Обзор, концепции и история квантовой физики

Квантовая физика - это изучение поведения иметь значение и энергия на молекулярном, атомном, ядерном и даже меньшем микроскопических уровнях. В начале 20-го века ученые обнаружили, что законы, управляющие макроскопическими объектами, не функционируют одинаково в таких маленьких сферах.

«Квант» происходит от латинского значения «сколько». Это относится к дискретным единицам вещества и энергии, которые предсказаны и наблюдаются в квантовой физике. Даже пространство и время, которые кажутся чрезвычайно непрерывными, имеют наименьшие возможные значения.

Когда ученые получили технологию для измерения с большей точностью, наблюдалось странное явление. Рождение квантовой физики объясняется работой Макса Планка 1900 года по излучению черного тела. Разработка месторождения была сделана Макс Планк, Альберт Эйнштейн, Нильс БорРичард Фейнман, Вернер Гейзенберг, Эрвин Шредингер и другие светящиеся фигуры на местах. По иронии судьбы, Альберт Эйнштейн имел серьезные теоретические проблемы с квантовой механикой и много лет пытался опровергнуть или изменить ее.

В области квантовой физики наблюдение чего-либо действительно влияет на происходящие физические процессы. Световые волны действуют как частицы, а частицы действуют как волны (называемые дуальность волновой частицы). Материя может перемещаться из одного места в другое, не проходя через промежуточное пространство (так называемое квантовое туннелирование). Информация мгновенно перемещается на огромные расстояния. Фактически, в квантовой механике мы обнаруживаем, что вся вселенная на самом деле представляет собой ряд вероятностей. К счастью, он ломается при работе с крупными объектами, что продемонстрировано Кот Шредингера мысленный эксперимент.

Одним из ключевых понятий является квантовая запутанность, который описывает ситуацию, когда множество частиц связаны таким образом, что измерение квантового состояния одной частицы также накладывает ограничения на измерения других частиц. Это лучше всего иллюстрируется ЭПР Парадокс. Хотя первоначально это был мысленный эксперимент, теперь это было подтверждено экспериментально посредством испытаний чего-то известного как Теорема Белла.

Квантовая оптика является областью квантовой физики, которая фокусируется в основном на поведении света или фотонов. На уровне квантовой оптики поведение отдельных фотонов влияет на исходящий свет, в отличие от классической оптики, разработанной сэром Исааком Ньютоном. Лазеры являются одним из приложений, которые вышли из исследования квантовой оптики.

Квантовая электродинамика (КЭД) - это исследование взаимодействия электронов и фотонов. Он был разработан в конце 1940-х годов Ричардом Фейнманом, Джулианом Швингером, Синитро Томонажем и другими. Предсказания КЭД относительно рассеяния фотонов и электронов с точностью до одиннадцати знаков после запятой.

Единая теория поля представляет собой набор исследовательских путей, которые пытаются согласовать квантовую физику с Теория относительности Эйнштейначасто пытаясь объединить фундаментальные силы физики. Некоторые типы унифицированных теорий включают (с некоторым совпадением):

• Квантовая гравитация
• Loop Quantum Gravity
• Теория струн / Теория суперструн / М-теория
• Великая Единая Теория
• Суперсимметрия
• Теория Всего

Квантовая физика иногда называется квантовой механикой или квантовой теорией поля. Он также имеет различные подполя, как обсуждалось выше, которые иногда используются взаимозаменяемо с квантовой физикой, хотя квантовая физика на самом деле является более широким термином для всех этих дисциплин.

Самые ранние находки

• Излучение черного тела
• Фотоэлектрический эффект

Волна-Дуальность Частицы

• Эксперимент Янга с двумя щелями
• Гипотеза де Бройля

Эффект Комптона

Принцип неопределенности Гейзенберга

Причинность в квантовой физике - мысленные эксперименты и интерпретации

• Копенгагенская интерпретация
• Кот Шредингера
• ЭПР Парадокс
• Интерпретация многих миров