Tag சென்னை: குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ்

Quantum Mechanics – Interpretations

Whenever we talk about Quantum Mechanics, one of the first questions would be, “What about the cat?” This question, உண்மையில், is about the interpretations of Quantum Mechanics. The standard interpretation, என்றழைக்கப்படும் கோபன்ஹேகனில் விளக்கத்தை, leads to the famous Schrodinger’s cat.
வாசிப்பு தொடர்ந்து

Quantum Field Theory

In this post on Quantum Mechanics (QM), we will go a bit beyond it and touch upon Quantum Field Theory – the way it is used in particle physics. In the last couple of posts, I outlined a philosophical introduction to QM, as well as its historical origin – how it came about as an ad-hoc explanation of the blackbody radiation, and a brilliant description of the photoelectric effect.
வாசிப்பு தொடர்ந்து

Historical Origin of Quantum Mechanics

இந்த பிரிவில், we will try to look at the historical origin of Quantum Mechanics, which is usually presented succinctly using scary looking mathematical formulas. The role of mathematics in physics, as Richard Feynman explains (in his lectures on QED given in Auckland, New Zealand in 1979, available on YouTube, but as poor quality recordings) is purely utilitarian.
வாசிப்பு தொடர்ந்து

குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ்

குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் (QM) is the physics of small things. How do they behave and how do they interact with each other? Conspicuously absent from this framework of QM is why. Why small things do what they do is a question QM leaves alone. மேலும், if you are to make any headway into this subject, your best bet is to curb your urge to ask why. Nature is what she is. Our job is to understand the rules by which she plays the game of reality, and do our best to make use of those rules to our advantage in experiments and technologies. Ours is not to reason why. உண்மையில்.

வாசிப்பு தொடர்ந்து

Uncertainly கொள்கை

நிச்சயமற்ற கொள்கை பொது கற்பனை கைப்பற்றப்பட்ட என்று இயற்பியல் இரண்டாவது விஷயம் இருக்கிறது. (முதல் ஒன்றாகும் E=mc^2.) இது ஏதோ வெளித்தோற்றத்தில் நேரடியான கூறுகிறது — நீங்கள் மட்டும் ஒரு குறிப்பிட்ட துல்லியமான ஒரு முறை இரண்டு பாராட்டு பண்புகள் அளவிட முடியாது. உதாரணமாக, நீங்கள் ஒரு எலக்ட்ரான் எங்கு கண்டுபிடிக்க முயற்சி என்றால் (அதன் நிலையை அளவிட, என்று) இன்னும் துல்லியமாக, அதன் வேகம் படிப்படியாக இன்னும் நிச்சயமற்ற ஆகிறது (அல்லது, வேகத்தை அளவீடு துல்லியமாக ஆகிறது).

எங்கே இந்த கொள்கை வரும்? நாம் கேள்வி கேட்க முடியும் முன், நாங்கள் கொள்கை உண்மையில் என்ன ஆராய வேண்டும். இங்கே ஒரு சில விளக்கங்கள் உள்ளன:

  1. ஒரு துகள் நிலை மற்றும் வேகத்தை உள்ளார்ந்த ஒன்றோடொன்று. நாம் இன்னும் துல்லியமாக வேகத்தை அளவிட என, துகள் வகையான “பரவுகிறது,” ஜார்ஜ் Gamow கதாபாத்திரம் என, திரு. Tompkins, அதனை. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், தான் அந்த விஷயங்களை ஒன்றாகும்; உலகம் வேலை செய்யும்.
  2. நாங்கள் நிலையை அளவிட போது, நாம் வேகத்தை தொந்தரவு. நம் அளவீட்டு ஆய்வுகள் உள்ளன “மிகவும் கொழுப்பு,” அது இருந்தது. நாங்கள் நிலையை துல்லியம் அதிகரிக்க போன்ற (குறைந்த அலைநீள பிரகாசிக்கும் ஒளி, உதாரணமாக), நாங்கள் இன்னும் வேகத்தை தொந்தரவு (குறைந்த அலைநீளம் ஒளி அதிக ஆற்றல் / வேகத்தை ஏனெனில்).
  3. இந்த விளக்கத்தை நெருங்கிய தொடர்புடைய நிச்சயமற்ற கோட்பாடு ஒரு புலனுணர்வு எல்லை ஒரு பார்வை.
  4. நாம் ஒரு எதிர்கால கோட்பாடு போன்ற எல்லைகளை கடந்து என்று கருதுகின்றனர் என்றால் நாம் ஒரு அறிவாற்றல் எல்லை என uncertainly கொள்கை யோசிக்க முடியும்.

அனைத்து வலது, கடந்த இரண்டு விளக்கங்கள் என் சொந்த உள்ளன, எனவே நாம் இங்கு விரிவாக அவற்றை பற்றி விவாதிக்க.

முதல் பார்வையில் தற்போது பிரபலமாக உள்ளது குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் என்றழைக்கப்படும் கோபன்ஹேகனில் விளக்கம் தொடர்பான. இது மாதிரியான இந்து மதம் மூடிய அறிக்கைகள் போன்ற ஆகிறது — “இத்தகைய முழுமையான இயல்பு,” உதாரணமாக. துல்லியமான, இருக்கலாம். ஆனால் நடைமுறை பயன்பாடு. மிகவும் விவாதங்கள் திறக்க அல்ல, அது இது புறக்கணிக்கிறது.

இரண்டாவது விளக்கம் பொதுவாக ஒரு சோதனை சிரமம் என புரிந்து. ஆனால் பரிசோதனை அமைப்பு கருத்து தவிர்க்க முடியாத மனித பார்வையாளர் விரிவாக்கம் என்றால், நாம் புலனுணர்வு எல்லைகளை மூன்றாவது காட்சி வரும். இந்த பார்வையில், அது உண்மையில் சாத்தியம் “பெறுகின்றன” நிச்சயமற்ற கொள்கை.

நாம் அலைநீளம் ஒளி ஒரு கற்றை பயன்படுத்தி அந்த கருதுவோம் \lambda துகள் கண்காணிக்க. நாம் அடைய நம்புகிறேன் முடியும் நிலையில் துல்லிய வரிசை உள்ளது \lambda. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், \Delta x \approx \lambda. குவாண்டம் இயந்திரவியல், ஒளி கற்றை ஒவ்வொரு போட்டான் வேகத்தை அலைநீளம் க்கு நேர்மாறான விகிதசமத்திற்கு உள்ளது. நாம் அதை பார்க்க முடியும் என்று குறைந்தபட்சம் ஒரு ஃபோட்டான் துகள் மூலம் பிரதிபலிக்கிறது. அப்படி, பாரம்பரிய பாதுகாப்பு சட்டம், துகள் வேகத்தை குறைந்தது மூலம் மாற்ற வேண்டும் \Delta p \approx நிலையான\lambda அது அளவீட்டு முன் என்ன. இவ்வாறு, புலனுணர்வு வாதங்கள் மூலம், நாங்கள் ஹீசென்பர்க் நிச்சயமற்ற கோட்பாடு போன்ற ஏதாவது பெற \Delta x \Delta p = நிலையான.

நாம் இந்த வாதம் கடுமையான செய்ய முடியும், மற்றும் நிலையான மதிப்பில் ஒரு மதிப்பீட்டின்படி பெற. ஒரு நுண்ணோக்கி தீர்மானம் அனுபவ சூத்திரம் மூலம் வழங்கப்படுகிறது 0.61\lambda/NA, அங்கு NA துளையை உள்ளது, ஒரு அதிகபட்ச மதிப்பு கொண்ட. இவ்வாறு, சிறந்த வெளி தீர்மானம் ஆகிறது 0.61\lambda. ஒளி கற்றை ஒவ்வொரு ஃபோட்டான் ஒரு வேகத்தை கொண்டிருக்கிறது 2\pi\hbar/\lambda, துகள் வேகத்தை நிச்சயமற்ற இது. எனவே நாம் பெற \Delta x \Delta p = (0.61\lambda)(2\pi\hbar) \approx 4\hbar, குவாண்டம் பொறிமுறை வரம்பை விட பெரிய அளவில் சுமார் ஒரு ஆணை. மேலும் கடுமையான புள்ளியியல் வாதங்கள் மூலம், வெளி தீர்மானம் தொடர்பான எதிர்பார்க்கப்படுகிறது வேகத்தை இடமாற்றம், அதை காரணம் இந்த வரி மூலம் ஹீசென்பர்க் நிச்சயமற்ற கோட்பாடு அடைய.

நாங்கள் தத்துவ பார்வை நினைத்தால் உண்மையில் எங்கள் புலனுணர்வு தூண்டுவது ஒரு புலனுணர்வு மாதிரி என்று (இது எனக்கு அர்த்தமுள்ளதாக என்று மட்டுமே காட்சி உள்ளது), ஒரு மனநல குறைபாடு இருப்பது நிச்சயமற்ற கோட்பாடு என் நான்காவது விளக்கம் நீர் ஒரு பிட் வைத்திருக்கிறது.

குறிப்பு

இந்த ஆண்டு பிற்பகுதி என் புத்தகத்தில் இருந்து ஒரு பகுதி உள்ளது, அன்ரியல் யுனிவர்ஸ்.

பாலியல் மற்றும் இயற்பியல் — ஃபேய்ன்மேன் படி

இயற்பியல் ஒரு முறை மெத்தன ஒரு வயது மூலம் செல்கிறது. தன்னிறைவு முழுமையான ஒரு உணர்வு தோன்றியது, நாங்கள் எல்லாம் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது என்று ஒரு உணர்வு எனக்கு அங்கு, பாதை தெளிவாக உள்ளது மற்றும் முறைகள் நன்கு புரிந்து.

வரலாற்று ரீதியாக, தன்னிறைவு இந்த போட்டிகள் வழி இயற்பியல் செய்யப்படுகிறது புரட்சியை விரைவான முன்னேற்றங்கள் தொடர்ந்து, நமக்கு காட்டும் நாங்கள் எப்படி தவறு. வரலாற்றின் இந்த humbling பாடத்தை சொல்ல ஃபேய்ன்மேன் தூண்டியது என்ன ஒருவேளை:

இளகிய போன்ற ஒரு வயது 19 ஆம் நூற்றாண்டின் இருந்த. கெல்வின் போன்ற பிரபலமான ஆளுமைகளின் செய்ய விட்டு என்று அனைத்து மிகவும் துல்லியமான அளவீடுகள் செய்ய என்று குறிப்பிட்டார். மைக்கல்சன், யார் பின்பற்ற புரட்சியில் ஒரு முக்கியமான பங்கை, ஒரு நுழைய வேண்டாம் என அறிவுறுத்தப்படுகிறார்கள் “இறந்த” இயற்பியல் போன்ற துறையில்.

20 ஆம் நூற்றாண்டு குறைவான ஒரு தசாப்தத்தில் என்று நினைத்தேன், நாம் வெளி மற்றும் காலம் என்று வழி மாற்ற முடிக்க வேண்டும்? அவர்கள் சரியான மனதில் யார் நாங்கள் மீண்டும் விண்வெளி மற்றும் நேரம் எங்கள் கருத்துக்களை மாறும் என்று இப்போது சொல்ல? நான் செய்கிறேன். பின்னர் மீண்டும், யாரும் உரிமை மனதில் என்னை குற்றம்!

மற்றொரு புரட்சி கடந்த நூற்றாண்டின் போது நடந்தது — குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ், தீர்மானகரமான எங்கள் கருத்தை விட்டு செய்தது மற்றும் இயற்பியல் அமைப்பு பார்வையாளர் முன்னுதாரணம் தீவிர அடியாக தீர்க்கப்பட இது. இதே போன்ற புரட்சிகள் மீண்டும் நடக்கும். தான் மாறாத எங்கள் கருத்துக்கள் மீது நடத்த வேண்டாம்; அவர்கள் இல்லை. தான் தவறே நம் பழைய முதுநிலை என்று நாம், அவர்கள் இல்லை. ஃபேய்ன்மேன் தன்னை சுட்டிக்காட்ட வேண்டும், இயற்பியல் தனியாக அதன் பழைய முதுநிலை நம்பகத்தன்மையற்ற மேலும் உதாரணங்கள் வைத்திருக்கிறது. மற்றும் நான் சிந்தனை ஒரு முழு புரட்சி இப்போது தாமதத்திற்கு என்று நினைக்கிறேன்.

நீங்கள் இந்த பாலியல் என்ன செய்ய வேண்டும் என்று யோசித்து. சரி, நான் செக்ஸ் நன்றாக விற்க என்று நினைத்தேன். நான் தான் சரி, நான் இல்லை? நான் சொல்கிறேன், நீங்கள் இன்னும் இங்கே!

ஃபேய்ன்மேன் மேலும் கூறினார்,

புகைப்பட "வாத்து சக்" என்று Coker இருக்கும் cc

கடவுள் மற்றும் டைஸ் ஐன்ஸ்டீன்

ஐன்ஸ்டீன் சிறந்த அவரது கோட்பாடுகளை சார்பியல் அறியப்படுகிறது என்றாலும், அவர் குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் வருகையுடன் பின்னால் முக்கிய உந்து சக்தியாக இருந்தது (QM). QM எதிர்கால முன்னேற்றங்கள் photo-voltaic விளைவை நடைபாதை வழியில் அவரது ஆரம்பகால பணி. அவர் நோபல் பரிசு பெற்றார், இல்லை சார்பியல் கோட்பாடுகள், ஆனால் இந்த ஆரம்ப வேலை.

பின்னர் அது ஐன்ஸ்டீன் மிகவும் QM நம்பவில்லை என்று எங்களுக்கு ஒரு ஆச்சரியம் என வர வேண்டும். அவர் இயற்கையின் விதிகளை நம்பப்படுகிறது என்ன QM இணக்கமாக என்று நிரூபிக்க என்று சாதனம் சிந்தனை சோதனைகள் முயற்சி அவரது வாழ்க்கை பிந்தைய பகுதியாக கழித்தார். ஏன் ஐன்ஸ்டீன் QM ஏற்றுக்கொள்ள முடியவில்லை என்று ஆகிறது? நாம் நிச்சயம் தெரியும், என் யூகம் ஒருவேளை வேறு யாராவது தான் நல்லது.

QM கொண்டு ஐன்ஸ்டீனின் பிரச்சனையில் இந்த புகழ்பெற்ற மேற்கோள் சுருக்கி.

இது கருத்துக்களை சரிசெய்யும் உண்மையில் கடினம் (அல்லது குறைந்தபட்சம் சில விளக்கங்கள்) ஒரு வார்த்தை பார்வை QM எந்த ஒரு கடவுள் எல்லாம் கட்டுப்பாட்டை கொண்டுள்ளது. QM உள்ள, கண்காணிப்பு இயற்கையில் நிகழ்தகவியல் உள்ளன. என்று ஆகிறது, நாம் எப்படியாவது இரு எலக்ட்ரான்களை அனுப்ப நிர்வகிக்க என்றால் (அதே நிலையில்) அதே பீம் கீழே மற்றும் பிறகு அவர்களை கண்காணிக்க, நாங்கள் இரண்டு வெவ்வேறு கவனிக்கப்பட்ட பண்புகள் பெறலாம்.

நாம் ஒரே ஆரம்ப மாநிலங்களில் அமைக்க நம் இயலாமை கவனிப்பு இந்த குறைபாடு மொழிபெயர்க்கும், அல்லது எங்கள் அளவீடுகள் துல்லியமான பற்றாக்குறை. இந்த விளக்கம் என்று அழைக்கப்படும் மறைந்த மாறி கோட்பாடுகள் எழுந்துவிட்டன — பல்வேறு காரணங்களுக்காக தவறான கருதப்படுகிறது. தற்போது பிரபலமாக விளக்கம் நிச்சயமற்ற தன்மை ஒரு உள்ளார்ந்த சொத்து உள்ளது — என்றழைக்கப்படும் கோபன்ஹேகனில் விளக்கத்தை.

கோபன்ஹேகன் படத்தில், அனுசரிக்கப்பட்டது போது மட்டுமே துகள்கள் பதவிகள். மற்ற நேரங்களில், அவர்கள் விண்வெளியில் வெளியே பரவியது என வகையான நினைத்தேன். ஒரு இரட்டை பிளவு குறுக்கீடு சோதனை எலக்ட்ரான்கள் பயன்படுத்தி, உதாரணமாக, நாம் ஒரு குறிப்பிட்ட எலக்ட்ரான் பிளவு அல்லது மற்ற எடுக்கும் என்பதை கேட்க கூடாது. நீண்ட குறுக்கீடு இல்லை என, அது மாதிரியான நேரம் இரண்டு.

இந்த விளக்கம் ஐன்ஸ்டீன் க்கான சிக்கலான விஷயம் கூட கடவுள் எலக்ட்ரான் ஒரு பிளவு அல்லது மற்ற கொள்ள முடியாது என்று இருக்க வேண்டும் (குறுக்கீடு வடிவத்துடன் தொந்தரவு இல்லாமல், என்று). அவர் விரும்புகிறார் அங்கு கடவுள் ஒரு சிறிய எலக்ட்ரான் வைக்க முடியாது என்றால்,, எப்படி அவர் முழு பிரபஞ்சத்தின் கட்டுப்படுத்த போகிறது?