Некоторые вещи квантовой механики стали выглядеть чуть яснее

Цифровой океанHi-Tech

Квантoвaя механика «для чaйников»

«Думаю, я смело могу утверждать, что квантовую механику не понимает никто», — сказал нобелевский лауреат Ричард Фейнман в 1964 году. С тех пор прошло больше половины столетия, и некоторые вещи стали выглядеть чуть яснее

Teкст: Сepгей Aпресов

1Что вooбщe знaчит «квaнтoвый»?

Слово «квант» означает минимальную неделимую порцию чего-либо. Например, фотон — это квант света. Квантовая механика изучает природу сверхмалых, атомных и субатомных, частиц. К ним относятся, например, электроны, протоны и те же фотоны. Также их называют элементарными частицами.

Способности и свойства сверхмалых объектов кажутся парадоксальными. Частицы могут находиться в нескольких местах одновременно. В школьных учебниках химии упоминаются электронные облака — совокупность точек, где с наибольшей вероятностью может находиться электрон. И во всех этих точках он присутствует в одно и то же время!

У электронов есть и другие свойства, например так называемый спин, собственный момент импульса. И он тоже может принимать разные значения одновременно. Способность элементарной частицы пребывать сразу в разных местах и состояниях называют суперпозицией.

Другое «странное» свойство квантовых объектов — спутанность. Например, в лаборатории можно получить пару фотонов в спутанном состоянии. И тогда, на каком бы расстоянии друг от друга они ни оказались (теоретически хоть в разных галактиках), изменение состояния одного из них повлияет и на другой. С эффектом спутанности связаны проекты квантовой телепортации.

2И я дoлжeн в это пpoсто повеpить?

Вовсе нет. «Странности» микромира легко объяснить. Достаточно вспомнить, что квантовые объекты, хоть и являются частицами, проявляют свойства волны. Всем известно, что свет, состоящий из фотонов, — это электромагнитная волна определенной частоты. Частота поменьше соответствует красному цвету, побольше — фиолетовому.

Представьте, как вы бросаете камень в аквариум. По всей поверхности воды расходятся круги. Получается, волна находится повсюду, то есть в разных местах одновременно. Сделаем волну посложнее — бросим еще один камень. Теперь посмотрим на происходящее в аквариуме сбоку, через стекло. Мы увидим волнистую линию с гребнями разной высоты. Именно так рисуют волновую функцию фотона на графике.

Взгляните на рисунок. Амплитуда волны определяет положение частицы: чем выше гребень, тем больше вероятность при измерении обнаружить там наш фотон. Несколько гребней — наглядное графическое отображение суперпозиции. Частота волны характеризует «количество движения» — момент импульса.

Как объяснить спутанность? Когда вы бросили в аквариум два камня, две волны оказали друг на друга влияние. Можно сказать, что одна волна оставила в другой отпечаток, и наоборот. Так же спутываются волновые функции двух частиц. Теперь, на какое бы расстояние их ни разнесли, при измерении они дадут в чем-то похожие результаты. При этом никакого канала, по которому информация передается быстрее скорости света, между частицами нет. Они просто похожи друг на друга.

3Kaжeтся, в этой истopии eще был кот?

Австрийский физик Эрвин Шрёдингер, один из основоположников квантовой механики, предложил мысленный эксперимент: «Посадим кошку в стальной сейф вместе с адской машиной. В счетчик Гейгера положена крупинка радиоактивного вещества, столь малая, что за час может распасться один из атомов, но с той же вероятностью может не распасться ни один. Если атом распадется, счетчик приведет в действие молоточек, который разобьет колбу с синильной кислотой… Волновая функция всей системы выразила бы это тем, что живая и мертвая кошка смешаны или размазаны в одинаковых пропорциях».

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Великие китайские застенки Великие китайские застенки

Битва двух крупных идеологий – это всегда неаппетитно, хотя иногда и грандиозно

Maxim
Защитим личные границы Защитим личные границы

Мы тонко чувствуем вторжение на личную территорию. Но как ее защитить?

Psychologies
Дать голос пострадавшим: как Мэри Колвин стала знаковой фигурой военной журналистики Дать голос пострадавшим: как Мэри Колвин стала знаковой фигурой военной журналистики

Чем отличается женский взгляд на вооруженные конфликты

Forbes
В царстве холода В царстве холода

Что интересного можно увидеть в Русской Арктике?

Отдых в России
Как справиться с паническими атаками на фоне информационного негатива Как справиться с паническими атаками на фоне информационного негатива

Как справляться с информационной интоксикацией, не выпадая из новостной повестки

Psychologies
Наринэ Абгарян: «Молчание цвета». Истории о любви и надежде Наринэ Абгарян: «Молчание цвета». Истории о любви и надежде

Рассказ «Не расстраивайся, моя любимая» Наринэ Абгарян

СНОБ
10 фактов о пылевых клещах, которые надо знать 10 фактов о пылевых клещах, которые надо знать

Эти микроорганизмы обитают там, где есть пыль

CHIP
Интервью с группой «Сова» о новом альбоме «В памяти навечно» Интервью с группой «Сова» о новом альбоме «В памяти навечно»

Группа «Сова» о новом альбоме «В памяти навечно», зимней музыке и Екатеринбурге

СНОБ
Почему пароход был «философским»? Почему пароход был «философским»?

Почему пароход был философским и что собой вообще представляла русская философия

Дилетант
Упрямый характер: история и современность автомобильной марки Audi Упрямый характер: история и современность автомобильной марки Audi

Непростая история взлетов и падений Audi

Вокруг света
Вон из России! Вон из России!

Осенью 1922-го от причалов отходили не только корабли с белогвардейцами

Дилетант
Улыбайся смелее! Улыбайся смелее!

Развенчиваем 10 живучих мифов об имплантации зубов

Лиза
Нормальные герои Нормальные герои

Картина «Строители Братска» Виктора Попкова

Вокруг света
Куросава по-американски: как азиатские режиссеры повлияли на Голливуд Куросава по-американски: как азиатские режиссеры повлияли на Голливуд

Режиссеры, которые опираются на фильмы азиатских мастеров кинематографа

Правила жизни
«Лишь тогда она достигнет полноты…» «Лишь тогда она достигнет полноты…»

Послереволюционная русская эмиграция — одна из самых драматичных страниц ХХ века

Дилетант
Как люди с инвалидностью ищут работу, создают безбарьерную среду и говорят о себе Как люди с инвалидностью ищут работу, создают безбарьерную среду и говорят о себе

Почему инвалидность — не столько медицинское, сколько социальное явление

Forbes
Одна вокруг света: дорога в никуда и рассвет в джунглях Одна вокруг света: дорога в никуда и рассвет в джунглях

192-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Манаус

Forbes
Золотые кольцо и осень Золотые кольцо и осень

Драматург Валентин Красногоров проехался по Золотому кольцу

Отдых в России
Сумах — красный, коварный, пряный Сумах — красный, коварный, пряный

В переводе с арамейского слово «сумах» (или «сумак») означает «красный»

Наука и жизнь
Все сама: как нехватка мужчин влияет на браки, рождаемость и социальную напряженность Все сама: как нехватка мужчин влияет на браки, рождаемость и социальную напряженность

Как гендерная диспропорция в обществах влияет на женщин?

Forbes
Похудеть без тренировок и диет: проверенные способы избавиться от лишнего веса Похудеть без тренировок и диет: проверенные способы избавиться от лишнего веса

Наука знает эффективные способы похудеть

TechInsider
История Forsal История Forsal

Как исследователь Арктики очаровал Nike?

Inc.
Громко кричат и красиво умирают: как хорроры изображают женщин Громко кричат и красиво умирают: как хорроры изображают женщин

Что изображение женщин в фильмах ужасов говорит о социальных установках?

Forbes
Как перевернуть генетическую пирамиду Как перевернуть генетическую пирамиду

Прогресс в отечественной селекции растений и животных может быть ускорен

Эксперт
Утомленные призраками Утомленные призраками

Зачем кино воскрешает тиранов и почему не может их отпустить

Weekend
Можно ли с помощью гипноза управлять людьми: научный подход Можно ли с помощью гипноза управлять людьми: научный подход

Возможности гипноза интригуют людей уже несколько столетий

TechInsider
«Войны всегда идут не так, как планировалось». Рэй Далио о том, как мир оказался на пороге самого серьезного экономического и политического шока за последние сто лет «Войны всегда идут не так, как планировалось». Рэй Далио о том, как мир оказался на пороге самого серьезного экономического и политического шока за последние сто лет

Рэй Далио о том, как мир оказался на пороге такого серьезного шока

Inc.
Танцевальная чума: как танец убивал людей и поднимал демографию Танцевальная чума: как танец убивал людей и поднимал демографию

Танцевальная чума 1518 года

TechInsider
Иван Шадр в Новой Третьяковке: в плену соцреализма Иван Шадр в Новой Третьяковке: в плену соцреализма

В Третьяковской галерее проходит выставка классика советской скульптуры

Эксперт
Не теряйте меня (и себя) Не теряйте меня (и себя)

События и испытания последних лет лишь подливают масла в огонь нашей тревожности

Psychologies
Открыть в приложении