Definitsiooni järgi on kvantfüüsika teoreetilise füüsika haru, mis uurib kvantmehaanilisi ja kvantvälja süsteeme ning nende liikumisseadusi. Kvantfüüsika põhiseadusi uuritakse kvantmehaanika ja kvantväljateooria raames ning rakendatakse ka teistes füüsikaharudes. Kvantfüüsika ja selle peamised teooriad – kvantmehaanika, kvantväljateooria – lõid 20. sajandi esimesel poolel paljud teadlased, sealhulgas Max Planck, Albert Einstein, Arthur Compton, Louis de Broglie, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Paul Dirac , Wolfgang Pauli.Kvantfüüsika ühendab endas mitmeid füüsikaharusid, milles on fundamentaalset rolli mängivad kvantmehaanika ja kvantväljateooria nähtused, mis avalduvad mikrokosmose tasandil, kuid millel on (olulised) tagajärjed ka makrokosmose tasandil.
Need sisaldavad:
kvantmehaanika;
kvantväljateooria – ja selle rakendused: tuumafüüsika, elementaarosakeste füüsika, kõrgenergiafüüsika;
kvantstatistika füüsika;
kondenseerunud aine kvantteooria;
tahke keha kvantteooria;
kvantoptika.
Mõiste Quantum (ladina keelest quantum - "kui palju") on füüsikas mis tahes suuruse jagamatu osa. Kontseptsioon põhineb kvantmehaanika ideel, et mõned füüsikalised suurused võivad võtta ainult teatud väärtusi (nad ütlevad, et füüsikaline suurus on kvantiseeritud). Mõnel olulisel konkreetsel juhul võib see väärtus või selle muutmise samm olla ainult mõne täisarvu kordne põhimõttelise tähtsusega- ja viimast nimetatakse kvantiks.
Mõne välja kvantidel on erinimed:
footon – kvantelektro magnetväli;
gluoon - vektori (gluoon) välja kvant kvantkromodünaamikas (pakkub tugevat vastasmõju);
graviton – gravitatsioonivälja hüpoteetiline kvant;
fonon – kristalli aatomite vibratsioonilise liikumise kvant.
Üldiselt on kvantimine protseduur millegi konstrueerimiseks, kasutades diskreetset suuruste kogumit, näiteks täisarvusid,
erinevalt konstrueerimisest, kasutades pidevat suuruste kogumit, näiteks reaalarvusid.
Füüsikas:
Kvantimine - mõne mittekvantilise (klassikalise) teooria või füüsikalise mudeli kvantversiooni konstrueerimine
vastavalt kvantfüüsika faktidele.
Feynmani kvantimine – kvantimine funktsionaalsete integraalide järgi.
Teine kvantimine on meetod mitmeosakeseliste kvantmehaaniliste süsteemide kirjeldamiseks.
Diraci kvantimine
Geomeetriline kvantimine
Arvutiteaduses ja elektroonikas:
Kvantimine on teatud koguse väärtuste vahemiku jagamine piiratud arvuks intervallideks.
Kvantimismüra – vead, mis tekivad analoogsignaali digiteerimisel.
Muusikas:
Nootide kvantimine – nootide liigutamine sekventseris lähimate taktideni.
Tuleb märkida, et vaatamata paljudele edule paljude meid ümbritsevas maailmas toimuvate nähtuste ja protsesside olemuse kirjeldamisel, ei ole kvantfüüsika koos kogu selle alamdistsipliinide kompleksiga tänapäeval terviklik, terviklik kontseptsioon. kuigi algselt saadi aru, et just kvantfüüsika raames ehitatakse ühtne terviklik, järjekindel ja kõiki teadaolevaid nähtusi seletav distsipliin, siis tänapäeval see nii ei ole, näiteks kvantfüüsika ei suuda selgitada põhimõtteid ja esitada. töötav gravitatsioonimudel, kuigi keegi ei kahtle selles, et gravitatsioon on üks universumi põhiseadusi ja võimatus seletada seda kvantkäsitluste seisukohast, ütleb vaid, et need on ebatäiuslikud ega ole täielikud lõplik tõde viimase võimalusena.
Pealegi on kvantfüüsikas endas erinevad voolud ja suunad, mille esindajad pakuvad fenomenoloogilistele katsetele omapoolseid selgitusi, millel puudub ühemõtteline tõlgendus. Kvantfüüsika enda sees ei ole seda esindavatel teadlastel ühtset arvamust ja ühist arusaama, sageli on nende tõlgendused ja seletused samade nähtuste kohta lausa vastandlikud. Ja lugeja peaks mõistma, et kvantfüüsika ise on vaid vahepealne kontseptsioon, meetodite, lähenemisviiside ja algoritmide kogum, millest see koosneb, ning võib juhtuda, et mõne aja pärast töötatakse välja palju terviklikum, täiuslikum ja järjekindlam kontseptsioon. , teiste lähenemisviiside ja muude meetoditega. Sellegipoolest tunnevad lugejat kindlasti huvi peamised kvantfüüsika uurimise objektiks olevad nähtused, mis neid selgitavate mudelite ühendamisel üheks süsteemiks võivad saada aluseks täiesti uue teadusliku paradigma jaoks. Nii et siin on sündmused:
1. Korpuskulaar-laine dualism.
Esialgu eeldati, et laine-osakeste duaalsus on iseloomulik ainult valguse footonitele, mis mõnel juhul
käituvad nagu osakeste voog ja teistes nagu lained. Kuid paljud kvantfüüsika katsed on näidanud, et selline käitumine ei ole iseloomulik mitte ainult footonitele, vaid ka kõikidele osakestele, sealhulgas neile, mis moodustavad füüsiliselt tiheda aine. Üks kuulsamaid katseid sellel alal on katse kahe piluga, kui elektronide voog suunati plaadile, milles oli kaks paralleelset kitsast pilu, plaadi taga oli elektrone mitteläbilaskev ekraan, millel oli võimalik. et näha täpselt millised mustrid sellele ilmusid.elektronidest. Ja mõnel juhul koosnes see pilt kahest paralleelsest ribast, sama mis kaks pilu ekraani ees oleval plaadil, mis iseloomustasid elektronkiire käitumist, omamoodi nagu väikeste kuulide voog, kuid teistel juhtudel ekraanile tekkis laineinterferentsile omane muster (palju paralleelseid triipe, kõige jämedamad keskel ja õhemad äärtes). Proovides protsessi lähemalt uurida, selgus, et üks elektron võib läbida kas ainult ühe pilu või läbida korraga kaks pilu, mis on täiesti võimatu, kui elektron oleks vaid tahke osake. Tegelikult on praegu juba olemas, kuigi mitte tõestatud, kuid ilmselt tõele väga lähedane ja maailmavaate seisukohalt tohutu tähtsusega seisukoht, et elektron ei ole tegelikult ei laine ega osake , vaid on põimumine primaarenergiatest ehk mateeriatest, mis on omavahel keerdunud ja ringlevad teatud orbiidil ning mõnel juhul demonstreerivad laine omadusi. ja mõnes osas ka osakese omadused.
Paljud tavalised inimesed saavad väga halvasti aru, kuid mis on aatomit ümbritsev elektronpilv, mida kirjeldati
kool, noh, mis see on, elektronide pilv, see tähendab, et neid on palju, need elektronid, ei, mitte nii, pilv on seesama elektron,
see on lihtsalt orbiidil nagu tilk määrdunud ja selle täpse asukoha kindlaksmääramisel peate alati kasutama
tõenäosuslikud lähenemised, kuna kuigi katseid on tehtud tohutul hulgal, pole kunagi olnud võimalik täpselt kindlaks teha, kus elektron antud ajahetkel orbiidil asub, saab seda määrata vaid teatud tõenäosusega. Ja see kõik on samal põhjusel, et elektron ei ole tahke osake, ja kujutage seda nii nagu see on kooliõpikud, nagu orbiidil tiirlev tahke pall, on põhimõtteliselt vale ja moodustab lastes eksliku ettekujutuse sellest, kuidas looduses mikrotasandil protsessid tegelikult toimuvad, kõikjal meie ümber, kaasa arvatud meis endis.
2. Vaadeldava ja vaatleja suhe, vaatleja mõju vaadeldavale.
Samades katsetes kahe pilu ja ekraaniga plaadiga ja sarnastes katsetes leiti ootamatult, et elektronide käitumine laine ja osakesena oli täiesti mõõdetavas sõltuvuses sellest, kas kohal oli otsene teadlane-vaatleja. katses või mitte, ja kui oli kohal, siis millised ootused olid tal katsetulemuste suhtes!
Kui vaatleja teadlane eeldas, et elektronid käituvad osakestena, käitusid nad nagu osakesed, aga kui teadlane, kes eeldas, et nad käituvad nagu lained, käitusid tema asemele, käitusid elektronid nagu lainejoa! Vaatleja ootus mõjutab otseselt katse tulemust, kuigi mitte kõigil juhtudel, vaid täiesti mõõdetavas protsendis katsetest! On oluline, väga oluline mõista, et vaadeldav eksperiment ja vaatleja ise ei ole midagi teineteisest eraldatud, vaid on osa ühest süsteemist, olenemata sellest, millised seinad nende vahel on. On äärmiselt oluline mõista, et kogu meie eluprotsess on pidev ja lakkamatu vaatlus,
teistele inimestele, nähtustele ja objektidele ning iseendale. Ja kuigi vaadeldava ootus ei määra alati täpselt toimingu tulemust,
peale selle on palju muid tegureid, kuid selle mõju on väga märgatav.
Meenutagem, kui palju kordi meie elus on olnud olukordi, kus inimene ajab äri, teine läheneb talle ja hakkab teda tähelepanelikult jälgima ning sel hetkel teeb see inimene kas vea või teeb mingi tahtmatuse. Ja paljudele on tuttav see tabamatu tunne, kui teete mõnda tegevust, hakkavad nad teid hoolikalt jälgima ja selle tulemusena ei saa te seda tegevust teha, kuigi tegite seda üsna edukalt enne vaatleja ilmumist.
Ja nüüd meenutagem, et enamik inimesi on nii koolides kui instituutides üles kasvatatud ja kasvatatud, et kõik ümbritsev ja füüsiliselt tihe mateeria ja kõik objektid ja meie ise koosnevad aatomitest ja aatomid koosnevad tuumadest ja nende ümber tiirlemisest. elektronid ja tuumad on prootonid ja neutronid ning need kõik on sellised kõvad kuulid, mis on omavahel ühendatud erinevad tüübid keemilised sidemed, ja just nende sidemete tüübid määravad aine olemuse ja omadused. Ja osakeste võimalikust käitumisest lainete vaatenurgast ja seega kõigist objektidest, millest need osakesed koosnevad, ja meist endist,
keegi ei räägi! Enamik ei tea seda, ei usu sellesse ega kasuta seda! See tähendab, et see ootab ümbritsevatelt objektidelt käitumist täpselt tahkete osakeste kogumina. Noh, nad käituvad ja käituvad nagu osakeste kogum erinevates kombinatsioonides. Peaaegu keegi ei oota füüsiliselt tihedast ainest valmistatud objekti käitumist, nagu lainejoa, see tundub võimatu terve mõistus, kuigi sellel pole põhimõttelisi takistusi ja kõik sellepärast, et valed ja ekslikud mudelid ja arusaam ümbritsevast maailmast on inimestes lapsepõlvest peale pandud, mistõttu inimene suureks saades neid võimalusi ei kasuta, ei kasuta. isegi teavad, et need on olemas. Kuidas saab kasutada seda, mida sa ei tea. Ja kuna planeedil on miljardeid selliseid uskmatuid ja teadmatuid inimesi, on täiesti võimalik, et avalik teadvus kõik maakera inimesed, kui haigla keskmine, määratlevad ümbritseva maailma vaikeseadena osakeste, ehitusplokkide ja ei midagi enamat (lõppude lõpuks, ühe mudeli järgi kogu inimkonda on tohutu vaatlejate kogu).
3. Kvantmittelokaalsus ja kvantpõimumine.
Kvantfüüsika üheks nurgakiviks ja määravaks mõisteks on kvantmittelokaalsus ja sellega otseselt seotud kvantpõimumine ehk kvantpõimumine, mis on põhimõtteliselt sama asi. Markantsete näidetena kvantpõimumise kohta on näiteks Alain Aspecti läbiviidud katsed, mille käigus viidi läbi sama allika poolt kiiratud ja kahe erineva vastuvõtja poolt vastuvõetud footonite polariseerimine. Ja selgus, et kui muuta ühe footoni polarisatsiooni (spin-orientatsiooni), muutub samal ajal ka teise footoni polarisatsioon ja vastupidi ning see muutus polarisatsioonis toimub hetkega, sõltumata sellest, millisel kaugusel need footonid asuvad. on üksteisest. Näib, et kaks ühest allikast kiirgavat footonit on omavahel seotud, kuigi nende vahel puudub ilmselge ruumiline seos ning ühe footoni parameetrite muutumine viib hetkega teise footoni parameetrite muutumiseni. Oluline on mõista, et kvantpõimumise ehk takerdumise nähtus kehtib mitte ainult mikro-, vaid ka makrotasandi kohta.
Üks esimesi demonstratiivseid katseid selles vallas oli Venemaa (tollal veel nõukogude) torsioonfüüsikute eksperiment.
Katse skeem oli järgmine: nad võtsid katlamajades põletamiseks tüki kõige tavalisemat kaevandustes kaevandatud pruunsütt ja saagisid selle 2 osaks. Kuna inimkonnale on kivisüsi väga ammu tuttav, siis on tegemist väga põhjalikult uuritud objektiga, seda nii oma füüsikaliste kui keemiliste omaduste, molekulaarsete sidemete, põlemisel eralduva soojuse ruumalaühiku kohta jne. Niisiis jäi üks tükk sellest kivisöest Kiievi laborisse, teine kivisütt viidi Krakowi laborisse. Kõik need tükid lõigati omakorda 2 identseks osaks, tulemuseks oli - 2 identset tükki sama kivisütt olid Kiievis ja 2 identset tükki olid Krakovis. Seejärel võtsid nad Kiievis ja Krakowis kumbki ühe tüki ja põletasid mõlemad korraga ning mõõtsid põlemisel eralduva soojushulka. See osutus ootuspäraselt umbes samasuguseks. Seejärel kiiritati Kiievis kivisöetükki torsioongeneraatoriga (Krakowi oma ei kiiritatud millegagi) ja jälle põletati mõlemad tükid. Ja seekord andsid need mõlemad tükid põletamisel umbes 15% rohkem soojust kui kahe esimese tüki põletamisel. Soojuse eraldumise suurenemine kivisöe põletamisel Kiievis oli arusaadav, kuna seda mõjutas kiirgus, mille tulemusena muutus selle füüsiline struktuur, mis põhjustas soojuse eraldumise suurenemise põlemisel umbes 15%. Aga see tükk, mis Krakowis oli, suurendas ka soojuseraldust 15%, kuigi seda ei kiiritatud millegagi! See söetükk muutis ka oma füüsikalisi omadusi, kuigi kiiritatud polnud mitte seda, vaid teist tükki (millega nad kunagi olid osa ühest tervikust, mis on olemuse mõistmiseks põhimõtteliselt oluline punkt) ja kaugus 2000. km nende tükkide vahel polnud absoluutselt takistuseks, muutused mõlema söetüki struktuuris toimusid koheselt, mis tehti kindlaks katse korduva kordamisega. Kuid peate mõistma, et see protsess ei pruugi kehtida ainult kivisöe puhul, võite kasutada mis tahes muud materjali ja efekt on eeldatavasti täpselt sama!
See tähendab, et kvantpõimumine ja kvantmittelokaalsus kehtivad ka makroskoopilises maailmas ja mitte ainult elementaarosakeste mikrokosmoses - üldiselt on see üsna tõsi, sest kõik makroobjektid koosnevad neist väga elementaarsetest osakestest!
Ausalt öeldes tuleb märkida, et torsioonfüüsikud pidasid paljusid kvantnähtusi väändeväljade ilminguteks ja mõned kvantfüüsikud, vastupidi, pidasid väändevälju kvantefektide avaldumise erijuhtudeks. Mis üldiselt pole üllatav, sest mõlemad uurivad ja uurivad sama ümbritsevat maailma samade universaalsete seadustega nii mikro- kui ka makrotasandil,
ja las nad kasutavad nähtuste selgitamisel erinevaid lähenemisi ja erinevat terminoloogiat, olemus on ikka sama.
Kuid kas see nähtus kehtib ainult elutute objektide puhul, kuidas on lood elusorganismidega, kas seal on võimalik sarnaseid mõjusid tuvastada?
Selgus, et jah, ja üks neist, kes seda tõestas, oli Ameerika arst Cleve Baxter. Algselt oli see teadlane spetsialiseerunud polügraafi, st LKA laborites katsealuste ülekuulamiseks kasutatava valedetektori katsetamisele. Erinevate emotsionaalsete seisundite registreerimiseks ja tuvastamiseks ülekuulatavate seas, sõltuvalt polügraafi näidust, viidi läbi mitmeid edukaid katseid ning töötati välja tõhusad võtted, mida kasutatakse ka tänapäeval valedetektori kaudu ülekuulamisel. Aja jooksul arsti huvid laienesid ning ta alustas katseid taimede ja loomadega. Paljude väga huvitavate tulemuste hulgast tuleks välja tuua üks, mis on otseselt seotud kvantpõimumise ja kvantmittelokaalsusega, nimelt järgmist – katses osalejalt võeti suust elusrakud ja pandi katseklaasi (see on teada, et proovi jaoks võetud rakud
inimesed elavad veel paar tundi), ühendati see katseklaas polügraafiga. Seejärel sõitis inimene, kellelt see proov võeti, mitukümmend või isegi sadu kilomeetreid ja koges seal erinevaid stressirohke olukordi. Aastate jooksul on Clive Baxter hästi uurinud, millised konkreetsed polügraafi näidud vastavad inimese teatud stressitingimustele. Peeti ranget protokolli, kus oli selgelt fikseeritud stressiolukordadesse sattumise aeg, samuti peeti protokolli veel elavate rakkudega katseklaasi ühendatud polügraafi näitude registreerimiseks sünkroonsus inimese sisenemise vahel stressirohke olukord ja rakkude peaaegu samaaegne reaktsioon vastavate polügraafigraafikute kujul!See tähendab, et kuigi inimeselt testimiseks võetud rakud ja inimene ise olid ruumis eraldatud, oli nende vahel siiski seos ja muutus Inimese emotsionaalne ja vaimne seisund kajastus peaaegu kohe rakureaktsioonides in vitro.
Tulemust korrati mitu korda, katseklaasi polügraafiga isoleerimiseks prooviti paigaldada pliiekraane, kuid see ei aidanud,
samas, isegi juhtekraani taga toimus peaaegu sünkroonne olekute muutuste registreerimine.
Ehk siis kvantpõimumine ja kvantmittelokaalsus kehtivad nii elu- kui ka eluslooduse puhul, pealegi on tegemist täiesti loomuliku loodusnähtusega, mis meie ümber esineb! Ma arvan, et paljusid lugejaid huvitab ja veelgi enam, kas on võimalik reisida mitte ainult ruumis, vaid ka ajas, ehk on mõni katse, mis seda kinnitab ja ilmselt saab siin abiks kvantpõimumine ja kvantmittelokaalsus? Selgus, et sellised katsed on olemas! Ühe neist viis läbi kuulus Nõukogude astrofüüsik Nikolai Aleksandrovitš Kozyrev ja see koosnes järgmisest. Kõik teavad, et tähe asukoht, mida me taevas näeme, ei vasta tõele, sest nende tuhandete aastate jooksul, mil valgus tähelt meieni lendab, on ta ise selle aja jooksul juba nihkunud, täiesti mõõdetavale kaugusele. Teades tähe arvutatud trajektoori, võib aimata, kus ta peaks praegu asuma, ja pealegi saab arvutada, kus ta peaks olema tulevikus järgmisel korral (ajavahemikus, mis on võrdne ajaga, mis kulub valguse liikumiseks meid sellele tähele), kui lähendame selle liikumise trajektoori. Ja spetsiaalse konstruktsiooniga teleskoobi (refleksteleskoobi) abil sai kinnitust, et mitte ainult ei eksisteeri teatud tüüpi signaale,
levib peaaegu silmapilkselt läbi universumi, sõltumata tuhandete valgusaastate kauguselt (tegelikult "määrdub" kosmoses, nagu elektron orbiidil), kuid on võimalik registreerida ka signaali tulevasest tähe asukohast, see tähendab, et positsioon, milles see veel ei ole, Teda ei tule niipea! Ja see on selles trajektoori arvutatud punktis. Siin tekib paratamatult eeldus, et nagu elektronil, mis on "määrdunud" mööda orbiiti ja olles sisuliselt kvant-mittelokaalne objekt, on ka galaktika keskpunkti ümber pöörleval tähel nagu elektronil ümber aatomi tuuma. mõned sarnased omadused. Ja ka see katse tõestab signaalide edastamise võimalust mitte ainult ruumis, vaid ka ajas. Seda eksperimenti diskrediteeritakse meedias üsna aktiivselt,
müütiliste ja müstiliste omaduste omistamisega, kuid tuleb märkida, et seda korrati ka pärast Kozõrevi surma kahes erinevas laboribaasis kahe sõltumatu teadlaste rühma poolt, üks Novosibirskis (juht akadeemik Lavrentjev) ja teine Ukrainas, Kukochi uurimisrühma poolt, pealegi erinevatel tähtedel ja kõikjal saadi samad tulemused, mis kinnitavad Kozyrevi uuringuid! Ausalt öeldes väärib märkimist, et nii elektrotehnikas kui ka raadiotehnikas on juhtumeid, kus teatud tingimustel võtab vastuvõtja signaali vastu mõni hetk enne selle väljastamist allika poolt. Seda tõsiasja reeglina eirati ja võeti kui viga ning paraku sageli tundub, et teadlastel lihtsalt ei jätkunud julgust musta musta ja valget valgeks nimetada lihtsalt sellepärast, et see on väidetavalt võimatu ega saagi olla.
Kas on tehtud teisi sarnaseid katseid, mis seda järeldust kinnitaksid? Selgub, et need olid meditsiiniteaduste doktor, akadeemik Vlail Petrovitš Kaznatšejev. Koolitati operaatoreid, millest üks asus Novosibirskis ja teine põhjas, Diksonis. Mõlemad operaatorid töötasid välja sümbolite süsteemi, mida nad õppisid ja assimileerisid. Määratud ajal edastati Kozyrevi peeglite abil signaal ühelt operaatorilt teisele ning vastuvõttev osapool ei teadnud ette, milline tegelastest saadetakse. Peeti ranget protokolli, kus fikseeriti tegelaste saatmise ja vastuvõtmise aeg. Ja pärast protokollide kontrollimist selgus, et osad märgid said kätte peaaegu samaaegselt saatmisega, osad said kätte hilinenult, mis tundub olevat võimalik ja üsna loomulik, kuid osad märgid võeti operaatori poolt ENNE saatmist vastu! See tähendab, et tegelikult saadeti nad tulevikust minevikku. Nendel katsetel pole siiani rangelt ametlikku teaduslikku seletust, kuid on ilmne, et need on sama laadi. Nende põhjal võib piisava täpsusega eeldada, et kvantpõimumine ja kvantmittelokaalsus pole mitte ainult võimalikud, vaid eksisteerivad ka mitte ainult ruumis, vaid ka ajas!
Ma arvan, et võib kindlalt väita, et keegi ei mõista kvantmehaanikat.
Füüsik Richard Feynman
Pole liialdus öelda, et pooljuhtseadmete leiutamine oli revolutsioon. See pole mitte ainult muljetavaldav tehnoloogiline saavutus, vaid ka sillutas teed sündmustele, mis igaveseks muutuvad kaasaegne ühiskond. Pooljuhtseadmeid kasutatakse igasugustes mikroelektroonikaseadmetes, sealhulgas arvutites, teatud tüüpi meditsiinilistes diagnostika- ja raviseadmetes ning populaarsetes telekommunikatsiooniseadmetes.
Kuid selle tehnoloogilise revolutsiooni taga on veelgi enam, revolutsioon riigis üldteadus: piirkond kvantteooria. Ilma selle hüppeta loodusmaailma mõistmisel poleks pooljuhtseadmete (ja arendusjärgus olevate täiustatud elektroonikaseadmete) arendamine kunagi õnnestunud. Kvantfüüsika on uskumatult keeruline teadusharu. See peatükk annab vaid lühikese ülevaate. Kui teadlased nagu Feynman ütlevad, et "keegi ei saa sellest aru", võite olla kindel, et see on tõesti raske teema. Ilma elementaarsete arusaamadeta kvantfüüsikast või vastavalt vähemalt, mõistmine teaduslikud avastused mis viis nende väljatöötamiseni, on võimatu mõista, kuidas ja miks pooljuhtelektroonikaseadmed töötavad. Enamik elektroonikaõpikuid üritab pooljuhte seletada "klassikalise füüsika" mõistega, muutes nende mõistmise seetõttu veelgi segasemaks.
Paljud meist on näinud aatomimudeli diagramme, mis näevad välja nagu alloleval pildil.
Rutherfordi aatom: negatiivsed elektronid tiirlevad ümber väikese positiivse tuuma
Pisikesed aineosakesed nn prootonid ja neutronid, moodustavad aatomi keskpunkti; elektronid tiirlevad nagu planeedid ümber tähe. Tuum kannab positiivset elektrilaengut prootonite olemasolu tõttu (neutronitel puudub elektrilaeng), samas kui aatomi tasakaalustav negatiivne laeng asub tiirlevates elektronides. Negatiivseid elektrone tõmbavad positiivsed prootonid nagu planeete Päikese poole, kuid orbiidid on elektronide liikumise tõttu stabiilsed. Selle populaarse aatomimudeli võlgneme Ernest Rutherfordi tööle, kes tegi 1911. aasta paiku eksperimentaalselt kindlaks, et aatomite positiivsed laengud on koondunud tillukesse tihedasse tuuma ega jaotunud ühtlaselt piki läbimõõtu, nagu maadeuurija J. J. Thomson oli varem eeldanud. .
Rutherfordi hajumise katse seisneb õhukese kuldfooliumi pommitamises positiivselt laetud alfaosakestega, nagu on näidatud alloleval joonisel. Noored magistrandid H. Geiger ja E. Marsden said ootamatuid tulemusi. Mõne alfaosakese trajektoor kaldus suure nurga võrra kõrvale. Mõned alfaosakesed olid laiali vastupidine suund peaaegu 180° nurga all. Enamik osakesi läbis kuldfooliumi ilma oma trajektoori muutmata, nagu fooliumit polekski. Asjaolu, et mitme alfaosakese trajektooril esines suuri kõrvalekaldeid, näitab väikese positiivse laenguga tuumade olemasolu.
Rutherfordi hajumine: alfaosakeste kiire hajutab õhuke kuldfoolium Kuigi Rutherfordi aatomimudelit toetasid katseandmed paremini kui Thomsoni mudelit, oli see siiski ebatäiuslik. Täiendavaid katseid tehti aatomi struktuuri kindlaksmääramiseks ja need jõupingutused aitasid sillutada teed kvantfüüsika kummalistele avastustele. Tänapäeval on meie arusaam aatomist veidi keerulisem. Vaatamata kvantfüüsika revolutsioonile ja selle panusele meie arusaamisele aatomi struktuurist, on Rutherfordi nägemus päikesesüsteemist aatomi struktuurina juurdunud rahvateadvusesse sel määral, et see püsib haridusvaldkondades, isegi kui see on vales kohas.
Kaaluge seda Lühike kirjeldus elektronid aatomis, võetud populaarsest elektroonikaõpikust:
Pöörlevad negatiivsed elektronid tõmbavad positiivse tuuma poole, mis viib meid küsimuseni, miks elektronid ei lenda aatomi tuuma. Vastus on, et pöörlevad elektronid jäävad oma stabiilsele orbiidile kahe võrdse, kuid vastandliku jõu tõttu. Elektronidele mõjuv tsentrifugaaljõud on suunatud väljapoole ja laengute külgetõmbejõud üritab elektrone tuuma poole tõmmata.
Vastavalt Rutherfordi mudelile käsitleb autor elektrone ümmargustel orbiitidel paiknevateks tahketeks ainetükkideks, mille sissepoole tõmbumist vastaslaenguga tuuma suhtes tasakaalustab nende liikumine. Mõiste "tsentrifugaaljõud" kasutamine on tehniliselt vale (isegi orbiidil tiirlevate planeetide puhul), kuid see on mudeli populaarse heakskiidu tõttu kergesti andestatav: tegelikult pole sellist asja nagu jõud, eemaletõukavükskõik milline pöörlev keha oma orbiidi keskpunktist. See näib olevat nii, kuna keha inerts kipub hoidma seda sirgjooneliselt liikumas ja kuna orbiit on sirgjoonelisest liikumisest pidev kõrvalekalle (kiirendus), toimub pidev inertsiaalne reaktsioon mis tahes jõule, mis tõmbab keha keskmesse. orbiidi (tsentripetaalne), olgu see siis gravitatsioon, elektrostaatiline külgetõmme või isegi mehaanilise sideme pinge.
Selle seletuse tegelik probleem on aga idee elektronide liikumisest ringikujulistel orbiitidel. Tõestatud fakt, et kiirendatud elektrilaengud kiirgavad elektromagnetilist kiirgust, oli see fakt teada juba Rutherfordi ajal. Nagu pöörlev liikumine on kiirenduse vorm (pöörlev objekt pidevas kiirenduses, tõmmates objekti eemale selle normaalsest sirgjoonelisest liikumisest), pöörlevas olekus elektronid peaksid kiirgama pöörlevalt rattalt kiirgust nagu muda. Elektronid kiirendasid mööda ringteid osakeste kiirendites nn sünkrotronid on teada, et nad seda teevad ja tulemust nimetatakse sünkrotronkiirgus. Kui elektronid peaksid sel viisil energiat kaotama, katkeksid nende orbiidid lõpuks ja selle tulemusena põrkuksid nad kokku positiivselt laetud tuumaga. Aatomite sees seda aga tavaliselt ei juhtu. Tõepoolest, elektroonilised "orbiidid" on üllatavalt stabiilsed paljudes tingimustes.
Lisaks on katsed "ergastatud" aatomitega näidanud, et aatom kiirgab elektromagnetilist energiat ainult teatud sagedustel. Aatomeid "erutavad" välismõjud, näiteks valgus, mis teadaolevalt neelab energiat ja tagastab elektromagnetlaineid teatud sagedustel, sarnaselt häälehargile, mis ei helise teatud sagedusel enne, kui seda tabatakse. Kui ergastatud aatomi poolt kiiratav valgus jaotatakse prisma abil selle komponentsagedusteks (värvideks), leitakse spektris üksikud värvijooned, spektrijoonte muster on keemilisele elemendile ainuomane. Seda nähtust kasutatakse tavaliselt keemiliste elementide tuvastamiseks ja isegi iga elemendi proportsioonide mõõtmiseks ühendis või keemilises segus. Vastavalt Päikesesüsteem Rutherfordi aatomimudel (elektronide kui ainetükkide suhtes, mis vabalt pöörlevad mingi raadiusega orbiidil) ja klassikalise füüsika seadused, ergastatud aatomid peavad energiat tagastama peaaegu lõpmatus sagedusvahemikus, mitte valitud sagedustel. Teisisõnu, kui Rutherfordi mudel oleks õige, ei tekiks "häälestushargi" efekti ja mis tahes aatomi poolt kiiratav värvispekter paistaks pigem pideva värviribana, mitte mitme eraldiseisva joonena.
Bohri vesinikuaatomi mudel (orbiidid on joonistatud skaala järgi) eeldab, et elektronid on ainult diskreetsetel orbiitidel. Elektronid, mis liiguvad väärtuselt n=3,4,5 või 6 väärtusele n=2, kuvatakse Balmeri spektrijoonte seerial Teadlane nimega Niels Bohr üritas Rutherfordi mudelit täiustada pärast seda, kui oli 1912. aastal Rutherfordi laboris seda mitu kuud uurinud. Püüdes ühildada teiste füüsikute (eriti Max Plancki ja Albert Einsteini) tulemusi, pakkus Bohr välja, et igal elektronil on teatud konkreetne energia hulk ja et nende orbiidid olid jaotunud nii, et igaüks neist võiks hõivata teatud kohad ümber. tuum, nagu kuulid. , mis on fikseeritud ringikujulistele radadele ümber tuuma, mitte vabalt liikuvate satelliitidena, nagu varem eeldati (joonis ülal). Austades elektromagnetismi ja kiirendavate laengute seadusi, nimetas Bohr "orbiite" kui statsionaarsed olekud et vältida tõlgendust, et nad olid mobiilsed.
Kuigi Bohri ambitsioonikas katse aatomi struktuur ümber mõelda, mis oli rohkem kooskõlas eksperimentaalsete andmetega, oli füüsika verstapost, ei jõutud sellega lõpule. Tema matemaatiline analüüs ennustas katsete tulemusi paremini kui varasemate mudelite järgi tehtud analüüsid, kuid vastuseta jäi siiski küsimusi, kas miks elektronid peavad käituma nii kummaliselt. Väide, et elektronid eksisteerisid statsionaarsetes kvantseisundites tuuma ümber, korreleerus paremini katseandmetega kui Rutherfordi mudel, kuid ei öelnud, mis põhjustab elektronide nende eriseisundite omandamist. Vastus sellele küsimusele pidi tulema teiselt füüsikult Louis de Broglie'lt kümmekond aastat hiljem.
De Broglie väitis, et elektronidel, nagu ka footonitel (valgusosakestel), on nii osakeste kui ka lainete omadused. Sellele eeldusele tuginedes pakkus ta välja, et pöörlevate elektronide analüüs lainete osas on parem kui osakeste analüüs ja võib anda parema ülevaate nende kvantloomusest. Tõepoolest, mõistmises tehti veel üks murrang.
Kahe fikseeritud punkti vahel resonantssagedusel vibreeriv string moodustab seisulaine Aatom koosnes de Broglie sõnul seisvatest lainetest, mis on füüsikutele erinevates vormides hästi tuntud. Nagu muusikainstrumendi kitkutud keel (ülal pildil), mis vibreerib resonantssagedusel, mille pikkuses on stabiilsetes kohtades "sõlmed" ja "antisõlmed". De Broglie kujutas ette elektrone aatomite ümber ringikujuliste lainetena (joonis allpool).
"Pöörlevad" elektronid nagu seisulaine ümber tuuma, (a) kaks tsüklit orbiidil, (b) kolm tsüklit orbiidil Elektronid saavad eksisteerida ainult teatud kindlatel "orbiitidel" ümber tuuma, sest need on ainsad kaugused, kus laine otsad langevad kokku. Mis tahes muu raadiuse korral põrkub laine hävitavalt iseendaga ja lakkab seega olemast.
De Broglie hüpotees andis nii matemaatilise raamistiku kui ka mugava füüsikalise analoogia aatomis olevate elektronide kvantolekute selgitamiseks, kuid tema aatomimudel oli siiski puudulik. Füüsikud Werner Heisenberg ja Erwin Schrödinger on iseseisvalt mitu aastat töötanud de Broglie laine-osakeste duaalsuse kontseptsiooni kallal, et luua subatomaarsete osakeste rangemaid matemaatilisi mudeleid.
See teoreetiline edasiminek de Broglie primitiivselt seisulaine mudelilt Heisenbergi maatriksile ja diferentsiaalvõrrand Schrödinger sai nimeks kvantmehaanika, see tõi subatomiliste osakeste maailma sisse üsna šokeeriva tunnuse: tõenäosuse ehk ebakindluse märgi. Uue kvantteooria kohaselt oli osakese täpset asukohta ja impulssi ühel hetkel võimatu määrata. Selle "määramatuse printsiibi" populaarne seletus oli mõõtmisviga (see tähendab, et proovides täpselt mõõta elektroni asukohta, sekkute selle impulsi ja seetõttu ei saa enne asukoha mõõtmise alustamist teada, mis see oli , ja vastupidi). Kvantmehaanika sensatsiooniline järeldus on, et osakestel ei ole täpseid asukohti ja momente ning nende kahe suuruse seose tõttu ei lange nende kombineeritud määramatus kunagi alla teatud miinimumväärtuse.
Selline "määramatuse" ühenduse vorm eksisteerib ka muudes valdkondades peale kvantmehaanika. Nagu on kirjeldatud selle raamatusarja 2. köite peatükis "Segasageduslikud vahelduvvoolu signaalid", on lainekuju ajapiirkonna andmete usaldusväärsuse ja selle sageduspiirkonna andmete vahel üksteist välistavad seosed. Lihtsamalt öeldes, mida rohkem me teame selle komponentide sagedusi, seda vähem täpselt teame selle amplituudi aja jooksul ja vastupidi. Tsiteerides ennast:
Lõpmatu kestusega signaali (lõpmatu arv tsükleid) saab analüüsida absoluutse täpsusega, kuid mida vähem tsükleid on arvutil analüüsiks, seda ebatäpsem on analüüs... Mida vähem perioode on signaalil, seda ebatäpsem on selle sagedus . Kui võtta see kontseptsioon selle loogilise äärmuseni, siis lühikesel impulssil (isegi mitte kogu signaali perioodil) ei ole tegelikult määratletud sagedust, see on lõpmatu sagedusvahemik. See põhimõte on ühine kõigile lainenähtustele, mitte ainult muutuvatele pingetele ja vooludele.
Muutuva signaali amplituudi täpseks määramiseks peame seda mõõtma väga lühikese aja jooksul. See aga piirab meie teadmisi laine sagedusest (kvantmehaanikas ei pea laine olema sarnane siinuslainega; selline sarnasus on erijuhtum). Teisest küljest, et laine sagedust suure täpsusega määrata, peame seda mõõtma suure hulga perioodide jooksul, mis tähendab, et me kaotame igal hetkel selle amplituudi silmist. Seega ei saa me üheaegselt piiramatu täpsusega teada ühegi laine hetkeamplituudi ja kõiki sagedusi. Veel üks veidrus, see määramatus on palju suurem kui vaatleja ebatäpsus; see on laine olemuses. See ei ole nii, kuigi sobiva tehnoloogia korral oleks võimalik anda üheaegselt täpseid mõõtmisi nii hetkeamplituudi kui ka sageduse kohta. Sõna otseses mõttes ei saa lainel olla samaaegselt täpset hetkeamplituudi ja täpset sagedust.
Heisenbergi ja Schrödingeri väljendatud osakeste asukoha ja impulsi minimaalne määramatus ei ole kuidagi seotud mõõtmise piiranguga; pigem on see osakese laine-osakeste duaalsuse olemuse olemuslik omadus. Seetõttu ei eksisteeri elektronid tegelikult oma "orbiitidel" täpselt määratletud aineosakestena ega isegi täpselt määratletud lainekujudena, vaid pigem "pilvedena" – tehniline termin. lainefunktsioon tõenäosusjaotused, nagu oleks iga elektron "hajutatud" või "määrdunud" erinevates positsioonides ja momentides.
See radikaalne käsitlus elektronidest kui määramatutest pilvedest on algselt vastuolus elektronide kvantolekute algse põhimõttega: elektronid eksisteerivad diskreetsetel, kindlatel "orbiitidel" ümber aatomi tuuma. See uus vaade oli lõppude lõpuks avastus, mis viis kvantteooria kujunemiseni ja selgitamiseni. Kui kummaline tundub, et elektronide diskreetse käitumise selgitamiseks loodud teooria lõpuks deklareerib, et elektronid eksisteerivad "pilvedena", mitte eraldi ainetükkidena. Kuid elektronide kvantkäitumine ei sõltu teatud koordinaatide ja impulsi väärtustega elektronidest, vaid muudest omadustest, nn. kvantarvud. Sisuliselt loobub kvantmehaanika üldlevinud absoluutse asukoha ja absoluutmomendi mõistetest ning asendab need tüüpide absoluutsete mõistetega, millel pole tavapraktikas analooge.
Ehkki elektronid eksisteerivad teadaolevalt pigem hajutatud tõenäosusega "hägustes" vormides kui eraldiseisvates ainetükkides, on neil "pilvedel" veidi erinevad omadused. Mis tahes elektroni aatomis saab kirjeldada nelja numbrilise mõõduga (varem mainitud kvantarvud), nn peamine (radiaalne), orbitaal (asimuut), magnetiline ja keerutada numbrid. Allpool on lühike ülevaade kõigi nende numbrite tähendusest:
Peamine (radiaalne) kvantarv: tähistatakse tähega n, see arv kirjeldab kesta, millel elektron asub. Elektronide "kest" on aatomituuma ümbritsev ruumipiirkond, milles võivad eksisteerida elektronid, mis vastab de Broglie ja Bohri stabiilsetele "seisulaine" mudelitele. Elektronid võivad "hüpata" kestalt kestale, kuid ei saa nende vahel eksisteerida.
Peamine kvantarv peab olema positiivne täisarv (suurem kui 1 või sellega võrdne). Teisisõnu, elektroni peamine kvantarv ei saa olla 1/2 või -3. Neid täisarvusid ei valitud meelevaldselt, vaid valgusspektri eksperimentaalsete tõendite põhjal: ergastatud vesinikuaatomite poolt kiiratava valguse erinevad sagedused (värvid) järgivad matemaatilist seost sõltuvalt konkreetsetest täisarvu väärtustest, nagu on näidatud alloleval joonisel.
Igal kestal on võime hoida mitut elektroni. Elektronkestade analoogia on amfiteatri kontsentrilised istmeridad. Nii nagu amfiteatris istuv inimene peab valima istumiseks rea (ta ei saa istuda ridade vahel), peavad elektronid "välja istumiseks" "valima" konkreetse kesta. Nagu amfiteatri ridad, hoiavad väliskestad rohkem elektrone kui kestad, mis asuvad keskmele lähemal. Samuti kipuvad elektronid leidma väikseima saadaoleva kesta, nagu inimesed amfiteatris otsivad kesksele lavale lähimat kohta. Mida suurem on kesta number, seda rohkem on elektronidel sellel energiat.
Maksimaalset elektronide arvu, mida iga kest mahutab, kirjeldab võrrand 2n 2, kus n on peamine kvantarv. Seega võib esimene kest (n = 1) sisaldada 2 elektroni; teine kest (n = 2) - 8 elektroni; ja kolmas kest (n = 3) - 18 elektroni (joonis allpool).
Peamine kvantarv n ja maksimaalne elektronide arv on omavahel seotud valemiga 2(n 2). Orbiidid ei ole mõõtkavas. Aatomi elektronkihte tähistati pigem tähtede kui numbritega. Esimene kest (n = 1) tähistati tähega K, teine kest (n = 2) L, kolmas kest (n = 3) M, neljas kest (n = 4) N, viies kest (n = 5) O, kuues kest (n = 6) P ja seitsmes kest (n = 7) B.
Orbitaalne (asimuut) kvantarv: alamkestadest koosnev kest. Mõnel võib olla mugavam pidada alamkestasid lihtsateks kestade osadeks, nagu teed eraldavad sõidurajad. Alamkestad on palju veidramad. Alamkestad on ruumi piirkonnad, kus võivad eksisteerida elektronide "pilved" ja tegelikult on erinevatel alamkihtidel erinev kuju. Esimene alamkest on palli kujuline (joonis allpool (s)), mis on mõttekas, kui visualiseerida aatomituuma kolmemõõtmeliselt ümbritseva elektronpilvena.
Teine alamkest meenutab hantlit, mis koosneb kahest "kroonlehest", mis on ühendatud ühes punktis aatomi keskpunkti lähedal (joonis allpool (p)).
Kolmas alamkest meenutab tavaliselt nelja "kroonlehe" komplekti, mis on koondunud aatomi tuuma ümber. Need alamkesta kujundid meenutavad antenni mustrite graafilisi esitusi, mille sibulakujulised labad ulatuvad antennist erinevates suundades (joonis allpool (d)).
Orbitaalid: s) kolmiksümmeetria;
(p) Näidatud: p x , üks kolmest võimalikust orientatsioonist (p x , p y , p z) piki vastavaid telge;
(d) Näidatud: d x 2 -y 2 on sarnane d xy , d yz , d xz . Näidatud: d z 2 . Võimalike d-orbitaalide arv: viis.
Orbitaalkvantarvu kehtivad väärtused on positiivsed täisarvud, nagu põhikvantarvu puhul, kuid sisaldavad ka nulli. Need elektronide kvantarvud on tähistatud tähega l. Alamkestade arv on võrdne kesta peamise kvantarvuga. Seega on esimesel kestil (n = 1) üks alamkest numbriga 0; teisel kestal (n = 2) on kaks alamkestat numbritega 0 ja 1; kolmandal kestal (n = 3) on kolm alamkestat numbritega 0, 1 ja 2.
Vana alamkesta tava kasutas pigem tähti kui numbreid. Selles vormingus tähistati esimest alamkest (l = 0) s-ga, teist alamkest (l = 1) tähistati p-ga, kolmandat alamkest (l = 2) tähistati d-ga ja neljandat alamkest (l = 3) tähistatud f. Tähed tulid sõnadest: terav, peadirektor, hajus ja Fundamentaalne. Neid nimetusi näete endiselt paljudes perioodilistes tabelites, mida kasutatakse välise ( valents) aatomite kestad.
a) hõbeda aatomi Bohri esitus, (b) Ag orbitaalne esitus koos kestade jagamisega alamkesteks (orbitaalne kvantarv l).
See diagramm ei anna midagi elektronide tegeliku asukoha kohta, vaid näitab ainult energiataset.
Magnetiline kvantarv: Elektroni magnetkvantarv klassifitseerib elektroni alamkihi kujundi orientatsiooni. Alamkestade "kroonlehti" saab suunata mitmes suunas. Neid erinevaid orientatsioone nimetatakse orbitaalideks. Esimese alamkoore (s; l = 0) jaoks, mis meenutab sfääri, pole "suunda" määratud. Teiseks (p; l = 1) alamkestaks igas kestas, mis sarnaneb kolmes võimalikus suunas osutava hantliga. Kujutage ette kolme hantlit, mis lõikuvad lähtepunktis, millest igaüks osutab piki oma telge kolmeteljelises koordinaatsüsteemis.
Antud kvantarvu kehtivad väärtused koosnevad täisarvudest vahemikus -l kuni l ja on tähistatud antud number nagu m l aatomifüüsikas ja z tuumafüüsikas. Mis tahes alamkoore orbitaalide arvu arvutamiseks peate alamkoore arvu kahekordistama ja lisama 1, (2∙l + 1). Näiteks mis tahes kesta esimene alamkest (l = 0) sisaldab ühte orbitaali numbriga 0; teine alamkest (l = 1) mis tahes kestas sisaldab kolme orbitaali numbritega -1, 0 ja 1; kolmas alamkest (l = 2) sisaldab viit orbitaali numbritega -2, -1, 0, 1 ja 2; jne.
Nagu peamine kvantarv, tekkis ka magnetiline kvantarv otse eksperimentaalsetest andmetest: Zeemani efekt, spektrijoonte eraldamine ioniseeritud gaasi kokkupuutel magnetväljaga, sellest ka nimi "magnetiline" kvantarv.
Pöörlemise kvantarv: nagu magnetiline kvantarv, avastati see aatomi elektronide omadus katsetega. Spektrijoonte hoolikas jälgimine näitas, et iga joon oli tegelikult väga tihedalt asetsevate joonte paar, on oletatud, et see nn. peen struktuur oli iga elektroni "pöörlemine" ümber oma telje, nagu planeet. Erinevate "spinnidega" elektronid eraldaksid ergastuses veidi erineva sagedusega valgust. Pöörlevate elektronide kontseptsioon on nüüdseks aegunud, sobides paremini (vale) vaatlemiseks elektronidest kui aine üksikutest osakestest, mitte kui "pilvedest", kuid nimi jääb alles.
Pöörlemiskvantarvud on tähistatud kui Prl aatomifüüsikas ja sz tuumafüüsikas. Igal orbitaalil igas alamkihis võib igas kestas olla kaks elektroni, millest üks on spinniga +1/2 ja teine spinniga -1/2.
Füüsik Wolfgang Pauli töötas välja põhimõtte, mis selgitab elektronide järjestust aatomis nende kvantarvude järgi. Tema põhimõte, nn Pauli välistamise põhimõte, väidab, et kaks elektroni samas aatomis ei saa hõivata samu kvantolekuid. See tähendab, et igal aatomi elektronil on kordumatu kvantarvude komplekt. See piirab elektronide arvu, mis võivad hõivata mis tahes orbitaali, alamkest ja kesta.
See näitab elektronide paigutust vesinikuaatomis:
Kui tuumas on üks prooton, võtab aatom oma elektrostaatilise tasakaalu jaoks vastu ühe elektroni (prootoni positiivne laeng on täpselt tasakaalustatud negatiivne laeng elektron). See elektron asub alumises kestas (n = 1), esimeses alamkihis (l = 0), selle alamkihi ainsas orbitaalis (ruumiline orientatsioon) (m l = 0), spinni väärtusega 1/2. Üldine meetod selle struktuuri kirjeldamiseks on elektronide loendamine nende kestade ja alamkihtide järgi vastavalt kokkuleppele, mida nimetatakse spektroskoopiline tähistus. Selles tähistuses näidatakse kesta numbrit täisarvuna, alamkest tähena (s,p,d,f) ja elektronide koguarvu alamkoores (kõik orbitaalid, kõik spinnid) ülaindeksina. Seega kirjeldatakse vesinikku, mille üks elektron asub baastasandil, kui 1s 1 .
Järgmise aatomi juurde liikudes (aatomnumbri järjekorras) saame elemendi heelium:
Heeliumi aatomi tuumas on kaks prootonit, mis vajab kahekordse positiivse elektrilaengu tasakaalustamiseks kahte elektroni. Kuna kaks elektroni - üks spinniga 1/2 ja teine spinniga -1/2 - asuvad samal orbitaalil, ei vaja heeliumi elektrooniline struktuur teise elektroni hoidmiseks täiendavaid alamkihte ega kestasid.
Kuid aatom, mis vajab kolme või enamat elektroni, vajab kõigi elektronide hoidmiseks täiendavaid alamkihte, kuna alumisel kestal saab olla ainult kaks elektroni (n = 1). Vaatleme kasvavate aatomarvude järjestuses järgmist aatomit, liitiumi:
Liitiumi aatom kasutab osa kesta mahtuvusest L (n = 2). Selle kesta kogumaht on tegelikult kaheksa elektroni (maksimaalne kesta maht = 2n 2 elektroni). Kui arvestame täielikult täidetud L-kestaga aatomi struktuuri, näeme, kuidas kõik alamkestade, orbitaalide ja spinnide kombinatsioonid on elektronide poolt hõivatud:
Sageli jäetakse aatomile spektroskoopilise tähise määramisel vahele kõik täielikult täidetud kestad, mitte täidetud kestad ja täidetud kestad. kõrgeim tase on näidatud. Näiteks elementi neoon (näidatud ülaloleval joonisel), millel on kaks täielikult täidetud kesta, saab spektriliselt kirjeldada lihtsalt kui 2p 6, mitte kui 1s 22 s 22 p 6 . Liitiumi, mille K-kest on täielikult täidetud ja L-kestas on üks elektron, võib kirjeldada kui 2s 1, mitte 1s 22 s 1.
Täielikult asustatud madalama taseme kestade väljajätmine ei ole mõeldud ainult märgistamise mugavuse huvides. See illustreerib ka keemia aluspõhimõtet: elemendi keemilise käitumise määravad peamiselt selle täitmata kestad. Nii vesinikul kui ka liitiumil on väliskestadel üks elektron (vastavalt 1 ja 2s 1), see tähendab, et mõlemal elemendil on sarnased omadused. Mõlemad on väga reaktsioonivõimelised ja reageerivad peaaegu identsel viisil (seondudes sarnastel tingimustel sarnaste elementidega). See, et liitiumil on peaaegu vaba L-kesta all täielikult täidetud K-kest, pole tegelikult oluline: täitmata L-kest määrab selle keemilise käitumise.
Täielikult täidetud väliskestaga elemendid klassifitseeritakse üllasteks ja neid iseloomustab peaaegu täielik reaktsiooni puudumine teiste elementidega. Need elemendid klassifitseeriti inertseteks, kui arvati, et nad ei reageeri üldse, kuid teatavatel tingimustel moodustavad nad teiste elementidega ühendeid.
Kuna elementidel, mille väliskestes on sama elektronkonfiguratsioon, on sarnased Keemilised omadused, organiseeris Dmitri Mendelejev keemilised elemendid tabelis vastavalt. See tabel tuntud kui , ja kaasaegsed tabelid järgivad seda üldist paigutust, mis on näidatud alloleval joonisel.
Keemiliste elementide perioodilisustabel Esimesena töötas elementide perioodilisuse tabeli välja vene keemik Dmitri Mendelejev. Kuigi Mendelejev korraldas oma tabeli aatommassi, mitte aatomnumbri järgi ja lõi tabeli, mis ei olnud nii kasulik kui kaasaegsed perioodilised tabelid, on tema areng suurepärane näide teaduslikust tõestusest. Nähes perioodilisuse mustreid (sarnased keemilised omadused vastavalt aatommassile), püstitas Mendelejev, et kõik elemendid peavad sellesse järjestatud mustrisse mahtuma. Kui ta avastas tabelist "tühjad" kohad, järgis ta olemasoleva korra loogikat ja eeldas veel tundmatute elementide olemasolu. Nende elementide hilisem avastamine kinnitas Mendelejevi hüpoteesi teaduslikku õigsust, edasised avastused viisid perioodilisuse tabeli vormini, mida me praegu kasutame.
Nagu nii peaks tööteadus: hüpoteesid viivad loogiliste järeldusteni ja neid aktsepteeritakse, muudetakse või lükatakse tagasi olenevalt katseandmete kooskõla nende järeldustega. Iga loll võib olemasolevate katseandmete selgitamiseks hüpoteesi sõnastada tagantjärele ja paljud seda teevadki. Teaduslikku hüpoteesi eristab post hoc spekulatsioonist tulevaste eksperimentaalsete andmete ennustamine, mida pole veel kogutud, ja võib-olla nende andmete ümberlükkamine. Viige hüpotees julgelt selle loogilise(te)ni järelduseni ja katse ennustada tulevaste katsete tulemusi ei ole dogmaatiline hüpe, vaid pigem selle hüpoteesi avalik testimine, avatud kõne hüpoteesi vastased. Teisisõnu, teaduslikud hüpoteesid on alati "riskantsed", kuna püütakse ennustada katsete tulemusi, mida pole veel tehtud, ja seetõttu võidakse neid võltsida, kui katsed ei lähe ootuspäraselt. Seega, kui hüpotees ennustab õigesti korduvate katsete tulemusi, lükatakse see ümber.
Kvantmehaanika, esmalt hüpoteesina ja seejärel teooriana, on olnud eksperimentide tulemuste ennustamisel äärmiselt edukas, seega kõrge kraad teaduslik usaldus. Paljudel teadlastel on põhjust arvata, et tegemist on puuduliku teooriaga, kuna selle ennustused peavad paika mikrofüüsikalistes mastaapides rohkem kui makroskoopilised, kuid sellest hoolimata on see äärmiselt kasulik teooria osakeste ja aatomite vastastikmõju selgitamiseks ja ennustamiseks.
Nagu selles peatükis juba nägite, on kvantfüüsika komplekti kirjeldamisel ja ennustamisel hädavajalik erinevaid nähtusi. Järgmises osas näeme selle tähtsust tahkete ainete, sealhulgas pooljuhtide elektrijuhtivuses. Lihtsamalt öeldes ei midagi keemias ega füüsikas tahke keha pole mõtet populaarses teoreetilises struktuuris, kus elektronid eksisteerivad eraldi aineosakestena, tiirlevad ümber aatomituuma nagu miniatuursed satelliidid. Kui elektrone vaadelda kui "lainefunktsioone", mis eksisteerivad teatud diskreetsetes olekutes, mis on korrapärased ja perioodilised, siis saab aine käitumist seletada.
Summeerida
Aatomites olevad elektronid eksisteerivad hajutatud tõenäosusega "pilvedes", mitte aga tuuma ümber tiirlevate diskreetsete aineosakestena, nagu miniatuursed satelliidid, nagu näitavad tavalised näited.
Üksikud elektronid aatomi tuuma ümber kalduvad ainulaadsetesse "olekutesse", mida kirjeldatakse nelja kvantarvuga: peamine (radiaalne) kvantarv, tuntud kui kest; orbitaal (asimuut) kvantarv, tuntud kui alamkest; magnetiline kvantarv kirjeldades orbitaal(alamkesta orientatsioon); ja spin-kvantarv või lihtsalt keerutada. Need olekud on kvant, st "nende vahel" pole elektroni olemasoluks tingimusi, välja arvatud olekud, mis sobivad kvantnumeratsiooni skeemi.
Glanoe (radiaalne) kvantarv (n) kirjeldab baastaset või kesta, milles elektron asub. Mida suurem see arv, seda suurem on elektronipilve raadius aatomi tuumast ja seda suurem on elektroni energia. Peamised kvantarvud on täisarvud (positiivsed täisarvud)
Orbitaalne (asimutaalne) kvantarv (l) kirjeldab elektronpilve kuju konkreetses kestas või tasemel ja seda tuntakse sageli kui "alamkest". Igas kestas on alamkihte (elektronipilve vorme) sama palju kui kesta põhikvantarvu. Asimuutlikud kvantarvud on positiivsed täisarvud, mis algavad nullist ja lõpevad arvuga, mis on põhikvantarvust ühe võrra väiksem (n - 1).
Magnetkvantarv (m l) kirjeldab, mis orientatsiooniga on alamkest (elektronpilve kuju). Alamkestadel võib olla nii palju erinevaid orientatsioone kui kaks korda suurem alamkestade arv (l) pluss 1, (2l+1) (st kui l=1, m l = -1, 0, 1) ja iga kordumatut orientatsiooni nimetatakse orbitaaliks. . Need arvud on täisarvud, mis algavad alamkoore arvu (l) negatiivsest väärtusest kuni 0-ni ja lõpevad alamkoore arvu positiivse väärtusega.
Pöörlemiskvantarv (m s) kirjeldab elektroni teist omadust ja võib võtta väärtused +1/2 ja -1/2.
Pauli välistamise põhimõteütleb, et kaks elektroni aatomis ei saa jagada sama kvantarvude komplekti. Seetõttu võib igal orbitaalil olla maksimaalselt kaks elektroni (spin=1/2 ja spin=-1/2), igas alamkoores 2l+1 orbitaali ja igas kestas n alamkestat ja mitte rohkem.
Spektroskoopiline tähistus on aatomi elektroonilise struktuuri konventsioon. Kestad on näidatud täisarvudena, millele järgnevad alamkoore tähed (s, p, d, f) koos ülaindeksi numbritega, mis näitavad igas vastavas alamkoores leitud elektronide koguarvu.
Aatomi keemilise käitumise määravad ainult täitmata kestades olevad elektronid. Madala tasemega kestad, mis on täiesti täis, mõjutavad vähe või üldse mitte keemilised omadusedühendavad elemendid.
Täielikult täidetud elektronkihtidega elemendid on peaaegu täielikult inertsed ja neid nimetatakse üllas elemendid (varem tuntud kui inertsed).
Keegi siin maailmas ei saa aru, mis on kvantmehaanika. See on võib-olla kõige olulisem asi, mida tema kohta teada saada. Muidugi on paljud füüsikud õppinud kvantarvutuse põhjal seadusi kasutama ja isegi nähtusi ennustama. Kuid siiani on ebaselge, miks katse vaatleja määrab süsteemi käitumise ja sunnib seda võtma ühte kahest olekust.
Siin on mõned näited katsetest, mille tulemused vaatleja mõjul paratamatult muutuvad. Need näitavad, et kvantmehaanika tegeleb praktiliselt teadliku mõtlemise sekkumisega materiaalsesse reaalsusesse.
Tänapäeval on kvantmehaanika tõlgendusi palju, kuid Kopenhaageni tõlgendus on ehk kõige tuntum. 1920. aastatel sõnastasid selle üldpostulaadid Niels Bohr ja Werner Heisenberg.
Kopenhaageni tõlgenduse aluseks oli lainefunktsioon. See on matemaatiline funktsioon, mis sisaldab teavet kvantsüsteemi kõigi võimalike olekute kohta, milles see samaaegselt eksisteerib. Kopenhaageni tõlgenduse kohaselt saab süsteemi olekut ja selle asukohta teiste olekute suhtes määrata ainult vaatluse teel (lainefunktsiooni kasutatakse vaid süsteemi ühes või teises olekus olemise tõenäosuse matemaatiliseks arvutamiseks).
Võib öelda, et pärast vaatlust muutub kvantsüsteem klassikaliseks ja lakkab kohe eksisteerimast ka muudes olekutes kui see, milles seda vaadeldi. See järeldus leidis oma vastaseid (meenutagem kuulsat Einsteini "Jumal ei mängi täringut"), kuid arvutuste ja ennustuste täpsusel oli siiski oma.
Sellegipoolest on Kopenhaageni tõlgenduse pooldajate hulk vähenemas ja selle peamiseks põhjuseks on lainefunktsiooni müstiline hetkeline kokkuvarisemine katse ajal. Erwin Schrödingeri kuulus mõttekatse vaese kassiga peaks demonstreerima selle nähtuse absurdsust. Pidagem meeles üksikasju.
Musta kasti sees istub must kass ja koos sellega mürgiviaal ja mehhanism, mis suudab mürki juhuslikult vabastada. Näiteks võib radioaktiivne aatom lagunemise ajal mulli purustada. Täpne aeg aatomi lagunemine on teadmata. Teada on ainult poolväärtusaeg, mille jooksul toimub lagunemine tõenäosusega 50%.
Ilmselgelt on välisvaatleja jaoks kassis olev kass kahes olekus: ta on kas elus, kui kõik läks hästi, või surnud, kui on toimunud lagunemine ja viaal on katki. Mõlemat seisundit kirjeldab kassi lainefunktsioon, mis aja jooksul muutub.
Mida aeg edasi, seda tõenäolisemalt on toimunud radioaktiivne lagunemine. Kuid niipea, kui karbi avame, kukub lainefunktsioon kokku ja me näeme kohe selle ebainimliku eksperimendi tulemusi.
Tegelikult, kuni vaatleja kasti avab, tasakaalustab kass lõputult elu ja surma vahel või on nii elus kui surnud. Selle saatust saab määrata ainult vaatleja tegevuse tulemusena. Selle absurdsuse juhtis tähelepanu Schrödinger.
The New York Timesi kuulsate füüsikute küsitluse kohaselt on elektronide difraktsioonikatse üks hämmastavamaid uuringuid teaduse ajaloos. Mis on selle olemus? On olemas allikas, mis kiirgab valgustundlikule ekraanile elektronkiire. Ja nende elektronide teel on takistus, kahe piluga vaskplaat.
Millist pilti võime ekraanil oodata, kui elektronid on meile tavaliselt kujutatud väikeste laetud kuulidena? Kaks triipu vaskplaadi pilude vastas. Kuid tegelikult ilmub ekraanile palju keerulisem muster vaheldumisi valgetest ja mustadest triipudest. See on tingitud asjaolust, et pilu läbides hakkavad elektronid käituma mitte ainult osakestena, vaid ka lainetena (samamoodi käituvad footonid või muud valgusosakesed, mis võivad samal ajal olla laineks).
Need lained interakteeruvad ruumis, põrkuvad ja tugevdavad üksteist ning selle tulemusena kuvatakse ekraanil keerukas vahelduvate heledate ja tumedate triipude muster. Samas ei muutu selle katse tulemus isegi siis, kui elektronid ükshaaval läbi lähevad – isegi üks osake võib olla laine ja läbida korraga kahte pilu. See postulaat oli üks peamisi kvantmehaanika Kopenhaageni tõlgenduses, mil osakesed võivad samaaegselt demonstreerida oma "tavalisi" füüsikalisi ja eksootilisi omadusi nagu laine.
Aga kuidas on lood vaatlejaga? Just tema muudab selle segase loo veelgi segasemaks. Kui sellistes katsetes proovisid füüsikud instrumentide abil kindlaks teha, millist pilu elektron tegelikult läbib, muutus ekraanipilt dramaatiliselt ja muutus "klassikaliseks": kaks valgustatud osa asetsesid otse pilude vastas, ilma vahelduvate triipudeta.
Tundus, et elektronid ei soovinud pealtvaatajate valvsa pilgule oma laineloomust paljastada. See näeb välja nagu pimedusse varjatud mõistatus. Kuid on ka lihtsam seletus: süsteemi ei saa jälgida ilma seda füüsiliselt mõjutamata. Me arutame seda hiljem.
2. Kuumutatud fullereenid
Osakeste difraktsiooni katseid tehti mitte ainult elektronidega, vaid ka teiste, palju suuremate objektidega. Näiteks kasutati fullereene, suuri ja suletud molekule, mis koosnesid mitmekümnest süsinikuaatomist. Hiljuti püüdis Viini ülikooli teadlaste rühm professor Zeilingeri juhtimisel lisada neisse katsetesse vaatluse elementi. Selleks kiiritasid nad laserkiirtega liikuvaid fullereeni molekule. Seejärel hakkasid välise allika poolt kuumutatud molekulid hõõguma ja peegeldama paratamatult nende kohalolekut vaatlejale.
Koos selle uuendusega on muutunud ka molekulide käitumine. Enne nii laiahaardelist vaatlust vältisid fullereenid takistust üsna edukalt (ilmustasid laineomadusi), sarnaselt eelmisele näitele elektronide tabamisega ekraanile. Kuid vaatleja juuresolekul hakkasid fullereenid käituma nagu täiesti seaduskuulekad füüsikalised osakesed.
3. Jahutusmõõtmine
Kvantfüüsika maailma üks kuulsamaid seadusi on Heisenbergi määramatuse printsiip, mille järgi on võimatu kvantobjekti kiirust ja asukohta korraga määrata. Mida täpsemalt me osakese impulssi mõõdame, seda vähem täpselt saame mõõta selle asukohta. Küll aga meie makroskoopilises päris maailm tillukestele osakestele mõjuvate kvantseaduste kehtivus jääb tavaliselt märkamatuks.
USA-st pärit prof Schwabi hiljutised katsed annavad sellesse valdkonda väga väärtusliku panuse. Nendes katsetes ei demonstreeritud kvantefekte mitte elektronide või fullereeni molekulide tasemel (mille ligikaudne läbimõõt on 1 nm), vaid suurematel objektidel, pisikesel alumiiniumlindil. See lint oli mõlemalt poolt kinnitatud nii, et selle keskosa oli rippuvas olekus ja võis vibreerida välise mõju all. Lisaks paigutati lähedale seade, mis suudab täpselt lindi asukohta salvestada. Katse tulemusena avastati mitmeid huvitavaid asju. Esiteks mõjutas seda igasugune objekti asukoha ja lindi vaatlusega seotud mõõtmine, iga mõõtmise järel lindi asend muutus.
Katsetajad määrasid suure täpsusega lindi koordinaadid ja muutsid seega vastavalt Heisenbergi põhimõttele lindi kiirust ja sellest tulenevalt ka järgnevat asukohta. Teiseks ja üsna ootamatult viisid mõned mõõtmised lindi jahtumiseni. Seega saab vaatleja muuta objektide füüsilisi omadusi nende pelgalt kohalolekuga.
4. Külmuvad osakesed
Nagu teate, lagunevad ebastabiilsed radioaktiivsed osakesed mitte ainult kassidega tehtud katsetes, vaid ka iseseisvalt. Igal osakesel on keskmine eluiga, mis, nagu selgub, võib vaatleja valvsa pilgu all pikeneda. Seda kvantefekti ennustati juba 60ndatel ja selle hiilgav eksperimentaalne tõestus ilmus Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi Nobeli füüsikapreemia laureaadi Wolfgang Ketterle'i juhitud töörühma avaldatud artiklis.
Selles töös uuriti ebastabiilsete ergastatud rubiidiumi aatomite lagunemist. Vahetult pärast süsteemi ettevalmistamist ergutati aatomid laserkiire abil. Vaatlus toimus kahes režiimis: pidev (süsteem puutus pidevalt kokku väikeste valgusimpulssidega) ja impulss (süsteemi kiiritati aeg-ajalt võimsamate impulssidega).
Saadud tulemused olid täielikult kooskõlas teoreetiliste ennustustega. Välised valgusefektid aeglustavad osakeste lagunemist, viies need tagasi algsesse olekusse, mis on lagunemisolekust kaugel. Selle mõju suurus langes samuti kokku ennustustega. Ebastabiilsete ergastatud rubiidiumiaatomite maksimaalne eluiga suurenes 30 korda.
5. Kvantmehaanika ja teadvus
Elektronid ja fullereenid ei näita enam oma laineomadusi, alumiiniumplaadid jahtuvad ja ebastabiilsed osakesed aeglustavad nende lagunemist. Vaataja valvas silm muudab sõna otseses mõttes maailma. Miks ei võiks see olla tõend meie mõistuse kaasamisest maailma töösse? Võib-olla oli Carl Jungil ja Wolfgang Paulil (Austria füüsik, Nobeli preemia laureaat, kvantmehaanika pioneer) siiski õigus, kui nad väitsid, et füüsika ja teadvuse seadusi tuleks käsitleda üksteist täiendavatena?
Oleme ühe sammu kaugusel tõdemusest, et meid ümbritsev maailm on lihtsalt meie meele illusoorne toode. Mõte on hirmutav ja ahvatlev. Proovime uuesti füüsikute poole pöörduda. Eriti sisse viimased aastad, kui üha vähem inimesi usub, et kvantmehaanika Kopenhaageni tõlgendus koos salapärase lainefunktsiooniga kukub kokku, pöördudes argisema ja usaldusväärsema dekoherentsi poole.
Fakt on see, et kõigis nendes vaatlustega tehtud katsetes mõjutasid katsetajad süsteemi paratamatult. Nad valgustasid selle laseriga ja paigaldasid mõõteriistad. Neid ühendas oluline põhimõte: te ei saa jälgida süsteemi ega mõõta selle omadusi ilma sellega suhtlemata. Igasugune interaktsioon on omaduste muutmise protsess. Eriti kui väike kvantsüsteem puutub kokku kolossaalsete kvantobjektidega. Mõni igavesti neutraalne budistlik vaatleja on põhimõtteliselt võimatu. Ja siin tuleb mängu termin "dekoherents", mis on termodünaamika seisukohalt pöördumatu: süsteemi kvantomadused muutuvad suhtlemisel teise suure süsteemiga.
Selle interaktsiooni käigus kaotab kvantsüsteem oma algsed omadused ja muutub klassikaliseks, justkui "kuuletuks". suur süsteem. See seletab ka Schrödingeri kassi paradoksi: kass on liiga palju suur süsteem, seega ei saa seda muust maailmast eraldada. Selle mõtteeksperimendi ülesehitus ei ole täiesti õige.
Igatahes, kui eeldada teadvuse kaudu toimuva loomisakti reaalsust, tundub dekoherents olevat palju mugavam lähenemine. Võib-olla isegi liiga mugav. Selle lähenemisega muutub kogu klassikaline maailm üheks suureks dekoherentsi tagajärjeks. Ja nagu selle valdkonna ühe kuulsaima raamatu autor väitis, viib selline lähenemine loogiliselt väideteni nagu "maailmas pole osakesi" või "põhitasandil pole aega".
Mis on tõde: kas loojas-vaatlejas või võimsas dekoherentsis? Peame valima kahe kurja vahel. Sellegipoolest on teadlased üha enam veendunud, et kvantefektid on meie vaimsete protsesside ilming. Ja kus vaatlus lõpeb ja tegelikkus algab, sõltub meist igaühest endast.
Vastavalt topinfopost.com
Kvantinė fizika statusas T ala fizika vastavusmenys: engl. kvantfüüsika vok. Quantenphysik, f rus. kvantfüüsika, f pranc. physique quantique, f … Fizikos terminų žodynas
Sellel terminil on ka teisi tähendusi, vt Statsionaarne olek. püsiseisund(ladina keelest stationarius seisab paigal, liikumatult) on kvantsüsteemi seisund, milles selle energia ja muu dünaamiline ... Wikipedia
- ... Vikipeedia
Sellel on järgmised alajaotused (loetelu pole täielik): Kvantmehaanika Algebraline kvantteooria Kvantteooria väljad Kvantelektrodünaamika Kvantkromodünaamika Kvanttermodünaamika Kvantgravitatsiooni superstringiteooria Vaata ka ... ... Wikipedia
Kvantmehaanika Määramatuse põhimõte Sissejuhatus ... Matemaatiline sõnastus ... Alus ... Wikipedia
FÜÜSIKA. 1. Füüsika aine ja struktuur F. kõige lihtsama ja samas ka kõige rohkem uuriv teadus. meid ümbritseva materiaalse maailma objektide üldised omadused ja liikumisseadused. Selle üldsõnalisuse tulemusena pole loodusnähtusi, millel poleks füüsilist. omadused... Füüsiline entsüklopeedia
Hüpertuumafüüsika on tuumafüüsika ja elementaarosakeste füüsika ristumiskohas asuv füüsikaharu, mille uurimisobjektiks on tuumataolised süsteemid, mis sisaldavad lisaks prootonitele ja neutronitele ka teisi elementaarosakesi hüperoneid. Samuti ... ... Vikipeedia
Füüsika haru, mis uurib osakeste dünaamikat kiirendites, aga ka arvukalt tehnilisi probleeme, mis on seotud osakeste kiirendite ehituse ja tööga. Kiirendite füüsika hõlmab küsimusi, mis on seotud osakeste tootmise ja akumuleerumisega ... Wikipedia
Kristallide füüsika Kristallide kristallograafia Kristallvõre Kristallvõrede tüübid Difraktsioon kristallides Pöördvõre Wigner Seitzi rakk Brillouini tsoon Struktuurne alustegur Aatomi hajumise tegur Sidemete tüübid ... ... Wikipedia
Kvantloogika on loogikaharu, mis on vajalik kvantteooria põhimõtteid arvestavate lausete üle arutlemiseks. Selle uurimisvaldkonna asutasid 1936. aastal Garit Bierhofi ja John von Neumanni töö, kes proovisid ... ... Wikipedia
Raamatud
- Kvantfüüsika, Leonid Karlovitš Martinson. Üksikasjalikult on välja toodud kvantfüüsika aluseks olev teoreetiline ja eksperimentaalne materjal. Palju tähelepanu pööratakse põhiliste kvantmõistete füüsikalisele sisule ja matemaatilisele ...
- Kvantfüüsika, Sheddad Qaid-Sala Ferron. Kogu meie maailm ja kõik, mis selles on – majad, puud ja isegi inimesed! - koosneb pisikestest osakestest. Raamat "Kvantfüüsika" sarjast "Esimesed raamatud teadusest" räägib nähtamatust meie ...
Kvantfüüsika on radikaalselt muutnud meie arusaama maailmast. Kvantfüüsika järgi saame oma teadvusega mõjutada noorendamise protsessi!
Miks see võimalik on?Kvantfüüsika seisukohalt on meie reaalsus puhaste potentsiaalide allikas, toormaterjalide allikas, millest koosneb meie keha, meie meel ja kogu universum.Universaalne energia- ja infoväli ei lakka kunagi muutumast ja transformeerumast, muutudes iga sekund midagi uut.
20. sajandil avastati füüsikaliste katsete käigus subatomiliste osakeste ja footonitega, et eksperimendi käigu jälgimise fakt muudab selle tulemusi. See, millele keskendume, võib reageerida.
Seda fakti kinnitab klassikaline eksperiment, mis üllatab teadlasi iga kord. Seda korrati paljudes laborites ja alati saadi samad tulemused.
Selle katse jaoks valmistati ette valgusallikas ja kahe piluga ekraan. Valgusallikana kasutati seadet, mis "tulistas" footoneid üksikute impulsside kujul.
Katse kulgu jälgiti. Pärast katse lõppu oli fotopaberil, mis oli pilude taga, näha kaks vertikaalset triipu. Need on fotonite jäljed, mis läbisid pilusid ja valgustasid fotopaberit.
Kui seda katset korrati automaatrežiimis ilma inimese sekkumiseta, muutus fotopaberil olev pilt:
Kui uurija lülitas seadme sisse ja lahkus ning 20 minuti pärast arenes fotopaber, siis ei leitud sellelt mitte kahte, vaid palju vertikaalset triipu. Need olid kiirguse jäljed. Kuid joonis oli erinev.
Fotopaberil oleva jälje struktuur meenutas pilusid läbinud laine jälge Valgus võib avaldada laine või osakese omadusi.
Lihtsa vaatlustõde tulemusena laine kaob ja muutub osakesteks. Kui te ei jälgi, ilmub fotopaberile laine jälg. Seda füüsikalist nähtust nimetatakse vaatleja efektiks.
Samad tulemused saadi ka teiste osakestega. Katseid korrati mitu korda, kuid iga kord üllatasid need teadlasi. Nii avastati, et kvanttasandil reageerib aine inimese tähelepanule. See oli füüsikas uus.
Kaasaegse füüsika kontseptsioonide kohaselt materialiseerub kõik tühjusest. Seda tühjust nimetatakse "kvantväljaks", "nullväljaks" või "maatriksiks". Tühjus sisaldab energiat, mis võib muutuda aineks.
Aine koosneb kontsentreeritud energiast – see on 20. sajandi füüsika fundamentaalne avastus.
Aatomis ei ole tahkeid osi. Objektid koosnevad aatomitest. Aga miks on objektid tahked? Telliskiviseina külge kinnitatud sõrm sellest läbi ei lähe. Miks? See on tingitud erinevustest aatomite ja elektrilaengute sagedusomadustes. Igal aatomitüübil on oma vibratsioonisagedus. See määrab erinevused füüsikalised omadused esemed. Kui oleks võimalik muuta keha moodustavate aatomite võnkesagedust, siis võiks inimene seinu läbida. Kuid käe aatomite ja seina aatomite võnkesagedused on lähedased. Seetõttu toetub sõrm seinale.
Igasuguse interaktsiooni jaoks on vajalik sagedusresonants.
Seda on lihtsa näite abil lihtne mõista. Kui valgustate kiviseina taskulambi valgusega, blokeerib valguse sein. Mobiiltelefoni kiirgus läheb sellest seinast aga kergesti läbi. See kõik puudutab taskulambi ja mobiiltelefoni kiirguse sageduste erinevusi. Selle teksti lugemise ajal läbivad teie keha väga erineva kiirguse vood. Need on kosmiline kiirgus, raadiosignaalid, miljonite mobiiltelefonide signaalid, maalt tulev kiirgus, päikesekiirgus, kodumasinate tekitatud kiirgus jne.
Sa ei tunne seda, sest näed ainult valgust ja kuuled ainult heli. Isegi kui istud vaikides, silmad kinni, käivad peast läbi miljonid telefonivestlused, pildid teleuudistest ja raadiosõnumid. Te ei taju seda, sest teie keha moodustavate aatomite ja kiirguse vahel puudub sageduste resonants. Aga kui tekib resonants, siis reageeritakse kohe. Näiteks kui sa mäletad lähedast, kes just sinule mõtles. Kõik universumis järgib resonantsi seadusi.
Maailm koosneb energiast ja informatsioonist. Einstein, pärast pikka mõtlemist maailma struktuuri üle, ütles: "Ainus reaalsus, mis universumis eksisteerib, on väli." Nii nagu lained on mere looming, on kõik mateeria ilmingud: organismid, planeedid, tähed, galaktikad välja looming.
Tekib küsimus, kuidas tekib väljast mateeria? Milline jõud juhib aine liikumist?
Teadlased viisid nad ootamatu vastuseni. Kvantfüüsika asutaja Max Planck ütles oma Nobeli preemia kõne ajal järgmist:
"Kõik universumis on loodud ja eksisteerib jõu mõjul. Peame eeldama, et selle jõu taga on teadlik meel, mis on kogu mateeria maatriks.
AINE JUHTIB TEADVUS
20. ja 21. sajandi vahetusel tekkisid teoreetilises füüsikas uued ideed, mis võimaldavad selgitada elementaarosakeste kummalisi omadusi. Osakesed võivad tühjast välja ilmuda ja äkki kaduda. Teadlased tunnistavad paralleeluniversumite olemasolu võimalust. Võib-olla liiguvad osakesed universumi ühest kihist teise. Nende ideede väljatöötamisse on kaasatud sellised kuulsused nagu Stephen Hawking, Edward Witten, Juan Maldacena, Leonard Susskind.
Teoreetilise füüsika kontseptsioonide järgi meenutab Universum pesanukku, mis koosneb paljudest pesanukkudest – kihtidest. Need on universumite variandid - Paralleelsed maailmad. Kõrval olevad on väga sarnased. Kuid mida kaugemal on kihid üksteisest, seda vähem on nende vahel sarnasusi. Teoreetiliselt pole ühest universumist teise liikumiseks kosmoselaevad vaja. Kõik võimalikud valikud asuvad üksteise sees. Esimest korda väljendasid teadlased neid ideid 20. sajandi keskel. 20. ja 21. sajandi vahetusel said nad matemaatilise kinnituse. Tänapäeval võtab avalikkus sellise teabe kergesti vastu. Paarsada aastat tagasi võidi need aga selliste väljaütlemiste eest tuleriidal põletada või hulluks kuulutada.
Kõik tekib tühjusest. Kõik on liikvel. Esemed on illusioon. Mateeria koosneb energiast. Kõik on loodud mõttega. Need kvantfüüsika avastused ei sisalda midagi uut. Seda kõike teadsid muistsed targad. Paljudes müstilistes õpetustes, mida peeti salajaseks ja mis olid kättesaadavad ainult initsiatiividele, öeldi, et mõtetel ja objektidel pole vahet.Kõik maailmas on energiat täis. Universum reageerib mõttele. Energia järgneb tähelepanule.
See, millele keskendute, hakkab muutuma. Need mõtted on erinevates sõnastustes toodud Piiblis, iidsetes gnostilistes tekstides, müstilistes õpetustes, mis tekkisid Indias ja Lõuna-Ameerika. Iidsete püramiidide ehitajad arvasid seda. Need teadmised on võti uutele tehnoloogiatele, mida tänapäeval reaalsusega manipuleerimiseks kasutatakse.
Meie keha on energia, teabe ja meele väli, mis on pidevas dünaamilises vahetuses keskkond. Vaimu impulsid annavad pidevalt, iga sekund, kehale uusi vorme, et kohaneda muutuvate elunõuetega.
Kvantfüüsika seisukohalt on meie füüsiline keha on meie mõistuse mõjul võimeline tegema kvanthüppe ühest bioloogilisest ajastust teise, läbimata kõiki vahepealseid ajastuid. avaldatud
P.S. Ja pidage meeles, et lihtsalt oma tarbimist muutes muudame koos maailma! © econet
- Kokkupuutel 0
- Google+ 0
- Okei 0
- Facebook 0
