Tag Archives: kuantum mekaniği

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.
Okumaya devam edin

Kuantum Mekaniği

Kuantum Mekaniği (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. Ve, 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. Gerçekten.

Okumaya devam edin

Kararsızca Prensibi

belirsizlik ilkesi, kamu hayal gücünü zorlamaktadır fizik ikinci şey. (Birincisi E=mc^2.) Bu şey görünüşte basit diyor — Eğer sadece belirli bir hassas bir sistemin iki ücretsiz özelliklerini ölçebilir. Örneğin, Eğer bir elektron nerede olduğunu anlamaya çalışırsanız (konumunu ölçmek, olmasıdır) Daha fazla ve daha kesin, hızı giderek daha belirsiz hale (veya, Momentum ölçüm kesin olur).

Nerede bu ilke geliyor? Biz bu soruyu sormak önce, Biz prensip gerçekten ne diyor incelemek zorunda. İşte birkaç olası yorumlardır:

  1. Bir parçacığın konum ve momentum özünde birbirine. Daha doğru ivme ölçer gibi, tanecik türü “yayılır,” George Gamow'un karakter olarak, Bay. Tompkins, koyar. Başka bir deyişle, sadece şeylerden biridir; Dünyada işler böyle.
  2. Biz konumunu ölçmek zaman, Biz ivme rahatsız. Bizim ölçüm problarıdır “çok şişman,” sanki. Biz pozisyon doğruluğunu artırmak gibi (kısa dalga boylarında parlayan ışığıyla, Örneğin), Biz ivme daha rahatsız (daha kısa dalga boyunda ışık daha yüksek bir enerji / ivme olduğundan).
  3. Bu yoruma yakından ilgili belirsizlik ilkesi bir algısal sınırı olduğu bir görüştür.
  4. Biz gelecek kuramı bu sınırları aşmak olabileceğini düşünün Biz de bilişsel sınırı olarak belirsizlik ilkesine düşünebilirsiniz.

Tamam, Son iki yorumların kendimin, bu yüzden burada ayrıntılı olarak ele olmayacak.

İlk görünümü şu anda popüler ve kuantum mekaniğinin sözde Kopenhag yorumlanmasıyla ilgili ise. Bu tür Hinduizmin kapalı tablolar gibi — “Böyle Mutlak bir doğa,” Örneğin. Doğru, olabilir. Ama küçük pratik kullanım. Bu tartışmalar çok açık değil için en görmezden edelim.

İkinci yorumlanması genellikle deneysel bir zorluk olarak anlaşılır. Ama deney düzeneği kavramı kaçınılmaz insan gözlemci kapsayacak şekilde genişletildi ise, biz algısal sınırlama üçüncü görüşe varmak. Bu görünümde, Bu gerçekten mümkün mü “türetmek” belirsizlik ilkesi.

En biz dalga boyundaki bir ışık ışınını kullanarak varsayalım \lambda parçacık gözlemlemek. Biz elde etmek için umut olabilir konumda hassas bir düzenin olduğunu \lambda. Başka bir deyişle, \Delta x \approx \lambda. Kuantum mekaniğinin, ışık ışınının her bir foton momentum dalga boyu ile ters orantılıdır. Bunu görebilirsiniz, böylece en azından bir foton parçacık tarafından yansıtılır. Bu yüzden, klasik koruma yasa ile, parçacığın momentumu azından tarafından değiştirmek zorunda \Delta p \approx sabit\lambda Bu ölçümden önce oldu ne gelen. Böylece, algısal argümanlar aracılığıyla, Heisenberg belirsizlik ilkesine benzer bir şey olsun \Delta x \Delta p = sabit.

Biz bu argüman daha titiz yapabilirsiniz, ve sabit değerinin bir tahminini elde. Mikroskop çözünürlüğü aşağıdaki empirik formül ile verilir 0.61\lambda/NA, nerede NA Sayısal açıklık olduğunu, birinin bir maksimum değere sahip olan. Böylece, en iyi uzaysal çözünürlüğü 0.61\lambda. Işık demeti Her foton bir momentumu vardır 2\pi\hbar/\lambda, parçacık ivme belirsizlik hangi. Yani biz olsun \Delta x \Delta p = (0.61\lambda)(2\pi\hbar) \approx 4\hbar, kuantum mekaniksel sınırından daha büyük büyüklüğü yaklaşık bir sipariş. Daha titiz bir istatistiksel argümanlarla sayesinde, uzamsal çözünürlük ile ilgili ve beklenen ivme transfer, mümkün akıl bu hat üzerinden Heisenberg belirsizlik ilkesini elde etmek olabilir.

Biz felsefi görünümünü düşünürsek bizim gerçeklik bizim algısal uyaranların bilişsel model olduğunu (bana hangi mantıklı tek görünümüdür), Bir bilişsel sınırlaması olan belirsizlik ilkesinin benim dördüncü yorumlanması biraz su tutar.

Referans

Bu yazının ikinci kısmı benim kitaptan bir alıntıdır, Unreal Evren.

Seks ve Fizik — Feynman'a göre

Fizik Arada bir gönül bir yaşta geçer. Gönül bütünlük duygusu kaynaklanmaktadır, biz her şeyi keşfettim bir duygu bilmek olduğunu, yolu açıktır ve yöntemleri iyi anlaşılmış.

Tarihsel, gönül bu nöbetleri yolu fizik yapılır devrim hızlı gelişmeler takip edilmektedir, bize gösteren biz olmuştur ne kadar yanlış. Tarihin bu humbling ders söylemek Feynman'ı istenir muhtemelen ne olduğunu:

Gönül Böyle bir yaş 19. yüzyılın başında var. Kelvin gibi ünlü personas yapmak için bütün bunlar kaldı daha hassas ölçümler yapmak olduğunu belirtti. Michelson, kim takip devrimde önemli bir rol oynamıştır, Bir girmemeyi tavsiye edildi “ölü” fizik gibi tarla.

20. yüzyıla az bir on yıl içinde bu sanırdım, biz uzay ve zamanın düşünmek biçimini değiştirmek tamamlamak istiyorum? Aklı başında kim biz tekrar uzay ve zamanın bizim kavramları değişecek şimdi söyleyebilirim? Yapmam. Sonra tekrar, kimse bir aklı beni suçladı!

Başka bir devrim geçen yüzyılın sırasında gerçekleşti — Kuantum Mekaniği, determinizm anlayışımız ile uzak yaptım ve fizik sistem gözlemci paradigmasına ciddi bir darbe olduğu. Benzer devrimler tekrar olacak. En değişmez olarak kavramlar üzerinde tutmak vermeyelim; onlar değil. En şaşmaz gibi eski ustaların düşünmeyelim, onlar değil. Feynman'a kendisi de işaret olur, fizik yalnız eski ustaların yanılma payı daha fazla örnek tutar. Ve ben düşünce tam bir devrim artık gecikmiş olduğunu hissediyorum.

Tüm bu seks ile ilgisi var merak olabilir. Iyi, Ben sadece seks daha iyi satmak düşündüm. Ben haklıydım, Ben değildim? Demek istediğim, Eğer hala burada!

Aynı zamanda, bahsedilen Feynmann,

Fotoğraf "Caveman Chuck" Coker cc

Tanrı ve Zar Einstein

Einstein en onun teorileri görelilik için bilinmesine rağmen, o da kuantum mekaniğinin gelişine arkasındaki ana itici güç oldu (QM). QM gelecekteki gelişmeler için foto-voltaik etkisi döşeli bir şekilde yaptığı ilk çalışmaları. Ve o Nobel ödülünü kazandı, değil görelilik teorileri için, ama bu erken iş için.

Daha sonra Einstein oldukça QM inanmıyordu bizim için bir sürpriz olarak gelmelidir. O doğa kanunları olduğuna inanılan ne QM ile tutarsız olduğunu ispat edeceğini cihaz düşünce deneyleri çalışıyor kariyerinin ikinci kısmını geçirdiği. Neden Einstein QM kabul edemeyeceği öyle? Biz emin will never know, ve benim tahminim muhtemelen herkesten var gibi iyi.

QM ile Einstein'ın sorun bu ünlü alıntı özetlenmiştir.

Bu kavramları uzlaştırmak için gerçekten zordur (ya da en azından bazı yorumlar) Bir kelime manzaralı QM hangi bir Tanrı her şey üzerinde kontrole sahip. QM içinde, gözlemler doğada olasılık vardır. Şöyle ki, biz bir şekilde iki elektron göndermek için yönetmek (Aynı durumda) Aynı kiriş aşağı ve bir süre sonra bunları gözlemlemek, iki farklı gözlenen özellikler alabilirsiniz.

Biz aynı ilk devletleri kurmak için yetersizlik olarak gözlem bu kusuru yorumlayabilir, veya ölçümlerde hassasiyet eksikliği. Bu yorum, sözde gizli değişken teorilerine yol açar — çeşitli nedenlerle geçersiz kabul. Şu anda popüler yorumlama belirsizlik doğanın doğal bir özelliği olduğunu — Sözde Kopenhag yorumu.

Kopenhag Resimde, gözlenen yalnızca parçacıkları pozisyonlara sahiptir. Diğer zamanlarda, onlar uzayda yaymak gibi bir tür düşünülmelidir. Çift yarık girişim deney elektronları kullanarak, Örneğin, Belirli bir elektron yarık ya da diğer alır olmadığını sormak gerekir. Sürece müdahale olduğu gibi, bu tür alır hem.

Bu yorumunda Einstein için rahatsız bir şey Tanrı bile elektron bir yarık ya da diğer almak yapmak mümkün olmaz olurdu (girişim deseni bozmadan, olmasıdır). O istediği yere Ve Tanrı bir küçük elektronu koymayın eğer, nasıl o bütün evreni kontrol etmek gidiyor?