Як зрозуміти квантову фізику?

1 крок

Перший крок: ви повинні зрозуміти, що таке суперпозиції.

Суперпозиція - такий стан частинки, при якому вона знаходиться в двох і більше станах одночасно. Уявіть, що ви одночасно вдихаєте і видихаєте, одночасно живі і мертві, одночасно тягнете і штовхаєте ... Що, складно? Ще б. Саме тому квантова фізика і суперпозиція зокрема собою спростовують класичну фізику (з точки зору останньої суперпозиція ні в яких варіаціях неможлива). Отже, ось у нас є частка (візьмемо для розгляду звичайний електрон). У нього може бути два стани (по-науковому - спина), начебто двох станів його обертання. Коли він знаходиться в суперпозиції, він крутиться і туди і назад і як об'єкт нашого світу просто не існує. Читайте наступний крок, щоб краще зрозуміти суперпозицію.

2 крок

Наступний крок: розуміння Квантове заплутування.

Квантове заплутування теж вкрай дивно. Воно, звичайно, зустрічається на атомному-субатомному рівнях, але ми розберемо більш зрозумілий приклад на рівні нашого розуміння.

Уявіть, що поруч з вами лежить ваш телефон (цей телефон випущений тільки білого і чорного кольору), але ви його не бачите. У сусідньому будинку (в Антарктиді, на іншому кінці Всесвіту) лежить точно такий же телефон і його знову ж таки, не спостерігають. Така умова. Ми створюємо між телефонами квантове заплутування - особливий тип зв'язку, де від стану одного об'єкта залежить стан іншого об'єкта. Поки ні ви, ні ваш сусід (чи хто там мешкає на іншому кінці Всесвіту) не спостерігається телефони, вони знаходяться в суперпозиції - одночасно і білі і чорні (але ніяк не сірі!) І заплутування зберігається. Але варто тільки вам поглянути на телефон, він вибирає один з двох можливих варіантів - стає, наприклад, білим. В ту ж мить телефон на столі у вашого сусіда стає чорним. Якщо ваш телефон стає чорним, то інший телефон відразу стає білим! Заплутування зруйновано.

Ось так само відбувається і з частинками атомів - стоїть однією прийняти якесь певне стан (вийти з суперпозиції), як тут же інша частинка прийме протилежне їй стан. Цей зв'язок квантового заплутування була названа сверхсветовой, бо стану змінюються відразу ж, без затримки. У цьому дивовижність заплутування - можна послати повідомлення на інший кінець Всесвіту за мить.

3 крок

І наступне явище, яке складе ваше уявлення про квантову фізику в єдине ціле - декогеренції.

Декогеренції квантових станів зараз - серйозна проблема. Суть декогеренції в тому, що варто тільки вплинути на частинку, що знаходиться в суперпозиції, як вона відразу ж приймає одне з станів. Квантові стану руйнуються при вимірах частинки або навіть просто при спостереженні її! Захистити квантові стани від декогеренції - ось одне з пріоритетних завдань квантової фізики. Тоді стане можливим створювати надшвидкі системи зв'язку (миттєві), квантові комп'ютери (які своїм звичайним процесором перевершать за показниками величезні машини, що займають кімнати), телевізори (надвисокої чіткості).

4 крок

Останнє, що ви повинні вивчити - досвід, яким відкрили квантову фізику. Зараз я його вам детально опишу.

Отже, є електронна гармата. Вона випускає електрон в заданому напрямку. Електрон, пролетівши якусь відстань стикається з перешкодою, що мають дві щілини. Він може пройти тільки в одну з них. Далі він врізається в електроноуловітельний екран, який покаже, в яку з щілин пройшов електрон. Все начебто просто. Заковика лише в тому, що електрон, коли його не спостерігають і не ставлять вимірювального обладнання, проходить в обидві щілини! Це означає, що в момент, коли його не спостерігають, він знаходиться в суперпозиції. Так і було покладено початок квантової фізики.

5 крок

Ну от і все! Нічого особливо заумного (на зразок складних формул або теорем) тут немає. Тепер ви можете спокійно мудрувати на тему квантової фізики, тому що ймовірність зустріти людину, добре знайомого з цією областю фізики досить мала! І пам'ятайте, що квантова фізика зараз дуже потребує світлих умах, тут належить зробити ще неоране поле відкриттів. Незалежно від того, просто запам'ятайте ви цю інструкцію або ж підете допомагати цій науці, ви чудові!