לאָמיר צוריקקומען צו די קוואַנטום מאַקאַניקס און ווי מיר קענען נוצן עס.

אַ ומזעיק דערזען

אָוקיי, אַזוי איר שמעקן קאַווע, איר זענט כּמעט וואך. דיין אויגן זענען גרייט פֿאַר די טעגלעך רוטין, בלינקינג און לאָזן עטלעכע ליכט. ווען איר טראַכטן וועגן אים, די פּאַרטיקאַלז פון ליכט וואָס אַרייַן דיין פּנים און אויגן געגרינדעט אַ מיליאָן יאר צוריק אין דעם צענטער פון דער זון, אין אַ צייט ווען אונדזער אָוועס אנגעהויבן צו נוצן פייַער. די זון וואָלט נישט אפילו שיקן פּאַרטיקאַלז גערופֿן פאָטאָנס אויב זיי זענען נישט דארף פֿאַר דער זעלביקער דערשיינונג וואָס קען זיין די יקער פון אונדזער געפיל פון שמעקן, קוואַנטום טאַנאַלינג.

בעערעך 150 מיליאָן קילאָמעטערס באַזונדער די זון און די ערד. די פאָנעס נעמען בלויז אַכט מינוט צו פאַרטראָגן די ווייַטקייט. אָבער, רובֿ פון זייער רייזע נעמט אָרט ין דער זון, ווו אַ טיפּיש פאָטאָן ספּענדז אַ מיליאָן יאָר טריינג צו אַנטלויפן. דער ענין איז אַזוי סטאָרד אין די מיטל פון אונדזער שטערן, ווו הידראָגען איז בעערעך 13 מאָל דענסער ווי בלייַ, און פאָוטאַנז קענען אַרומפאָרן פֿאַר אַ ינפאַנאַטעסאַמאַל בראָכצאָל פון אַ רגע איידער זיי זענען אַבזאָרבד דורך הידראָגען ייאַנז, וואָס דאַן אַ פאָוטאַן צו פאָרן פון די זון. אאז"ו ו. פון אזעלכע אינטעראקציעס, באווייזט זיך ענדלעך א פוטאן אויפן אייבערפלאך פון דער זון, וואס שײַנט דא מיליאנען יאָר.

קוואַנטום מאַקאַניקס (© Jay Smith)

פאָטאָנס וואָלט קיינמאָל האָבן געשאפן, און די זון וואָלט נישט האָבן שיינט אָן קוואַנטום טאַנאַלינג. די זון און אלע אנדערע שטערן שאפן ליכט דורך נוקלעארער פוסיאָן, צעברעכן וואסערשטאף-יאנען און שאפן העליום אין א פראצעס וואס באפרײַט ענערגיע. יעדע סעקונדע פארוואנדלט די זון ארום 4 מיליאן טאנען מאטעריע אין ענערגיע. בלויז הידראָגען ייאַנז, ווי יחיד פּראָטאָנס, האָבן positive עלעקטריש טשאַרדזשיז און אָפּשטויסן יעדער אנדערע. ווי אַזוי קענען זיי צונויפגיסן יעדער אנדערע?
אין קוואַנטום טאַנאַלינג, די כוואַליע נאַטור פון די פּראָטאָנס יז אַלאַוז זיי צו אָוווערלאַפּ לייכט ווי כוואליעס וואָס קאָאַלעסאַז אויף די ייבערפלאַך פון אַ סטאַוו. דער פאַקט אַז זיי אָוווערלאַפּ ברענגט די פּראָטאָן כוואליעס גענוג נאָענט אַז אן אנדער קראַפט, אַזאַ ווי אַ שטאַרק יאָדער קראַפט וואָס אַקץ בלויז אין זייער קורץ דיסטאַנסאַז, קענען באַקומען די ילעקטריקאַל ריפּאַלשאַן פון די פּאַרטיקאַלז. די פּראָטאָנס דאַן פאַרפוילן צו באַפרייַען איין פאָטאָן.

אונדזערע אויגן זייַנען זייער שפּירעוודיק פֿאַר פאָוטאַנז

אונדזערע אויגן האָבן יוואַלווד צו זיין זייער שפּירעוודיק צו די פאָוטאַנז. עטלעכע לעצטע יקספּעראַמאַנץ האָבן געוויזן אַז מיר קענען אפילו דעטעקט יחיד פאָטאָנס, וואָס רייזאַז אַ טשיקאַווע מעגלעכקייט: קען מענטשן דעטעקט עטלעכע ספּעציעלע פאלן פון קוואַנטום מאַקאַניקס? טוט דאָס מיינען אַז אַ מענטש, ווי אַ פאָטאָן אָדער אַ עלעקטראָן אָדער סטראַדינגער ס נעבעך קאַץ, איז טויט און לעבעדיק אין דער זעלביקער צייט אויב ער איז גלייַך ינוואַלווד אין די קוואַנטום וועלט? וואָס קען אַזאַ אַ דערפאַרונג?

מענטשלעך אויג

"מיר טאָן ניט וויסן ווייַל קיין איינער געפרוווט," האט רעבעקקאַ האָלמעס, אַ פיזיסיסט אין לאס אַלאַמאָס נאַשאַנאַל לאַבאָראַטאָריע אין ניו מעקסיקא. דריי יאָר צוריק, ווען זי גראַדזשאַווייטיד פון די אוניווערסיטעט פון יללינאָיס אין ורבאַנע-טשאַמפּיין, האָלמעס איז געווען טייל פון אַ מאַנשאַפֿט געפֿירט דורך פאולוס קוויאַט, וואָס געוויזן אַז יומאַנז קענען דעטעקט קורץ פלאַשיז פון ליכט קאַנסיסטינג פון דריי פאָוטאַנז. אין 2016 האָט זי אויסגעפונען אז א קאנקורירנדע גרופע פון ​​וויסנשאפטלער, אנגעפירט פון פיזיקער אליפאשא וואזירי אין ראקעפעללער אוניווערסיטעט אין ניו יארק, האט אויסגעפונען אז מען זעט טאקע איינצעלנע פֿאָטאָנס. אָבער, מיר זען אַז די דערפאַרונג קען נישט זיין פּונקט דיסקרייבד. וואַזירי, האָט זי געפּרואווט זען די פאָטאָן פלאַשיז זיך, האָט געזאָגט צום נאַטור זשורנאַל, "עס איז ניט ווי צו זען ליכט. עס איז כּמעט אַ געפיל אויף דער שוועל פון פאַנטאַזיע. "

קוואַנטום מאַקאַניקס - יקספּעראַמאַנץ

אין דער נאָענט צוקונפט, האָלמעס און וואַזירי דערוואַרטן יקספּעראַמאַנץ צו פּרובירן וואָס יומאַנז זע ווען פאָטאָנס זענען ינסערטאַד אין ספּעציעל קוואַנטום שטאַטן. פֿאַר בייַשפּיל, פיזיסיס קענען פֿאַרבינדן אַ איין פאָטאָן צו וואָס זיי רופן אַ סופּערפּאָסיטיאָן, ווו פאָוטאַנז עקסיסטירן סיימאַלטייניאַסלי אין צוויי פאַרשידענע ערטער. האָלמעס און אירע קאָלעגעס האָבן דיזיינד אַן עקספּערימענט מיט צוויי סינעריאָוז צו פּרובירן צי יומאַנז קענען גלייך זע די סופּערפּאָסיטיאָן פון פאָוטאַנז. אין דעם ערשטן סצענאַר, איין פאָטאָן וואָלט אַרייַן די לינקס אָדער רעכט זייַט פון די מענטשלעך רעטינאַ, און מען וואָלט באַמערקן אויף וואָס זייַט פון די רעטינאַ ער פּעלץ די פאָטאָן. אין די רגע סצענאַר, די פאָטאָן וואָלט זיין געשטעלט אין אַ קוואַנטום סופּערפּאָסיטיאָן אַז עס קען ויסמעקן די פּאָנעם אוממעגלעך - צו פליען צו די רעכט און לינקס זייטן פון די רעטינאַ אין דער זעלביקער צייט.

וואָלט מען דעטעקט ליכט אויף ביידע זייטן פון די רעטינאַ? אָדער וואָלט די ינטעראַקשאַן פון אַ פאָטאָן אין די אויג גרונט די סופּערפּאָסיטיאָן צו 'ייַנבראָך'? אויב אַזוי, וואָלט דאָס פּאַסירן ווי אָפט אויף די רעכט און לינקס זייטן, ווי די טעאָריע סאַגדזשעסץ?

רעבעקקאַ האָלמעס זאגט:

"באַזירט אויף נאָרמאַל קוואַנטום מאַקאַניקס, אַ פאָטאָן אין סופּערפּאָסיטיאָן וואָלט מיסטאָמע נישט קוקן אַנדערש פון אַ אַקשלי ראַנדאַמלי טראַנסמיטטעד פאָטאָן לינקס אָדער רעכט."

אויב עס טורנס אויס אַז עטלעכע פּאַרטיסאַפּאַנץ אין דער עקספּערימענט אַקשלי באמערקט די פאָטאָן אין ביידע ערטער אין דער זעלביקער צייט, טוט דאָס מיינען אַז דער מענטש זיך איז געווען אין אַ קוואַנטום שטאַט?

רעבעקקאַ האָלמעס מוסיף:

"איר קען זאָגן אַז דער אַבזערווער איז געווען אַליין אין אַ קוואַנטום סופּערפּאָסיטיאָן אין אַ נעגלאַדזשאַבלי קורץ צייט, אָבער קיינער האט עס נאָך נישט געפרוווט, אַזוי מיר טאַקע טאָן ניט וויסן. דערפאר טוסטו אזא עקספערימענט. "

איר זע אין דיין וועג

איצט לאָזן אונדז צוריקקומען צו די גלעזל פון קאַווע. איר פילן די באַפאַלן ווי אַ האַרט שטיק פון מאַטעריאַל, פעסט אין קאָנטאַקט מיט די הויט פון דיין האַנט. אבער עס ס נאָר אַן אילוזיע. מיר קיינמאָל אָנרירן עפּעס, לפּחות ניט אין דעם זינען פון די צוויי האַרט ברעקלעך פון ענין אַז פאַרבינדן. מער ווי 99,9999999999 פּראָצענט פון אַן אַטאָם באשטייט פון ליידיק אָרטמיט כּמעט אַלע די ענין קאַנסאַנטרייטאַד אין די האַרץ.

קוואַנטום מאַקאַניקס (© Jay Smith)

ווען איר האַלטן די גלעזל מיט דיין הענט, עס מיינט צו זיין זיין די שטאַרקייט קומט פֿון דער קעגנשטעל פון די עלעקטראָנס אין די גלעזל און אין דער האַנט. די עלעקטראָנס זיך האָבן גאָר קיין באַנד, נאָר די קלאָר נול דימענשאַנז פון די פעלד פון נעגאַטיוו עלעקטריק טשאַרדזשאַז אַרומרינגלען אַטאָמס און מאַלאַקיולז ווי אַ וואָלקן. די געזעצן פון קוואַנטום מאַקאַניקס באַגרענעצן זיי צו ספּעציפיש ענערגיע לעוועלס אַרום אַטאָמס און מאַלאַקיולז. ווען די האנט כאפט דעם בעכער, שטופט עס די עלעקטראנען פון איין שטאפל צום צווייטן, און צו דעם דארף מען מוסקל ענערגיע, וואס דער מוח טייטשט אויס ווי א ווידערשטאנד ווען מיר בארירן עפעס א סאלידן.

אונדזער זינען פון פאַרבינדן סטעמס פון די גאָר קאָמפּליצירט ינטעראַקשאַן צווישן עלעקטראָנס אַרום די מאַלאַקיולז פון אונדזער גוף און די מאַלאַקיולז פון די אַבדזשעקץ מיר אָנרירן. פֿון דעם אינפֿאָרמאַציע, אונדזער מאַרך קריייץ די אילוזיע אַז מיר האָבן אַ האַרט גוף מאָווינג אַרום אַ וועלט פול פון אנדערע האַרט אַבדזשעקץ. קאָנטאַקט מיט זיי טוט נישט געבן אונדז אַ פּינטלעך געפיל פון פאַקט. עס איז מעגלעך אַז גאָרניט פון אונדזער פּערסעפּשאַנז שטימען צו וואָס איז טאַקע געשעעניש. דאָנאַלד האָפפמאַן, אַ קאַגניטיוו נוראַלאַדזשאַסט אין דער אוניווערסיטעט פון קאַליפאָרניאַ, ירווינע, גלויבט אַז אונדזער סענסיז און סייכל האָבן יוואַלווד צו פאַרקלערן די אמת נאַטור פון פאַקט, ניט צו אַנטדעקן עס.

"מייַן געדאַנק איז אַז דער פאַקט, וועלכער עס איז, איז צו קאָמפּליצירט און וועט נעמען אונדז צו פיל צייט און ענערגיע צו פּראָצעס."

פאַרגלייַך פון די בילד פון די וועלט אין די מאַרך מיט די גראַפיקאַל צובינד אין די קאָמפּיוטער

האָפפמאַן קאַמפּערז די בילד פון די קאַנסטראַקשאַן פון די וועלט אין אונדזער מאַרך, מיט די גראַפיקאַל צובינד אויף אַ קאָמפּיוטער פאַרשטעלן. כל די פאַרביק ייקאַנז אויף דעם עקראַן, אַזאַ ווי די ריסייקאַל בין, די מויז טייַטל און די טעקע פאָלדערס האָבן גאָרנישט צו טאָן מיט וואָס ס 'טאַקע געשעעניש אין דעם קאָמפּיוטער. נאָר אַבסטראַקציעס, סימפּליפיקאַטיאָנס לאָזן אונדז צו יבערגעבן מיט קאָמפּלעקס עלעקטראָניק.

אין Hoffmans מיינונג, האט עוואָלוציע פארענדערט אונזער מוח צו ארבעטן פּונקט ווי א גראַפישער צובינד וואָס רעפראדוצירט נישט די וועלט געטריי. עוואַלושאַן קען נישט שטיצן די אַנטוויקלונג פון פּינטלעך מערקונג, נאָר ניצט וואָס אַלאַוז ניצל.

ווי האָפפמאַן זאגט:

"פאָרעם כּללים איבער פאַקט."

האָפפמאַן און זיין גראַדזשאַוואַט סטודענטן האָבן טעסטעד הונדערטער פון טויזנטער פון קאָמפּיוטער מאָדעלס אין די לעצטע יאָרן צו פּרובירן זייער יידיאַז אין סימיאַליישאַנז פון קינסטלעך לעבן פארמען וואָס קאָנקורירן פֿאַר לימיטעד רעסורסן. אין קיין פאַל, אָרגאַניזאַמז זענען פּראָוגראַמד צו פּרייאָראַטייז גשמיות טויגיקייט ווען די פאקטן זענען נישט גלייַכן מיט די וואָס זענען געמאכט פֿאַר פּינטלעך מערקונג.

למשל, אויב איין אָרגאַניזם איז דיזיינד צו אַקיעראַטלי דערקענען די גאַנץ סומע פון ​​וואַסער אין די סוויווע, און עס ינקאַונטערז אַן אָרגאַניזם וואָס איז טונד צו דערקענען עפּעס סימפּלער, למשל די אָפּטימאַל סומע פון ​​וואַסער דארף צו בלייבן לעבעדיק. כאָטש איין אָרגאַניזם קען מאַכן אַ מער פּינטלעך פאָרעם פון פאַקט, די פאַרמאָג קען נישט פאַרגרעסערן זיין פיייקייט צו בלייַבנ לעבן. האָפפמאַן ס שטודיום געפֿירט אים צו אַ מערקווירדיק מסקנא:

"אין דעם מאָס וואָס מיר וועלן צו האַלטן לעבן, מיר וועלן נישט זיין צוגעשטעלט צו דער פאַקט. מיר קענען דאָס ניט טאָן. "

קוואַנטום טעאָריע

זיין געדאנקען צונויפפאַלן מיט וואָס עטלעכע פיסיסיסץ האַלטן ווי די הויפט געדאַנק פון קוואַנטום טעאָריע - דער מערקונג פון פאַקט איז נישט לעגאַמרע אָביעקטיוו, מיר קענען ניט זיין אפגעשיידט פון דער וועלט וואָס מיר אָבסערווירן.

האָפפמאַן האָט גאָר געכאפט דעם מיינונג:

"ספעיס איז בלויז אַ דאַטן סטרוקטור, און גשמיות אַבדזשעקץ זענען זיך דאַטן סטראַקטשערז וואָס מיר מאַכן אין פלי. ווען איך קוק אין אַ בערגל, איך מאַכן דעם דאַטן סטרוקטור. דערנאָך איך קוק אַוועק און ברעכן דעם דאַטן סטרוקטור ווייַל איך טאָן ניט דאַרפֿן עס ענימאָר. "

ווי Hoffmans ווערק באווייזט, האָבן מיר נאָך ניט באטראכט די פולע טײַטש פון קוואנטן טעאריע און וואס עס שטייט וועגן דער נאַטור פון דער רעאליטעט. במשך פֿון זײַן גאַנצן לעבן האָט פּלאַנקק זיך געזוכט צו פארשטיין די טעאריע וואָס ער האָט געהאָלפן שאפן, און ער האָט שטענדיק געגלויבט אין אַן אָביעקטיווער מערקונג פון דעם אוניווערס וואָס איז געווען אומאָפּהענגיק פון אונדז.

ער האט אַמאָל געשריבן וועגן וואָס ער באַשלאָסן צו נאָכפאָלגן פיזיק, קעגן די עצה פון זיין לערער:

"די דרויסנדיקע וועלט איז עפּעס אומאָפּהענגיק פון מענטש, עס איז עפּעס אַבסאָלוט, און די זוכן פֿאַר געזעצן וואָס אַפּלייז צו דעם לעגאַמרע געווען צו מיר ווי די נאָבלעסט וויסנשאפטלעכע דערפאַרונג פון לעבן."

עס קען נעמען אן אנדער יאָרהונדערט פֿאַר אן אנדער רעוואָלוציע אין פיזיק צו באַווייַזן צי ער איז געווען רעכט אָדער פאַלש, ווי זיין פּראָפעסאָר Philip von Jolly.