Kvantna mehanika

Pogledaj prethodnu temu Pogledaj sledeću temu Ići dole

Kvantna mehanika

Počalji od pesma taj Pet Sep 20, 2013 5:14 am

“Svako ko nije šokiran kvantnom mehanikom nije je zapravo ni razumeo.” – Nils Bor


Nevidljiv a neverovatan,predivno zagonetan mikrosvet koji sagledavamo i uz pomoć Plankove konstante koja danas iznosi


fizička veličina koja s koristi za izračunavanje kvanta. Šta je kvant?

Kvant, u fizici, označava nedeljivu, dakle, najmanju količinu energije koja se javlja u elementarnim procesima. Na primer, foton je kvant elektromagnetne interakcije, gluon jake interakcije,Zbozon slabe interakcije, graviton (eksperimentalno još nedetektovan) kvant gravitacione interakcije. U širem smislu kvant označava elementarnu, dakle najmanju, jedinicu svake fizičke veličine. Tako je Borov magnetonkvant magnetnog momenta, Planckova konstanta kvant momenta impulsa itd. Otkriće da je svet oko nas kvantne prirode predstavlja jedno od najvećih dostignuća moderne nauke. Stoga se kvant javlja u raznim aspektima prirodnih nauka gde je sastavni deo terminologije. Na primer postoje kvantna mehanika, kvantna hemija, kvantna elektronika, kvantna optika itd. (wikipedeia)

Ako bismo morali da uperimo prstom na tačnu godinu početka priče o kvantnoj mehanici, to bi morala biti 1859., od kada datira teorema radijacije crnih tela Gustava Kirkofa (posredi su objekti koji apsorbuju svu energiju usmerenu ka njima te ne odbijaju svetlost). Od naredne godine pa sve do kraja veka, Ludvig Bolcman je, najpre zajedno sa Džejmsom Maksvelom dospeo do teorijskih rešenja za radijaciju crnih tela korišćenjem elektromagnetne teorije, a samostalno je defnisao entropiju kao meru neuređenosti sistema – vrlo bitna stavka za fiziku XX veka. A kada je Ernest Raderford ispalio alfa čestice na zlatnu foliju očekujući da prođu pravo kroz nju uz male devijacije u putanji (po teoriji ravnomernog raspoređivanja pozitivih i negativnih naboja u atomu), desilo se čudo – određen postotak čestica se vrlo jasno odbio pod velikim uglovima. To je objašnjeno novim modelom atoma, sa većinom mase kompaktno stešnjenom u pozitivno naelektrisanom jezgru (koja su, dabome, bila ta prepreka o koju su se odbijale alfa čestice) i elektronima u razuđenoj orbiti što je, drugim rečima, atomu podarilo “imidž” uglavnom praznog prostora – ali je i svetu donelo pravu malu riznicu novih subatomskih čestica (fotone, fermione, bozone, kvarkove, tahione…).

Zapravo, samo rođenje kvantne mehanike nije bilo delo jednog svemudrog uma, niti je obavljeno u jednom koraku. Još za toka njene kreacije, učestvujući naučnici su bili neretko u velikim dubiozama, poljuljane vere u svoju disciplinu i znanje. 
Međutim, važno je istaći: kvantna teorija je najuspešnija i najpreciznije testirana teorija u istoriji nauke! 
Kvantna mehanika – teorije materije na atomskom nivou – je samo jedna od dva područja koja kvantna fizika zapravo obujma. Druga je kvantna teorija polja.

 Osnovna Plankova hipoteza u njegovom proslavljenom radu o toplotnom zračenju iz 1900. bila je da energija mora da pravi skokove iz jedne vrednosti u drugu u diskretnim skokovima i da nije ravnomernog toka, već da se odašilje u “paketima” – kvantima.
Šta je to čudesno što kvantna teorija govori o ovom nevidljivom mikrosvetu: 
Kvantni objekti mogu da postoje u velikom broju stanja i mesta istovremeno. O tome i o tzv. prepletenosti (entanglement) – međuzavisnosti kvantnih čestica pri kojem, ma koliko udaljene bile jedna od druge, “petljanje” sa jednom trenutno i identično utiče na drugu, a koju je Ervin Šredinger nazvao ključnom odlikom kvantne fizike.
(Da, da pararelni svetovi?)
Šredinger je izumeo mehaniku talasa u kojoj se stanje sistema opisuje talasnom funkcijom. 
Šredingerova mačka, jedan od najomiljenijih i najpoznatijih misaonih eksperimenata je ilustracija teorije superpozicije – principa da, dok nam nije poznato stanje nekog objekta, on se nalazi u svim mogućim stanjima istovremeno. Zamislimo mačku zatočenu u kutiji sa nekom smrtonosnom materijom, eksplozivom ili otrovom, za koje postoji šansa od 50% da se aktiviraju i usmrte životinju. Dok ne pogledamo u kutiju, ne znamo da li je mrtva ili ne, ali do tada, mačka se nalazi u superpoziciji je – i živa je i mrtva. Čin gledanja na taj način odlučuje ishod, tj. da priroda kolabira u jedno od dva moguća stanja. Princip neodređenosti Vernera Hajzenberga u svom najelementarnijem obliku postavlja temelje probabilističkog karaktera kvantne mehanike tvrdeći da se ne može istovremeno znati pozicija i momentum čestice koja se meri, jer se na taj način unosi energija koja menjaju ova (ili bilo koja druga) svojstva sistema. Što se preciznije izmeri jedna, utoliko druga nepoznanica postaje još manje određena
U godini koja je po svakom osnovu bila čudesna za njega (ali i za svet), Albert Ajnštajn je izučavao fotoelektrički efekat (koji mu je doneo Nobela 1921.), pojavu kada elektroni na površini metala apsorbuju dovoljno svetlosti da se oslobode svoje orbite. Te 1905. godine postulirao je da se sama svetlost sastoji od zasebnih kvantnih čestica – kasnije nazvanih fotonima (imenitelj je bio Gilbert Luis 1926.). Dualitet prirode svetlosti je bio jedan od prvih nagoveštaja o separatnim pravilima mikro stvarnosti od naše. Nils Bor je u svojoj “Kopenhagenskoj interpretaciji” obznanio da sam čin merenja utiče na ono na šta posmatramo. Za razliku od Njutnovskog argumenta o svetlosti kao nizu malih čestica koje putuju jasnom linijom, Thomas Young i Augustin Fresnel su sugerisali da je svetlost, u stvari, talas – talas sposoban da se po propuštanju kroz uzak otvor rasprostre po šablonu interferencije, nalik koncentričnim talasima na površini jezera.

Bor je sledeću kapiju progresa otvorio 1913. godine radikalnom hipotezom (u radu za koji je 1922. osvojio Nobelovu nagradu) da elektroni u atomima postoje samo u izvesnim stacionarnim stanjima i da svoju energiju menjaju skokovima između stacionarnih stanja. Kombinacijom poznatih zakona klasične fizike sa bizarnim pretpostavkama kvantnog ponašanja, Bor je rešio problem atomske stabilnosti. 


Koncepti nove kvantne teorije su uveli novi element šanse koji je onespokojavao fizičare, ne najmanje od svih, Ajnštajna. Luj de Brolj je u svojoj doktorskoj disertaciji iz 1923. predložio da bi dvojna priroda čestica svetlosti mogla biti važeća i za sve druge čestice, posebno elektrone. Ispravno je povezao što je veći momentum čestice, talasna dužina je kraća.
“Filozof je jednom rekao: “Za samo postojanje nauke je najbitnije da isti uslovi daju iste rezultate”. Sa kvantnom mehanikom, to nije slučaj!” – Ričard Fejnman
Do “zaključenja” kvantne zavrzlame 1930. godine kada je radovima Pola Diraka unifikovana, a počev od 1925. godine, Volfgang Pauli je predložio svoj princip isključenja koji kaže da dva ista fermiona (čestice sa polu-celim spinom) ne mogu da zauzimaju isto kvantno stanje u isto vreme.


Poslednji izmenio pesma dana Uto Sep 24, 2013 5:52 am, izmenjeno ukupno 1 puta

_________________
Svoj sam guru
avatar
pesma
Sekretarica
Sekretarica

Broj poruka 3460

Datum upisa 26.05.2013

Nazad na vrh Ići dole

Re: Kvantna mehanika

Počalji od pesma taj Pet Sep 20, 2013 5:18 am

Pošto su njutnovska mehanika i klasični elektromagnetizam na atomskom nivou zamenjeni kvantnom teorijom, posebno je dragoceno istaći neka od najčudesnijih svojstava koja ovaj probabilistički sistem izmeptaju iz naučnog korpusa u nadrealni, ali i čisto filozofski.

Kvantna prepletenost je fenomen u kojem kvantna stanja dva ili više objekta moraju biti opisana u odnosu jedan na drugog, iako su prostorno razdvojeni. Moguće je imati slučaj sa dve čestice u jednom kvantnom stanju pri čemu jedna posmatrana ima gornji spin, druga obavezno ima donji (ili obrnuto). Merenja koja se obave na takvom sistemu momentalno utiču na ostale sisteme koji se sa njim prepliću.
Superfluidi su posebno stanje materije koja kada su ohladi do apsolutne nule manifestuje neobične kvantne efekte. U nekim slučajevima, viskoznost superfluida helijum-4, na primer, je jednaka nuli što znači da kapilarnost, kao jedno od uobičajenih pravila površinskog napona, više ne postoji. Superfluid u staklenoj tubi će se “uspuzati” bočnim delom epruvete zbog ovog svojstva.
Kvantno tunelovanje, pojava je pri kojem čestica može da prođe kroz barijeru za čije prevazilaženje, u normalnim okolnostima, nema dovoljno energije ili može dozvoliti elektronu da pobegne privlačnoj sili jezgra bez kinetičke energije neophodne za tako nešto.
Pol Dirak je, u sred frenetične kvantne revolucije, kvantnim opisom elektromagnetnog polja položio temelje kvantne teorije polja (elektromagnetnih ali i drugih naknadno otkrivenih) čija vijguava povest traje i danas. Za njeno nastajanje odgovorno je pitanje kako atom zrači svetlost skokovima elektrona iz ekscitovanog stanja u niža energetska stanja.

 Dirak je, radeći u izolaciji i anonimnosti svog imena, izumeo teoriju punu zamki kompleksnih kalkulacija i ogrešenja o principe saobraznosti. Kvantna elektrodinamika, kao nov pristup teoriji polja sa kraja 1940-ih., opisuje prostor prepun malih, fluktuirajućih elektromagnetnih polja koja objašnjavaju spontanu emisiju koja proizvodi male i merljive promene u energijama atoma. Kvantna teorija polja je jedna od najpotkrepljenijih brojnim izvršenim eksperimentima i osniva neke od najpresudnijih oblasti teorijske potrage.
Borov princip komplementarnosti je svojim postojanjem imao funkciju razrešenja paradoksa kvantne teorije kao što je dualitet talasa i čestica. Takozvanom “Kopenhagenskom interpretacijom” rečeno je da probabilistička priroda kvantne mehanike nije privremena odlika koju će zameniti determinizam, već se mora smatrati konačnim odricanjem od klasične ideje kauzalnosti.
Džordž Gamov je rešio enigmu proizvoljne prirode radioaktivnog raspada emisijom alfa čestica (kvantnim tunelovanjem).
Naravno, posebno spektakularno bilo je objašnjenje energetskog izvora zvezda Hansa Betea koji je osnivač i nuklearne fizike.
 Bili su to istorijski trenuci kojima je moderno doba otpočelo tamo gde ništa nije kako jeste.

_________________
Svoj sam guru
avatar
pesma
Sekretarica
Sekretarica

Broj poruka 3460

Datum upisa 26.05.2013

Nazad na vrh Ići dole

Re: Kvantna mehanika

Počalji od pesma taj Pet Sep 20, 2013 5:30 am

Kvantni kompjuteri


Kvantna mehanika je kreacija potrebe da se apstraktni svet atoma, elektrona, neutrona i ostalih čestica približi ljudskom poimanju, pozitivno začuđuje opšte obilje njenih nusproizvoda. Što je još povoljnije za nas, neki su direktno primeljivi na usavršavanje života – a neki su i apsolutno esencijalni.


Informatičko doba svoj nezamisliv uzlet duguje upravo kvantnoj i fotonskoj revoluciji bez koje bi funkcionisanje modernih kompjuterski pokretanih sistema, poput berza, bilo nezamislivo.
 Kvanti su, dakle, i stub moderne ekonomije, a potreba za visokom zaštitom poverljivih informacija je iznedrila i tzv. kvantno šifrovanje. Enkripcija ovim putem u nekoliko koraka u potpunosti menja poverljive podatke od trenutka njihovog slanja preko vremena njihovog puta do konačnog primaoca. 

Kvantni kompjuteri, koji svojom procesorskom snagom eksponencijalno nadmašuju i najnaprednije klasične računare, su još uvek u fazi razvoja i njihova široka upotreba je predviđena za ne tako daleku budućnost. Za razliku od još uvek aktuelnih kompjutera koji funkcionišu po principu skladištenja informacija u binarnom formatu (serijama jedinica i nula), kvantni računari informacije sadrže u 1, 0 i superpoziciji ta dva stanja, što omogućava superiornu fleksibilnost sistema i kalkulacije na daleko većem redu veličina.
Kvantni procesi su i u samoj srži nekih od najvažnijih bioloških procesa u prirodi, poput fotosinteze a njima se objašnjava i kovalentna veza između atoma kojom se formiraju molekuli.
Ipak, kvantnu mehaniku ne treba smatrati nečim što se odnosi samo na mikrosvet, njeni zakoni onakvi kakvim ih danas poznajmo, najuspešniji su zakoni prirode. Poznavanje zakona koji upravljaju kretanjem elementarnih čestica i atoma u načelu, omogućava da predvidimo i kretanje makroskopskih tela,koji su gradjeni od čestica i atoma. Klasični fizički zakoni nisu izgubili na značaju pojavom kvantnih zakona, kvantna mehanika ih nije ukinula već samo odredila granice njihove primenjivosti.

_________________
Svoj sam guru
avatar
pesma
Sekretarica
Sekretarica

Broj poruka 3460

Datum upisa 26.05.2013

Nazad na vrh Ići dole

Re: Kvantna mehanika

Počalji od micikapicika taj Ned Jan 05, 2014 5:32 am

Kvantna mehanika pobija mehanički pogled na stvari. Eugene Wigner, nobelovac iz fizike, tvrdio je kako materijalizam – barem što se tiče ljudskog uma – nije "logički dosledan poznatoj kvantnoj mehanici. Što se tiče kvantne mehanike, Sir Rudolf Peierls, još jedan veliki fizičar 20. veka, koji je  rekao "pretpostavka da možete opisati fizikom čitavu funkciju ljudskog bića ... uključujući [njegovo] znanje, i [njegovu] svest, je neodrživa. Tu još uvek nešto nedostaje." ...kžKako postoji nešto kod ljudskog uma što nadilazi materiju i njene zakone, postaje moguće ozbiljno se pozabaviti pitanjima koje je materijalizam odbacio: Ukoliko ljudski um transcendira materiju u nekoj meri, ne bi li mogao postojati um koji transcendira celi fizikalni svemir? I ne bi li mogao čak postojati konačni Um?Ako je matematika kvantne mehanika ispravna (kao što veruje većina fizičara), i ako je materijalizam ispravan, moramo prihvatiti postojanje brojnih svetova, a to je strašno teški teret za materijalizam. Olakšava li kvantna mehanika veru u postojanje Boga?
avatar
micikapicika
Član u razvoju
Član u razvoju

Broj poruka 204

Datum upisa 05.10.2013

Nazad na vrh Ići dole

Re: Kvantna mehanika

Počalji od krtica taj Pet Jan 10, 2014 12:43 am

micikapicika ::Olakšava li kvantna mehanika veru u postojanje Boga?
Veru u postojanje Deda Mraza takodje olakšava,u postojanje Supermena sa planete Kripton,o mogućnosti postojanja svih onih demona koje ljudi drže u svojim glavama itd mrgud  

Sve je moguće,ako nije nemoguće. wacko
avatar
krtica
Otpali član
Otpali član

Broj poruka 361

Datum upisa 29.09.2013

Nazad na vrh Ići dole

Re: Kvantna mehanika

Počalji od Sponsored content


Sponsored content


Nazad na vrh Ići dole

Pogledaj prethodnu temu Pogledaj sledeću temu Nazad na vrh


 
Dozvole ovog foruma:
Ne možete odgovarati na teme u ovom forumu