığını belirlemez. Süperpozisyon alanlar örneğin elektromanyetik durum, bir fotonun iki farklı durumundan birinin iki fotonla bir elektromanyetik alan durumu oluşturabileceği anlamına gelir; bu bir süperpozisyondur. kuantum yapamam. A vakum durumunun (sıfır durumu) ve belirli bir dalganın süperpozisyonu, farklı olarak hala aynı dalga olacaktır. kuantum yeni durumlar olan 0- ve 1-foton durumlarının süperpozisyonları. Kuantum süperpozisyon, doğrusal veya doğrusal olmayan denklemlerle tanımlanmalarına (yani süperpozisyon alan ilkesinin geçerli olup olmamasına) bakılmaksızın bu tür sistemlere uygulanabilir. Bozonlar durumunda kuantum ve alan süperpozisyonları arasındaki bağlantı için Bose-Einstein istatistiklerine bakın.

Ayrıca kuantum (tutarlı) süperpozisyon, sözde karışık durumlarla (yoğunluk matrisine bakınız) - “tutarsız süperpozisyon” ile karıştırılmamalıdır. Bunlar da farklı şeyler.

Muhtemelen bunu birçok kez duymuşsunuzdur kuantum fiziği ve kuantum mekaniğinin açıklanamayan gizemleri hakkında. Yasaları mistisizmi büyülüyor ve fizikçiler bile bunları tam olarak anlamadıklarını itiraf ediyorlar. Bir yandan bu yasaları anlamak ilginç ama diğer yandan fizik üzerine çok ciltli ve karmaşık kitapları okumaya zaman yok. Seni çok anlıyorum çünkü ben de bilgiyi ve gerçeği aramayı seviyorum ama tüm kitaplara ne yazık ki yeterli zaman yok. Yalnız değilsiniz, pek çok meraklı kişi arama çubuğuna şunu yazıyor: “aptallar için kuantum fiziği, aptallar için kuantum mekaniği, yeni başlayanlar için kuantum fiziği, yeni başlayanlar için kuantum mekaniği, kuantum fiziğinin temelleri, kuantum mekaniğinin temelleri, çocuklar için kuantum fiziği, kuantum mekaniği nedir"..

Bu yayın tam size göre

Kuantum fiziğinin temel kavramlarını ve paradokslarını anlayacaksınız. Makaleden öğreneceksiniz:
Kuantum fiziği ve kuantum mekaniği nedir?
Girişim nedir?
Kuantum Dolaşma (veya Aptallar için Kuantum Işınlanması) nedir? (makaleye bakın)

Schrödinger'in Kedisi düşünce deneyi nedir? (makaleye bakın)

Kuantum mekaniği kuantum fiziğinin bir parçasıdır.

Bu bilimleri anlamak neden bu kadar zor? Cevap basit: Kuantum fiziği ve kuantum mekaniği (kuantum fiziğinin bir parçası) mikro dünyanın yasalarını inceliyor. Ve bu yasalar makrokozmomuzun yasalarından kesinlikle farklıdır. Bu nedenle mikrokozmostaki elektronlara ve fotonlara ne olacağını hayal etmek bizim için zor. Makro ve mikro dünyaların yasaları arasındaki farka bir örnek

: Makro dünyamızda, 2 kutudan birine bir top koyarsanız, bunlardan biri boş, diğerinde top olacaktır. Ancak mikrokozmosta (top yerine atom varsa) bir atom aynı anda iki kutuda bulunabilir. Bu deneysel olarak birçok kez doğrulandı. Bunu kafana takmak zor değil mi? Ama gerçekleri tartışamazsınız. Hızlı yarışan kırmızı bir spor arabanın fotoğrafını çektiniz ve fotoğrafta sanki araba fotoğrafın çekildiği sırada uzayda birkaç noktada bulunuyormuş gibi bulanık bir yatay şerit gördünüz. Fotoğrafta gördüklerinize rağmen, fotoğrafladığınız anda arabanın o saniyede bulunduğundan hala eminsiniz. uzayda belirli bir yerde. Mikro dünyada her şey farklıdır. Atomun çekirdeği etrafında dönen elektron aslında dönmez, fakat kürenin her noktasında aynı anda bulunur Bir atomun çekirdeğinin etrafında. Gevşek bir şekilde sarılmış kabarık yün topu gibi. Fizikte bu kavrama denir "elektronik bulut" .

Tarihe kısa bir gezi. Bilim adamları kuantum dünyası hakkında ilk kez 1900 yılında Alman fizikçi Max Planck'ın metallerin ısıtıldığında neden renk değiştirdiğini anlamaya çalıştığında düşündüler. Kuantum kavramını ortaya atan oydu. O zamana kadar bilim insanları ışığın sürekli hareket ettiğini düşünüyorlardı. Planck'ın keşfini ciddiye alan ilk kişi o zamanlar tanınmayan Albert Einstein'dı. Işığın sadece bir dalga olmadığını fark etti. Bazen bir parçacık gibi davranır. Einstein, ışığın parçalar halinde, yani kuantumlar halinde yayıldığını keşfetmesi nedeniyle Nobel Ödülü'nü aldı. Işığın kuantumuna foton denir ( foton, Vikipedi) .

Kuantum yasalarını anlamayı kolaylaştırmak için fizikçiler Ve mekanik (Wikipedia) Bir anlamda klasik fizik yasalarından aşina olduğumuz yasalardan soyutlamamız gerekiyor. Ve Alice gibi tavşan deliğine, Harikalar Diyarına daldığınızı hayal edin.

Ve işte çocuklar ve yetişkinler için bir çizgi film. Kuantum mekaniğinin 2 yarık ve bir gözlemci ile yapılan temel deneyini anlatır. Sadece 5 dakika sürer. Kuantum fiziğinin temel sorularına ve kavramlarına dalmadan önce onu izleyin.

Aptallar için kuantum fiziği videosu. Karikatürde gözlemcinin “gözüne” dikkat edin. Fizikçiler için ciddi bir gizem haline geldi.

Kuantum fiziği ve kuantum mekaniği nedir?

Karikatürün başlangıcında, bir sıvı örneğini kullanarak dalgaların nasıl davrandığı gösterildi - yarıklı bir plakanın arkasındaki ekranda alternatif koyu ve açık dikey şeritler beliriyor. Ve ayrı parçacıkların (örneğin çakıl taşları) plakaya "fırlatılması" durumunda, 2 yarıktan uçarlar ve yarıkların tam karşısındaki ekrana inerler. Ve ekranda yalnızca 2 dikey şerit “çiziyorlar”.

Işık girişimi- Bu, ekranda birçok alternatif parlak ve karanlık dikey şerit görüntülendiğinde ışığın "dalga" davranışıdır. Ayrıca bu dikey şeritler girişim deseni denir.

Makrokozmosumuzda ışığın dalga gibi davrandığını sıklıkla gözlemliyoruz. Elinizi bir mumun önüne koyarsanız, duvarda elinizin net bir gölgesi değil, bulanık konturları olacaktır.

Yani her şey o kadar da karmaşık değil! Işığın dalga doğasına sahip olduğu artık bizim için oldukça açık ve eğer 2 yarık ışıkla aydınlatılırsa arkalarındaki ekranda bir girişim deseni göreceğiz.

Şimdi 2. deneye bakalım. Bu ünlü Stern-Gerlach deneyidir (geçen yüzyılın 20'li yıllarında gerçekleştirildi).

Karikatürde anlatılan enstalasyon ışıkla parlatılmadı, elektronlarla (bireysel parçacıklar halinde) “vuruldu”. Daha sonra, geçen yüzyılın başında, dünyanın dört bir yanındaki fizikçiler, elektronların maddenin temel parçacıkları olduğuna ve dalga doğasına sahip olmaması, çakıl taşları ile aynı olması gerektiğine inanıyorlardı. Sonuçta elektronlar maddenin temel parçacıklarıdır, değil mi? Yani, onları çakıl taşları gibi 2 yarığa "atarsanız", yarıkların arkasındaki ekranda 2 dikey şerit görmeliyiz.

Ama... Sonuç çarpıcıydı. Bilim adamları bir girişim deseni gördüler; birçok dikey şerit. Yani elektronlar da ışık gibi dalga yapısına sahip olabilir ve girişimde bulunabilir. Öte yandan, ışığın sadece bir dalga değil, aynı zamanda bir parçacık - bir foton olduğu da ortaya çıktı (yazının başındaki tarihsel arka plandan, Einstein'ın bu keşif için Nobel Ödülü'nü aldığını öğrendik) . Belki hatırlarsınız, okulda bize fizik dersinde şunlar söylenmişti:"dalga-parçacık ikiliği" ? Bu, mikrokozmosun çok küçük parçacıklarından (atomlar, elektronlar) bahsettiğimizde, o zaman

Hem dalga hem de parçacıktırlar

Bugün sen ve ben çok akıllıyız ve yukarıda anlatılan 2 deneyin (elektronlarla çekim yapmak ve yarıkları ışıkla aydınlatmak) aynı şey olduğunu anlıyoruz. Çünkü kuantum parçacıklarını yarıklara fırlatıyoruz. Artık hem ışığın hem de elektronların doğası gereği kuantum olduğunu, aynı zamanda hem dalga hem de parçacık olduklarını biliyoruz. Ve 20. yüzyılın başında bu deneyin sonuçları sansasyon yarattı.

Dikkat! Şimdi daha incelikli bir konuya geçelim.

Muhtemelen bir elektron sol yuvaya, diğeri sağ yuvaya uçuyor. Ancak daha sonra ekranda yuvaların tam karşısında 2 dikey şerit görünmelidir. Neden bir girişim deseni oluşuyor? Belki de elektronlar yarıklardan geçtikten sonra ekranda zaten bir şekilde birbirleriyle etkileşime giriyordur. Ve sonuç bunun gibi bir dalga modelidir. Bunu nasıl takip edebiliriz?

Elektronları bir ışın halinde değil, teker teker atacağız. Atalım, bekleyelim, bir sonrakini atalım. Elektron artık tek başına uçtuğu için ekrandaki diğer elektronlarla etkileşime giremeyecektir. Atıştan sonra her elektronu ekrana kaydedeceğiz. Elbette bir veya iki tanesi bizim için net bir tabloyu “boyamayacak”. Ancak bunların çoğunu yarıklara teker teker gönderdiğimizde, şunu fark edeceğiz... ah, dehşet - yine bir girişim dalgası modeli "çizdiler"!

Yavaş yavaş delirmeye başlıyoruz. Sonuçta yuvaların karşısında 2 dikey şerit olmasını bekliyorduk! Fotonları teker teker fırlattığımızda, her birinin sanki aynı anda 2 yarıktan geçip kendi kendine müdahale ettiği ortaya çıktı.

Fantastik! Bir sonraki bölümde bu olguyu açıklamaya dönelim.

Spin ve süperpozisyon nedir?

Artık müdahalenin ne olduğunu biliyoruz. Bu, mikro parçacıkların (fotonlar, elektronlar, diğer mikro parçacıklar) dalga davranışıdır (basitlik açısından bunlara bundan sonra foton diyelim).

Deney sonucunda 1 fotonu 2 yarığa fırlattığımızda sanki iki yarıktan aynı anda uçuyor gibi olduğunu fark ettik. Aksi halde ekrandaki girişim desenini nasıl açıklayabiliriz?

Peki bir fotonun iki yarıktan aynı anda uçtuğunu nasıl hayal edebiliriz? 2 seçenek var. 1. seçenek:
bir dalga gibi (su gibi) bir foton aynı anda 2 yarıktan "yüzer" 2. seçenek:

bir foton, bir parçacık gibi, aynı anda 2 yörünge boyunca uçar (ikisi bile değil, hepsi aynı anda)

Prensip olarak bu ifadeler eşdeğerdir. “Yol integraline” ulaştık. Bu Richard Feynman'ın kuantum mekaniği formülasyonudur. Bu arada, tam olarak Richard Feynman çok bilinen bir ifade var

Hiç kimsenin kuantum mekaniğini anlamadığını rahatlıkla söyleyebiliriz.

Kesin olarak konuşursak, kuantum mekaniği bize bu foton davranışının istisna değil, kural olduğunu söylüyor. Herhangi bir kuantum parçacığı, kural olarak, aynı anda birden fazla durumda veya uzayda birkaç noktada bulunur.

Makro dünyanın nesneleri yalnızca belirli bir yerde ve belirli bir durumda olabilir. Ancak bir kuantum parçacığı kendi yasalarına göre var olur. Ve onları anlamamamızı umursamıyor bile. Önemli olan bu.

Bir aksiyom olarak, bir kuantum nesnesinin "süperpozisyonunun", onun aynı anda 2 veya daha fazla yörüngede, aynı anda 2 veya daha fazla noktada olabileceği anlamına geldiğini kabul etmemiz gerekiyor.

Aynı şey başka bir foton parametresi olan spin (kendi açısal momentumu) için de geçerlidir. Spin bir vektördür. Kuantum nesnesi mikroskobik bir mıknatıs olarak düşünülebilir. Mıknatıs vektörünün (spin) yukarıya veya aşağıya doğru yönlendirildiği gerçeğine alışkınız. Ama elektron ya da foton bize yine şunu söylüyor: "Arkadaşlar, neye alıştığınız umurumuzda değil, aynı anda her iki dönüş durumunda da olabiliriz (vektör yukarı, vektör aşağı), tıpkı aynı anda 2 yörüngede olabileceğimiz gibi. aynı anda veya aynı anda 2 noktada!

"Ölçüm" veya "dalga fonksiyonu çöküşü" nedir?

“Ölçüm”ün ne olduğunu, “dalga fonksiyonu çöküşünün” ne olduğunu anlamamıza çok az şey kaldı.

Dalga fonksiyonu bir kuantum nesnesinin (fotonumuz veya elektronumuz) durumunun bir açıklamasıdır.

Diyelim ki bir elektronumuz var, kendi kendine uçuyor belirsiz bir durumda, dönüşü aynı anda hem yukarıya hem de aşağıya doğru yönlendirilir. Durumunu ölçmemiz gerekiyor.

Manyetik alan kullanarak ölçüm yapalım: Spini alan yönünde yönlendirilen elektronlar bir yönde sapacak ve spini alana karşı yönlendirilen elektronlar diğer yönde sapacaktır. Polarizasyon filtresine daha fazla foton yönlendirilebilir. Fotonun spini (polarizasyonu) +1 ise filtreden geçer, -1 ise geçemez.

Durmak! Burada kaçınılmaz olarak bir soruyla karşılaşacaksınız:Ölçümden önce elektronun belirli bir dönüş yönü yoktu, değil mi? Aynı anda tüm eyaletlerdeydi, değil mi?

Bu kuantum mekaniğinin hilesi ve hissi. Bir kuantum nesnesinin durumunu ölçmediğiniz sürece, herhangi bir yönde dönebilir (kendi açısal momentum vektörünün herhangi bir yönüne sahip olabilir - spin). Ancak şu anda onun durumunu ölçtüğünüzde, hangi spin vektörünü kabul edeceğine karar veriyor gibi görünüyor.

Bu kuantum nesnesi o kadar harika ki, durumu hakkında kararlar veriyor. Ve ölçtüğümüz manyetik alana uçtuğunda nasıl bir karar vereceğini önceden tahmin edemeyiz. Bir spin vektörünün "yukarı" veya "aşağı" olmasına karar verme olasılığı %50 ila 50'dir. Ancak karar verir vermez, belirli bir dönüş yönüne sahip, belirli bir duruma gelir. Kararının nedeni “boyutumuz”!

Buna " denir dalga fonksiyonunun çöküşü". Ölçümden önceki dalga fonksiyonu belirsizdi; Elektron spin vektörü aynı anda tüm yönlerdeydi; ölçümden sonra elektron, spin vektörünün belirli bir yönünü kaydetti.

Dikkat! Anlamak için mükemmel bir örnek, makrokozmostan gelen bir ilişkidir:

Masanın üzerinde topaç gibi bir bozuk para döndürün. Madeni para dönerken belirli bir anlamı yoktur; yazı veya tura. Ancak bu değeri "ölçmeye" karar verdiğinizde ve parayı elinizle vurduğunuzda, işte o zaman paranın özel durumunu (tura veya yazı) elde edersiniz. Şimdi bu madalyonun size hangi değeri "göstereceğine" karar verdiğini hayal edin: yazı mı yoksa tura mı? Elektron yaklaşık olarak aynı şekilde davranır.

Şimdi karikatürün sonunda gösterilen deneyi hatırlayın. Fotonlar yarıklardan geçerken dalga gibi davrandılar ve ekranda girişim deseni gösterdiler. Ve bilim insanları fotonların yarıktan uçma anını kaydetmek (ölçmek) istediklerinde ve ekranın arkasına bir "gözlemci" yerleştirdiklerinde, fotonlar dalga gibi değil parçacık gibi davranmaya başladı. Ve ekrana 2 dikey şerit “çizdiler”. Onlar. Ölçüm veya gözlem anında kuantum nesnelerinin kendisi hangi durumda olması gerektiğini seçer.

Fantastik! Bu doğru değil mi?

Ama hepsi bu değil. Sonunda biz En ilginç kısma geldik.

Ama... bana öyle geliyor ki aşırı bilgi yükü olacak, bu yüzden bu 2 kavramı ayrı yazılarda ele alacağız:

Ne oldu ?
Düşünce deneyi nedir?

Şimdi bilgilerin düzenlenmesini istiyor musunuz? Kanada Teorik Fizik Enstitüsü tarafından hazırlanan belgeseli izleyin. 20 dakika içinde Planck'ın 1900'deki keşfinden başlayarak kuantum fiziğinin tüm keşifleri çok kısa ve kronolojik sırayla anlatılacak. Ve sonra size şu anda kuantum fiziğindeki bilgilere dayanarak hangi pratik gelişmelerin gerçekleştirildiğini anlatacaklar: en doğru atom saatlerinden kuantum bilgisayarının süper hızlı hesaplamalarına kadar. Bu filmi izlemenizi şiddetle tavsiye ederim.

Görüşürüz!

Herkese tüm planları ve projeleri için ilham diliyorum!

P.S.2 Sorularınızı ve düşüncelerinizi yorumlara yazın. Kuantum fiziği ile ilgili başka hangi sorularla ilgileniyorsunuz?

P.S.3 Bloga abone olun - abonelik formu makalenin altındadır.

· Hamiltoniyen · Eski kuantum teorisi

Temel Kavramlar
Kuantum durumu · Gözlemlenebilir kuantum · Dalga işlevi · Kuantum süperpozisyonu· Kuantum dolaşıklığı · Karışık durum · Ölçüm · Belirsizlik · Pauli ilkesi · Dualizm · Eşevresizlik · Ehrenfest teoremi · Tünel etkisi

Deneyler
Davisson-Germer deneyi · Popper deneyi · Stern-Gerlach deneyi · Young deneyi · Bell eşitsizlikleri testi · Fotoelektrik etki · Compton etkisi

Formülasyonlar
Schrödinger gösterimi · Heisenberg gösterimi · Etkileşim gösterimi · Matris kuantum mekaniği · Yol integralleri · Feynman diyagramları

Denklemler
Schrödinger denklemi · Pauli denklemi · Klein-Gordon denklemi · Dirac denklemi · Schwinger-Tomonaga denklemi · Von Neumann denklemi · Bloch denklemi · Lindblad denklemi · Heisenberg denklemi

Yorumlar
Kopenhag · Gizli parametre teorisi · Çoklu dünyalar · De Broglie-Bohm teorisi

Teorinin gelişimi
Kuantum alan teorisi · Kuantum elektrodinamiği · Glashow-Weinberg-Salam teorisi · Kuantum renk dinamiği · Standart Model · Kuantum yerçekimi

Ünlü bilim adamları
Planck · Einstein · Schrödinger · Heisenberg · Ürdün · Bohr · Pauli · Dirac · Fock · Born · de Broglie · Landau · Feynman · Bohm · Everett

Ayrıca bakınız: Portal:Fizik

Kuantum süperpozisyonu(tutarlı süperpozisyon), klasik bir bakış açısına göre aynı anda gerçekleştirilemeyen durumların üst üste binmesidir; alternatif (birbirini dışlayan) durumların üst üste binmesidir. Durumların süperpozisyonlarının varlığı ilkesine genellikle kuantum mekaniği bağlamında basitçe denir. süperpozisyon ilkesi.

Eğer işlevler texvc bulunamadı; Matematik/BENİOKU - kurulum yardımına bakın.): \Psi_1 \ Ve İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Matematik/BENİOKU - kurulum yardımına bakın.): \Psi_2\ bir kuantum sisteminin durumunu tanımlayan kabul edilebilir dalga fonksiyonlarıdır, ardından bunların doğrusal süperpozisyonları, İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Matematik/BENİOKU - kurulum yardımına bakın.): \Psi_3 = c_1\Psi_1 + c_2\Psi_2 \, ayrıca bu sistemin bazı durumlarını da açıklar. Herhangi bir fiziksel büyüklüğün ölçümü ise İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için math/README'ye bakın.): \hat f \ hünerli İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için matematik/BENİOKU'ya bakın.): |\Psi_1\rangle belli bir sonuca yol açar İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc , ama yapabiliyor İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için math/README'ye bakın.): |\Psi_2\rangle- sonuca İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc , o zaman ölçüm şu durumdadır İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için math/README'ye bakın.): |\Psi_3\rangle sonuçlara yol açacak İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Matematik/BENİOKU - kurulum yardımına bakın.): f_1 \ veya İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Matematik/BENİOKU - kurulum yardımına bakın.): f_2 \ olasılıklarla İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Matematik/BENİOKU - kurulum yardımına bakın.): |c_1|^2 \ Ve İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Matematik/BENİOKU - kurulum yardımına bakın.): |c_2|^2 \ sırasıyla.

Basit kelimelerle formül İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Matematik/BENİOKU - kurulum yardımına bakın.): \Psi_(n+1) = c_1\Psi_1 + c_2\Psi_2 \ ... +c_n\Psi_n \ toplamın bir fonksiyonudur İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için math/README'ye bakın.): n \-th fonksiyonların çarpımları İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc olasılıklarına ve dolayısıyla tüm fonksiyonların olası durumlarının toplamına göre İfade ayrıştırılamıyor (Yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için math/README'ye bakın.): |\Psi\rangle .

Ayrıca süperpozisyon ilkesinden, kuantum mekaniğindeki dalga fonksiyonlarına ilişkin tüm denklemlerin (örneğin Schrödinger denklemi) doğrusal olması gerektiği sonucu çıkar.

Kuantum süperpozisyonunun önemli sonuçları, çeşitli girişim etkileri (Young deneyine, kırınım yöntemlerine bakınız) ve kompozit sistemler için dolaşmış durumlardır.

Diğer süperpozisyonlardan farklar

Kuantum süperpozisyonu ("dalga fonksiyonlarının" süperpozisyonu), matematiksel formülasyonun benzerliğine rağmen, sıradan dalga fenomenleri (alanlar) için süperpozisyon ilkesiyle karıştırılmamalıdır. Kuantum durumlarını ekleme yeteneği, herhangi bir fizikselin doğrusallığını belirlemez. sistemler. Süperpozisyon Kuantum durumlarını ekleme yeteneği, herhangi bir fiziksel sistemin doğrusallığını belirlemez. Süperpozisyon alanlar örneğin elektromanyetik durum, bir fotonun iki farklı durumundan birinin iki fotonla bir elektromanyetik alan durumu oluşturabileceği anlamına gelir; bu bir süperpozisyondur. kuantum yapamam. A vakum durumunun (sıfır durumu) ve belirli bir dalganın süperpozisyonu, farklı olarak hala aynı dalga olacaktır. kuantum yeni durumlar olan 0- ve 1-foton durumlarının süperpozisyonları. Kuantum süperpozisyon, doğrusal veya doğrusal olmayan denklemlerle tanımlanmalarına (yani süperpozisyon alan ilkesinin geçerli olup olmamasına) bakılmaksızın bu tür sistemlere uygulanabilir. Bozonlar durumunda kuantum ve alan süperpozisyonları arasındaki bağlantı için Bose-Einstein istatistiklerine bakın.

Ayrıca kuantum (tutarlı) süperpozisyon, sözde karışık durumlarla (yoğunluk matrisine bakınız) - “tutarsız süperpozisyon” ile karıştırılmamalıdır. Bunlar da farklı şeyler.

Ayrıca bakınız

"Kuantum süperpozisyonu" makalesi hakkında bir inceleme yazın

Notlar

[[K:Wikipedia:Resimsiz makaleler (ülke: Lua hatası: callParserFunction: "#property" işlevi bulunamadı. )]][[K:Wikipedia:Resimsiz makaleler (ülke: Lua hatası: callParserFunction: "#property" işlevi bulunamadı. )]]Lua hatası: callParserFunction: "#property" işlevi bulunamadı. Kuantum süperpozisyonu Lua hatası: callParserFunction: "#property" işlevi bulunamadı. Kuantum süperpozisyonu Lua hatası: callParserFunction: "#property" işlevi bulunamadı. Kuantum süperpozisyonu Lua hatası: callParserFunction: "#property" işlevi bulunamadı. Kuantum süperpozisyonu

Genel göreliliğin en ünlü formülü enerji-kütlenin korunumu yasasıdır

Bu fizik üzerine bir taslak makaledir. Projeye katkıda bulunarak katkıda bulunabilirsiniz.

Kuantum süperpozisyonunu karakterize eden alıntı

Kalbim birdenbire acı ve acı bir şekilde sızladı... Bu, her zaman insanlığın mutluluğu ve geleceği için cesurca ama umutsuzca savaşan parlak ve güçlü insanların olduğu anlamına geliyor! Ve kural olarak hepsi öldü... Bu kadar acımasız adaletsizliğin sebebi neydi?.. Bu kadar tekrarlanan ölümlerin sebebi neydi?
-Söyle Sever, neden hep en saf ve en güçlüler ölüyor?.. Biliyorum sana bu soruyu daha önce de sormuştum... Ama hala anlayamıyorum, gerçekten onun hayatın ne kadar güzel, ne kadar keyifli olacağını görmüyor mu insan, Onlar için bu kadar hararetle savaşanlardan en azından birini dinlerler miydi?! Gerçekten haklı mısın ve Dünya o kadar kör ki kök salmak için henüz çok mu erken?!.. Savaşmak için çok mu erken?..
Sever üzgün bir şekilde başını sallayarak şefkatle gülümsedi.
– Bu sorunun cevabını kendin biliyorsun Isidora... Ama bu kadar acımasız bir gerçek seni korkutsa bile pes etmeyeceksin, değil mi? Sen bir Savaşçısın ve öyle kalacaksın. Aksi takdirde kendinize ihanet etmiş olursunuz ve hayatın anlamı sizin için sonsuza kadar kaybolur. Biz ne isek oyuz. Ve ne kadar değişmeye çalışırsak çalışalım, özümüz (ya da temelimiz) yine de Özümüzle aynı kalacaktır. Sonuçta, eğer bir kişi hâlâ “kör” ise, bir gün yeniden görme yetisine sahip olma umudu hâlâ vardır, değil mi? Ya da beyni hâlâ uykudaysa bir gün yine de uyanabilir. Ama eğer bir kişi özünde "çürümüş"se, o zaman ne kadar iyi olmaya çalışırsa çalışsın, çürümüş ruhu güzel bir günde yine de ortaya çıkar... ve daha iyi görünmek için yaptığı her girişimi yok eder. Ama eğer bir İnsan gerçekten dürüst ve cesursa, ne acı korkusu ne de en kötü tehditler onu kıramaz, çünkü ne kadar acımasızca ve zalimce acı çekerse çeksin onun ruhu, Özü sonsuza kadar aynı cesur ve saf kalacaktır. Ancak onun tüm sıkıntısı ve zayıflığı, bu Adam gerçekten Saf olduğundan, ihaneti ve kötülüğü daha ortaya çıkmadan ve herhangi bir şey yapmak için çok geç olmadığında bile görememesidir... Bunu sağlayamaz, çünkü bu alçaklar onda duygular tamamen yok. Bu nedenle dünyadaki en zeki ve en cesur insanlar her zaman ölecek Isidora. Ve bu, HER dünyevi insan ışığı görene ve hayatın boşuna verilmediğini, güzellik için savaşmamız gerektiğini ve Dünya'nın onu iyiliğiyle doldurmadıkça ve eseriyle süslemedikçe daha iyi olmayacağını anlayana kadar devam edecek. ne kadar küçük ya da önemsiz olursa olsun.

Ama sana daha önce de söylediğim gibi Isidora, bunu çok uzun süre beklemen gerekecek, çünkü şimdilik bir insan Dünya'ya neden geldiğini, neden doğduğunu bile düşünmeden sadece kişisel refahını düşünüyor. üzerinde... Çünkü her CAN, ne kadar önemsiz görünürse görünsün, Dünya'ya belirli bir amaç için gelir. Çoğunlukla ortak EVimizi daha iyi, daha mutlu, daha güçlü ve daha akıllı kılmak için.
"Sizce ortalama bir insan kamu yararına ilgi duyacak mı?" Sonuçta birçok insan bu kavramdan tamamen yoksundur. Onlara nasıl öğretilir Kuzey?..
– Bu öğretilemez Isidora. İnsanların Işığa, İyiliğe ihtiyacı olmalı. Değişimi kendileri istiyor olmalılar. Zorla verilen şeyi kişi, hiçbir şeyi anlamaya bile çalışmadan içgüdüsel olarak hızla reddetmeye çalışır. Ama konu dışına çıkıyoruz, Isidora. Radomir ve Magdalena'nın hikayesine devam etmemi ister misin?
Olumlu anlamda başımı salladım, onunla bu kadar basit ve sakin bir şekilde, kaderin bana bahşettiği sakat hayatımın son dakikalarını düşünmeden ve Anna'nın başına gelen talihsizliği dehşetle düşünmeden konuşamadığım için derin bir pişmanlık duydum. ...
– İncil Vaftizci Yahya hakkında çok şey yazıyor. Gerçekten Radomir ve Tapınak Şövalyeleri ile birlikte miydi? İmajı o kadar şaşırtıcı derecede iyi ki, bazen John'un gerçek figür olup olmadığı konusunda şüphe uyandırıyor. Cevap verebilir misin Kuzey?
North sıcak bir şekilde gülümsedi, görünüşe göre onun için çok hoş ve değerli bir şeyi hatırlıyordu...
– John bilge ve nazikti, sıcak bir güneş gibi... Kendisiyle birlikte yürüyen herkesin babası, öğretmeni ve arkadaşıydı... Değer verildi, itaat edildi ve sevildi. Ancak hiçbir zaman sanatçıların onu resmettiği gibi genç ve inanılmaz derecede yakışıklı bir genç adam olmadı. O zamanlar John zaten yaşlı bir büyücüydü ama yine de çok güçlü ve ısrarcıydı. Gri saçlı ve uzun boylu, inanılmaz derecede yakışıklı ve nazik bir genç adamdan çok, güçlü, destansı bir savaşçıya benziyordu. Radomir'in yanındaki herkes gibi onun da saçları çok uzundu.

Radan'dı bu, gerçekten olağanüstü derecede yakışıklıydı. Radomir gibi o da küçük yaşlardan itibaren Meteora'da annesi Büyücü Maria'nın yanında yaşadı. Unutma Isidora, Meryem'in hemen hemen aynı yaştaki iki bebekle resmedildiği kaç tablo var. Bazı nedenlerden dolayı, tüm ünlü sanatçılar, belki de fırçalarının gerçekte kimi tasvir ettiğini bile anlamadan onları resmetmişlerdir... Ve en ilginç olanı, Maria'nın tüm bu resimlerde baktığı şeyin Radan olmasıdır. Görünen o ki Radan henüz bebekken bile kısa hayatı boyunca olduğu kadar neşeli ve çekiciydi...

Kuantum süperpozisyonu birbirini dışlayan durumların süperpozisyonudur. Böyle bir süperpozisyonun teorik bir örneği Schrödinger'in kedisi düşünce deneyidir. Terimlerine göre, içinde çürüme olasılığı bilinmeyen radyoaktif bir madde ve hidrosiyanik asit bulunan kapalı bir kutuya yerleştirilen bir kedi, makroskobik bir gözlemciye hem canlı hem de ölü gibi görünebilir. Pratikte kuantum süperpozisyonu, örneğin kuantum bilgisayarlardaki veri depolama öğeleri olan kübitlerde uygulanır.

Yeni bir çalışmada bilim insanları, LCLS X-ışını serbest elektron lazerini kullanarak iyot gazının diatomik moleküllerinin kuantum süperpozisyonunu yakaladılar. Serbest hareket halinde olan maddenin molekülleri, enerjinin emilmesi nedeniyle uyarılmış ve nötr atomlara bölündü. LCLS radyasyonu ikincisini birbirinden uzaklaştırdı ve bunları 30 femtosaniyelik artışlarla bir x-ışını modeli biçiminde yeniden birleştirdi. Farklı görüntülerde moleküllerin hareketi için gereken minimum adım 0,3 angstrom (0,03 nanometre) idi; bu, bir atomun genişliğinden daha azdı.

Lazer darbesinin elektron etkisinin doğrudan moleküllerin yalnızca yüzde 4-5'ine dokunduğu, ancak kuantum mekaniği açısından "Schrödinger'in kedisi"ne benzetilerek maddenin tüm moleküllerini heyecanlandırdığı vurgulanıyor. Kuantum süperpozisyon gerçeği, moleküllerin her iki durumundan aynı anda yansıyan radyasyonun LCLS tespiti ile doğrulandı. X-ışını kırınım deseninde, moleküller arası titreşimlerin senkronizasyonu aşamasında daha parlak ve senkronizasyonun bozulması aşamasında daha koyu olan bir dizi eşmerkezli halka gibi görünüyordu.

“Önce molekül titreşir ve atomları yana doğru saparak birbirlerinden uzaklaşır. Daha sonra atomların arasındaki bağlantı kopar ve boşluğa düşerler. Ancak bağlantı hala korunuyor. Atomlar orijinal hallerine dönmeden önce bir süre birbirlerinden uzakta kalırlar. Yavaş yavaş molekülün titreşimi dengelenir ve molekül dinlenme durumuna geri döner. Tüm süreç saniyenin trilyonda birinden fazla sürmez," diye açıkladı Profesör Phil Bucksbaum bu fenomeni.

Atomlar arası bağda bir kopma olması durumunda kuantum süperpozisyonunu kaydetmenin imkansız olacağını ekledi. Ekip, bu tür amaçlar için yoğun ultra kısa tutarlı radyasyon darbelerini kullanan ilk kişi oldu. Bu arada bilim insanları, açıklanan tekniğin yalnızca gelecekte değil, geçmiş çalışmalarda da kullanılabileceğini belirtti. Ayrıca DNA'nın ultraviyole radyasyondan korunma mekanizmalarını incelemek için örneğin biyoloji gibi diğer alanlarda "moleküler sinema" çekmeye devam etmeye hazır olduklarını ifade ettiler.

LCLS tarafından üretilen "Moleküler Sinema". Mavi noktalar uyarılmış atomlardır, kırmızı noktalar ise aynı anda var olan nötr atomlardır. © J. M. Glownia ve diğerleri