Квантова механика: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
Vodnokon4e (беседа | приноси) Редакция без резюме |
Редакция без резюме |
||
Ред 116:
Тълкуването на Еверет за многото светове, формулирано през 1956 г., смята, че всички възможности, описани от квантовата теория, възникнат едновременно в [[мултивселена]]та, съставена предимно от независими паралелни вселени.<ref>{{cite web|url=http://plato.stanford.edu/entries/qm-everett/ |title=Everett's Relative-State Formulation of Quantum Mechanics (Stanford Encyclopedia of Philosophy) |publisher=Plato.stanford.edu |accessdate=18 август 2012}}</ref> Това не се постига чрез въвеждането на някои нови аксиоми към квантовата механика, а напротив, чрез премахване на аксиома на колапса на вълновия пакет. Всички възможни последователни състояния на измерената система и измервателната апаратура (включително наблюдател) са осъществени в реални физически, не само формално математически и други интерпретации – квантова суперпозиция. Такава суперпозиция на последователни комбинации на състоянието на различните системи се нарича квантово заплитане. Докато мултивселената е детерминистична, ние възприемаме недетерминистичното поведение управлявано от вероятности, защото можем да наблюдаваме само [[Вселена]]та. Тълкуването на Еверет е напълно съвместимо с експериментите на [[Джон Бел]] и ги прави интуитивно разбираеми. Въпреки това, според теорията на квантовата декохерентност тези „паралелни вселени“ никога няма да бъдат достъпни за нас. Недостъпността им може да се разбира по следния начин: веднъж след като измерването бъде направено, измерената система е заплетена както с физика, който прави измерването, така и с огромен брой други частици, някои от които са [[фотон]]и, които летят със скоростта на светлината към другия край на Вселената. За да се докаже, че вълновата функция не претърпява колабс, ще трябва да се върнат обратно всички тези частици и да бъдат измерени отново, заедно със системата, която първоначално е била измерена. Това е не само напълно непрактично, но дори и да е теоретично възможно, ще унищожи всяко доказателство, че оригиналното измерване е било осъществено, включително паметта на човека. Релационната квантова механика се появява в края на [[1990-те]] години като модерен вариант на Копенхагенската интерпретация.
== Приложение ==
Квантовата механика постига голям успех при обясняването на много от характеристиките на вселената. Това често е единствената теория, която може да разкрие индивидуалното поведение на [[субатомни частици]], които съставят всички форми на материята (електрони, протони, неутрони, фотони). Квантовата механика оказва силно влияние на [[Струнна теория|Струнната теория]], която е кандидат за [[теория на всичко]].
Квантовата механика е особено важна за разбирането на начина, по който отделните атоми се свързват чрез [[ковалентна връзка]], образувайки [[молекули]]. Прилагането на квантовата механика към химията се нарича квантова химия. Квантовата механика, също така, може да предсотави количествено прозрение в процесите на йонно и ковалентно свързване като изрично посочва молекулите, които са енергетически благоприятни.<ref>{{cite book|url=https://books.google.com/books?id=vdXU6SD4_UYC |title=Introduction to Quantum Mechanics with Applications to Chemistry |date= 1985|accessdate=2012-08-18|isbn=9780486648712|last1=Pauling |first1=Linus|last2=Wilson |first2=Edgar Bright}}</ref> Повечето от изчисленията в съвременната [[изчислителна химия]] разчитат на квантовата механика.
В много отношения съвременните технологии работят на мащаб, при който квантовите ефекти са значителни.
=== Електроника ===
Много от съвременните електронни устройства са проектирани така, че да се възползват от квантовите ефекти. Такива са [[лазер]]ът, [[транзистор]]ът (оттук и [[Интегрална схема|интегралната схема]]), [[Електронен микроскоп|електронният микроскоп]] и [[Магнитно-резонансна томография|магнитно-резонансната томография]]. Изучаването на [[полупроводници]]те довежда до изобретяването на [[диод]]а и транзистора, които днес са незаменими части от електронните системи, компютрите и телекомуникационните устройства. [[Светодиод]]ите представляват високоефективни източници на светлина.
Много електронни устройства работят чрез [[Тунелен преход|Тунелния ефект]]. Той съществува дори при простите ключове за осветление. Ключът не би работил, ако електроните не бяха подвластни на тунелния преход през слоя оксидация върху контактната повърхност на метала. [[Флаш-памет]]та, намираща се в [[USB флаш]] устройствата използва квантов тунелен преход за изтриване на клетките с памет. Някои устройства с отрицателно диференциално съпротивление също използват ефекта. Поведението му на отрицателно диференциално съпротивление може да бъде разбрано само с помощта на квантовата механика.
=== Криптография ===
Към момента учените търсят надеждни методи за директно манипулиране на квантовите състояния. Полагат се усилия за развиване на [[квантова криптография|квантовата криптография]], която на теория би позволила гарантирано сигурен пренос на информация.
Присъщо предимство на квантовата криптография, в сравнение с класическата [[криптография]], е засичането на пасивно [[подслушване]]. Това е естествен резултат от поведението на квантовите битове – поради [[Ефект на наблюдателя|Ефекта на наблюдателя]], ако бит в суперпозиция се наблюдава/подслушва, състоянието му ще премине от суперпозиция в собствено. Тъй като получателят очаква да получи бит в състояние на суперпозиция, той ще значе, че комуникацията е била компрометирана.<ref>{{cite book|last1=Schneier|first1=Bruce|author-link=Bruce Schneier|title=Applied Cryptography|date=1993|publisher=Wiley|isbn=978-0471117094|page=554|edition=2nd}}</ref>
=== Квантови изчисления ===
Друга цел е разработване на [[Квантов компютър|квантовите компютри]], за които се очаква да извършват определени изчислителни задачаи многократно по-бързо от класически компютри. Вместо да използват класически битове, квантовите компютри използват [[кюбит]]и, които могат да са в състояние на суперпозиция. Квантовите програмисти могат да манипулират тази суперпозиция, за да решават задачи, които класическите компютри не биха могли да решат лесно, като например търсене в несортирани бази данни или [[факторизация на цели числа]]. От [[IBM]] твърдят, че развиването на квантовите изчисления би довело до прогрес в медицината, логистиката, финансовите услуги, [[Изкуствен интелект|изкуствения интелект]] и интернет сигурността.<ref>{{cite web|title=Applications of Quantum Computing|url=https://www.research.ibm.com/ibm-q/learn/quantum-computing-applications/|website=research.ibm.com|accessdate=28 юни 2017}}</ref>
Друга тема на изследване е [[Квантова телепортация|квантовата телепортация]], която се занимава с техники за пренос на квантова информация на произволно голямо разстояние.
=== Едромащабни квантови ефекти ===
Докато квантовата механика се отнася главно за малкищ мащаб на атомите, материя и енергията, някои системи проявяват квантови ефекти в голям мащаб. [[Свръхфлуидност]]та (протичането на течност без триене при температури близо до [[Абсолютна нула|абсолютната нула]]) е пример за това. [[Свръхпроводимост]]та (протичането без триене на газ от електрони в проводим материал) също е тясно свързана с квантовата механика при достатъчно ниска температура.
=== Квантова теория ===
Квантовата теория предоставя точни описания за много необясними досега явления, като например излъчването на идеално черно тяло и стабилността на електронните [[Атомна орбитала|орбитали]] в атомите. Тя е изяснила работата на различни биологични системи, включително рецепторите за [[обоняние]] и [[структура на протеините|структурата на протеините]].<ref>{{cite web|last=Anderson |first=Mark |url=http://discovermagazine.com/2009/feb/13-is-quantum-mechanics-controlling-your-thoughts/article_view?b_start:int=1&-C |title=Is Quantum Mechanics Controlling Your Thoughts? | Subatomic Particles |publisher=Discover Magazine |date=13 януари 2009 |accessdate=18 август 2012}}</ref> Скорошните изследвания върху [[фотосинтеза]]та сочат, че квантовата теория играе важна роля в този фундаментален процес за много растения и организми.<ref>{{cite web|url=http://physicsworld.com/cws/article/news/41632 |title=Quantum mechanics boosts photosynthesis |publisher=physicsworld.com |accessdate=23 октомври 2010}}</ref> Все пак, [[Класическа физика|класическата физика]] често може да даде добри приближения на резултатите, особено когато е замесен голям брой частици или големи [[Квантово число|квантови числа]].
== Бележки ==
| |||