VKontakte Facebook Odnoklassniki

Wenn hochenergetische Teilchen an einem Collider interagieren, entsteht eine große Anzahl unterschiedlicher Teilchen

Dieser Prozess wird Mehrfachproduktion genannt und seine verschiedenen Eigenschaften werden mithilfe der Theorie der starken Wechselwirkungen – der Quantenchromodynamik (QCD) – vorhergesagt. Die Ergebnisse kürzlich durchgeführter ähnlicher Experimente am LHC (Large Hadron Collider) stimmen jedoch nicht mit den Vorhersagen von Modellen überein, die auf den Ergebnissen früherer Experimente an anderen Beschleunigern basieren. UM mögliche Gründe Nick Brooke, Professor an der Universität Bristol und einer der führenden Experten auf dem Gebiet der Untersuchung der Produktion mehrerer Teilchen, sprach auf der Ginzburg-Konferenz über diese Diskrepanz und die sich eröffnenden Horizonte der neuen experimentellen Hochenergiephysik.

Die Technik zweier experimenteller Projekte, die am LHC stattfinden, ist ideal für die Identifizierung geborener Teilchen. Dabei handelt es sich um das ALICE-Projekt (A Large Ion Collider Experiment), das für die Untersuchung schwerer Ionenkollisionen optimiert ist, und LHCb, das für die Untersuchung von B-Mesonen konzipiert ist – Teilchen, die ein „hübsches“ Quark enthalten. Und die Informationen über die Entstehung von Teilchen selbst sind eine notwendige Grundlage für die Weiterentwicklung der QCD. Nick Brooke kommentiert: „Die beobachteten Teilchenverteilungen charakterisieren den hadronischen Zustand der Materie und reagieren empfindlich auf die zugrunde liegende Quantenchromodynamik der Proton-Proton-Wechselwirkungen.“ ALICE, ATLAS und CMS haben bereits Partikelverteilungen in der zentralen Wechselwirkungsregion gemessen, und die Geometrie von LHCb ermöglicht es uns, die Kollisionsdynamik in der entfernten Region zu verfolgen. Dadurch erhalten wir dringend benötigte Informationen zur Entwicklung von Modellen und zur Verbesserung von Monte-Carlo-Ereignisgeneratoren.“

Die Quantenchromodynamik entstand in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts als mikroskopische Theorie, die die starke Wechselwirkung auf Subhadron-Skalen beschreibt, an der Quarks, Gluonen und aus ihnen zusammengesetzte Teilchen beteiligt sind – Hadronen, einschließlich Protonen und Neutronen des Atomkerns, die durch starke Wechselwirkung gebunden sind. Das Grundpostulat der Quantenchromodynamik weist allen Quarks eine spezielle Quantenzahl zu, die als Farbladung oder Farbe bezeichnet wird. Ein so bekanntes Wort hat nichts mit gewöhnlichen optischen Eigenschaften zu tun, aber es unterstreicht prägnant die Tatsache, dass Quarks in der Natur nur in Form farbloser Kombinationen vorkommen – Hadronen, die aus drei Quarks bestehen (denken Sie an die Analogie: Rot, Grün und Blau). addieren sich zu Weiß) oder Gluonen aus einem Quark und einem Antiquark mit einer Antifarbe.

QCD-Vorhersagen über die Parameter der Mehrteilchenproduktion werden entweder in analytischer Form oder in Form numerischer Computerberechnungen unter Verwendung von Monte-Carlo-Modellen bereitgestellt, die detailliert mit experimentellen Daten verglichen werden können. Diese Modelle werden in dem Sinne als Ereignisgeneratoren bezeichnet, dass die Wahrscheinlichkeit des Auftretens bestimmter Phänomene in diesen Computerberechnungen als proportional zur Wahrscheinlichkeit des entsprechenden Ereignisses in der realen Welt angesehen wird. Alle diese Modelle stimmten gut mit früheren Experimenten an anderen Beschleunigern überein und hatten sogar eine gewisse Vorhersagekraft, aber sie stimmen noch nicht mit den neuen Ergebnissen überein, die am LHC erzielt wurden.

FIAN-Professor und führender Forscher im Bereich der Hochenergiephysik Andrei Leonidov kommentiert: „Die Untersuchung der Mehrfachproduktion bei hohen Energien ist eines der grundlegenden physikalischen Probleme, und Brooks Bericht war der Reihe experimenteller Informationen gewidmet, die am LHC gesammelt wurden.“ Collider. Dabei ist eine sehr interessante Situation entstanden: Die bestehenden Modelle beschreiben viele wesentliche Eigenschaften von Ereignissen nicht. Ihr typisches Design kombiniert irgendwie die Physik weicher hadronischer Jets und harter hadronischer Strahlung und sie selbst wurden so kalibriert, dass sie FNAL, den vorherigen Beschleuniger, erfolgreich beschreiben. Infolgedessen gab es in diesem Bericht buchstäblich keine einzige Grafik, in der die Theorie mit dem neuen Experiment übereinstimmte. Das heißt, viele Eigenschaften von Mehrlingsgeburten werden von modernen Modellen überhaupt nicht beschrieben.“

So sprach Professor Brook über Diskrepanzen zwischen Vorhersagen und realen Daten über die Entstehung von Teilchen mit „seltsamen“ Quarks in ihrer Zusammensetzung oder über Verletzungen im Verhältnis von baryonischer und antibaryonischer Materie. Aber all diese Ungereimtheiten geben den Forschern, wie Brook betonte, nur freie Hand und Noch einmal zeigen die komplexe Struktur der QCD. Schließlich können neue Daten dazu beitragen, Modelle von Ereignisgeneratoren, der Produktion weicher Partikel, Mehrpartikelkollisionen und vielen anderen Phänomenen zu verbessern.

Auch Andrei Leonidov stimmt dem Optimismus des englischen Physikers zu: „Alle bisherigen Modelle haben sich in neuen Experimenten in unterschiedlichem Maße als erfolglos erwiesen, und das schafft ein interessantes Forschungsfeld.“ Aber dieselben Modelle wurden aus einem bestimmten Grund zusammengestellt: Das ist das Beste, was die Menschheit zu diesem Thema bieten kann. Es ist nicht so, dass einige Leute aus der Provinz dort etwas geschrieben hätten, und es wird versehentlich am LHC verwendet. Der LHC nutzt das Beste, was verfügbar ist, und dieses Beste funktioniert noch nicht gut. Und dieses Thema ist sehr wichtig, da im Collider ständig mehrere Geburtsprozesse stattfinden. Dabei handelt es sich um dominante Prozesse mit großem Querschnitt, die potenziell alle anderen Prozesse beeinflussen und deren Hintergrund bestimmen. Darüber hinaus ist es grundlegend und interessant. Es gibt also nichts Trauriges, wir warten auf neue Ergebnisse!“

Wenn hochenergetische Teilchen kollidieren, kommt es zu einer mehrfachen Entstehung neuer Teilchen

E.S.,
, Städtische Bildungseinrichtung Sekundarschule Nr. 16 mit UIOP, Lysva, Region Perm.

Herkunft Quantenphysik

Finden Sie den Anfang von allem und Sie werden viel verstehen!
Kozma Prutkov

Lernziel des Unterrichts: das Konzept der Diskretion der Materie einführen, das Konzept des Quantenwellen-Dualismus der Materie bilden, die Einführung der Planck-Formeln und der De-Broglie-Wellenlänge rechtfertigen.

Entwicklungsziel des Unterrichts: Entwickeln Sie logisches Denken, die Fähigkeit, Situationen zu vergleichen und zu analysieren und interdisziplinäre Zusammenhänge zu erkennen.

Lernziel des Unterrichts: dialektisch-materialistisches Denken zu formen.

Die Physik als Wissenschaft hat universelle menschliche Werte und ein enormes humanitäres Potenzial. Im Laufe des Studiums werden die grundlegenden wissenschaftlichen Methoden offenbart ( wissenschaftliches Experiment, Modellierung, Gedankenexperiment, Entstehung und Struktur wissenschaftlicher Theorie). Den Studierenden muss die Möglichkeit gegeben werden, die Welt mit den Augen eines Physikers zu betrachten, um die Ewigkeit und den ständigen Wandel der Welt zu verstehen – einer Welt, in der es so viel Großes und unbedeutend Kleines, sehr Schnelles und ungewöhnlich Langsames gibt , einfach und schwer zu verstehen - das ständige Verlangen des Menschen nach Wissen zu spüren, das die tiefste Befriedigung bringt, sich mit Beispielen tiefer Erfahrung „wissenschaftlicher Zweifel“ und mutiger Bewegung auf einem unbekannten Weg auf der Suche nach Eleganz, Kürze und Klarheit vertraut zu machen .

ICH. Lehrer. Als wir anfingen, Optik zu studieren, stellte ich die Frage: „Was ist Licht?“ Wie würden Sie es jetzt beantworten? Versuchen Sie, Ihren Gedanken in einem Satz zu formulieren. Beginnen Sie mit den Worten „Licht ist...“ von F.I. Tyutchev hat die folgenden Zeilen: „Wieder mit gierigen Augen // Ich trinke das lebensspendende Licht.“ Bitte versuchen Sie, diese Zeilen aus physikalischer Sicht zu kommentieren. In der Poesie – von Homer bis zur Gegenwart – wird den durch Licht erzeugten Empfindungen seit jeher ein besonderer Stellenwert eingeräumt. Am häufigsten empfanden Dichter Licht als eine besondere leuchtende, leuchtende Flüssigkeit.

Um das heutige Gespräch über Licht zu vervollständigen, möchte ich die Worte von S.I. vorlesen. Vavilova: „Der kontinuierliche, siegreiche Krieg um die Wahrheit, der nie mit einem endgültigen Sieg endet, hat jedoch seine unbestreitbare Berechtigung. Auf dem Weg, die Natur des Lichts zu verstehen, erhielt der Mensch Mikroskope, Teleskope, Entfernungsmesser, Radios und Röntgenstrahlen; Diese Forschung trug dazu bei, die Energie des Atomkerns zu beherrschen. Auf der Suche nach der Wahrheit erweitert der Mensch die Bereiche seiner Beherrschung der Natur grenzenlos. Ist das nicht die eigentliche Aufgabe der Wissenschaft? (Hervorhebung von mir. – EU.)»

II. Lehrer. Während des Studiums der Physik haben wir viele Theorien kennengelernt, zum Beispiel MCT, Thermodynamik, Theorie elektromagnetisches Feld Maxwell und andere schließen heute das Studium der Wellenoptik ab. Wir müssen die Untersuchung des Themas zusammenfassen und vielleicht einen letzten Punkt zur Frage setzen: „Was ist Licht?“ Könnten Sie anhand von Beispielen aus der Wellenoptik die Rolle der Theorie beim Verständnis der Natur verdeutlichen?

Erinnern wir uns daran, dass die Bedeutung der Theorie nicht nur darin liegt, dass sie die Erklärung vieler Phänomene ermöglicht, sondern auch darin, dass sie die Vorhersage neuer, noch nicht bekannter Phänomene ermöglicht physikalische Phänomene, Eigenschaften von Körpern und Mustern. So erklärte die Wellentheorie die Phänomene Interferenz, Beugung, Polarisation, Brechung und Streuung des Lichts und ermöglichte eine „Entdeckung mit der Spitze eines Stifts“ – eine Vorhersage. Im Jahr 1815 legte ein unbekannter pensionierter Ingenieur, Augustin Fresnel, der Pariser Akademie der Wissenschaften eine Arbeit vor, in der er das Phänomen der Beugung erklärte. Die Analyse der Arbeit wurde berühmten Wissenschaftlern anvertraut – dem Physiker D. Arago und dem Mathematiker S. Poisson. Poisson, der dieses Werk mit Leidenschaft las, entdeckte eine offensichtliche Absurdität in Fresnels Schlussfolgerungen: Wenn eine kleine runde Zielscheibe in einen Lichtstrahl gestellt wird, sollte in der Mitte des Schattens ein Lichtfleck erscheinen! Was ist Ihrer Meinung nach als nächstes passiert? Ein paar Tage später experimentierte Arago und stellte fest, dass Fresnel Recht hatte! Das 19. Jahrhundert ist also das Jahrhundert des Sieges der Wellenoptik.

Was ist Licht? Licht ist eine elektromagnetische Transversalwelle.

Zum Abschluss des Studiums eines großen Teils der Physik im Zusammenhang mit der Natur von Licht und elektromagnetischen Wellen schlage ich vor, die Testaufgabe „Elektromagnetische Wellen“ selbstständig zu bearbeiten (siehe Anhang 1). Wir prüfen die Ausführung frontal.

III. Lehrer. Und hier ist, was Londoner Zeitungen am Vorabend des Jahres 1900 schrieben: „Als die Straßen Londons mit festlichen Lichtern aus hellen Glühbirnen anstelle von trüben Ölschüsseln erleuchtet waren, fuhren Taxis nacheinander zu dem alten Gebäude in der Fleet Street. Respektvolle, in Roben gekleidete Herren stiegen über die breite, hell erleuchtete Treppe in den Saal hinauf. Dann versammelten sich Mitglieder der Royal Society of London zu ihrem nächsten Treffen. Groß, grauhaarig, mit dichtem Bart, Sir William Thomson (wissen Sie über seine Leistungen auf dem Gebiet der Physik Bescheid? - EU.), vor acht Jahren aus den Händen von Königin Victoria den Titel eines Peer und Lord Kelvin verliehen (kommt Ihnen dieser Name bekannt? - EU.), und jetzt Präsident der Gesellschaft, begann seine Neujahrsansprache. Der große Physiker des 19. Jahrhunderts bemerkte die dabei erzielten Erfolge vergangenes Jahrhundert, zählte die Verdienste der Anwesenden auf...

Die Versammelten nickten zustimmend. Um bescheiden zu sein: Sie haben gute Arbeit geleistet. Und Sir William hatte Recht, als er sagte, dass das grandiose Gebäude der Physik errichtet worden sei und dass nur noch kleine letzte Handgriffe übrig seien.

Stimmt (Lord Kelvin unterbrach seine Rede für einen Moment), im wolkenlosen Horizont der Physik gibt es zwei kleine Wolken, zwei Probleme, die vom Standpunkt der klassischen Physik aus noch keine Erklärung gefunden haben ... Aber diese Phänomene sind vorübergehend und flüchtig. Die Herren saßen entspannt in antiken Stühlen mit hoher Rückenlehne und lächelten. Jeder wusste, wovon wir redeten:

1) Die klassische Physik konnte Michelsons Experimente nicht erklären, die den Einfluss der Erdbewegung auf die Lichtgeschwindigkeit nicht bestimmten. In allen Bezugssystemen (sowohl in Bewegung als auch in Ruhe relativ zur Erde) ist die Lichtgeschwindigkeit gleich – 300.000 km/s;

2) Die klassische Physik konnte den experimentell erhaltenen Graphen der Schwarzkörperstrahlung nicht erklären.“

Sir William konnte sich nicht einmal vorstellen, was für ein Blitz bald aus diesen Wolken schlagen würde! Mit Blick auf die Zukunft werde ich sagen: Die Lösung des ersten Problems wird zu einer Revision der klassischen Vorstellungen von Raum und Zeit führen, die Lösung des zweiten Problems wird zur Schaffung einer neuen Theorie führen - Quantum. Dies ist die Lösung des zweiten Problems, das in der heutigen Lektion besprochen wird!

IV. (Die Schüler machen sich Notizen in ihren Notizbüchern: Datum der Unterrichtsnummer. Unterrichtsthema: „Der Ursprung der Quantenphysik“.) An der Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert. In der Physik trat ein Problem auf, das dringend gelöst werden musste: eine theoretische Erklärung des Strahlungsdiagramms eines absolut schwarzen Körpers. Was ist ein perfekter schwarzer Körper? ( Hypothesen der Studierenden. Vorführung des Videoclips „Wärmestrahlung“ .)

Lehrer. Schreiben Sie auf: „Ein vollständig schwarzer Körper ist ein Körper, der in der Lage ist, den gesamten einfallenden Strahlungsfluss, alle elektromagnetischen Wellen jeder Wellenlänge (jeder Frequenz) ohne Reflexion zu absorbieren.“

Aber absolut schwarze Körper haben noch eine Besonderheit. Erinnern Sie sich, warum Menschen mit schwarzer Hautfarbe in den Äquatorgebieten leben? „Schwarze Körper leuchten, wenn sie erhitzt werden, heller als alle anderen Körper, das heißt, sie geben Energie in allen Frequenzbereichen ab“, notieren Sie dies in Ihren Notizbüchern.

Wissenschaftler haben experimentell das Strahlungsspektrum eines vollständig schwarzen Körpers bestimmt. ( Zeichnet ein Diagramm.) Rν – spektrale Dichte der energetischen Leuchtkraft – die Energie elektromagnetischer Strahlung, die pro Zeiteinheit von einer Oberflächeneinheit eines Körpers in einem Einheitsfrequenzintervall ν emittiert wird. Maxwells elektromagnetische Feldtheorie sagte die Existenz elektromagnetischer Wellen voraus, aber die auf der Grundlage dieser Theorie erstellte theoretische Schwarzkörperstrahlungskurve wies im Hochfrequenzbereich eine Diskrepanz mit der experimentellen Kurve auf. An dem Problem arbeiteten die besten Köpfe dieser Zeit: die Engländer Lord Rayleigh und J. Jeans, die Deutschen P. Kirchhoff und V. Wien, der Moskauer Professor V.A. Michelson. Nichts hat geklappt!

Bieten Sie einen Ausweg aus der aktuellen Situation. Die theoretische Kurve unterscheidet sich von der experimentellen. Wie soll man sein und was tun? ( Die Schüler äußern Hypothesen: Führen Sie Experimente sorgfältiger durch – sie haben es getan, das Ergebnis ist das gleiche; Ändern Sie die Theorie - aber das ist eine Katastrophe, das gesamte Fundament der klassischen Physik, das über Jahrtausende hinweg geschaffen wurde, bricht zusammen!) Die geschaffene Situation in der Physik wurde genannt UV-Katastrophe.

Schreiben Sie auf: „Die Methoden der klassischen Physik erwiesen sich als unzureichend, um die Strahlung eines vollständig schwarzen Körpers im Hochfrequenzbereich zu erklären – es war eine „Ultraviolett-Katastrophe“.

Wer kann erraten, warum diese Krise ihren Namen erhielt? ultraviolette Katastrophe, und nicht Infrarot oder Violett? In der Physik ist eine Krise ausgebrochen! Das griechische Wort κρίση [ eine Krise] bezeichnen einen schwierigen Übergang von einem stabilen Zustand in einen anderen. Das Problem musste gelöst werden, und zwar dringend!

V.Lehrer. Und so schlug der deutsche Wissenschaftler M. Planck am 19. Oktober 1900 auf einer Tagung der Physikalischen Gesellschaft vor, die Strahlung eines absolut schwarzen Körpers anhand der Formel zu berechnen E = hν. Plancks Freund und Kollege Heinrich Rubens saß die ganze Nacht an seinem Schreibtisch, verglich seine Messungen mit den Ergebnissen der Planckschen Formel und war erstaunt: Die Formel seines Freundes beschrieb das Strahlungsspektrum eines absolut schwarzen Körpers bis ins kleinste Detail! Plancks Formel beseitigte also die „Ultraviolettkatastrophe“, aber zu welchem ​​Preis! Planck schlug im Gegensatz zu etablierten Ansichten vor, davon auszugehen, dass die Emission von Strahlungsenergie durch Atome der Materie diskret, also in Quantenportionen, erfolgt. „Quantum“ ( quant) aus dem Lateinischen übersetzt bedeutet einfach Menge .

Was bedeutet „diskret“? Machen wir ein Gedankenexperiment. Stellen Sie sich vor, Sie hätten eine Bank in Ihren Händen, Voll mit Wasser. Ist es möglich, die Hälfte zu besetzen? Wie wäre es mit einem Schluck? Und noch weniger? Grundsätzlich ist es möglich, die Wassermasse um einen beliebig kleinen Betrag zu verringern oder zu erhöhen. Stellen wir uns nun vor, wir halten eine Schachtel Kinderwürfel à 100 g in der Hand. Ist eine Reduzierung von beispielsweise 370 g möglich? Nein! Du kannst die Würfel nicht zerbrechen! Daher kann sich die Masse der Box diskret ändern, nur in Portionen, die ein Vielfaches von 100 g betragen! Man kann den kleinsten Betrag nennen, um den sich die Masse des Kastens ändern lässt Portion, oder Massenquantum.

So verwandelte sich ein kontinuierlicher Energiefluss aus einem erhitzten schwarzen Körper in einen „Maschinengewehrstoß“ aus einzelnen Portionen – Energiequanten. Es scheint nichts Besonderes zu sein. Tatsächlich bedeutete dies jedoch die Zerstörung des gesamten hervorragend konstruierten Gebäudes der klassischen Physik, da Planck anstelle der grundlegenden Grundgesetze, die auf dem Prinzip der Kontinuität beruhten, das Prinzip der Diskretion vorschlug. Planck selbst gefiel die Idee der Diskretion nicht. Er versuchte, die Theorie so zu formulieren, dass sie vollständig in den Rahmen der klassischen Physik passte.

Aber es gab einen Menschen, der im Gegenteil noch entschiedener über die Grenzen klassischer Ideen hinausging. Dieser Mann war A. Einstein. Damit Sie den revolutionären Charakter von Einsteins Ansichten verstehen, möchte ich nur sagen, dass er mit Plancks Idee den Grundstein für die Theorie der Laser (Quantengeneratoren) und das Prinzip der Nutzung der Atomenergie legte.

Akademiker S.I. Vavilov konnte sich lange Zeit nicht mit der Vorstellung von Licht als Substanz von Quanten anfreunden, aber er wurde ein glühender Bewunderer dieser Hypothese und entwickelte sogar eine Möglichkeit, Quanten zu beobachten. Er berechnete, dass das Auge die Beleuchtung wahrnehmen kann, die von 52 grünen Lichtquanten erzeugt wird.

Laut Planck ist Licht also... ( Schüleraussagen).

VI. Lehrer. Erinnert Sie Plancks Hypothese nicht an die bereits bekannte Hypothese über die Natur des Lichts? Sir Isaac Newton schlug vor, Licht als aus winzigen Teilchen – Korpuskeln – bestehend zu betrachten. Jeder leuchtende Körper strahlt sie in alle Richtungen ab. Sie fliegen in geraden Linien und wenn sie unsere Augen treffen, erkennen wir ihre Quelle. Jede Farbe hat ihre eigenen Körperchen und sie unterscheiden sich höchstwahrscheinlich darin, was sie haben verschiedene Massen. Der kombinierte Fluss der Teilchen erzeugt weißes Licht.

Zur Zeit von Sir Isaac Newton wurde die Physik Naturphilosophie genannt. Warum? Lesen Sie (siehe Anhang 2) eines der Grundgesetze der Dialektik – das Gesetz der Negation der Negation. Versuchen Sie es auf die Frage nach der Natur des Lichts anzuwenden. ( Argumentation der Studierenden.)

Nach der Hypothese von M. Planck ist Licht also ein Strom von Teilchen, Korpuskeln und Quanten, von denen jedes Energie hat E = hν. Bitte analysieren Sie diese Formel: Was ist ν? was H (Einer der Studenten wird definitiv vermuten, dass es sich dabei um eine Art Konstante handelt, die nach Planck benannt ist)? Welche Einheit hat das Plancksche Wirkungsquantum? Was ist der Wert der Konstante ( Arbeiten mit der Tabelle der physikalischen Konstanten)? Wie heißt das Plancksche Wirkungsquantum? Welche physikalische Bedeutung hat das Plancksche Wirkungsquantum?

Um die Schönheit von Plancks Formel zu würdigen, wenden wir uns den Problemen zu ... der Biologie. Ich lade Studierende ein, Fragen aus dem Bereich Biologie zu beantworten (Anhang 3).

Mechanismus des Sehens. Durch das Sehen erhalten wir etwa 90 % der Informationen über die Welt. Daher hat die Frage nach dem Mechanismus des Sehens die Menschen schon immer interessiert. Warum nimmt das menschliche Auge und auch die meisten Erdbewohner nur einen kleinen Wellenbereich aus dem Spektrum der in der Natur vorkommenden elektromagnetischen Strahlung wahr? Und wenn jemand es getan hätte Infrarotsicht, zum Beispiel wie Grubenschlangen?

Nachts würden wir wie tagsüber alle organischen Körper sehen, da sich ihre Temperatur von der Temperatur unbelebter Körper unterscheidet. Aber die stärkste Quelle solcher Strahlen wäre für uns unser eigener Körper. Wenn das Auge empfindlich auf Infrarotstrahlung reagiert, würde das Licht der Sonne für uns vor dem Hintergrund seiner eigenen Strahlung einfach verblassen. Wir würden nichts sehen, unsere Augen wären nutzlos.

Warum reagieren unsere Augen nicht auf Infrarotlicht? Berechnen wir die Energie der Quanten des infraroten und sichtbaren Lichts mit der Formel:

Die Energie von IR-Quanten ist geringer als die Energie von sichtbaren Lichtquanten. Mehrere Quanten können nicht „zusammenkommen“, um eine Wirkung auszulösen, die über die Kraft eines Quants hinausgeht – in der Mikrowelt gibt es eine Eins-zu-eins-Wechselwirkung zwischen einem Quant und einem Teilchen. Nur ein Quantum sichtbaren Lichts, dessen Energie größer ist als die des Infrarotlichts, kann eine Reaktion im Rhodopsinmolekül, also dem Netzhautstäbchen, auslösen. Die Wirkung eines sichtbaren Lichtquants auf die Netzhaut kann mit dem Aufprall eines Tennisballs verglichen werden, der sich bewegt ... ein mehrstöckiges Gebäude. (Die Empfindlichkeit der Netzhaut ist so hoch!)

Warum reagiert das Auge nicht auf ultraviolette Strahlung? Auch UV-Strahlung ist für das Auge unsichtbar, obwohl die Energie der UV-Quanten viel größer ist als die der sichtbaren Lichtquanten. Die Netzhaut ist empfindlich gegenüber UV-Strahlen, diese werden jedoch von der Linse absorbiert, da sie sonst eine zerstörende Wirkung hätten.

Im Laufe der Evolution haben sich die Augen lebender Organismen daran angepasst, die Strahlungsenergie der stärksten Quelle der Erde – der Sonne – wahrzunehmen, und zwar genau die Wellen, die die maximale Energie der auf die Erde einfallenden Sonnenstrahlung ausmachen.

Photosynthese. IN grüne Pflanzen Der Prozess, durch den alle Lebewesen Sauerstoff zum Atmen und zur Nahrungsaufnahme erhalten, hört keine Sekunde auf. Das ist Photosynthese. Das Blatt hat aufgrund des Vorhandenseins von Chlorophyll in seinen Zellen eine grüne Farbe. Photosynthesereaktionen finden unter dem Einfluss von Strahlung im rotvioletten Teil des Spektrums statt und Wellen mit einer Frequenz, die dem grünen Teil des Spektrums entspricht, werden reflektiert, sodass die Blätter eine grüne Farbe haben.

Chlorophyllmoleküle sind „verantwortlich“ für den einzigartigen Prozess der Umwandlung von Lichtenergie in die Energie organischer Substanzen. Es beginnt mit der Absorption eines Lichtquants durch ein Chlorophyllmolekül. Die Absorption eines Lichtquants führt zu chemische Reaktionen Photosynthese, die viele Verbindungen beinhalten.

Den ganzen Tag sind Chlorophyllmoleküle damit „beschäftigt“, dass sie, nachdem sie ein Quantum erhalten haben, dessen Energie nutzen und es in die potentielle Energie eines Elektrons umwandeln. Ihre Wirkung lässt sich mit der Wirkung eines Mechanismus vergleichen, der eine Kugel eine Treppe hinaufhebt. Beim Herunterrollen der Stufen verliert der Ball seine Energie, verschwindet aber nicht, sondern wandelt sich in die innere Energie von Stoffen um, die bei der Photosynthese entstehen.

Chlorophyllmoleküle „funktionieren“ nur bei Tageslicht, wenn sichtbares Licht auf sie trifft. Nachts „ruhen“ sie, obwohl an elektromagnetischer Strahlung kein Mangel herrscht: Erde und Pflanzen strahlen Infrarotlicht aus, die Energie der Quanten in diesem Bereich ist jedoch geringer als die für die Photosynthese erforderliche. Im Laufe der Evolution haben sich Pflanzen daran angepasst, die Energie der stärksten Energiequelle der Erde – der Sonne – zu speichern.

Vererbung.(Die Schüler beantworten die Fragen 1–3 aus Anhang 3, Karte „Vererbung“.). Die erblichen Eigenschaften von Organismen sind in DNA-Molekülen kodiert und werden auf Matrix-Weise von Generation zu Generation weitergegeben. Wie verursacht man eine Mutation? Unter dem Einfluss welcher Strahlung findet der Mutationsprozess statt?

Um eine einzelne Mutation auszulösen, muss dem DNA-Molekül ausreichend Energie zugeführt werden, um die Struktur eines Teils des DNA-Gens zu verändern. Es ist bekannt, dass γ-Quanten und Röntgenstrahlung, wie Biologen es nennen, stark mutagen– Ihre Quanten tragen ausreichend Energie, um die Struktur eines DNA-Abschnitts zu verändern. IR-Strahlung ist zu einer solchen Wirkung offenbar „nicht fähig“; ihre Frequenz und damit Energie ist zu niedrig. Wenn nun die Energie des elektromagnetischen Feldes nicht in Teilen, sondern kontinuierlich absorbiert würde, könnten diese Strahlungen die DNA beeinflussen, da der Organismus selbst in Bezug auf seine Fortpflanzungszellen die nächstgelegene und stärkste, ständig arbeitende Quelle ist Strahlung.

Anfang der 30er Jahre. 20. Jahrhundert Dank der Erfolge der Quantenmechanik hatten die Physiker ein Gefühl der Macht, dass sie sich dem Leben selbst zuwandten. Es gab viele Ähnlichkeiten in der Genetik. Biologen haben ein diskretes, unteilbares Teilchen – ein Gen – entdeckt, das von einem Zustand in einen anderen wechseln kann. Veränderungen in der Konfiguration von Genen sind mit Veränderungen in den Chromosomen verbunden, die Mutationen verursachen, und es stellte sich heraus, dass dies auf der Grundlage von Quantenkonzepten erklärt werden konnte. Einer der Gründer Molekularbiologie wer empfing Nobelpreis Für die Forschung auf dem Gebiet der Mutationsprozesse in Bakterien und Bakteriophagen war der deutsche theoretische Physiker M. Delbrück verantwortlich. 1944 erschien ein kurzes Buch des Physikers E. Schrödinger mit dem Titel „Was ist Leben?“. Es vermittelte eine klare und prägnante Darstellung der Grundlagen der Genetik und verdeutlichte den Zusammenhang zwischen Genetik und Quantenmechanik. Das Buch gab den Anstoß für den Angriff der Physiker auf das Gen. Dank der Arbeit der amerikanischen Physiker J. Watson, F. Crick und M. Wilkins erfuhren Biologen, wie das grundlegendste „lebende“ Molekül, die DNA, „strukturiert“ ist. Die Röntgenbeugungsanalyse machte es möglich, es zu sehen.

VII. Lehrer. Ich komme auf die Frage zurück: Was ist Licht? ( Antworten der Schüler.) Es stellt sich heraus, dass die Physik zum Newtonschen Lichtteilchen – dem Korpuskel – zurückgekehrt ist und die Vorstellung von Licht als Welle abgelehnt hat? Nein! Es ist unmöglich, das gesamte Erbe der Wellentheorie des Lichts auszumerzen! Schließlich sind Beugung, Interferenz und viele andere Phänomene seit langem bekannt, die experimentell bestätigen, dass Licht eine Welle ist. Was soll ich machen? ( Hypothesen der Studierenden.)

Da bleibt nur noch eines: Wellen irgendwie mit Teilchen zu verbinden. Erkennen Sie, dass es einen Kreis von Phänomenen gibt, in dem Licht Welleneigenschaften aufweist, und dass es einen anderen Kreis gibt, in dem die korpuskuläre Essenz des Lichts an erster Stelle steht. Mit anderen Worten: Schreiben Sie es auf! – Licht hat Quantenwellen-Dualität! Das ist die duale Natur des Lichts. Für Physiker war es sehr schwierig, zwei bisher unvereinbare Ideen zu einer zu vereinen. Ein Teilchen ist etwas Festes, Unveränderliches, von einer bestimmten Größe und räumlich begrenzt. Eine Welle ist etwas Fließendes, Unbeständiges und hat keine klaren Grenzen. Mehr oder weniger klar wurden diese Ideen durch das Konzept eines Wellenpakets verbunden. Dies ist so etwas wie eine Welle, die an beiden Enden „abgeschnitten“ ist, oder besser gesagt, ein Bündel von Wellen, die sich als Ganzes durch den Raum bewegen. Das Gerinnsel kann je nach Umgebung, in die es gelangt, schrumpfen oder sich ausdehnen. Es ähnelt einer fliegenden Feder.

Welche Eigenschaften des Wellenpakets ändern sich, wenn Licht von einem Medium in ein anderes übergeht? ( Antworten der Schüler.)

1927 schlug der amerikanische Physiker Lewis vor, dieses Wellenpaket zu nennen Photon(aus dem Griechischen φωτóς [phos, Fotos] – ). Was ist ein Photon? ( Die Studierenden arbeiten mit dem Lehrbuch und ziehen Schlussfolgerungen.)

Schlussfolgerungen. Ein Photon ist: ein Quantum elektromagnetischer Strahlung, ein masseloses Teilchen, ein ruhendes Photon existiert nicht, ein Teilchen, das sich im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit bewegt C= 3 10 8 m/s ist ein einziges Ganzes und unteilbar, die Existenz eines Bruchteils eines Photons ist unmöglich; E = hν, wo H= 6,63 · 10 -34 J · s; ν ist die Frequenz des Lichts; ein Teilchen mit Impuls ist ein elektrisch neutrales Teilchen.

Die Welt ist so strukturiert, dass Licht uns am häufigsten eine Wellennatur zeigt, bis wir seine Wechselwirkung mit der Materie betrachten. Und Materie erscheint vor uns in korpuskularer Form, bis wir anfangen, über die Natur interatomarer Bindungen, Übertragungsprozesse, elektrischen Widerstand usw. nachzudenken. Aber unabhängig von unserer Position in jedem Moment hat ein Mikroteilchen beide Eigenschaften.

Der Entstehungsprozess der Quantentheorie und insbesondere der Quantentheorie des Lichts ist zutiefst dialektisch. Die Ideen und Bilder der alten, klassischen Mechanik und Optik, angereichert mit neuen Ideen, kreativ auf die physikalische Realität übertragen, führten letztlich zu einer grundlegend neuen physikalischen Theorie.

Übung: Lesen Sie das philosophische Gesetz der Einheit und des Kampfes der Gegensätze und ziehen Sie eine Schlussfolgerung zu zwei Lichttheorien: Wellen- und Quantentheorie des Lichts.

VIII. Lehrer. Im Jahr 1924 äußerte der französische Physiker Louis de Broglie (ein ehemaliger militärischer Funktelegrafist) selbst für die mutigen Physiker dieser Zeit völlig paradoxe Gedanken über die Natur der Bewegung atomarer Teilchen. De Broglie schlug vor, dass sich die Eigenschaften von Elektronen und anderen Teilchen im Prinzip nicht von den Eigenschaften von Quanten unterscheiden! Daraus folgte, dass auch Elektronen und andere Teilchen Welleneigenschaften aufweisen sollten, sodass beispielsweise Elektronenbeugung beobachtet werden sollte. Und tatsächlich wurde es in Experimenten entdeckt, die 1927 unabhängig voneinander von den amerikanischen Physikern K.-J. Davisson und L. Germer, sowjetischer Physiker P.S. Tartakovsky und der englische Physiker J.-P. Thomson. Die De-Broglie-Wellenlänge wird nach folgender Formel berechnet:

Lassen Sie uns Probleme zur Berechnung der De-Broglie-Wellenlänge lösen (Anhang 4).

Wie Berechnungen zeigen, bewegt sich ein Valenzelektron innerhalb eines Atoms mit einer Geschwindigkeit von 0,01 Mit, wird an einem Ionenkristallgitter als Welle mit einer Wellenlänge von ~10 -10 m gebeugt, und die Wellenlänge einer Kugel, die mit einer Geschwindigkeit von etwa 500 m/s fliegt, beträgt etwa 10 -34 m. Eine so kleine Wellenlänge kann nicht registriert werden in irgendeiner Weise, und daher verhält sich die Kugel wie ein echtes Teilchen.

Der seit Beginn der Wissenschaft geführte Kampf zwischen den Vorstellungen von Diskretion und Kontinuität der Materie endete mit der Verschmelzung beider Vorstellungen in der Idee der dualen Eigenschaften von Elementarteilchen. Durch die Nutzung der Welleneigenschaften von Elektronen konnte die Auflösung von Mikroskopen deutlich gesteigert werden. Die Wellenlänge eines Elektrons hängt von der Geschwindigkeit und damit von der Spannung ab, die die Elektronen beschleunigt (siehe Aufgabe 5 in Anhang 4). In den meisten Elektronenmikroskopen ist die De-Broglie-Wellenlänge hundertmal kleiner als die Wellenlänge des Lichts. Es wurde möglich, noch kleinere Objekte bis hin zu einzelnen Molekülen zu sehen.

Die Wellenmechanik war geboren, die Grundlage des großen Gebäudes der Quantenphysik. De Broglie legte den Grundstein für die Theorie der Interferenz und Lichtbeugung, leitete die Plancksche Formel neu ab und stellte eine tiefe Korrelation zwischen der Bewegung von Teilchen und den mit ihnen verbundenen Wellen her.

Beim Studium einer Theorie haben wir immer die Grenzen der Anwendbarkeit dieser Theorie zur Kenntnis genommen. Die Grenzen der Anwendbarkeit der Quantentheorie sind noch nicht geklärt, ihre Gesetze sollten jedoch zur Beschreibung der Bewegung von Mikroteilchen in kleinen Raumregionen und bei hohen Frequenzen elektromagnetischer Wellen angewendet werden, wenn Messgeräte die Registrierung einzelner Quanten (Energie) ermöglichen ~10 -16 J). Um die Wechselwirkung von Materie und Röntgenstrahlung zu beschreiben, deren Energie zwei Größenordnungen über dem oben festgelegten Grenzwert liegt, ist es daher notwendig, die Gesetze der Quantenphysik anzuwenden und deren Eigenschaften zu beschreiben Für Radiowellen genügen die Gesetze der klassischen Elektrodynamik völlig. Es sei daran erinnert, dass das wichtigste „Testgelände“ der Quantentheorie die Physik des Atoms und des Atomkerns ist.

Zum Abschluss der heutigen Lektion stelle ich Ihnen noch einmal die Frage: Was ist Licht? ( Antworten der Schüler.)

Literatur

1. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B. Physik. 11. Klasse: pädagogisch. für allgemeinbildende Einrichtungen: Grund- und Berufsbildung. Ebenen. M.: Bildung, 2009.
2. Video-Enzyklopädie für die öffentliche Bildung. Lennauchfilm. Videostudio „Kvart“. [Elektronische Ressource] Kassette Nr. 2 „Wärmestrahlung“.
3. Tomilin A.N. Auf der Suche nach den Ursprüngen: Wissenschaftspop. Auflage. L.: Det. Literatur, 1990.
4. Quantenmechanik. Quantenelektrodynamik // Encycl. sl. junger Physiker / Comp. V.A. Tschujanow. M.: Pädagogik, 1984.
5. Koltun M. Welt der Physik. M.: Det. Literatur, 1984.
6. Solopov E.F. Philosophie: Lehrbuch. Hilfe für Studierende höher Lehrbuch Betriebe. M.: Vlados, 2003.
7. Ilchenko V.R. Kreuzung von Physik, Chemie, Biologie: Buch. für Studierende. M.: Bildung, 1986.
8. Katz Ts.B. Biophysik im Physikunterricht: Buch. für den Lehrer. M.: Bildung, 1988.

Elena Stepanowna Uvitskaya– Physiklehrer der höchsten Qualifikationskategorie, Absolvent des nach ihm benannten Staatlichen Pädagogischen Instituts Tula. L.N. Tolstoi im Jahr 1977 und wurde in den Ural versetzt, in die kleine Industriestadt Lysva, wo sie noch immer arbeitet. Ehrenarbeiter für Allgemeinbildung der Russischen Föderation, Gewinner Allrussischer Wettbewerb Lehrer für Physik und Mathematik (Dynasty Foundation). Absolventen bestehen seit vielen Jahren erfolgreich das Einheitliche Staatsexamen und besuchen Universitäten in Moskau, St. Petersburg, Jekaterinburg und Perm. Nachdem ich einmal über die Smaragdtafel gelesen hatte, war ich beeindruckt von der aktuellen Relevanz der Idee des legendären Hermes: Jedes Ding, jeder Gegenstand, jeder Prozess in unserem Universum trägt die Merkmale voneinander und eines einzigen Ganzen. Seitdem legt er großen Wert auf interdisziplinäre Zusammenhänge und Analogien: Physik und Biologie, Physik und Mathematik, Physik und Literatur und jetzt Physik und englische Sprache. Engagierte wissenschaftliche Arbeit mit Studierenden, insbesondere in Grundschule: Wo lebt Strom? Warum ist gewöhnliches Wasser so ungewöhnlich? Wie ist sie, die geheimnisvolle Welt der Sterne? Die Familie hat zwei Söhne, die beide einen Abschluss an der Staatlichen Technischen Universität Perm haben. Der Junior ist Ingenieur, der Senior ist Karate-Lehrer, hat einen schwarzen Gürtel, zweiten Dan, mehrfacher Meister Russlands, Teilnehmer der Weltmeisterschaft in Japan. Der Erfolg der Lehrerin wäre ohne die Hilfe ihres Mannes, eines ausgebildeten Elektroingenieurs, nicht möglich gewesen: bei der Entwicklung und Durchführung von Experimenten, der Entwicklung neuer Geräte und einfach bei der Unterstützung und Beratung, die in verschiedenen Lebenssituationen hilft.

Alle Bewerbungen finden Sie im . – Ed.

Die Rolle von Maxwells Theorie wurde am besten von dem berühmten Physiker Robert Feynman zum Ausdruck gebracht: „In der Geschichte der Menschheit (wenn wir sie beispielsweise in 10.000 Jahren betrachten) wird das bedeutendste Ereignis des 19. Jahrhunderts zweifellos Maxwells Entdeckung sein.“ die Gesetze der Elektrodynamik. Vor dem Hintergrund dieser wichtigen wissenschaftliche Entdeckung Bürgerkrieg in Amerika wird im selben Jahrzehnt wie ein kleiner Provinzvorfall aussehen.“

Planck zögerte lange, ob er sich für die Geisteswissenschaften oder die Physik entscheiden sollte. Alle Werke Plancks zeichnen sich durch Anmut und Schönheit aus. A. Einstein schrieb über sie: „Beim Studium seiner Werke gewinnt man den Eindruck, dass der Anspruch auf künstlerisches Können eine der Hauptquellen seiner Kreativität ist.“

Gerade heute dachte ich, dass der Beobachtereffekt theoretisch die Möglichkeit beweist, auf der physischen Ebene nicht nur seine Pläne und Projekte zu verwirklichen, sondern auch den Lichtkörper und ganz allgemein die Möglichkeit des Übergangs von einem Energiezustand in einen materiellen Zustand und zurück . Es stellt sich heraus, dass Sie in Ihrer Entwicklung eine Bewusstseinsebene erreichen können, die es Ihnen ermöglicht, nach Belieben entweder in Form von Materie oder in Form einer Welle zu existieren. ZU zum Beispiel, S Die Reinkarnation Jesu und sein Erscheinen vor den Jüngern nach der Kreuzigung in einem materiellen Körper passen perfekt in diese Theorie.
Nachfolgend finden Sie eine leichte Erinnerung daran, dass es einen „Beobachtereffekt“ gibt, sowie einen Auszug aus dem Buch, der das Prinzip der Priorität des Bewusstseins von der Quantenphysik auf die manifestierte Ebene überträgt.
„Ihr Leben ist dort, wo Ihre Aufmerksamkeit ist.“

Es ist dieses Postulat, das von Physikern in vielen Labors auf der ganzen Welt experimentell bewiesen wurde, egal wie seltsam es klingen mag.Es mag jetzt ungewöhnlich klingen, aber die Quantenphysik hat begonnen, die Wahrheit der uralten Antike zu beweisen: „Ihr Leben ist dort, wo Ihre Aufmerksamkeit ist.“ Insbesondere die Tatsache, dass ein Mensch mit seiner Aufmerksamkeit die umgebende materielle Welt beeinflusst, bestimmt die Realität, die er wahrnimmt.

Von Anfang an begann die Quantenphysik, die Vorstellung von der Mikrowelt und vom Menschen radikal zu verändern, beginnend in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts mit William Hamiltons Aussage über die wellenförmige Natur des Lichts und weiter mit den fortgeschrittenen Entdeckungen moderner Wissenschaftler. In der Quantenphysik gibt es bereits zahlreiche Belege dafür, dass die Mikrowelt nach völlig anderen physikalischen Gesetzen „lebt“, dass sich die Eigenschaften von Nanopartikeln von der dem Menschen vertrauten Welt unterscheiden, dass Elementarteilchen auf besondere Weise mit ihr interagieren.
Mitte des 20. Jahrhunderts kam Klaus Jenson bei Experimenten zu einem interessanten Ergebnis: bei physikalischen Experimenten subatomare Partikel und die Photonen reagierten genau auf die Aufmerksamkeit einer Person, was zu unterschiedlichen Endergebnissen führte. Das heißt, Nanopartikel reagierten auf das, worauf die Forscher gerade ihre Aufmerksamkeit richteten. Jedes Mal überrascht dieses Experiment, das bereits zu einem Klassiker geworden ist, Wissenschaftler. Es wurde viele Male in vielen Labors auf der ganzen Welt wiederholt und jedes Mal waren die Ergebnisse dieses Experiments identisch, was seinen wissenschaftlichen Wert und seine Zuverlässigkeit bestätigt.
Für dieses Experiment werden also eine Lichtquelle und ein Schirm (eine für Photonen undurchdringliche Platte) mit zwei Schlitzen vorbereitet. Das Gerät, das die Lichtquelle darstellt, „schießt“ Photonen in einzelnen Impulsen.

Foto 1.
Vor dem speziellen Fotopapier wurde ein spezieller Schirm mit zwei Schlitzen platziert. Wie erwartet erschienen auf dem Fotopapier zwei vertikale Streifen – Spuren von Photonen, die das Papier beleuchteten, als sie durch diese Schlitze gingen. Selbstverständlich wurde der Verlauf des Experiments überwacht.

Foto 2.
Als der Forscher das Gerät einschaltete und für eine Weile ins Labor zurückkehrte, war er unglaublich überrascht: Auf dem Fotopapier hinterließen die Photonen ein völlig anderes Bild – statt zweier vertikaler Streifen waren es viele.

Foto 3.
Wie konnte das passieren? Die auf dem Papier hinterlassenen Spuren waren charakteristisch für eine Welle, die durch die Risse lief. Mit anderen Worten: Es wurde ein Interferenzmuster beobachtet.

Foto 4.
Ein einfaches Experiment mit Photonen zeigte, dass die Welle bei Beobachtung (in Anwesenheit eines Detektorgeräts oder Beobachters) in einen Teilchenzustand übergeht und sich wie ein Teilchen verhält, sich jedoch in Abwesenheit eines Beobachters wie eine Welle verhält. Es stellte sich heraus, dass Fotopapier Spuren von Wellen zeigt, wenn man in diesem Experiment keine Beobachtungen macht, das heißt, es ist ein Interferenzmuster sichtbar. Dieses physikalische Phänomen wurde als „Beobachtereffekt“ bezeichnet.

Das oben beschriebene Teilchenexperiment gilt auch für die Frage „Gibt es einen Gott?“ Denn wenn mit der wachsamen Aufmerksamkeit des Beobachters etwas, das Wellennatur hat, im Zustand der Materie bleiben kann, reagiert und seine Eigenschaften verändert, wer beobachtet dann sorgfältig das gesamte Universum? Wer hält mit seiner Aufmerksamkeit die gesamte Materie in einem stabilen Zustand? Sobald ein Mensch in seiner Wahrnehmung davon ausgeht, dass er in einer qualitativ anderen Welt (zum Beispiel in der Welt Gottes) leben kann, tut dies nur er, der Mensch , seinen Entwicklungsvektor in diese Richtung zu ändern, und die Chancen, diese Erfahrung zu überleben, steigen um ein Vielfaches. Das heißt, es reicht aus, sich einfach die Möglichkeit einer solchen Realität einzugestehen. Sobald ein Mensch also die Möglichkeit akzeptiert, solche Erfahrungen zu sammeln, beginnt er tatsächlich damit, sie zu erwerben. Dies wird im Buch „AllatRa“ von Anastasia Novykh bestätigt:

„Alles hängt vom Beobachter selbst ab: Wenn ein Mensch sich selbst als Teilchen wahrnimmt (ein materielles Objekt, das nach den Gesetzen der materiellen Welt lebt), wird er die Welt der Materie sehen und wahrnehmen; Nimmt ein Mensch sich selbst als Welle wahr (Sinneserlebnisse, erweiterter Bewusstseinszustand), dann nimmt er die Welt Gottes wahr und beginnt sie zu verstehen, danach zu leben.“
Bei dem oben beschriebenen Experiment hat der Beobachter zwangsläufig Einfluss auf den Verlauf und die Ergebnisse des Experiments. Daraus ergibt sich ein sehr wichtiges Prinzip: Es ist unmöglich, ein System zu beobachten, zu messen und zu analysieren, ohne mit ihm zu interagieren. Wo Interaktion stattfindet, kommt es zu einer Änderung der Eigenschaften.
Die Weisen sagen, dass Gott überall ist. Bestätigen Beobachtungen von Nanopartikeln diese Aussage? Sind diese Experimente nicht eine Bestätigung dafür, dass das gesamte materielle Universum mit Ihm auf die gleiche Weise interagiert, wie beispielsweise der Beobachter mit Photonen interagiert? Zeigt diese Erfahrung nicht, dass alles, worauf die Aufmerksamkeit des Beobachters gerichtet ist, von ihm durchdrungen ist? Aus Sicht der Quantenphysik und des Prinzips des „Beobachtereffekts“ ist dies tatsächlich unvermeidlich, da das Quantensystem während der Wechselwirkung seine ursprünglichen Eigenschaften verliert und sich unter dem Einfluss von mehr verändert großes System. Das heißt, beide Systeme verändern sich gegenseitig, indem sie Energie und Informationen austauschen.

Wenn wir diese Frage weiter entwickeln, stellt sich heraus, dass der Beobachter die Realität vorgibt, in der er dann lebt. Dies manifestiert sich als Konsequenz seiner Wahl. In der Quantenphysik gibt es das Konzept der multiplen Realitäten, bei dem der Beobachter mit Tausenden möglicher Realitäten konfrontiert wird, bis er seine endgültige Entscheidung trifft und sich dabei nur für eine der Realitäten entscheidet. Und wenn er seine eigene Realität für sich selbst wählt, konzentriert er sich darauf und sie manifestiert sich für ihn (oder er für sie?).
Und wenn wir die Tatsache berücksichtigen, dass ein Mensch in der Realität lebt, die er selbst mit seiner Aufmerksamkeit unterstützt, kommen wir zu derselben Frage: Wenn alle Materie im Universum auf Aufmerksamkeit beruht, wer hält dann das Universum selbst mit seiner Aufmerksamkeit? Beweist dieses Postulat nicht die Existenz Gottes, des Einen, der das ganze Bild betrachten kann?

Bedeutet das nicht, dass unser Geist direkt an den Vorgängen in der materiellen Welt beteiligt ist? Wolfgang Pauli, einer der Begründer der Quantenmechanik, sagte einmal: „ Die Gesetze der Physik und des Bewusstseins müssen als komplementär betrachtet werden" Man kann mit Sicherheit sagen, dass Herr Pauli Recht hatte. Dies steht bereits kurz vor der weltweiten Anerkennung: Die materielle Welt ist eine illusorische Widerspiegelung unseres Geistes, und was wir mit unseren Augen sehen, ist nicht wirklich die Realität. Was ist dann Realität? Wo befindet es sich und wie kann ich es finden?
Immer mehr Wissenschaftler neigen zu der Annahme, dass auch das menschliche Denken den Prozessen der berüchtigten Quanteneffekte unterliegt. In einer vom Verstand gezeichneten Illusion zu leben oder die Realität für sich selbst zu entdecken – das entscheidet jeder für sich. Wir können Ihnen nur empfehlen, das oben zitierte AllatRa-Buch zu lesen. Dieses Buch beweist nicht nur wissenschaftlich die Existenz Gottes, sondern erklärt auch alles im Detail bestehende Realitäten, Messungen und enthüllt sogar die Struktur der Energiestruktur einer Person. Sie können dieses Buch völlig kostenlos von unserer Website herunterladen, indem Sie auf das Zitat unten klicken oder den entsprechenden Abschnitt der Website aufrufen.

Die Entstehung und Entwicklung der Quantentheorie führte zu einer Veränderung der klassischen Vorstellungen über die Struktur von Materie, Bewegung, Kausalität, Raum, Zeit, die Natur der Erkenntnis usw., was zu einer radikalen Veränderung des Weltbildes beitrug. Das klassische Verständnis eines materiellen Teilchens war durch seine scharfe Trennung von gekennzeichnet Umfeld, Besitz der eigenen Bewegung und Lage im Raum. In der Quantentheorie begann man, ein Teilchen als funktionalen Teil des Systems darzustellen, in dem es enthalten ist, ohne sowohl Koordinaten als auch Impuls zu haben. In der klassischen Theorie wurde Bewegung als die Bewegung eines mit sich selbst identischen Teilchens entlang einer bestimmten Flugbahn betrachtet. Die duale Natur der Teilchenbewegung erforderte den Verzicht auf eine solche Darstellung der Bewegung. Der klassische (dynamische) Determinismus wich dem probabilistischen (statistischen) Determinismus. Verstand man früher das Ganze als die Summe seiner Bestandteile, so offenbarte die Quantentheorie die Abhängigkeit der Eigenschaften eines Teilchens von dem System, in das es eingebunden ist. Das klassische Verständnis des kognitiven Prozesses war mit der Erkenntnis verbunden, dass ein materielles Objekt in sich existiert. Die Quantentheorie zeigte die Abhängigkeit des Wissens über ein Objekt von Forschungsverfahren. Wenn die klassische Theorie Anspruch auf Vollständigkeit erhob, entfaltete sich die Quantentheorie von Anfang an als unvollständig, basierend auf einer Reihe von Hypothesen, deren Bedeutung zunächst alles andere als klar war, und daher erhielten ihre Hauptbestimmungen unterschiedliche Interpretationen, unterschiedliche Interpretationen .
Meinungsverschiedenheiten entstanden vor allem über die physikalische Bedeutung der Dualität der Mikropartikel. De Broglie stellte zunächst das Konzept einer Pilotwelle vor, wonach eine Welle und ein Teilchen nebeneinander existieren, wobei die Welle das Teilchen anführt. Eine echte materielle Formation, die ihre Stabilität behält, ist ein Teilchen, da es Energie und Impuls besitzt. Die Welle, die das Teilchen trägt, steuert die Art der Bewegung des Teilchens. Die Amplitude der Welle an jedem Punkt im Raum bestimmt die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein Teilchen in der Nähe dieses Punktes befindet. Schrödinger löst im Wesentlichen das Problem der Teilchendualität, indem er es beseitigt. Für ihn wirkt das Teilchen wie eine reine Wellenformation. Mit anderen Worten: Ein Teilchen ist der Ort der Welle, an dem es konzentriert ist höchste Energie Wellen. Die Interpretationen von de Broglie und Schrödinger waren im Wesentlichen Versuche, visuelle Modelle im Geiste der klassischen Physik zu schaffen. Dies erwies sich jedoch als unmöglich.
Heisenberg schlug eine Interpretation der Quantentheorie vor, die (wie bereits gezeigt) auf der Tatsache beruhte, dass die Physik nur Konzepte und Größen verwenden sollte, die auf Messungen basieren. Daher gab Heisenberg die visuelle Darstellung der Bewegung eines Elektrons in einem Atom auf. Makrogeräte können die Bewegung eines Teilchens nicht beschreiben und gleichzeitig Impuls und Koordinaten (also im klassischen Sinne) aufzeichnen, da die Wechselwirkung des Geräts mit dem Teilchen grundsätzlich unvollständig kontrollierbar ist – die Messung des Impulses reicht aufgrund der Unsicherheitsbeziehung nicht aus möglich, die Koordinaten zu bestimmen und umgekehrt. Mit anderen Worten: Aufgrund der grundsätzlichen Ungenauigkeit der Messungen können die Vorhersagen der Theorie nur probabilistischer Natur sein, und die Wahrscheinlichkeit ist eine Folge der grundsätzlichen Unvollständigkeit der Informationen über die Bewegung des Teilchens. Dieser Umstand führte zu der Schlussfolgerung über den Zusammenbruch des Kausalitätsprinzips im klassischen Sinne, das die Vorhersage exakter Impuls- und Koordinatenwerte voraussetzte. Im Rahmen der Quantentheorie sprechen wir also nicht von Fehlern in der Beobachtung oder im Experiment, sondern von einem grundsätzlichen Mangel an Wissen, der durch die Wahrscheinlichkeitsfunktion ausgedrückt wird.
Heisenbergs Interpretation der Quantentheorie wurde von Bohr entwickelt und wurde als Kopenhagener Interpretation bekannt. Im Rahmen dieser Interpretation ist die Hauptbestimmung der Quantentheorie das Prinzip der Komplementarität, das heißt die Anforderung, im Erkenntnisprozess etwas zu erreichen vollständiges Bild des Untersuchungsgegenstandes, sich gegenseitig ausschließende Klassen von Konzepten, Instrumenten und Forschungsverfahren, die unter ihren spezifischen Bedingungen eingesetzt werden und sich gegenseitig ergänzen. Dieses Prinzip ähnelt der Heisenberg-Unschärferelation. Wenn es darum geht, Dynamik und Koordinaten als sich gegenseitig ausschließende und ergänzende Forschungsverfahren zu definieren, dann gibt es Gründe, diese Prinzipien zu identifizieren. Die Bedeutung des Komplementaritätsprinzips ist jedoch weiter gefasst als Unsicherheitsrelationen. Um die Stabilität des Atoms zu erklären, kombinierte Bohr klassische und Quantenkonzepte der Elektronenbewegung in einem Modell. Das Komplementaritätsprinzip ermöglichte somit die Ergänzung klassischer Ideen durch Quantenideen. Nachdem Bohr den Gegensatz zwischen den Wellen- und Korpuskulareigenschaften des Lichts identifiziert und ihre Einheit nicht gefunden hatte, neigte er dazu, über zwei äquivalente Beschreibungsmethoden nachzudenken – Welle und Korpuskular – mit ihrer anschließenden Kombination. Es ist also zutreffender zu sagen, dass das Komplementaritätsprinzip eine Weiterentwicklung der Unschärferelation ist, die die Beziehung zwischen Koordinate und Impuls ausdrückt.
Eine Reihe von Wissenschaftlern hat die Verletzung des Prinzips des klassischen Determinismus im Rahmen der Quantentheorie zugunsten des Indeternismus interpretiert. In Wirklichkeit hat hier das Prinzip des Determinismus seine Form verändert. Wenn im Rahmen der klassischen Physik zum Anfangszeitpunkt die Positionen und der Bewegungszustand der Elemente des Systems bekannt sind, ist es möglich, seine Position zu jedem zukünftigen Zeitpunkt vollständig vorherzusagen. Alle makroskopischen Systeme unterlagen diesem Prinzip. Selbst in den Fällen, in denen die Einführung von Wahrscheinlichkeiten erforderlich war, wurde stets davon ausgegangen, dass alle Elementarprozesse streng deterministisch seien und dass nur ihre große Nummer und die Verhaltensstörung zwingt einen dazu, sich statistischen Methoden zuzuwenden. In der Quantentheorie ist die Situation grundlegend anders. Um die Prinzipien der Deterternisierung umzusetzen, ist es notwendig, die Koordinaten und Impulse zu kennen, was durch die Unschärferelation verboten ist. Die Verwendung von Wahrscheinlichkeiten hat hier eine andere Bedeutung als in der statistischen Mechanik: Wurden in der statistischen Mechanik Wahrscheinlichkeiten zur Beschreibung großräumiger Phänomene verwendet, so werden in der Quantentheorie im Gegenteil Wahrscheinlichkeiten zur Beschreibung der Elementarprozesse selbst eingeführt. All dies bedeutet, dass in der Welt der Großkörper das dynamische Prinzip der Kausalität und in der Mikrowelt das probabilistische Prinzip der Kausalität gilt.
Die Kopenhagener Interpretation setzt einerseits eine Beschreibung von Experimenten im Sinne der klassischen Physik und andererseits die Anerkennung dieser Konzepte als unzutreffend mit der tatsächlichen Sachlage voraus. Es ist diese Inkonsistenz, die die Wahrscheinlichkeit der Quantentheorie bestimmt. Dabei spielen die Konzepte der klassischen Physik eine wichtige Rolle Komponente Natürliche Sprache. Wenn wir diese Konzepte nicht zur Beschreibung der von uns durchgeführten Experimente verwenden, werden wir uns nicht verstehen können.
Das Ideal der klassischen Physik ist die völlige Objektivität des Wissens. Aber in der Erkenntnis verwenden wir Instrumente, und dadurch wird, wie Heinserberg sagt, ein subjektives Element in die Beschreibung atomarer Prozesse eingeführt, da das Instrument vom Beobachter geschaffen wurde. „Wir müssen uns daran erinnern, dass das, was wir beobachten, nicht die Natur selbst ist, sondern die Natur, wie sie durch unsere Art, Fragen zu stellen, erscheint. Die wissenschaftliche Arbeit in der Physik besteht darin, der von uns verwendeten Sprache Fragen über die Natur zu stellen und zu versuchen, die Antwort in einem Experiment zu finden durchgeführt mit Hilfe der uns zur Verfügung stehenden Mittel. Gleichzeitig erinnern wir uns an die Worte von Bohr zur Quantentheorie: Wenn wir nach Harmonie im Leben suchen, dürfen wir das im Spiel des Lebens, in dem wir uns befinden, niemals vergessen Gleichzeitig wird deutlich, dass in unserem wissenschaftlichen Verhältnis zur Natur unsere eigene Tätigkeit dort wichtig wird, wo wir uns mit Bereichen der Natur befassen müssen, die nur mit den wichtigsten technischen Mitteln durchdrungen werden können.
Es erwies sich auch als unmöglich, klassische Raum- und Zeitkonzepte zur Beschreibung atomarer Phänomene zu verwenden. Hier ist, was ein anderer Schöpfer der Quantentheorie dazu schrieb: „Die Existenz des Wirkungsquantums hat einen völlig unerwarteten Zusammenhang zwischen Geometrie und Dynamik offenbart: Es stellt sich heraus, dass die Möglichkeit, physikalische Prozesse im geometrischen Raum zu lokalisieren, von ihrem dynamischen Zustand abhängt.“ Die Allgemeine Relativitätstheorie hat uns bereits gelehrt, die lokalen Eigenschaften der Raumzeit in Abhängigkeit von der Verteilung der Materie im Universum zu berücksichtigen. Die Existenz von Quanten erfordert jedoch eine viel tiefere Transformation und erlaubt uns nicht mehr, die Bewegung von a darzustellen physikalisches Objekt entlang einer bestimmten Linie in der Raumzeit (der Weltlinie) Es ist nicht mehr möglich, den Bewegungszustand anhand der Kurve zu bestimmen, die es im Zeitverlauf darstellt dynamischer Zustand nicht als Folge räumlich-zeitlicher Lokalisierung, sondern als unabhängiger und zusätzlicher Aspekt der physikalischen Realität.“
Diskussionen über das Problem der Interpretation der Quantentheorie brachten die Frage nach dem eigentlichen Status der Quantentheorie zum Vorschein – ob es sich um eine vollständige Theorie der Mikroteilchenbewegung handelt. Die Frage wurde erstmals von Einstein so formuliert. Seine Position drückte sich im Konzept der versteckten Parameter aus. Einstein ging von dem Verständnis der Quantentheorie als einer statistischen Theorie aus, die Muster beschreibt, die sich nicht auf das Verhalten eines einzelnen Teilchens, sondern seines Ensembles beziehen. Jedes Teilchen ist immer streng lokalisiert und hat gleichzeitig bestimmte Impuls- und Koordinatenwerte. Die Unsicherheitsbeziehung spiegelt nicht die reale Struktur der Realität auf der Ebene der Mikroprozesse wider, sondern die Unvollständigkeit der Quantentheorie – nur haben wir auf ihrer Ebene nicht die Möglichkeit, Impuls und Koordinaten gleichzeitig zu messen, obwohl sie tatsächlich existieren, sondern als versteckte Parameter (im Rahmen der Quantentheorie verborgen). Einstein hielt die Beschreibung des Zustands eines Teilchens mithilfe der Wellenfunktion für unvollständig und präsentierte die Quantentheorie daher in Form einer unvollständigen Theorie der Bewegung eines Mikroteilchens.
Bohr vertrat in dieser Diskussion die gegenteilige Position, basierend auf der Erkenntnis, dass die objektive Unsicherheit der dynamischen Parameter eines Mikroteilchens der Grund für die statistische Natur der Quantentheorie ist. Seiner Meinung nach lässt Einsteins Leugnung der Existenz objektiv unsicherer Größen die dem Mikroteilchen innewohnenden Wellenmerkmale ungeklärt. Bohr hielt eine Rückkehr zu klassischen Konzepten der Mikropartikelbewegung für unmöglich.
In den 50er Jahren Im 20. Jahrhundert kehrte D. Bohm zum Konzept der Pilotwelle von de Broglie zurück und stellte die Psi-Welle als ein reales Feld dar, das mit einem Teilchen verbunden ist. Befürworter der Kopenhagener Interpretation der Quantentheorie und sogar einige ihrer Gegner unterstützten Bohms Position nicht, aber sie trug zu einer tiefergehenden Ausarbeitung von de Broglies Konzept bei: Das Teilchen wurde als eine besondere Formation betrachtet, die entsteht und sich hineinbewegt das Psi-Feld, behält aber seine Individualität. Die Arbeiten von P. Vigier und L. Janosi, die dieses Konzept entwickelt haben, wurden von vielen Physikern als zu „klassisch“ beurteilt.
In der russischen philosophischen Literatur Sowjetzeit Die Kopenhagener Interpretation der Quantentheorie wurde wegen ihrer „Bekenntnis zu positivistischen Prinzipien“ bei der Interpretation des Erkenntnisprozesses kritisiert. Eine Reihe von Autoren verteidigten jedoch die Gültigkeit der Kopenhagener Interpretation der Quantentheorie. Mit der Ablösung des klassischen Ideals wissenschaftlicher Erkenntnis durch ein nichtklassisches Ideal ging die Einsicht einher, dass der Beobachter, der versucht, sich ein Bild von einem Objekt zu machen, nicht vom Messvorgang abgelenkt werden darf, d.h. Der Forscher ist nicht in der Lage, die Parameter des Untersuchungsobjekts so zu messen, wie sie vor dem Messvorgang waren. W. Heisenberg, E. Schrödinger und P. Dirac legten die Unschärferelation als Grundlage der Quantentheorie fest, in deren Rahmen Teilchen keinen bestimmten und unabhängigen Impuls und Koordinaten mehr hatten. Die Quantentheorie führte somit ein Element der Unvorhersehbarkeit und Zufälligkeit in die Wissenschaft ein. Und obwohl Einstein dem nicht zustimmen konnte, stimmte die Quantenmechanik mit dem Experiment überein und wurde daher zur Grundlage vieler Wissensgebiete.

„Wer nicht schockiert war, als er zum ersten Mal auf die Quantentheorie stieß, hat es wahrscheinlich einfach nicht verstanden.“ Niels Bohr

Die Prämissen der Quantentheorie sind so verblüffend, dass sie eher wie Science-Fiction wirken.

Ein Teilchen der Mikrowelt kann sich gleichzeitig an zwei oder mehr Orten befinden!

(Ein ganz aktuelles Experiment hat gezeigt, dass sich eines dieser Teilchen gleichzeitig an 3000 Orten befinden kann!)

Das gleiche „Objekt“ kann sowohl ein lokalisiertes Teilchen als auch eine sich im Raum ausbreitende Energiewelle sein.

Einstein postulierte, dass sich nichts schneller als mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen kann. Aber die Quantenphysik hat bewiesen: Subatomare Teilchen können sofort Informationen austauschen – und zwar in beliebiger Entfernung voneinander.

Die klassische Physik war deterministisch: Anhand der Anfangsbedingungen, wie Standort und Geschwindigkeit eines Objekts, können wir berechnen, wohin es fliegen wird. Die Quantenphysik ist probabilistisch: Wir können nie mit absoluter Sicherheit sagen, wie sich das untersuchte Objekt verhalten wird.

Die klassische Physik war mechanistisch. Es basiert auf der Prämisse, dass wir nur durch die Kenntnis der einzelnen Teile eines Objekts letztendlich verstehen können, was es ist.

Die Quantenphysik ist ganzheitlich: Sie zeichnet ein Bild des Universums als ein einziges Ganzes, dessen Teile miteinander verbunden sind und sich gegenseitig beeinflussen.

Und was vielleicht am wichtigsten ist: Die Quantenphysik zerstörte die Idee eines grundlegenden Unterschieds zwischen Subjekt oder Objekt, Beobachter und Beobachtetem – die 400 Jahre lang die wissenschaftlichen Köpfe dominiert hatte!

In der Quartphysik beeinflusst der Beobachter das beobachtete Objekt. Es gibt keine isolierten Beobachter des mechanischen Universums – alles ist an seiner Existenz beteiligt.

SCHOCK Nr. 1 – LEERER RAUM

Einer der ersten Risse in der Festkörperstruktur der Newtonschen Physik entstand durch die folgende Entdeckung: Atome sind die festen Bausteine ​​des physikalischen Universums! - bestehen hauptsächlich aus leerem Raum. Wie leer? Wenn man den Kern eines Wasserstoffatoms auf die Größe eines Basketballs vergrößert, wäre das einzige Elektron, das ihn umkreist, dreißig Kilometer entfernt, und zwischen dem Kern und dem Elektron gäbe es nichts. Wenn Sie sich also umschauen, denken Sie daran: Die Realität besteht aus den kleinsten Materiepunkten, die von Leere umgeben sind.

Dies ist jedoch nicht ganz richtig. Diese vermeintliche „Leere“ ist nicht wirklich leer: Sie enthält eine enorme Menge unglaublich kraftvoller Energie. Wir wissen, dass Energie immer dichter wird, wenn sie sich in tiefere Materieebenen bewegt (z. B. Atomkraft eine Million Mal stärker als Chemikalien). Wissenschaftler sagen heute, dass in einem Kubikzentimeter leerem Raum mehr Energie steckt als in der gesamten Materie im bekannten Universum. Obwohl Wissenschaftler es nicht messen konnten, sehen sie die Ergebnisse dieses Energiemeeres.

SCHOCK Nr. 2 – PARTIKEL, WELLE ODER WELLEPARTIKEL?

Das Atom besteht nicht nur fast vollständig aus „Raum“, sondern als Wissenschaftler es genauer untersuchten, stellten sie fest, dass die subatomaren Teilchen (die das Atom bilden) ebenfalls nicht fest sind. Und sie scheinen eine duale Natur zu haben. Je nachdem, wie wir sie beobachten, können sie sich entweder wie feste Mikrokörper oder wie Wellen verhalten.

Teilchen sind einzelne feste Objekte, die eine bestimmte Position im Raum einnehmen. Aber Wellen haben keinen „Körper“, sie sind nicht lokalisiert und breiten sich nicht im Raum aus.

Als Welle hat ein Elektron oder Photon (Lichtteilchen) keinen genauen Ort, sondern existiert als „Wahrscheinlichkeitsfeld“. Im Partikelzustand „kollabiert“ (kollabiert) das Wahrscheinlichkeitsfeld zu einem festen Objekt. Seine Koordinaten in der vierdimensionalen Raumzeit können bereits bestimmt werden.

Das ist überraschend, aber der Zustand eines Teilchens (Welle oder fester Gegenstand) wird durch Beobachtung und Messung bestimmt. Nicht gemessene und nicht beobachtbare Elektronen verhalten sich wie Wellen. Sobald wir sie während des Experiments der Beobachtung unterziehen, „kollabieren“ sie zu festen Partikeln und können im Weltraum aufgezeichnet werden.

Aber wie kann etwas gleichzeitig ein festes Teilchen und eine Flüssigkeitswelle sein? Vielleicht löst sich das Paradoxon, wenn wir uns an das erinnern, was wir kürzlich gesagt haben: Teilchen verhalten sich wie Wellen oder wie feste Objekte. Aber die Begriffe „Welle“ und „Teilchen“ sind nur Analogien aus unserer Alltagswelt. Das Konzept einer Welle wurde von Erwin Schrödinger in die Quantentheorie eingeführt. Er ist der Autor der berühmten „Wellengleichung“, die die Existenz von Welleneigenschaften in einem Festkörperteilchen vor dem Akt der Beobachtung mathematisch belegt. Einige Physiker bezeichnen subatomare Teilchen als „Wellenteilchen“, um etwas zu erklären, dem sie noch nie begegnet sind und das sie nicht vollständig verstehen können.

SCHOCK Nr. 3 – Quantensprünge und Wahrscheinlichkeit

Bei der Untersuchung des Atoms entdeckten Wissenschaftler, dass sich Elektronen, die sich um den Kern drehen, von Umlaufbahn zu Umlaufbahn bewegen, nicht wie gewöhnliche Objekte durch den Raum bewegen. Nein, sie legen die Distanz sofort zurück. Das heißt, sie verschwinden an einer Stelle und erscheinen an einer anderen. Dieses Phänomen wurde als Quantensprung bezeichnet.

Darüber hinaus erkannten die Wissenschaftler, dass sie nicht genau bestimmen konnten, wo in der neuen Umlaufbahn das fehlende Elektron auftauchen würde oder zu welchem ​​Zeitpunkt es einen Sprung machen würde. Sie konnten höchstens die Wahrscheinlichkeit (basierend auf der Schrödinger-Wellengleichung) für den neuen Standort des Elektrons berechnen.

„Die Realität, wie wir sie erleben, entsteht in jedem Moment in der Gesamtheit unzähliger Möglichkeiten“, sagt Dr. Satinover. - Aber echtes Geheimnis- ist, dass es im physischen Universum nichts gibt, was darüber entscheiden könnte, welche besondere Möglichkeit aus dieser Gesamtheit wahr wird. Es gibt keinen Prozess, der das feststellt.“

Somit sind Quantensprünge die einzigen wirklich zufälligen Ereignisse im Universum.

Schock Nr. 4 – Das Prinzip der Unsicherheit

In der klassischen Physik können alle Parameter eines Objekts, einschließlich seiner räumlichen Koordinaten und seiner Geschwindigkeit, mit einer Genauigkeit gemessen werden, die nur durch die Möglichkeiten experimenteller Technologien begrenzt ist. Aber auf der Quantenebene können Sie immer dann, wenn Sie eine quantitative Eigenschaft eines Objekts bestimmen, wie zum Beispiel die Geschwindigkeit, keine genauen Werte für seine anderen Parameter, wie zum Beispiel die Koordinaten, erhalten. Mit anderen Worten: Wenn Sie wissen, wie schnell sich ein Objekt bewegt, können Sie nicht wissen, wo es sich befindet. Und umgekehrt: Wenn man weiß, wo es ist, kann man nicht wissen, wie schnell es sich bewegt.

Egal wie anspruchsvoll die Experimentatoren sind, egal wie fortschrittliche Messtechnologien sie verwenden, sie sind nicht in der Lage, hinter diesen Schleier zu blicken.

Werner Heisenberg, einer der Pioniere der Quantenphysik, formulierte die Unschärferelation. Das Wesentliche ist: Egal wie sehr man es versucht, es ist gleichzeitig unmöglich, genaue Werte der Koordinaten und der Geschwindigkeit eines Quantenobjekts zu erhalten. Je präziser wir einen Parameter messen, desto unsicherer wird der andere.

SCHOCK Nr. 5 – NICHTLOKALITÄT, EPR-PARADOX UND BELLS THEOREM

Albert Einstein mochte die Quantenphysik nicht. Er beurteilte die probabilistische Natur subatomarer Prozesse, die in der Quantenphysik beschrieben werden, und sagte: „Gott würfelt nicht mit dem Universum.“ Aber Niels Bohr antwortete ihm: „Hör auf, Gott zu lehren, was er tun soll!“

1935 versuchten Einstein und seine Kollegen Podolsky und Rosen (EPR), die Quantentheorie zu besiegen. Wissenschaftler führten auf der Grundlage der Prinzipien der Quantenmechanik ein Gedankenexperiment durch und kamen zu einem paradoxen Ergebnis. (Er sollte die Unterlegenheit der Quantentheorie aufzeigen). Die Essenz ihrer Gedanken ist dies. Wenn wir zwei gleichzeitig erschienene Teilchen haben, bedeutet das, dass sie miteinander verbunden sind oder sich in einem Überlagerungszustand befinden. Schicken wir sie an verschiedene Enden des Universums. Dann ändern wir den Zustand eines der Teilchen. Dann gelangt der Quantentheorie zufolge sofort ein anderes Teilchen in denselben Zustand. Sofort! Am anderen Ende des Universums!

Eine solche Idee war so lächerlich, dass Einstein sie sarkastisch als „übernatürliche Fernwirkung“ bezeichnete. Nach seiner Relativitätstheorie kann sich nichts schneller als Licht fortbewegen. Und im EPR-Experiment stellte sich heraus, dass die Geschwindigkeit des Informationsaustauschs zwischen Teilchen unendlich ist! Darüber hinaus widersprach die bloße Vorstellung, dass ein Elektron den Zustand eines anderen Elektrons am gegenüberliegenden Rand des Universums „verfolgen“ könnte, völlig den allgemein akzeptierten Vorstellungen über die Realität und im Allgemeinen dem gesunden Menschenverstand.

Doch 1964 formulierte und bewies der irische theoretische Physiker John Bell einen Satz, aus dem er folgte: „lächerliche“ Schlussfolgerungen aus Gedankenexperiment EPR – stimmt!

Teilchen sind auf einer Ebene eng miteinander verbunden, die über Zeit und Raum hinausgeht. Daher sind sie in der Lage, Informationen sofort auszutauschen.

Die Idee, dass jedes Objekt im Universum lokal ist – d. h. existiert an einem Ort (Punkt) im Raum - nicht wahr. Alles auf dieser Welt ist nicht-lokal.

Dennoch ist dieses Phänomen ein gültiges Gesetz des Universums. Schrödinger sagte, dass die Beziehung zwischen Objekten nicht der einzige interessante Aspekt der Quantentheorie sei, aber der wichtigste. Im Jahr 1975 bezeichnete der theoretische Physiker Henry Stapp den Satz von Bell als „die bedeutendste Entdeckung der Wissenschaft“. Beachten Sie, dass er über Wissenschaft sprach, nicht nur über Physik.

(Der Artikel wurde auf der Grundlage der Materialien des Buches von W. Arntz, B. Chace, M. Vicente „The Rabbit Hole, oder was wissen wir über uns selbst und das Universum?“, Kapitel „Quantum Physics“, erstellt.)