וואס איז דאס קוואַנטום מאַקאַניקס און ווי האט עס אָנהייבן? אויב מאַקס פּלאַנקק וואָלט נישט איגנאָרירט איין שטיק פון שלעכט עצה, די רעוואָלוציע אין אַטאָמיסטיקס וואָלט קיינמאָל האָבן סטאַרטעד. דער שליסל מאָמענט געקומען אין 1878, ווען דער יונג פּלאַנקק איז געווען געבעטן דורך איינער פון זיין פּראַפעסערז אויב ער וואָלט נאָכגיין אַ קאַריערע אין פיזיק. פּראָפעסאָר Philip von Jolly האָט געזאָגט צו Planck ער זאָל געפֿינען אן אנדער שטעלע. מען זאָגט אז אלע וויכטיקע אנטדעקונגען אין פיזיק זענען שוין געמאכט געווארן, האָט דער פּראָפעסאָר פארזיכערט זײַן יונגן פראטעסט.

ווי פּלאַנקק שפּעטער האָט זיך דערמאָנט, האָט פון אים דזשאָללי אים געזאָגט:

"פיזיק קען פאָרזעצן מאַרדזשאַנאַלי, דורך יקספּלאָרינג אָדער אָרדערינג דעם און אַז, אָבער די סיסטעם ווי אַ גאַנץ איז אַנגקערד און טעאָרעטיש פיזיק איז נירביי קאַמפּלישאַן."

דורך פּאַטינג איינער פון די ביסל זאכן אין פיר, עס פארקערט אויס אַז ער לעסאָף גאַט עס פּלאַנק נאָבעל פרייז און זי איז געבוירן קוואַנטום מאַקאַניקס. די ומבאַקוועם דעטאַל איז געווען אַ זייער פּראָסט דערשיינונג: פארוואס אַבדזשעקץ שטראַלן ווי זיי זענען העאַטעד? קיין מאַטעריאַלס, קיין ענין וואָס זיי זענען געמאכט פון, ביכייווז די זעלבע אין ינקריסינג טעמפּעראַטורעס - זיי אַרויסלאָזן רויט, געל און לעסאָף ווייַס. קיין פיזיקער אין 19 טן יאָרהונדערט קען ניט דערקלערן דעם פּאָנעם פּשוטן פּראָצעס.

דער פּראָבלעם ימערדזשד ווי אַ 'אַלטראַווייאַליט קאַטאַסטראָפע' ווייַל דער בעסטער טעאָריע פּרעדיקטעד אַז אַבדזשעקץ העאַטעד צו זייער הויך טעמפּעראַטורעס זאָל אַרויסלאָזן די מערסט קורץ-ווייוולענגט ענערגיע. זינט מיר וויסן אַז אַ שטאַרק קראַנט וועט נישט פירן ליכט באַלבז אין אַזאַ ענערגעטיק שטראַלן פון טויט, פיזיק אין די 19 יאָרהונדערט קלאר האט נישט די לעצטע וואָרט דאָ.

ענערגיע קענען זיין אַבזאָרבד

פּלאַנקק געפֿונען דעם ענטפער אין 1900 מיט וואָס איז געווארן אַ מאָדערן שלאָגן. אין פאַקט, ער געסט אַז ענערגיע קענען בלויז זיין אַבזאָרבד אָדער טראַנסמיטטעד אין דיסקרעטע קוואַנטאַ אָדער קוואַנטאַטיז. דאָס איז געווען אַ ראַדיקאַל אָפּפאָר פון קלאסישע פיזיק, וואָס קליימד אַז ענערגיע פלאָוז אין אַ קעסיידערדיק, קעסיידערדיק טייַך. דעמאלסט האט Planck ניט געהאט קיין טעאָרעטישע בארעכטיקונג דערפֿאַר, אָבער עס האָט נאָך אַלץ אויסגעארבעט אזוי. זיין קוואַנטום יפעקטיוולי באגרענעצט די סומע פון ​​ענערגיע אַז העאַטעד אַבדזשעקץ קען אַרויסלאָזן ביי קיין טעמפּעראַטור. אַזוי אין די סוף קיין דעדלי אַלטראַווייאַליט שטראַלן!

קוואַנטום רעוואָלוציע

אזוי אנגעהויבן קוואַנטום רעוואָלוציע. עס האָט געדויערט יאָרצענדלינג טעאָרעטיש ווערק פון Albert Einstein, Werner Heisenberg, Niels Bohr און אנדערע פיזיק טיטאַנז צו ווענדן Planck ינספּיראַציע אין אַ פולשטענדיק טעאָריע, אָבער דאָס איז געווען נאָר דער אָנהייב ווייַל קיין איינער גאָר פארשטאנען וואָס געטראפן צו אַבדזשעקץ ווען זיי וואָרמד אַרויף.

די ריזאַלטיד טעאָריע איז קוואַנטום מאַקאַניקס, וואָס האַנדלען מיט פּאַרטיקאַלז און ענערגיע טראַנספערס אין די סמאָלאַסט פּאַרטיקאַלז, דערייווד פון אונדזער וואָכעדיק דערפאַרונג און אַלץ וואָס איז ומזעיק פֿאַר אונדזער לעפּיש סענסערי אַפּאַראַט. ניט אַלץ איז גאָר ומזעיק! עטלעכע קוואַנטום יפעקס זענען פאַרבאָרגן פון מיינונג, כאָטש זיי זענען קלאָר און שיין, ווי די זון שטראַלן און די פינקלען פון שטערן, ווי עפּעס וואָס קען נישט זיין גאָר דערקלערט איידער די אַדווענט פון קוואַנטום מאַקאַניקס.

ווי פילע דערשיינונגען פון די קוואַנטום וועלט קענען מיר דערפאַרונג אין אונדזער טעגלעך לעבן? וואָס אינפֿאָרמאַציע קענען אונדזער סענסיז אַנטדעקן אין דער אמת נאַטור פון פאַקט? ווי די אָריגינעל טעאָריע ווייזט, די קוואַנטום דערשיינונגען קענען זיין ליגן רעכט אונטער אונדזער נאָסעס. אין פאַקט, זיי קענען פּאַסירן רעכט אין אונדזער נאָסעס.

קוואַנטום טיילד

וואָס כאַפּאַנז אין דיין נאָז ווען איר וועקן זיך און שמעקן קאַווע אָדער אַ רעפטל פון ברויט אין דיין ימאָרטאַל צוברוינער? דאָס איז נאָר אַ רושם פֿאַר דעם סענסערי אָרגאַן אויף דעם פּנים. ווי ענריקאָ פערמי, וואָס האָט געבויט די וועלט 'ס ערשטער יאָדער רעאַקטאָר, אַמאָל געפּרעגלט אַניאַנז, רימאַרקט, עס וואָלט זיין פייַן צו פֿאַרשטיין ווי אונדזער סענסערי אָרגאַן אַרבעט.

קוואַנטום מאַקאַניקס (© Jay Smith)

אַזוי איר ניטאָ ליגנעריש אין בעט און טראַכטן וועגן צו מאַכן פריש טאָסט. גערוך מאַלאַקיולז לויפן דורך די לופט. דיין ברידינג דראָז עטלעכע פון ​​די מאַלאַקיולז אין די נאַסאַל קאַוואַטי צווישן דיין אויגן, פּונקט אויבן די מויל. די מאָלעקולעס אַטאַטשט צו די מיוקאָוסאַל שיכטע אויף די ייבערפלאַך פון די נאַסאַל קאַוואַטי און זענען טראַפּט אין די אָולפאַקטערי ראַסעפּטערז. די אָלפאַקטאָרי נערוועס הענגען פֿון דעם מאַרך ווי די טענטאַקאַלז פון אַ דזשעלליפיש, זיי זענען די בלויז טייל פון די הויפט נערוועז סיסטעם וואָס איז קעסיידער יקספּאָוזד צו די אַרויס וועלט.

וואָס כאַפּאַנז ווייַטער איז נישט לעגאַמרע קלאָר. מיר וויסן אַז רייעך מאַלאַקיולז בינדן צו איינער פון 400 פאַרשידענע ריסעפּטערז אויף די ייבערפלאַך פון די מיוקאָוסאַ. מיר טאָן ניט וויסן פּונקט וואָס און ווי אַזוי דעם קאָנטאַקט קריייץ אונדזער אָולפאַקטערי געפיל. פארוואס איז עס אַזוי שווער צו פֿאַרשטיין דעם שמעקן?

Andrew Horsfield, אַ פאָרשער פון Imperial College London, זאגט:

"צומ טייל ווייַל פון די שוועריקייט פון אָנפירן יקספּעראַמאַנץ צו קאָנטראָלירן וואָס ס 'כאַפּאַנז ין די אָולפאַקטערי ראַסעפּטערז."

ווי דער רייעך אַרבעט

די קאַנווענשאַנאַל דערקלערונג פֿאַר ווי דער גערוך אַרבעט סימז פּשוט: ראַסעפּטערז האָבן זייער ספּעציפיש שאַפּעס פון מאַלאַקיולז. זיי זענען ווי לאַקס וואָס קענען בלויז זיין אָופּאַנד מיט די רעכט שליסלען. לויט דער טעאָריע, יעדער פון די מאַלאַקיולז וואָס אַרייַן די נאָז פיץ אין אַ גאַנג פון ראַסעפּטערז. דער מאַרך ינטערפּראַץ אַ יינציק קאָמבינאַציע פון ​​מאָלעקולאַר-אַקטיווייטיד ראַסעפּטערז, אַזאַ ווי דער שמעקן פון קאַווע. אין אנדערע ווערטער, מיר פילן די שאַפּעס פון די מאַלאַקיולז! אָבער, עס איז אַ פונדאַמענטאַל פּראָבלעם מיט די 'שליסל עפן' מאָדעל. '

Horsfield זאגט:

"איר קענען האָבן מאַלאַקיולז מיט זייער פאַרשידענע שאַפּעס און קאַמפּאַזישאַנז, וואָס אַלע געבן איר די זעלבע רושם."

עס מיינט אַז עפּעס מער ווי בלויז פאָרעם מוזן זיין ינוואַלווד, אָבער וואָס? א קאָנטראָווערסיאַל אָלטערנאַטיוו צו דעם מאָדעל סאַגדזשעסץ אַז אונדזער זינען איז אַקטיווייטיד ניט בלויז דורך די פאָרעם פון די מאַלאַקיולז, אָבער אויך ווי די מאָלעקולעס וויברירן. אַלע מאַלאַקיולז ווייברייט קעסיידער אין אַ זיכער אָפטקייַט, באזירט אויף זייער סטרוקטור. קען אונדזער נאָז עפעס אַנטדעקן די דיפעראַנסיז אין די ווייבריישאַנאַל פריקוואַנסיז? לוקאַ טורין, אַ ביאָפיסיסיסט אין דער ביאָמעדיקאַל פאָרשונג צענטער פון אלעקסאנדער פלעמינג אין גריכנלאנד, גלויבט אַז זיי קענען.

ווייבריישאַן טעאָריע פון ​​רייעך

טורין, וואָס איז אויך געווארן איינער פון די וועלט 'ס לידינג פּאַרפום עקספּערץ, איז ינספּייערד דורך די ווייבריישאַן טעאָריע פון ​​גערוך, ערשטער פארגעלייגט דורך כעמיקער Malcolm Dyson אין 1938. נאָך Turin ערשטער גראַספּט Dyson' ס געדאַנק אין די XNUMX ס, Turin אנגעהויבן זוכן פֿאַר מאַלאַקיולז וואָס וואָלט לאָזן אים צו טאָן אַזוי. ער פאָוקיסט אויף שוועבל קאַמפּאַונדז וואָס האָבן אַ יינציק רייעך און כאַראַקטעריסטיש מאָלעקולאַר ווייבריישאַנז. טורין דאַן דאַרפֿן צו ידענטיפיצירן אַ גאָר אַנרילייטיד קאַמפּאַונד, מיט אַ אַנדערש מאָלעקולאַר פאָרעם ווי שוועבל, אָבער מיט דער זעלביקער ווייבריישאַן אָפטקייַט, צו זען אויב עס איז אַזאַ אַ זאַך ווי שוועבל. יווענטשאַוואַלי ער געפֿונען איין, אַ מאָלעקולאַר מיט באָר. עס סמעלד באשטימט ווי שוועבל. "איך בין דאָ געפֿאַלן דערפֿאַר, זאָגט ער, איך האַלט נישט, אַז ס'איז אַ צופֿאַל."

פֿון דעם מאָמענט וואָס ער האָט דיסקאַווערד דעם אָלפאַקטאָרי געפיל, טורין האט אלנגעזאמלט יקספּערמענאַל זאָגן צו שטיצן דעם געדאַנק, און האט געארבעט מיט האָרספיעלד צו אַרבעטן טעאָרעטיש פרטים. מיט פֿינף יאָר צוריק, האָט טורין און זײַנע קאָלעגעס אויסגעמיטן אן עקספערימענט, אין וועלכן עטלעכע פון ​​די הידראגען מאלעקולן אין א גערוך זענען פארביטן געוואָרן מיט דעוטעריום, אן איזאָטאפ פון וואסערשטאף מיט א נייטראן אין קערן, און האבן געפונען אז מענטשן קענען פילן דעם אונטערשייד. ווייַל הידראָגען און דעוטעריום האָבן די זעלבע מאָלעקולאַר שאַפּעס אָבער אַנדערש ווייבריישאַנאַל פריקוואַנסיז, די רעזולטאַטן פֿאָרשלאָגן ווידער אַז אונדזער נאָסעס קענען אַקשלי דיטעקט ווייבריישאַנז. יקספּעראַמאַנץ מיט פרוכט פליעס האָבן געוויזן ענלעך רעזולטאַטן.

צי מיר אויך ווייבריישאַנז?

דער געדאַנק פון טורין בלייבט קאָנטראָווערסיאַל - זיין יקספּערמענאַל דאַטע צעטיילט אַן ינטערדיסאַפּלאַנערי קהל פון אָלפאַקטאָרי ריסערטשערז. אָבער אויב זיי זענען רעכט, און אין אַדישאַן צו שאַפּעס, מיר אויך פילן ווייבריישאַנז, ווי טאָן אונדזער נאָסעס טאָן דאָס? טורין ספּעקיאַלייטיד אַז אַ קוואַנטום ווירקונג, אַזוי גערופענע טאַנאַלינג, קען זיין אַרייַנגערעכנט. אין קוואַנטן מאַקאַניקס, עלעקטראָנס און אַלע אנדערע פּאַרטיקאַלז האָבן אַ צווייענדיק נאַטור - יעדער איז אַ פּאַרטאַקאַל און אַ כוואַליע. דער מאל אַלאַוז עלעקטראָנס צו מאַך דורך מאַטעריאַלס ווי אַ טונעל, אין אַ וועג וואָס איז געווען פאַרבאָטן פֿאַר פּאַרטיקאַלז לויט די כּללים פון קלאסישע פיזיק.

די מאָלעקולאַר ווייבריישאַן פון דער רייעך קענען צושטעלן אַן ענערגיע שפּרינגען אַראָפּ די ענערגיע אַז עלעקטראָנס דאַרפֿן צו שפּרינגען פֿון איין טייל פון דער רייעך רעסעפּטאָר צו אנדערן. די גיכקייט פון די שפּרינגען ענדערונגען מיט פאַרשידענע מאַלאַקיולז, וואָס זייַנען נערוו ימפּאַלסיז וואָס מאַכן אין דעם מאַרך די מערקונג פון פאַרשידענע אָודערז.

אַזוי אונדזער נאָז קען זיין אַ סאַפיסטיקייטאַד עלעקטראָניש דיטעקטער. ווי קען אונדזער נאָסעס יוואַלוו אַזוי צו נוצן אַזאַ קוואַנטום פּיקיוליעראַטיז?

טורין זאגט:

"איך טראַכטן מיר'רע אַנדערעסטאַמייטינג די טעכנאָלאָגיע, אַזוי צו זאָגן, דורך עטלעכע אָרדערס פון מאַגנאַטוד. פיר ביליאָן יאָר פון פאָרשונג און אַנטוויקלונג מיט אַנלימאַטאַד פאַנדינג איז אַ לאַנג צייַט פֿאַר עוואָלוציע. אָבער איך טאָן ניט טראַכטן דאָס איז די מערסט אַמייזינג זאַך וואָס לעבן טוט. "