Преглед, понятия и история на квантовата физика

Квантовата физика е изследването на поведението на въпрос и енергия на молекулни, атомни, ядрени и дори по-малки микроскопични нива. В началото на 20 век учените откриват, че законите, управляващи макроскопичните обекти, не функционират еднакво в такива малки сфери.

„Квант“ идва от латинското, което означава „колко“. Той се отнася до отделните единици материя и енергия, които се прогнозират и наблюдават в квантовата физика. Дори пространството и времето, които изглеждат изключително непрекъснати, имат най-малките възможни стойности.

Докато учените добиват технологията за измерване с по-голяма точност, се наблюдават странни явления. Раждането на квантовата физика се приписва на книгата на Макс Планк от 1900 г. за излъчването на черното тяло. Разработването на полето беше извършено от Макс Планк, Алберт Айнщайн, Нилс Бор, Ричард Файнман, Вернер Хайзенберг, Ервин Шрьодингер и други светилни фигури в областта. По ирония на съдбата Алберт Айнщайн имаше сериозни теоретични проблеми с квантовата механика и се опитваше в продължение на много години да я опровергае или модифицира.

В областта на квантовата физика наблюдението на нещо всъщност влияе на физическите процеси, които протичат. Светлинните вълни действат като частици, а частиците действат като вълни (наречени двойност на вълновите частици). Материята може да премине от едно място на друго, без да се движи през интервенционното пространство (наречено квантово тунелиране). Информацията се движи моментално на огромни разстояния. Всъщност в квантовата механика откриваме, че цялата Вселена всъщност е поредица от вероятности. За щастие, той се разгражда при работа с големи предмети, както е показано от Котка на Schrodinger мисловен експеримент.

Едно от ключовите понятия е квантово заплитане, която описва ситуация, при която множество частици са свързани по такъв начин, че измерването на квантовото състояние на една частица също поставя ограничения върху измерванията на другите частици. Това е най-добре показано от Парадокс на EPR. Макар първоначално мисловен експеримент, това сега е потвърдено експериментално чрез тестове на нещо известно като Теорема на Бел.

Квантова оптика е клон на квантовата физика, който се фокусира предимно върху поведението на светлината или фотоните. На нивото на квантовата оптика поведението на отделните фотони има отношение към изходящата светлина, за разлика от класическата оптика, която е разработена от сър Исак Нютон. Лазерите са едно приложение, което излезе от изследването на квантовата оптика.

Квантовата електродинамика (QED) е изследването на взаимодействието на електрони и фотони. Той е разработен в края на 40-те години на миналия век от Ричард Фейнман, Джулиан Швингер, Синитро Томонаж и други. Прогнозите на QED относно разсейването на фотоните и електроните са точни до единадесет десетични знака.

Единна теория на полето е съвкупност от изследователски пътища, които се опитват да съгласуват квантовата физика с Теорията на Айнщайн за общата относителност, често като се опитвате да консолидирате основни сили на физиката. Някои видове унифицирани теории включват (с някои припокривания):

• Квантова гравитация
• Квантова гравитация на веригата
• Теория на струните / Теория на суперструните / М-теория
• Велика обединена теория
• Суперсиметрията
• Теория на всичко

Квантовата физика понякога се нарича квантова механика или квантова теория на полето. Той също така има различни подполета, както беше обсъдено по-горе, които понякога се използват взаимозаменяемо с квантовата физика, въпреки че квантовата физика всъщност е по-широкият термин за всички тези дисциплини.

Най-ранни констатации

• Черно излъчване на тялото
• Фотоефект

Двойственост на вълната-частици

• Експеримент с двойни цепки на Йънг
• Хипотеза на Де Бройл

Ефектът на Комптон

Принцип на несигурността на Хайзенберг

Причинност в квантовата физика - мисловни експерименти и интерпретации

• Копенхагенското тълкуване
• Котка на Schrodinger
• Парадокс на EPR
• Тълкуването на много светове