డమ్మీస్ కోసం ఐదు ప్రయోగాలలో క్వాంటం ఫిజిక్స్ యొక్క ప్రాథమిక అంశాలు. డమ్మీస్ కోసం క్వాంటం ఫిజిక్స్

డమ్మీల కోసం వారంటీ లేదా క్వాంటం ఫిజిక్స్ కింద కారును తిరిగి ఇవ్వడం.

అది 3006వ సంవత్సరం అనుకుందాం. మీరు "కనెక్ట్"కి వెళ్లి, 600 సంవత్సరాల పాటు వాయిదాలలో బడ్జెట్ చైనీస్ టైమ్ మెషీన్‌ను కొనుగోలు చేయండి. బుక్‌మేకర్ ఆఫీస్‌ను ఓడించడానికి మీరు ఒక వారం ముందుగానే రహస్యంగా వెళ్లాలనుకుంటున్నారు. పెద్ద జాక్‌పాట్ కోసం ఎదురుచూస్తూ, మీరు నీలిరంగు ప్లాస్టిక్ బాక్స్‌పై రాక తేదీని పిచ్చిగా టైప్ చేయండి...

మరియు ఇక్కడ నవ్వు ఉంది: నికాడిమ్-క్రోనాన్ కన్వర్టర్ దానిలో కాలిపోతుంది. యంత్రం, మరణ శబ్దాన్ని పలుకుతూ, మిమ్మల్ని 62342 సంవత్సరంలోకి విసిరివేస్తుంది. మానవజాతి బ్యాక్-హీలర్లు మరియు అగ్లోమెరేట్లుగా విభజించబడింది మరియు సుదూర గెలాక్సీలలో చెల్లాచెదురుగా ఉంది. సూర్యుడు గ్రహాంతరవాసులకు విక్రయించబడ్డాడు, భూమి పెద్ద రేడియోధార్మిక సిలికాన్ పురుగులచే పాలించబడుతుంది. వాతావరణం ఫ్లోరిన్ మరియు క్లోరిన్ మిశ్రమం. ఉష్ణోగ్రత మైనస్ 180 డిగ్రీలు. భూమి క్షీణించింది మరియు మీరు అదనంగా, పదిహేను మీటర్ల దూరంలో ఉన్న ఫ్లోరైట్ స్ఫటికాల రాతిపై పడతారు. మీ చివరి శ్వాసలో, మీరు మీ కీచైన్‌కి ఒక ఇంటర్‌టెంపోరల్ కాల్ చేయడానికి మీ పౌర గెలాక్సీ హక్కును వినియోగించుకుంటారు. "కనెక్ట్ చేయబడిన" టెక్నికల్ సపోర్ట్ సెంటర్‌కు కాల్ చేయండి, ఇక్కడ టైం మెషీన్‌కు గ్యారెంటీ 100 సంవత్సరాలు అని మర్యాదపూర్వక రోబోట్ మీకు తెలియజేస్తుంది మరియు వారి సమయంలో అది పూర్తిగా ఉపయోగపడుతుంది మరియు 62342లో మీరు మానవ ప్రసంగం ద్వారా మిలియన్ల పెన్నీలను ఉచ్చరించలేని మొత్తాన్ని అందుకున్నారు. వాయిదాలలో ఒకసారి చెల్లించని విధానం.

ఆశీర్వదించండి మరియు రక్షించండి! ప్రభూ, అటువంటి అవకాశాలు అసాధ్యమైన ఈ పాతికేళ్ల గతంలో మనం జీవిస్తున్నందుకు ధన్యవాదాలు!
…అయినప్పటికీ, లేదు! వివిధ వైజ్ఞానిక కల్పనా రచయితలకు కనిపించే విధంగా చాలా ప్రధాన శాస్త్రీయ ఆవిష్కరణలు అటువంటి పురాణ ఫలితాలను ఇవ్వవు.

లేజర్‌లు నగరాలు మరియు గ్రహాలను కాల్చవు - అవి సమాచారాన్ని రికార్డ్ చేస్తాయి మరియు ప్రసారం చేస్తాయి, పాఠశాల పిల్లలను అలరించాయి. నానోటెక్నాలజీ విశ్వాన్ని నానోబోట్‌ల స్వయం ప్రతిరూపాల సమూహంగా మార్చదు. వారు రెయిన్‌కోట్‌ను మరింత జలనిరోధితంగా మరియు కాంక్రీటు మరింత మన్నికైనదిగా చేస్తారు. సముద్రంలో పేలిన అణుబాంబు హైడ్రోజన్ కేంద్రకాల యొక్క థర్మోన్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్ యొక్క గొలుసు ప్రతిచర్యను ఎప్పుడూ ప్రారంభించలేదు మరియు మనల్ని మరొక సూర్యునిగా మార్చలేదు. హాడ్రాన్ కొలైడర్ గ్రహాన్ని లోపలికి తిప్పలేదు మరియు మొత్తం ప్రపంచాన్ని కాల రంధ్రంలోకి లాగలేదు. కృత్రిమ మేధస్సు ఇప్పటికే సృష్టించబడింది, కానీ ఇది మానవాళిని నాశనం చేసే ఆలోచనను మాత్రమే అపహాస్యం చేస్తుంది.
సమయ యంత్రం మినహాయింపు కాదు. వాస్తవం ఏమిటంటే ఇది గత శతాబ్దం మధ్యలో సృష్టించబడింది. ఇది దానికదే ముగింపుగా నిర్మించబడలేదు, కానీ ఒక చిన్న, నాన్‌డిస్క్రిప్ట్, కానీ చాలా విశేషమైన పరికరాన్ని సృష్టించే సాధనంగా మాత్రమే.

ఒక సమయంలో, ప్రొఫెసర్ డిమిత్రి నికోలెవిచ్ గ్రాచెవ్ రేడియో ఉద్గారాలకు వ్యతిరేకంగా సమర్థవంతమైన రక్షణ మార్గాలను సృష్టించే ప్రశ్నతో చాలా అయోమయంలో పడ్డాడు. మొదటి చూపులో పని అసాధ్యం అనిపించింది - ప్రతి రేడియో వేవ్ కోసం పరికరం అదే దానికి ప్రతిస్పందనగా దాని స్వంతదానిని ఇవ్వాలి మరియు అదే సమయంలో సిగ్నల్ మూలానికి ఏ విధంగానూ ముడిపడి ఉండకూడదు (ఇది శత్రువు కాబట్టి). డిమిత్రి నికోలెవిచ్ ఒకసారి పిల్లలు పెరట్లో "బౌన్సర్" ఆడటం చూశారు. బంతిని అత్యంత ప్రభావవంతంగా తప్పించుకునే అత్యంత చురుకైన వ్యక్తి ఆట గెలుపొందాడు. దీనికి సమన్వయం అవసరం, మరియు ముఖ్యంగా, బంతి యొక్క పథాన్ని అంచనా వేయగల సామర్థ్యం.

అంచనా సామర్థ్యం కంప్యూటింగ్ వనరు ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. కానీ మా విషయంలో, కంప్యూటింగ్ వనరులను పెంచడం దేనికీ దారితీయదు. అత్యంత ఆధునిక సూపర్ కంప్యూటర్లు కూడా దీనికి తగినంత వేగం మరియు ఖచ్చితత్వాన్ని కలిగి ఉండవు. ఇది మైక్రోవేవ్ - రేడియో వేవ్ యొక్క సగం-చక్రం యొక్క వేగంతో ఆకస్మిక ప్రక్రియ యొక్క అంచనా గురించి.

ప్రొఫెసర్ పొదల్లోకి ఎగిరిన బంతిని ఎత్తి పిల్లల మీదకు విసిరాడు. బంతి ఇప్పటికే వచ్చినప్పుడు అది ఎక్కడికి వెళుతుందో ఎందుకు అంచనా వేయాలి? మార్గం కనుగొనబడింది: తెలియని ఇన్‌పుట్ రేడియో సిగ్నల్ యొక్క లక్షణాలు సమీప భవిష్యత్తులో బాగా తెలుసు మరియు వాటిని లెక్కించాల్సిన అవసరం లేదు. వాటిని నేరుగా అక్కడ కొలిస్తే సరిపోతుంది. కానీ ఇక్కడ సమస్య ఉంది - నానోసెకండ్ కూడా సమయానికి కదలడం అసాధ్యం. అయితే, చేతిలో ఉన్న పనికి ఇది అవసరం లేదు. పరికరం యొక్క సున్నితమైన మూలకం - ట్రాన్సిస్టర్ - సమీప భవిష్యత్తులో, కనీసం పాక్షికంగా ఉండటం మాత్రమే అవసరం. మరియు ఇక్కడ ఇటీవల కనుగొనబడిన క్వాంటం సూపర్‌పొజిషన్ దృగ్విషయం రక్షించటానికి వచ్చింది. ఒకే కణం ఒకే సమయంలో వేర్వేరు ప్రదేశాలలో మరియు సమయాలలో ఉంటుంది అని దీని అర్థం.

ఫలితంగా, ప్రొఫెసర్ గ్రాచెవ్ మాస్-ఓరియెంటెడ్ క్వాంటం ఎలక్ట్రానిక్ ట్రాప్‌ను సృష్టించాడు - ఒక రియల్ టైమ్ మెషిన్, దీనిలో సెమీకండక్టర్ చిప్ మొదటిసారిగా సృష్టించబడింది, వీటిలో కొన్ని ఎలక్ట్రాన్‌లు భవిష్యత్తులో మరియు అదే సమయంలో ప్రస్తుతం ఉంటాయి. అదే TMA యొక్క ప్రోటోటైప్ - గ్రాచెవ్ రెసొనేటర్‌ను నియంత్రించే చిప్. భవిష్యత్తులో ఈ విషయం ఎప్పుడూ ఒక అడుగు మాత్రమే ఉంటుందని మీరు చెప్పగలరు.

ప్రజలు "క్వాంటం ఫిజిక్స్" అనే పదాలను విన్నప్పుడు వారు సాధారణంగా దానిని బ్రష్ చేస్తారు: "ఇది చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది." ఇంతలో, ఇది ఖచ్చితంగా కేసు కాదు, మరియు "క్వాంటం" అనే పదంలో భయంకరమైనది ఏమీ లేదు. అపారమయిన - తగినంత, ఆసక్తికరమైన - చాలా, కానీ భయానకంగా - లేదు.

పుస్తకాల అరలు, నిచ్చెనలు మరియు ఇవాన్ ఇవనోవిచ్ గురించి

మన చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచంలోని అన్ని ప్రక్రియలు, దృగ్విషయాలు మరియు పరిమాణాలను రెండు గ్రూపులుగా విభజించవచ్చు: నిరంతర (శాస్త్రీయంగా) నిరంతర ) మరియు నిరంతరాయంగా (శాస్త్రీయంగా వివిక్త లేదా పరిమాణీకరించబడింది ).

మీరు ఒక పుస్తకాన్ని ఉంచగల పట్టికను ఊహించుకోండి. మీరు పుస్తకాన్ని టేబుల్‌పై ఎక్కడైనా ఉంచవచ్చు. కుడి వైపున, ఎడమ వైపున, మధ్యలో ... మీకు కావలసిన చోట - అక్కడ ఉంచండి. ఈ సందర్భంలో, భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు టేబుల్‌పై పుస్తకం యొక్క స్థానం మారుతుందని చెప్పారు నిరంతరం .

ఇప్పుడు పుస్తకాల అరలను ఊహించుకోండి. మీరు ఒక పుస్తకాన్ని మొదటి షెల్ఫ్‌లో, రెండవది, మూడవది లేదా నాల్గవ భాగంలో ఉంచవచ్చు - కానీ మీరు పుస్తకాన్ని "మూడవ మరియు నాల్గవ మధ్య ఎక్కడో" ఉంచలేరు. ఈ సందర్భంలో, పుస్తకం యొక్క స్థానం మారుతుంది నిరంతరాయంగా , విచక్షణతో , పరిమాణీకరించబడింది (ఈ పదాలన్నీ ఒకే విషయాన్ని సూచిస్తాయి.)

మన చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచం నిరంతర మరియు పరిమాణాత్మక పరిమాణాలతో నిండి ఉంది. ఇక్కడ ఇద్దరు అమ్మాయిలు - కాత్య మరియు మాషా. వారి ఎత్తు 135 మరియు 136 సెంటీమీటర్లు. ఈ విలువ ఏమిటి? ఎత్తు నిరంతరం మారుతుంది, ఇది 135 మరియు ఒక సగం సెంటీమీటర్లు మరియు 135 సెంటీమీటర్లు మరియు పావు వంతు ఉంటుంది. కానీ ఆడపిల్లలు చదివే పాఠశాలల సంఖ్య పరిమాణాత్మక విలువ! కాత్య స్కూల్ నంబర్ 135లో, మాషా స్కూల్ నంబర్ 136లో చదువుకుంటున్నారనుకుందాం. అయితే, వాళ్లెవరూ స్కూల్ నంబర్ 135న్నరలో చదువుకోలేరు కదా?

పరిమాణాత్మక వ్యవస్థకు మరొక ఉదాహరణ చదరంగం. ఒక చదరంగంలో 64 చతురస్రాలు ఉన్నాయి మరియు ప్రతి ముక్క ఒక చతురస్రాన్ని మాత్రమే ఆక్రమించగలదు. చతురస్రాల మధ్య ఎక్కడైనా బంటును పెట్టవచ్చా లేదా ఒక గడిపై ఒకేసారి రెండు బంటులను పెట్టవచ్చా? నిజానికి, మేము చేయవచ్చు, కానీ నిబంధనల ప్రకారం, లేదు.

కంటిన్యూమ్ అవరోహణ

మరియు ఇక్కడ ప్లేగ్రౌండ్‌లోని స్లయిడ్ ఉంది. పిల్లలు దాని నుండి క్రిందికి జారిపోతారు - ఎందుకంటే స్లయిడ్ యొక్క ఎత్తు సజావుగా, నిరంతరంగా మారుతుంది. ఇప్పుడు ఈ కొండ అకస్మాత్తుగా (మాయా మంత్రదండం ఊపుతూ!) మెట్లదారిగా మారిందని ఊహించుకోండి. ఆమె గాడిదను బయటకు తీయడం ఇకపై సాధ్యం కాదు. మీరు మీ పాదాలతో నడవాలి - మొదట ఒక అడుగు, తరువాత రెండవది, మూడవది. మేము మార్చిన విలువ (ఎత్తు). నిరంతరం - కానీ దశల్లో మార్చడం ప్రారంభించింది, అంటే విచక్షణతో, పరిమాణీకరించబడింది .

పరిమాణాత్మక సంతతి

తనిఖీ చేద్దాం!

1. దేశంలోని పొరుగువాడు, ఇవాన్ ఇవనోవిచ్, పొరుగు గ్రామానికి వెళ్లి, "నేను దారిలో ఎక్కడైనా విశ్రాంతి తీసుకుంటాను" అని చెప్పాడు.

2. దేశంలోని పొరుగువాడు ఇవాన్ ఇవనోవిచ్ ఒక పొరుగు గ్రామానికి వెళ్లి "నేను కొంత బస్సులో వెళ్తాను" అని చెప్పాడు.

ఈ రెండు పరిస్థితులలో ఏది ("వ్యవస్థలు") నిరంతరంగా పరిగణించబడుతుంది మరియు ఏది - పరిమాణీకరించబడింది?

సమాధానం:

మొదటి సందర్భంలో, ఇవాన్ ఇవనోవిచ్ నడుస్తాడు మరియు ఖచ్చితంగా ఏ సమయంలోనైనా విశ్రాంతి తీసుకోవచ్చు. కాబట్టి ఈ వ్యవస్థ నిరంతరంగా ఉంటుంది.

రెండవది, ఇవాన్ ఇవనోవిచ్ ఆగిన బస్సులో ఎక్కవచ్చు. స్కిప్ చేసి తదుపరి బస్సు కోసం వేచి ఉండగలరు. కానీ అతను బస్సుల మధ్య "ఎక్కడో" కూర్చోలేడు. కాబట్టి ఈ వ్యవస్థ పరిమాణీకరించబడింది!

ఇది ఖగోళ శాస్త్రానికి సంబంధించినది

నిరంతర (నిరంతర) మరియు నిరంతర (పరిమాణ, నిరంతర, వివిక్త) పరిమాణాల ఉనికి పురాతన గ్రీకులకు కూడా బాగా తెలుసు. అతని పుస్తకం Psammit (ఇసుక యొక్క ధాన్యాల గణన), ఆర్కిమెడిస్ నిరంతర మరియు పరిమాణాత్మక పరిమాణాల మధ్య గణిత సంబంధాన్ని స్థాపించడానికి మొదటి ప్రయత్నం చేసాడు. అయితే, ఆ సమయంలో క్వాంటం ఫిజిక్స్ ఉనికిలో లేదు.

20వ శతాబ్దం ప్రారంభం వరకు ఇది ఉనికిలో లేదు! గెలీలియో, డెస్కార్టెస్, న్యూటన్, ఫెరడే, జంగ్ లేదా మాక్స్‌వెల్ వంటి గొప్ప భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఏ క్వాంటం ఫిజిక్స్ గురించి వినలేదు మరియు అది లేకుండా బాగానే ఉన్నారు. మీరు అడగవచ్చు: శాస్త్రవేత్తలు క్వాంటం ఫిజిక్స్‌తో ఎందుకు వచ్చారు? భౌతిక శాస్త్రంలో ప్రత్యేకత ఏమిటి? ఏం జరిగిందో ఊహించుకోండి. భౌతిక శాస్త్రంలో మాత్రమే కాదు, ఖగోళ శాస్త్రంలో!

రహస్య ఉపగ్రహం

1844లో, జర్మన్ ఖగోళ శాస్త్రవేత్త ఫ్రెడరిక్ బెస్సెల్ మన రాత్రిపూట ఆకాశంలో అత్యంత ప్రకాశవంతమైన నక్షత్రం సిరియస్‌ను గమనించాడు. ఆ సమయానికి, మన ఆకాశంలోని నక్షత్రాలు స్థిరంగా లేవని ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలకు ఇప్పటికే తెలుసు - అవి చాలా నెమ్మదిగా కదులుతాయి. అంతేకాక, ప్రతి నక్షత్రం ముఖ్యమైనది! - సరళ రేఖలో కదులుతుంది. కాబట్టి, సిరియస్‌ను గమనించినప్పుడు, అతను సరళ రేఖలో కదలలేదని తేలింది. నక్షత్రం మొదట ఒక దిశలో, తరువాత మరొక వైపు "షేక్" అనిపించింది. ఆకాశంలో సిరియస్ యొక్క మార్గం ఒక వైండింగ్ లైన్ లాగా ఉంది, దీనిని గణిత శాస్త్రవేత్తలు "సైన్ వేవ్" అని పిలుస్తారు.

నక్షత్రం సిరియస్ మరియు దాని ఉపగ్రహం - సిరియస్ బి

ఆ తార కూడా అలా కదలదని తేలిపోయింది. సరళ రేఖ కదలికను సైనూసోయిడల్ మోషన్‌గా మార్చడానికి, ఒక రకమైన "అంతరాయం కలిగించే శక్తి" అవసరం. అందువల్ల, సిరియస్ చుట్టూ భారీ ఉపగ్రహం తిరుగుతుందని బెస్సెల్ సూచించాడు - ఇది అత్యంత సహజమైన మరియు సహేతుకమైన వివరణ.

అయితే, ఈ ఉపగ్రహ ద్రవ్యరాశి మన సూర్యుడి ద్రవ్యరాశికి సమానంగా ఉండాలని లెక్కలు చూపించాయి. అలాంటప్పుడు మనం ఈ ఉపగ్రహాన్ని భూమి నుండి ఎందుకు చూడలేము? సిరియస్ సౌర వ్యవస్థ నుండి చాలా దూరంలో లేదు - కొన్ని రెండున్నర పార్సెక్కులు, మరియు సూర్యుని పరిమాణంలో ఒక వస్తువు బాగా కనిపించాలి ...

ఇది కష్టమైన పనిగా మారింది. కొంతమంది శాస్త్రవేత్తలు ఈ ఉపగ్రహం చల్లని, చల్లబడిన నక్షత్రం అని చెప్పారు - కాబట్టి ఇది మన గ్రహం నుండి పూర్తిగా నల్లగా మరియు కనిపించదు. మరికొందరు ఈ ఉపగ్రహం నల్లగా లేదని, పారదర్శకంగా ఉందని, అందుకే మనం చూడలేకపోతున్నామని చెప్పారు. ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు టెలిస్కోప్‌ల ద్వారా సిరియస్‌ను చూశారు మరియు రహస్యమైన అదృశ్య ఉపగ్రహాన్ని "పట్టుకోవడానికి" ప్రయత్నించారు మరియు అతను వాటిని వెక్కిరిస్తున్నట్లు అనిపించింది. ఆశ్చర్యపోవాల్సిన విషయం ఉంది, మీకు తెలుసా ...

మాకు ఒక అద్భుత టెలిస్కోప్ అవసరం!

అటువంటి టెలిస్కోప్‌లో, ప్రజలు మొదట సిరియస్ ఉపగ్రహాన్ని చూశారు

19వ శతాబ్దం మధ్యలో, అత్యుత్తమ టెలిస్కోప్ డిజైనర్ ఆల్విన్ క్లార్క్ యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో నివసించారు మరియు పనిచేశారు. మొదటి వృత్తి ద్వారా అతను కళాకారుడు, కానీ అనుకోకుండా అతను ఫస్ట్-క్లాస్ ఇంజనీర్, గాజు తయారీదారు మరియు ఖగోళ శాస్త్రవేత్తగా మారాడు. ఇప్పటివరకు, అతని అద్భుతమైన లెన్స్ టెలిస్కోప్‌లను ఎవరూ అధిగమించలేకపోయారు! ఆల్విన్ క్లార్క్ (76 సెంటీమీటర్ల వ్యాసం కలిగిన) లెన్స్‌లలో ఒకటి సెయింట్ పీటర్స్‌బర్గ్‌లో, పుల్కోవో అబ్జర్వేటరీ మ్యూజియంలో చూడవచ్చు...

అయితే, మేము పక్కకు తప్పుకుంటాము. కాబట్టి, 1867లో, ఆల్విన్ క్లార్క్ కొత్త టెలిస్కోప్‌ను నిర్మించాడు - 47 సెంటీమీటర్ల వ్యాసం కలిగిన లెన్స్‌తో; ఇది ఆ సమయంలో USలో అతిపెద్ద టెలిస్కోప్. ఇది రహస్యమైన సిరియస్, పరీక్షల సమయంలో గమనించిన మొదటి ఖగోళ వస్తువుగా ఎంపిక చేయబడింది. మరియు ఖగోళ శాస్త్రవేత్తల ఆశలు అద్భుతంగా సమర్థించబడ్డాయి - మొదటి రాత్రి, బెస్సెల్ అంచనా వేసిన సిరియస్ యొక్క అంతుచిక్కని ఉపగ్రహం కనుగొనబడింది.

బాణలిలోంచి మంటల్లోకి...

అయినప్పటికీ, క్లార్క్ యొక్క పరిశీలనాత్మక డేటాను అందుకున్న తరువాత, ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు ఎక్కువ కాలం సంతోషించలేదు. నిజానికి, లెక్కల ప్రకారం, ఉపగ్రహం యొక్క ద్రవ్యరాశి మన సూర్యుడి ద్రవ్యరాశికి సమానంగా ఉండాలి (భూమి ద్రవ్యరాశికి 333,000 రెట్లు). కానీ భారీ నలుపు (లేదా పారదర్శక) ఖగోళ శరీరానికి బదులుగా, ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు చూసారు ... ఒక చిన్న తెల్లని నక్షత్రం! ఈ నక్షత్రం చాలా వేడిగా ఉంది (25,000 డిగ్రీలు, మన సూర్యుని 5,500 డిగ్రీలతో పోల్చండి) మరియు అదే సమయంలో చిన్నది (కాస్మిక్ ప్రమాణాల ప్రకారం), భూమి కంటే పెద్దది కాదు (తరువాత అటువంటి నక్షత్రాలను "తెల్ల మరగుజ్జులు" అని పిలుస్తారు). ఈ నక్షత్రం ఖచ్చితంగా అనూహ్యమైన సాంద్రతను కలిగి ఉందని తేలింది. అప్పుడు అది ఏ పదార్థాన్ని కలిగి ఉంటుంది?

భూమిపై, సీసం (ఈ లోహంతో తయారు చేయబడిన ఒక సెంటీమీటర్ వైపు ఉన్న క్యూబ్ బరువు 11.3 గ్రాములు) లేదా బంగారం (క్యూబిక్ సెంటీమీటర్‌కు 19.3 గ్రాములు) వంటి అధిక సాంద్రత కలిగిన పదార్థాలు మనకు తెలుసు. సిరియస్ ఉపగ్రహం యొక్క పదార్ధం యొక్క సాంద్రత (దీనిని "సిరియస్ బి" అని పిలుస్తారు) మిలియన్ (!!!) క్యూబిక్ సెంటీమీటర్‌కు గ్రాములు - ఇది బంగారం కంటే 52 వేల రెట్లు ఎక్కువ!

ఉదాహరణకు, ఒక సాధారణ అగ్గిపెట్టె తీసుకోండి. దీని వాల్యూమ్ 28 క్యూబిక్ సెంటీమీటర్లు. అంటే సిరియస్ ఉపగ్రహంలోని పదార్థంతో నింపిన అగ్గిపెట్టె బరువు... 28 టన్నులు! ఊహించడానికి ప్రయత్నించండి - ఒక స్థాయిలో ఒక అగ్గిపెట్టె ఉంది, మరియు రెండవ - ఒక ట్యాంక్!

ఇంకో సమస్య వచ్చింది. భౌతిక శాస్త్రంలో చార్లెస్ చట్టం అని ఒక నియమం ఉంది. అదే వాల్యూమ్‌లో ఒక పదార్ధం యొక్క పీడనం ఎక్కువగా ఉంటుందని, ఈ పదార్ధం యొక్క ఉష్ణోగ్రత ఎక్కువగా ఉంటుందని అతను వాదించాడు. వేడి ఆవిరి యొక్క పీడనం ఉడికించిన కేటిల్ నుండి మూత ఎలా చిరిగిపోతుందో గుర్తుంచుకోండి - మరియు దాని గురించి మీరు వెంటనే అర్థం చేసుకుంటారు. కాబట్టి, సిరియస్ ఉపగ్రహం యొక్క పదార్ధం యొక్క ఉష్ణోగ్రత చార్లెస్ యొక్క ఈ చట్టాన్ని అత్యంత సిగ్గులేని విధంగా ఉల్లంఘించింది! పీడనం ఊహించలేనంతగా ఉంది మరియు ఉష్ణోగ్రత చాలా తక్కువగా ఉంది. ఫలితంగా, "తప్పు" భౌతిక చట్టాలు మరియు సాధారణంగా, "తప్పు" భౌతికశాస్త్రం పొందబడ్డాయి. విన్నీ ది ఫూ లాగా - "తప్పు తేనెటీగలు మరియు తప్పు తేనె."

పూర్తిగా తల తిరగడం...

భౌతిక శాస్త్రాన్ని "సేవ్" చేయడానికి, 20 వ శతాబ్దం ప్రారంభంలో, శాస్త్రవేత్తలు ప్రపంచంలో ఒకేసారి రెండు భౌతిక శాస్త్రాలు ఉన్నాయని అంగీకరించవలసి వచ్చింది - ఒకటి "క్లాసికల్", రెండు వేల సంవత్సరాలుగా ప్రసిద్ది చెందింది. రెండవది అసాధారణమైనది క్వాంటం . శాస్త్రీయ భౌతిక శాస్త్ర నియమాలు మన ప్రపంచం యొక్క సాధారణ, "స్థూల" స్థాయిలో పనిచేస్తాయని శాస్త్రవేత్తలు సూచించారు. కానీ అతిచిన్న, "సూక్ష్మదర్శిని" స్థాయిలో, పదార్థం మరియు శక్తి పూర్తిగా భిన్నమైన చట్టాలకు లోబడి ఉంటాయి - క్వాంటం వాటిని.

మన గ్రహం భూమిని ఊహించుకోండి. 15,000 కంటే ఎక్కువ వివిధ కృత్రిమ వస్తువులు ఇప్పుడు దాని చుట్టూ తిరుగుతున్నాయి, ఒక్కొక్కటి దాని స్వంత కక్ష్యలో ఉన్నాయి. అంతేకాకుండా, కావాలనుకుంటే ఈ కక్ష్యను మార్చవచ్చు (సరిదిద్దవచ్చు) - ఉదాహరణకు, అంతర్జాతీయ అంతరిక్ష కేంద్రం (ISS) వద్ద కక్ష్య క్రమానుగతంగా సరిదిద్దబడుతుంది. ఇది స్థూల స్థాయి, శాస్త్రీయ భౌతిక శాస్త్ర నియమాలు ఇక్కడ పనిచేస్తాయి (ఉదాహరణకు, న్యూటన్ నియమాలు).

ఇప్పుడు మైక్రోస్కోపిక్ స్థాయికి వెళ్దాం. పరమాణువు యొక్క కేంద్రకాన్ని ఊహించండి. దాని చుట్టూ, ఉపగ్రహాల వలె, ఎలక్ట్రాన్లు తిరుగుతాయి - అయినప్పటికీ, వాటిలో ఏకపక్షంగా చాలా ఉండకూడదు (చెప్పండి, హీలియం అణువులో రెండు కంటే ఎక్కువ ఉండవు). మరియు ఎలక్ట్రాన్ల కక్ష్యలు ఇకపై ఏకపక్షంగా ఉండవు, కానీ పరిమాణాత్మకంగా, "స్టెప్డ్"గా ఉంటాయి. భౌతిక శాస్త్రం యొక్క ఇటువంటి కక్ష్యలను "అనుమతించబడిన శక్తి స్థాయిలు" అని కూడా అంటారు. ఎలక్ట్రాన్ అనుమతించబడిన స్థాయి నుండి మరొక స్థాయికి "సజావుగా" కదలదు, అది స్థాయి నుండి స్థాయికి తక్షణమే "జంప్" చేయగలదు. ఇప్పుడే "అక్కడ" ఉండి, తక్షణమే "ఇక్కడ" కనిపించింది. అతను "అక్కడ" మరియు "ఇక్కడ" మధ్య ఎక్కడా ఉండలేడు. ఇది తక్షణమే స్థానాన్ని మారుస్తుంది.

అద్భుతమా? అద్భుతం! అయితే అంతే కాదు. వాస్తవం ఏమిటంటే, క్వాంటం భౌతిక శాస్త్ర నియమాల ప్రకారం, రెండు ఒకేలాంటి ఎలక్ట్రాన్లు ఒకే శక్తి స్థాయిని ఆక్రమించలేవు. ఎప్పుడూ. శాస్త్రవేత్తలు ఈ దృగ్విషయాన్ని "పౌలి నిషేధం" అని పిలుస్తారు (ఈ "నిషేధం" ఎందుకు పనిచేస్తుందో, వారు ఇప్పటికీ వివరించలేరు). అన్నింటికంటే, ఈ "నిషేధం" చదరంగం బోర్డుని పోలి ఉంటుంది, ఇది మేము క్వాంటం వ్యవస్థకు ఉదాహరణగా పేర్కొన్నాము - బోర్డు యొక్క చతురస్రంలో ఒక బంటు ఉంటే, ఈ చతురస్రంలో మరొక బంటును ఇకపై ఉంచలేరు. ఎలక్ట్రాన్లతో సరిగ్గా అదే జరుగుతుంది!

సమస్య పరిష్కారం

సిరియస్ బి లోపల చార్లెస్ చట్టాన్ని ఉల్లంఘించడం వంటి అసాధారణ దృగ్విషయాలను క్వాంటం ఫిజిక్స్ ఎలా వివరించగలదని మీరు అడిగారు? కానీ ఎలా.

డ్యాన్స్ ఫ్లోర్ ఉన్న సిటీ పార్కును ఊహించుకోండి. వీధిలో చాలా మంది వ్యక్తులు నడుస్తున్నారు, వారు నృత్యం చేయడానికి డ్యాన్స్ ఫ్లోర్‌కు వెళతారు. వీధిలోని వ్యక్తుల సంఖ్య ఒత్తిడిని మరియు డిస్కోలోని వ్యక్తుల సంఖ్య ఉష్ణోగ్రతను సూచించనివ్వండి. పెద్ద సంఖ్యలో ప్రజలు డ్యాన్స్ ఫ్లోర్‌కి వెళ్ళవచ్చు - ఎక్కువ మంది వ్యక్తులు పార్కులో నడుస్తారు, ఎక్కువ మంది వ్యక్తులు డ్యాన్స్ ఫ్లోర్‌లో నృత్యం చేస్తారు, అంటే, అధిక ఒత్తిడి, అధిక ఉష్ణోగ్రత. చార్లెస్ చట్టంతో సహా క్లాసికల్ ఫిజిక్స్ యొక్క నియమాలు ఈ విధంగా పనిచేస్తాయి. శాస్త్రవేత్తలు అటువంటి పదార్థాన్ని "ఆదర్శ వాయువు" అని పిలుస్తారు.

డ్యాన్స్ ఫ్లోర్‌లోని వ్యక్తులు - "ఆదర్శ వాయువు"

అయితే, మైక్రోస్కోపిక్ స్థాయిలో, శాస్త్రీయ భౌతిక శాస్త్ర నియమాలు పనిచేయవు. క్వాంటం చట్టాలు అక్కడ పనిచేయడం ప్రారంభిస్తాయి మరియు ఇది పరిస్థితిని సమూలంగా మారుస్తుంది.

పార్క్‌లోని డ్యాన్స్ ఫ్లోర్ ఉన్న ప్రదేశంలో ఒక కేఫ్ తెరవబడిందని ఊహించుకోండి. తేడా ఏమిటి? అవును, వాస్తవానికి ఒక కేఫ్‌లో, డిస్కో వలె కాకుండా, “మీకు నచ్చినంత మంది” వ్యక్తులు ప్రవేశించరు. టేబుల్స్ వద్ద అన్ని స్థలాలు ఆక్రమించబడిన వెంటనే, భద్రత ప్రజలను లోపలికి అనుమతించడం ఆపివేస్తుంది. మరియు అతిథులలో ఒకరు టేబుల్‌ను ఖాళీ చేసే వరకు, భద్రత ఎవరినీ లోపలికి అనుమతించదు! పార్క్‌లో ఎక్కువ మంది వ్యక్తులు నడుస్తున్నారు - మరియు కేఫ్‌లో ఎంత మంది ఉన్నారు, చాలా మంది మిగిలి ఉన్నారు. ఇది ఒత్తిడి పెరుగుతుంది, మరియు ఉష్ణోగ్రత "నిశ్చలంగా ఉంది" అని మారుతుంది.

కేఫ్‌లోని వ్యక్తులు - "క్వాంటం గ్యాస్"

సిరియస్ B లోపల, వాస్తవానికి, వ్యక్తులు, డ్యాన్స్ ఫ్లోర్లు మరియు కేఫ్‌లు లేవు. కానీ సూత్రం అలాగే ఉంటుంది: ఎలక్ట్రాన్లు అనుమతించబడిన అన్ని శక్తి స్థాయిలను (సందర్శకులు - కేఫ్‌లోని పట్టికలు వంటివి) నింపుతాయి మరియు అవి ఇకపై “ఎవరినీ లోపలికి అనుమతించవు” - ఖచ్చితంగా పౌలి నిషేధం ప్రకారం. ఫలితంగా, నక్షత్రం లోపల అనూహ్యమైన భారీ పీడనం పొందబడుతుంది, కానీ అదే సమయంలో ఉష్ణోగ్రత ఎక్కువగా ఉంటుంది, కానీ నక్షత్రాలకు చాలా సాధారణం. భౌతిక శాస్త్రంలో ఇటువంటి పదార్థాన్ని "క్షీణించిన క్వాంటం వాయువు" అంటారు.

మనం కొనసాగించాలా?..

క్రమరహితంగా అధిక సాంద్రత కలిగిన తెల్ల మరగుజ్జులు భౌతిక శాస్త్రంలో క్వాంటం చట్టాలను ఉపయోగించాల్సిన ఏకైక దృగ్విషయానికి దూరంగా ఉంది. ఈ అంశం మీకు ఆసక్తి కలిగి ఉంటే, లుచిక్ యొక్క తదుపరి సంచికలలో మేము ఇతర, తక్కువ ఆసక్తికరమైన, క్వాంటం దృగ్విషయాల గురించి మాట్లాడవచ్చు. వ్రాయడానికి! ప్రస్తుతానికి, ప్రధాన విషయం గుర్తుంచుకోండి:

1. మన ప్రపంచంలో (విశ్వం) మాక్రోస్కోపిక్ (అంటే "పెద్ద") స్థాయిలో, శాస్త్రీయ భౌతిక శాస్త్ర నియమాలు పనిచేస్తాయి. అవి సాధారణ ద్రవాలు మరియు వాయువుల లక్షణాలు, నక్షత్రాలు మరియు గ్రహాల కదలికలు మరియు మరెన్నో వివరిస్తాయి. ఇది మీరు పాఠశాలలో చదివే (లేదా అధ్యయనం చేసే) భౌతిక శాస్త్రం.

2. అయితే, మైక్రోస్కోపిక్ (అంటే, చాలా చిన్నది, చిన్న బ్యాక్టీరియా కంటే మిలియన్ల రెట్లు చిన్నది) స్థాయిలో, పూర్తిగా భిన్నమైన చట్టాలు పనిచేస్తాయి - క్వాంటం భౌతిక శాస్త్ర నియమాలు. ఈ చట్టాలు చాలా క్లిష్టమైన గణిత సూత్రాల ద్వారా వివరించబడ్డాయి మరియు అవి పాఠశాలలో అధ్యయనం చేయబడవు. అయినప్పటికీ, క్వాంటం ఫిజిక్స్ మాత్రమే తెల్ల మరగుజ్జులు (సిరియస్ బి వంటివి), న్యూట్రాన్ నక్షత్రాలు, కాల రంధ్రాలు మొదలైన అద్భుతమైన అంతరిక్ష వస్తువుల నిర్మాణాన్ని సాపేక్షంగా స్పష్టంగా వివరించడానికి అనుమతిస్తుంది.

క్వాంటం మెకానిక్స్ అంటే ఏమిటో ఈ ప్రపంచంలో ఎవరికీ అర్థం కాదు. ఇది బహుశా ఆమె గురించి తెలుసుకోవలసిన అతి ముఖ్యమైన విషయం. వాస్తవానికి, చాలా మంది భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు చట్టాలను ఉపయోగించడం నేర్చుకున్నారు మరియు క్వాంటం కంప్యూటింగ్ ఆధారంగా దృగ్విషయాలను కూడా అంచనా వేశారు. కానీ ప్రయోగం యొక్క పరిశీలకుడు వ్యవస్థ యొక్క ప్రవర్తనను ఎందుకు నిర్ణయిస్తాడు మరియు రెండు రాష్ట్రాలలో ఒకదానిని తీసుకోవడానికి ఎందుకు బలవంతం చేస్తాడు అనేది ఇప్పటికీ అస్పష్టంగా ఉంది.

పరిశీలకుడి ప్రభావంతో అనివార్యంగా మారే ఫలితాలతో ప్రయోగాల యొక్క కొన్ని ఉదాహరణలు ఇక్కడ ఉన్నాయి. క్వాంటం మెకానిక్స్ మెటీరియల్ రియాలిటీలో చేతన ఆలోచన జోక్యంతో ఆచరణాత్మకంగా వ్యవహరిస్తుందని వారు చూపిస్తున్నారు.

నేడు క్వాంటం మెకానిక్స్ యొక్క అనేక వివరణలు ఉన్నాయి, కానీ కోపెన్‌హాగన్ వివరణ బహుశా బాగా తెలిసినది. 1920వ దశకంలో, నీల్స్ బోర్ మరియు వెర్నర్ హైసెన్‌బర్గ్‌లచే దాని సాధారణ ప్రతిపాదనలు రూపొందించబడ్డాయి.

కోపెన్‌హాగన్ వివరణ యొక్క ఆధారం వేవ్ ఫంక్షన్. ఇది ఏకకాలంలో ఉండే క్వాంటం వ్యవస్థ యొక్క అన్ని సాధ్యమైన స్థితుల గురించి సమాచారాన్ని కలిగి ఉన్న గణిత విధి. కోపెన్‌హాగన్ వివరణ ప్రకారం, ఒక వ్యవస్థ యొక్క స్థితి మరియు ఇతర రాష్ట్రాలకు సంబంధించి దాని స్థానం కేవలం పరిశీలన ద్వారా మాత్రమే నిర్ణయించబడతాయి (వేవ్ ఫంక్షన్ వ్యవస్థ యొక్క సంభావ్యతను గణితశాస్త్రంలో ఒక స్థితిలో లేదా మరొక స్థితిలో లెక్కించడానికి మాత్రమే ఉపయోగించబడుతుంది).

పరిశీలన తర్వాత, క్వాంటం వ్యవస్థ శాస్త్రీయంగా మారుతుంది మరియు అది గమనించిన రాష్ట్రం కాకుండా ఇతర రాష్ట్రాలలో వెంటనే ఉనికిని కోల్పోతుందని చెప్పవచ్చు. ఈ ముగింపు దాని ప్రత్యర్థులను కనుగొంది (ప్రసిద్ధ ఐన్‌స్టీన్ యొక్క "దేవుడు పాచికలు ఆడడు"ని గుర్తుంచుకోండి), కానీ లెక్కలు మరియు అంచనాల యొక్క ఖచ్చితత్వం ఇప్పటికీ దాని స్వంతదానిని కలిగి ఉంది.

ఏది ఏమైనప్పటికీ, కోపెన్‌హాగన్ వివరణ యొక్క మద్దతుదారుల సంఖ్య తగ్గుతోంది మరియు దీనికి ప్రధాన కారణం ప్రయోగం సమయంలో వేవ్ ఫంక్షన్ యొక్క రహస్యమైన తక్షణ పతనం. పేద పిల్లితో ఎర్విన్ ష్రోడింగర్ యొక్క ప్రసిద్ధ ఆలోచనా ప్రయోగం ఈ దృగ్విషయం యొక్క అసంబద్ధతను ప్రదర్శించాలి. వివరాలు గుర్తుంచుకుందాం.

బ్లాక్ బాక్స్ లోపల ఒక నల్ల పిల్లి కూర్చుంటుంది మరియు దానితో పాటు విషం యొక్క సీసా మరియు విషాన్ని యాదృచ్ఛికంగా విడుదల చేసే యంత్రాంగం ఉంది. ఉదాహరణకు, క్షయం సమయంలో రేడియోధార్మిక అణువు బుడగను విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది. పరమాణువు యొక్క క్షయం యొక్క ఖచ్చితమైన సమయం తెలియదు. సగం జీవితం మాత్రమే తెలుసు, ఈ సమయంలో క్షయం 50% సంభావ్యతతో సంభవిస్తుంది.

సహజంగానే, బాహ్య పరిశీలకుడికి, పెట్టె లోపల ఉన్న పిల్లి రెండు రాష్ట్రాల్లో ఉంటుంది: అది సజీవంగా ఉంటుంది, ప్రతిదీ సరిగ్గా జరిగితే, లేదా చనిపోయినట్లయితే, క్షయం సంభవించినట్లయితే మరియు పగిలి విరిగిపోయినట్లయితే. ఈ రెండు రాష్ట్రాలు పిల్లి యొక్క వేవ్ ఫంక్షన్ ద్వారా వివరించబడ్డాయి, ఇది కాలక్రమేణా మారుతుంది.

ఎక్కువ సమయం గడిచిన కొద్దీ, రేడియోధార్మిక క్షయం సంభవించే అవకాశం ఉంది. కానీ మనం పెట్టెను తెరిచిన వెంటనే, వేవ్ ఫంక్షన్ కూలిపోతుంది మరియు ఈ అమానవీయ ప్రయోగం యొక్క ఫలితాలను వెంటనే చూస్తాము.

వాస్తవానికి, పరిశీలకుడు పెట్టెను తెరిచే వరకు, పిల్లి జీవితం మరియు మరణం మధ్య అనంతంగా సమతుల్యం చేస్తుంది లేదా సజీవంగా మరియు చనిపోయినట్లుగా ఉంటుంది. దాని విధి పరిశీలకుడి చర్యల ఫలితంగా మాత్రమే నిర్ణయించబడుతుంది. ఈ అసంబద్ధతను ష్రోడింగర్ ఎత్తి చూపారు.

ది న్యూయార్క్ టైమ్స్ ప్రఖ్యాత భౌతిక శాస్త్రవేత్తల సర్వే ప్రకారం, ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ ప్రయోగం సైన్స్ చరిత్రలో అత్యంత అద్భుతమైన అధ్యయనాలలో ఒకటి. దాని స్వభావం ఏమిటి? ఫోటోసెన్సిటివ్ స్క్రీన్‌పై ఎలక్ట్రాన్‌ల పుంజాన్ని విడుదల చేసే మూలం ఉంది. మరియు ఈ ఎలక్ట్రాన్ల మార్గంలో ఒక అడ్డంకి ఉంది, రెండు స్లాట్‌లతో కూడిన రాగి ప్లేట్.

ఎలక్ట్రాన్లు సాధారణంగా చిన్న చార్జ్డ్ బాల్స్‌గా మనకు ప్రాతినిధ్యం వహిస్తే మనం స్క్రీన్‌పై ఏ చిత్రాన్ని ఆశించవచ్చు? రాగి ప్లేట్‌లోని స్లాట్‌లకు ఎదురుగా రెండు చారలు. కానీ వాస్తవానికి, తెలుపు మరియు నలుపు చారల ప్రత్యామ్నాయం యొక్క చాలా క్లిష్టమైన నమూనా తెరపై కనిపిస్తుంది. చీలిక గుండా వెళుతున్నప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్లు కణాలుగా మాత్రమే కాకుండా, తరంగాలుగా కూడా ప్రవర్తించడం ప్రారంభిస్తాయి (ఫోటాన్లు లేదా అదే సమయంలో వేవ్‌గా ఉండే ఇతర కాంతి కణాలు అదే విధంగా ప్రవర్తిస్తాయి).

ఈ తరంగాలు అంతరిక్షంలో సంకర్షణ చెందుతాయి, ఒకదానికొకటి ఢీకొంటాయి మరియు బలపడతాయి మరియు ఫలితంగా, కాంతి మరియు చీకటి చారలను ఏకాంతరంగా మార్చే సంక్లిష్ట నమూనా తెరపై ప్రదర్శించబడుతుంది. అదే సమయంలో, ఈ ప్రయోగం యొక్క ఫలితం మారదు, ఎలక్ట్రాన్లు ఒక్కొక్కటిగా పాస్ అయినప్పటికీ - ఒక కణం కూడా ఒక తరంగా ఉంటుంది మరియు అదే సమయంలో రెండు చీలికల గుండా వెళుతుంది. క్వాంటం మెకానిక్స్ యొక్క కోపెన్‌హాగన్ వివరణలో ఈ ప్రతిపాదన ప్రధానమైనది, కణాలు ఏకకాలంలో వాటి "సాధారణ" భౌతిక లక్షణాలను మరియు అలల వంటి అన్యదేశ లక్షణాలను ప్రదర్శించగలవు.

కానీ పరిశీలకుడి గురించి ఏమిటి? ఈ అయోమయ కథను మరింత గందరగోళంగా మార్చేవాడు. ఇలాంటి ప్రయోగాలలో భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు వాస్తవానికి ఎలక్ట్రాన్ ఏ చీలిక గుండా వెళుతుందో తెలుసుకోవడానికి పరికరాలను ఉపయోగించేందుకు ప్రయత్నించినప్పుడు, తెరపై ఉన్న చిత్రం నాటకీయంగా మారిపోయింది మరియు "క్లాసికల్"గా మారింది: రెండు ప్రకాశించే విభాగాలతో, చీలికలకు నేరుగా ఎదురుగా, ఎటువంటి ప్రత్యామ్నాయ చారలు లేకుండా.

ఎలక్ట్రాన్లు తమ తరంగ స్వభావాన్ని చూపరుల దృష్టికి వెల్లడించడానికి ఇష్టపడలేదు. ఇది చీకటిలో కప్పబడిన రహస్యంలా కనిపిస్తోంది. కానీ సరళమైన వివరణ ఉంది: సిస్టమ్ యొక్క పరిశీలన దానిపై భౌతిక ప్రభావం లేకుండా నిర్వహించబడదు. మేము దీనిని తరువాత చర్చిస్తాము.

2. వేడిచేసిన ఫుల్లెరెన్స్

పార్టికల్ డిఫ్రాక్షన్‌పై ప్రయోగాలు ఎలక్ట్రాన్‌లతో మాత్రమే కాకుండా, ఇతర, చాలా పెద్ద వస్తువులతో కూడా జరిగాయి. ఉదాహరణకు, ఫుల్లెరెన్లు ఉపయోగించబడ్డాయి, అనేక పదుల కార్బన్ అణువులను కలిగి ఉన్న పెద్ద మరియు మూసి అణువులు. ఇటీవల, ప్రొఫెసర్ జైలింగర్ నేతృత్వంలోని వియన్నా విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన శాస్త్రవేత్తల బృందం ఈ ప్రయోగాలలో పరిశీలన యొక్క మూలకాన్ని చేర్చడానికి ప్రయత్నించింది. దీన్ని చేయడానికి, వారు లేజర్ కిరణాలతో కదిలే ఫుల్లెరిన్ అణువులను వికిరణం చేశారు. అప్పుడు, బాహ్య మూలం ద్వారా వేడి చేయబడి, అణువులు ప్రకాశించడం ప్రారంభించాయి మరియు అనివార్యంగా పరిశీలకుడికి వాటి ఉనికిని ప్రతిబింబిస్తాయి.

ఈ ఆవిష్కరణతో పాటు, అణువుల ప్రవర్తన కూడా మారిపోయింది. అటువంటి సమగ్ర పరిశీలనకు ముందు, ఫుల్లెరెన్‌లు ఒక అడ్డంకిని చాలా విజయవంతంగా నివారించాయి (వేవ్ ప్రాపర్టీలను ప్రదర్శిస్తాయి), ఎలక్ట్రాన్‌లు స్క్రీన్‌ను తాకడంతో మునుపటి ఉదాహరణ వలె. కానీ ఒక పరిశీలకుడి ఉనికితో, ఫుల్లెరెన్లు ఖచ్చితంగా చట్టాన్ని గౌరవించే భౌతిక కణాల వలె ప్రవర్తించడం ప్రారంభించాయి.

3. శీతలీకరణ కొలత

క్వాంటం ఫిజిక్స్ ప్రపంచంలోని అత్యంత ప్రసిద్ధ చట్టాలలో ఒకటి హైసెన్‌బర్గ్ అనిశ్చితి సూత్రం, దీని ప్రకారం క్వాంటం వస్తువు యొక్క వేగం మరియు స్థానాన్ని ఒకే సమయంలో గుర్తించడం అసాధ్యం. కణం యొక్క మొమెంటంను మనం ఎంత ఖచ్చితంగా కొలుస్తామో, దాని స్థానాన్ని తక్కువ ఖచ్చితంగా కొలవగలము. అయినప్పటికీ, మన స్థూల వాస్తవ ప్రపంచంలో, చిన్న కణాలపై పనిచేసే క్వాంటం చట్టాల చెల్లుబాటు సాధారణంగా గుర్తించబడదు.

USA నుండి ప్రొఫెసర్. ష్వాబ్ చేసిన ఇటీవలి ప్రయోగాలు ఈ ప్రాంతానికి చాలా విలువైన సహకారం అందించాయి. ఈ ప్రయోగాలలో క్వాంటం ప్రభావాలు ఎలక్ట్రాన్లు లేదా ఫుల్లెరిన్ అణువుల స్థాయిలో కాకుండా (ఇవి సుమారుగా 1 nm వ్యాసం కలిగి ఉంటాయి), కానీ పెద్ద వస్తువులపై, ఒక చిన్న అల్యూమినియం రిబ్బన్‌పై ప్రదర్శించబడ్డాయి. ఈ టేప్ రెండు వైపులా పరిష్కరించబడింది, తద్వారా దాని మధ్యభాగం సస్పెండ్ చేయబడిన స్థితిలో ఉంది మరియు బాహ్య ప్రభావంతో కంపిస్తుంది. అదనంగా, టేప్ యొక్క స్థానాన్ని ఖచ్చితంగా రికార్డ్ చేయగల పరికరం సమీపంలో ఉంచబడింది. ప్రయోగం ఫలితంగా, అనేక ఆసక్తికరమైన విషయాలు కనుగొనబడ్డాయి. మొదట, వస్తువు యొక్క స్థానం మరియు టేప్ యొక్క పరిశీలనకు సంబంధించిన ఏదైనా కొలత దానిని ప్రభావితం చేస్తుంది, ప్రతి కొలత తర్వాత టేప్ యొక్క స్థానం మార్చబడింది.

ప్రయోగాత్మకులు టేప్ యొక్క కోఆర్డినేట్‌లను అధిక ఖచ్చితత్వంతో నిర్ణయించారు, అందువలన, హైసెన్‌బర్గ్ సూత్రానికి అనుగుణంగా, దాని వేగాన్ని మార్చారు మరియు అందువల్ల తదుపరి స్థానం. రెండవది, మరియు చాలా ఊహించని విధంగా, కొన్ని కొలతలు టేప్ యొక్క శీతలీకరణకు దారితీశాయి. అందువల్ల, ఒక పరిశీలకుడు వస్తువుల భౌతిక లక్షణాలను వాటి ఉనికి ద్వారా మార్చగలడు.

4. ఘనీభవన కణాలు

మీకు తెలిసినట్లుగా, అస్థిర రేడియోధార్మిక కణాలు పిల్లులతో చేసిన ప్రయోగాలలో మాత్రమే కాకుండా, వాటి స్వంతంగా కూడా క్షీణిస్తాయి. ప్రతి కణానికి సగటు జీవితకాలం ఉంటుంది, ఇది పరిశీలకుని యొక్క శ్రద్ధగల కన్ను కింద పెరుగుతుంది. ఈ క్వాంటం ప్రభావం 60వ దశకంలోనే అంచనా వేయబడింది మరియు దాని అద్భుతమైన ప్రయోగాత్మక రుజువు మసాచుసెట్స్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీకి చెందిన భౌతిక శాస్త్రంలో నోబెల్ గ్రహీత వోల్ఫ్‌గ్యాంగ్ కెటెర్లే నేతృత్వంలోని బృందం ప్రచురించిన పేపర్‌లో కనిపించింది.

ఈ పనిలో, అస్థిర ఉత్తేజిత రూబిడియం అణువుల క్షయం అధ్యయనం చేయబడింది. వ్యవస్థను సిద్ధం చేసిన వెంటనే, లేజర్ పుంజం ఉపయోగించి అణువులను ఉత్తేజపరిచారు. పరిశీలన రెండు రీతుల్లో జరిగింది: నిరంతర (సిస్టమ్ చిన్న కాంతి పప్పులకు నిరంతరం బహిర్గతమవుతుంది) మరియు పల్సెడ్ (వ్యవస్థ మరింత శక్తివంతమైన పప్పులతో కాలానుగుణంగా వికిరణం చేయబడింది).

పొందిన ఫలితాలు సైద్ధాంతిక అంచనాలతో పూర్తిగా ఏకీభవించాయి. బాహ్య కాంతి ప్రభావాలు కణాల క్షీణతను నెమ్మదిస్తాయి, వాటి అసలు స్థితికి తిరిగి వస్తాయి, ఇది క్షయం స్థితికి దూరంగా ఉంటుంది. ఈ ప్రభావం యొక్క పరిమాణం కూడా అంచనాలతో సమానంగా ఉంటుంది. అస్థిర ఉత్తేజిత రూబిడియం పరమాణువుల గరిష్ట జీవితకాలం 30 కారకం పెరిగింది.

5. క్వాంటం మెకానిక్స్ మరియు స్పృహ

ఎలక్ట్రాన్లు మరియు ఫుల్లెరెన్లు వాటి తరంగ లక్షణాలను చూపించడం మానేస్తాయి, అల్యూమినియం ప్లేట్లు చల్లబడతాయి మరియు అస్థిర కణాలు వాటి క్షీణతను నెమ్మదిస్తాయి. చూసేవారి శ్రద్ధగల కన్ను అక్షరాలా ప్రపంచాన్ని మారుస్తుంది. ప్రపంచ పనిలో మన మనస్సుల ప్రమేయానికి ఇది ఎందుకు నిదర్శనం కాదు? బహుశా కార్ల్ జంగ్ మరియు వోల్ఫ్‌గ్యాంగ్ పౌలీ (ఆస్ట్రియన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త, నోబెల్ గ్రహీత, క్వాంటం మెకానిక్స్ మార్గదర్శకుడు) నిజమే, భౌతిక శాస్త్రం మరియు స్పృహ యొక్క నియమాలు ఒకదానికొకటి పరిపూరకరమైనవిగా పరిగణించబడాలని వారు చెప్పినప్పుడు?

మన చుట్టూ ఉన్న ప్రపంచం మన మనస్సు యొక్క భ్రాంతికరమైన ఉత్పత్తి అని గుర్తించడానికి మనం ఒక అడుగు దూరంలో ఉన్నాము. ఆలోచన భయానకంగా మరియు ఉత్సాహంగా ఉంది. మళ్ళీ భౌతిక శాస్త్రవేత్తల వైపు తిరగడానికి ప్రయత్నిద్దాం. ప్రత్యేకించి ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, తక్కువ మరియు తక్కువ మంది ప్రజలు క్వాంటం మెకానిక్స్ యొక్క రహస్యమైన వేవ్‌ఫంక్షన్‌తో కూడిన కోపెన్‌హాగన్ వివరణను విశ్వసించినప్పుడు, అది మరింత ప్రాపంచిక మరియు విశ్వసనీయమైన డీకోహెరెన్స్‌కు మారుతుంది.

వాస్తవం ఏమిటంటే, పరిశీలనలతో ఈ అన్ని ప్రయోగాలలో, ప్రయోగాలు అనివార్యంగా వ్యవస్థను ప్రభావితం చేశాయి. వారు దానిని లేజర్‌తో వెలిగించి, కొలిచే పరికరాలను అమర్చారు. వారు ఒక ముఖ్యమైన సూత్రం ద్వారా ఏకమయ్యారు: మీరు ఒక వ్యవస్థను గమనించలేరు లేదా దానితో పరస్పర చర్య చేయకుండా దాని లక్షణాలను కొలవలేరు. ఏదైనా పరస్పర చర్య అనేది లక్షణాలను సవరించే ప్రక్రియ. ప్రత్యేకించి ఒక చిన్న క్వాంటం వ్యవస్థ భారీ క్వాంటం వస్తువులకు గురైనప్పుడు. కొంతమంది శాశ్వతంగా తటస్థ బౌద్ధ పరిశీలకులు సూత్రప్రాయంగా అసాధ్యం. మరియు ఇక్కడ "డెకోహెరెన్స్" అనే పదం అమలులోకి వస్తుంది, ఇది థర్మోడైనమిక్స్ దృక్కోణం నుండి కోలుకోలేనిది: మరొక పెద్ద వ్యవస్థతో పరస్పర చర్య చేసినప్పుడు సిస్టమ్ యొక్క క్వాంటం లక్షణాలు మారుతాయి.

ఈ సంకర్షణ సమయంలో, క్వాంటం వ్యవస్థ దాని అసలు లక్షణాలను కోల్పోతుంది మరియు ఒక పెద్ద వ్యవస్థను "విధేయత" చేసినట్లుగా క్లాసిక్ అవుతుంది. ఇది ష్రోడింగర్ యొక్క పిల్లి యొక్క వైరుధ్యాన్ని కూడా వివరిస్తుంది: పిల్లి చాలా పెద్ద వ్యవస్థ, కాబట్టి దీనిని ప్రపంచంలోని మిగిలిన ప్రాంతాల నుండి వేరు చేయలేము. ఈ ఆలోచన ప్రయోగం యొక్క రూపకల్పన పూర్తిగా సరైనది కాదు.

ఏది ఏమైనప్పటికీ, స్పృహ ద్వారా సృష్టి యొక్క వాస్తవికతను మనం ఊహించినట్లయితే, డీకోహెరెన్స్ అనేది చాలా అనుకూలమైన విధానంగా కనిపిస్తుంది. బహుశా చాలా సౌకర్యవంతంగా కూడా ఉండవచ్చు. ఈ విధానంతో, మొత్తం శాస్త్రీయ ప్రపంచం డీకోహెరెన్స్ యొక్క ఒక పెద్ద పరిణామంగా మారుతుంది. మరియు ఈ రంగంలో అత్యంత ప్రసిద్ధ పుస్తకాల రచయిత పేర్కొన్నట్లుగా, అటువంటి విధానం తార్కికంగా "ప్రపంచంలో కణాలు లేవు" లేదా "ప్రాథమిక స్థాయిలో సమయం లేదు" వంటి ప్రకటనలకు దారి తీస్తుంది.

నిజం ఏమిటి: సృష్టికర్త-పరిశీలకుడు లేదా శక్తివంతమైన డీకోహెరెన్స్‌లో? మనం రెండు చెడుల మధ్య ఎంచుకోవాలి. అయినప్పటికీ, క్వాంటం ప్రభావాలు మన మానసిక ప్రక్రియల యొక్క అభివ్యక్తి అని శాస్త్రవేత్తలు ఎక్కువగా నమ్ముతున్నారు. మరియు పరిశీలన ఎక్కడ ముగుస్తుంది మరియు వాస్తవికత ప్రారంభమవుతుంది అనేది మనలో ప్రతి ఒక్కరిపై ఆధారపడి ఉంటుంది.