Kuv thiab kuv tus duab ntxoov ntxoo: quantum mechanics cam lub tswvyim ntawm tus cwj pwm

2024 Tus sau: Malcolm Clapton | [email protected]. Kawg hloov kho: 2023-12-17 03:58

Vim li cas koj? Ua li cas koj thiaj paub tias koj yog ib tug neeg uas muaj tus cwj pwm txawv thiab txoj kev xav? Quantum mechanics qhia peb kom tsis txhob muaj kev ntseeg siab dhau. Nws yog qhov ua tau tias peb tsis yog txhua tus sib txawv raws li peb xav.

Martin Guerr thiab tus neeg raug nyiag lawm

Koj puas paub Martin Guerre? Qhov no yog ib tug neeg Fabkis teb uas ib zaug pom nws tus kheej nyob rau hauv ib qho kev coj txawv txawv thiab tsis kaj siab. Martin nyob hauv ib lub zos me me. Thaum tus tub hluas muaj 24 xyoos, nws niam nws txiv liam tias nws nyiag. Herr raug yuam kom tawm hauv tsev, tawm hauv nws tus poj niam thiab tus tub. Yim xyoo tom qab ntawd, tus txiv neej rov qab los rau hauv nws lub zos, rov nrog nws tsev neeg. Peb xyoos tom qab ntawd, tsev neeg muaj peb tug me nyuam.

Txhua yam zoo li mus raws li niaj zaus. Tab sis ib tug tub rog txawv teb chaws tau tshwm sim hauv lub zos, uas tau tshaj tawm tias nws tau tawm tsam nrog Martin Gerr hauv cov tub rog Spanish thiab tias nws tau poob nws txhais ceg hauv kev sib ntaus sib tua. Martin tsev neeg pib ua xyem xyav seb lawv cov txheeb ze puas tau rov qab los tsev peb xyoos dhau los. Tom qab kev sim siab ntev, nws tau pom tias tus kheej ntawm Guerra tau "raug nyiag" los ntawm tus neeg taug txuj kev nyuaj Arnault du Tilh. Martin tiag tiag tau raug txiav tawm ceg thiab raug xaiv los ua qhov tsis raug cai ntawm lub tsev teev ntuj hauv Spain. Txawm li cas los xij, qhov kev sim ntawm "tus tub sab nyiag" tau nto moo heev uas Herr tiag tiag rov qab los rau nws lub zos. Txoj hmoo ntawm tus neeg taug txuj kev nyuaj Arnaud du Thiel tau raug kaw los ntawm kab lus luv luv tuag. Thiab Martin nws tus kheej liam nws tus poj niam ntawm kev pab tus neeg dag, tsis ntseeg tias tus poj niam yuav tsis paub nws tus txiv uas nws hlub.

Zaj dab neeg no zoo siab rau lub siab ntawm cov kws sau ntawv thiab cov thawj coj. Raws li nws cov kev xav, ib zaj duab xis raug tua, suab paj nruag tau ua thiab txawm tias TV series raug tua. Ntxiv mus, ib qho ntawm cov yeeb yam "The Simpsons" tau mob siab rau lub sijhawm no. Cov koob npe zoo li no tau nkag siab: qhov xwm txheej zoo li no ua rau peb zoo siab, vim nws ua rau mob nrawm - peb lub tswv yim hais txog tus kheej thiab tus cwj pwm.

Peb yuav ua li cas thiaj paub tseeb tias tus neeg tiag tiag yog leej twg, txawm tias tus hlub tshaj plaws? Tus kheej txhais li cas hauv lub ntiaj teb uas tsis muaj dab tsi nyob ruaj khov?

Thawj philosophers sim teb lo lus nug no. Lawv xav tias peb txawv ntawm ib leeg ntawm tus ntsuj plig, thiab peb lub cev tsuas yog menyuam roj hmab xwb. Suab zoo, tab sis kev tshawb fawb tau tsis lees paub qhov kev daws teeb meem no thiab qhia tias nrhiav lub hauv paus ntawm tus kheej hauv lub cev. Cov kws tshawb fawb tau ua npau suav pom ib yam dab tsi ntawm qib microscopic uas yuav paub qhov txawv ntawm ib tus neeg los ntawm lwm tus.

Nws yog qhov zoo uas science yog qhov tseeb. Yog li ntawd, thaum peb hais tias "ib yam dab tsi nyob rau hauv microscopic theem," peb, ntawm chav kawm, txhais tau hais tias lub tsev me me ntawm peb lub cev - molecules thiab atoms.

Txawm li cas los xij, txoj kev no yog kev nplua ntau dua li qhov nws yuav zoo li thaum xub thawj siab ib muag. Xav txog Martin Guerr, piv txwv li. Mus cuag nws lub hlwb. Lub ntsej muag, daim tawv nqaij, pores … cia peb mus. Cia peb tau ze li sai tau, zoo li peb muaj cov cuab yeej muaj zog tshaj plaws hauv peb lub arsenal. Peb yuav pom dab tsi? Hluav taws xob.

Elementary particle nyob rau hauv ib lub thawv

Herr yog ua los ntawm cov molecules, molecules yog ua los ntawm atoms, atoms yog ua los ntawm cov ntsiab lus hais. Cov tom kawg yog ua "tawm ntawm tsis muaj dab tsi"; lawv yog cov tsev tsim khoom hauv ntiaj teb.

Ib qho hluav taws xob yog lub ntsiab lus uas txhais tau tias tsis siv qhov chaw txhua. Txhua lub electron tsuas yog txiav txim siab los ntawm huab hwm coj, tig (angular momentum) thiab nqi. Qhov no yog txhua yam koj yuav tsum paub los piav txog "tus kheej" ntawm lub tshuab hluav taws xob.

Nws txhais li cas? Piv txwv li, qhov tseeb tias txhua tus electron zoo nkaus li zoo ib yam li lwm yam, tsis muaj qhov sib txawv me ntsis. Lawv yeej zoo ib yam. Tsis zoo li Martin Guerr thiab nws tus ntxaib, cov hluav taws xob zoo sib xws uas lawv hloov tau tag nrho.

Qhov tseeb no muaj qee qhov cuam tshuam zoo dua. Cia peb xav txog tias peb muaj ib qho piv txwv A, uas txawv ntawm lub hauv paus ntsiab lus B. Tsis tas li ntawd, peb tau tuav ob lub thawv - thawj thiab thib ob.

Peb kuj paub tias txhua qhov yuav tsum nyob hauv ib lub thawv ntawm lub sijhawm twg los tau. Txij li thaum peb nco ntsoov tias cov khoom A thiab B sib txawv ntawm ib leeg, nws hloov tawm tias tsuas muaj plaub txoj hauv kev rau kev txhim kho cov xwm txheej:

• A nyob rau hauv lub thawv 1, B nyob rau hauv lub thawv 2;
• A thiab B pw ua ke hauv lub thawv 1;
• A thiab B pw ua ke hauv lub thawv 2;
• A nyob rau hauv lub thawv 2, B nyob rau hauv lub thawv 1.

Nws hloov tawm tias qhov tshwm sim ntawm kev nrhiav ob qhov ib zaug hauv ib lub thawv yog 1: 4. Zoo heev, txheeb nws tawm.

Tab sis yuav ua li cas yog hais tias A thiab B tsis txawv? Yuav ua li cas yog qhov tshwm sim ntawm kev nrhiav ob qhov hauv tib lub thawv hauv qhov no? Kuj ceeb tias, peb txoj kev xav tsis txaus ntseeg tau txiav txim siab: yog tias ob lub ntsiab lus zoo ib yam, ces tsuas muaj peb txoj hauv kev rau kev txhim kho cov xwm txheej. Tom qab tag nrho, tsis muaj qhov sib txawv ntawm rooj plaub thaum A nyob hauv lub thawv 1, B nyob hauv lub thawv 2, thiab rooj plaub thaum B nyob hauv lub thawv 1, A nyob hauv lub thawv 2. Yog li qhov tshwm sim yog 1: 3.

Kev sim kev tshawb fawb lees paub tias microcosm ua raws li qhov tshwm sim ntawm 1: 3. Ntawd yog, yog tias koj hloov hluav taws xob A nrog lwm yam, Lub Ntiaj Teb yuav tsis pom qhov txawv. Thiab koj thiab.

Sly electrons

Frank Wilczek, tus kws tshawb fawb theoretical ntawm Massachusetts lub koom haum thev naus laus zis thiab tus neeg tau txais txiaj ntsig Nobel, tuaj rau qhov xaus tib yam li peb nyuam qhuav ua. Tus kws tshawb fawb suav tias qhov txiaj ntsig no tsis yog nthuav xwb. Wilczek tau hais tias qhov tseeb tias ob lub tshuab hluav taws xob yog qhov sib txawv kiag li yog qhov tob tshaj plaws thiab tseem ceeb tshaj plaws los ntawm quantum field theory.

Kev txhaj tshuaj tiv thaiv yog qhov tshwm sim cuam tshuam uas " ntxeev siab" ib qho hluav taws xob thiab qhia peb nws lub neej zais cia. Koj pom, yog tias koj zaum thiab ntsia ntawm ib qho hluav taws xob, nws coj zoo li cov khoom. Thaum koj tig mus, nws qhia tau hais tias lub zog ntawm nthwv dej. Thaum ob lub nthwv dej sib tshooj, lawv ua kom nrov lossis tsis muaj zog ib leeg. Cia li nco ntsoov tias peb txhais tsis yog lub cev, tab sis lub tswv yim lej ntawm nthwv dej. Lawv hloov tsis tau lub zog, tab sis qhov tshwm sim - lawv cuam tshuam cov txiaj ntsig ntawm kev sim. Nyob rau hauv peb rooj plaub - mus rau qhov xaus los ntawm kev sim nrog ob lub thawv, nyob rau hauv uas peb tau txais ib tug tshwm sim ntawm 1: 3.

Interestingly, qhov tshwm sim ntawm kev cuam tshuam tshwm sim tsuas yog thaum cov khoom sib xws tiag tiag. Kev sim tau pom tias cov khoom siv hluav taws xob zoo ib yam: kev cuam tshuam tshwm sim, uas txhais tau hais tias cov khoom no tsis txawv txav.

Qhov no yog dab tsi? Wilczek hais tias tus kheej ntawm electrons yog qhov ua rau peb lub ntiaj teb ua tau. Yog tsis muaj qhov no, yuav tsis muaj chemistry. Teeb meem tsis tuaj yeem tsim tawm.

Yog tias muaj qhov sib txawv ntawm cov electrons, txhua yam yuav tig mus rau hauv chaos ib zaug. Lawv qhov tseeb thiab tsis meej pem yog tib lub hauv paus rau lub ntiaj teb no uas muaj kev tsis paub tseeb thiab qhov tsis raug.

Zoo. Cia peb hais tias ib qho hluav taws xob tsis tuaj yeem txawv ntawm lwm tus. Tab sis peb tuaj yeem muab ib qho rau hauv thawj lub thawv, lwm qhov hauv qhov thib ob thiab hais tias: "Lub tshuab hluav taws xob no nyob ntawm no, thiab ib qho nyob ntawd"?

"Tsis yog, peb ua tsis tau," hais tias xibfwb Wilczek.

Thaum koj muab cov khoom siv hluav taws xob tso rau hauv lub thawv thiab saib deb, lawv tsis ua cov khoom thiab pib nthuav tawm cov khoom yoj. Qhov no txhais tau hais tias lawv yuav dhau los ua infinitely. Raws li coj txawv txawv li nws yuav suab, muaj peev xwm nrhiav tau ib qho hluav taws xob nyob txhua qhov chaw. Tsis yog nyob rau hauv lub siab hais tias nws yog nyob rau hauv tag nrho cov ntsiab lus ib zaug, tab sis nyob rau hauv qhov tseeb hais tias koj muaj ib tug me me lub sij hawm ntawm nrhiav nws nyob qhov twg yog hais tias koj mam li nco dheev txiav txim siab tig rov qab thiab pib nrhiav nws.

Nws yog qhov tseeb tias nws nyuaj rau xav txog qhov no. Tab sis ib lo lus nug tseem nthuav ntxiv tshwm sim.

Puas yog electrons nyuaj heev los yog qhov chaw lawv nyob hauv? Thiab tom qab ntawd yuav ua li cas rau txhua yam uas nyob ib puag ncig peb thaum peb tig mus?

Cov kab lus nyuaj tshaj plaws

Nws hloov tawm tias koj tseem tuaj yeem pom ob lub tshuab hluav taws xob. Qhov teeb meem tsuas yog hais tias koj tsis tuaj yeem hais: ntawm no yog nthwv dej ntawm thawj zaug, ntawm no yog nthwv dej ntawm ob lub tshuab hluav taws xob, thiab peb txhua tus nyob hauv qhov chaw peb sab. Nws tsis ua haujlwm hauv quantum mechanics.

Koj yuav tsum hais tias muaj ib qho kev sib cais ntawm qhov chaw peb-seem rau thawj lub tshuab hluav taws xob thiab muaj nthwv dej thib ob hauv qhov chaw peb-dimensional rau qhov thib ob. Thaum kawg, nws hloov tawm - ua kom muaj zog! yog 6-dimensional nthwv dej uas khi ob lub electrons ua ke. Nws suab phem heev, tab sis tom qab ntawd peb nkag siab: ob lub tshuab hluav taws xob no tsis yog dangling, tsis muaj leej twg paub qhov twg. Lawv txoj haujlwm tau hais meej meej, lossis zoo dua, txuas los ntawm cov nthwv dej rau lub ntsej muag.

Feem ntau, yog tias ua ntej peb xav tias muaj qhov chaw thiab tej yam hauv nws, ces, coj mus rau hauv tus account quantum txoj kev xav, peb yuav tau hloov me ntsis peb cov sawv cev. Qhov chaw ntawm no tsuas yog ib txoj hauv kev los piav txog kev sib cuam tshuam ntawm cov khoom, xws li electrons. Yog li ntawd, peb tsis tuaj yeem piav qhia txog cov qauv ntawm lub ntiaj teb raws li cov khoom ntawm tag nrho cov khoom sib xyaw ua ke uas ua rau nws. Txhua yam yog qhov nyuaj me ntsis: peb yuav tsum kawm txog kev sib txuas ntawm cov khoom hauv theem pib.

Raws li koj tuaj yeem pom, vim qhov tseeb tias cov khoom siv hluav taws xob (thiab lwm cov ntsiab lus tseem ceeb) yog qhov zoo ib yam rau ib leeg, lub tswv yim ntawm tus kheej poob rau plua plav. Nws hloov tawm tias kev faib lub ntiaj teb rau hauv nws cov khoom tsis yog lawm.

Wilczek hais tias tag nrho cov electrons yog tib yam. Lawv yog ib qho kev tshwm sim ntawm ib thaj teb uas permeates txhua qhov chaw thiab lub sijhawm. Physicist John Archibald Wheeler xav txawv. Nws ntseeg tias thaum xub thawj muaj ib qho hluav taws xob, thiab tag nrho lwm tus tsuas yog ib qho ntawm nws, permeating lub sij hawm thiab qhov chaw. “Dab tsi tsis muaj tseeb! - koj tuaj yeem qw ntawm qhov chaw no. "Cov kws tshawb fawb tab tom kho electrons!"

Tab sis muaj ib tug tab sis.

Yuav ua li cas yog hais tias tag nrho cov illusion? Lub electron muaj nyob txhua qhov chaw thiab tsis muaj qhov twg. Nws tsis muaj ntaub ntawv. Yuav ua li cas? Thiab ces yog dab tsi yog ib tug neeg uas muaj elementary hais?

Tsis yog ib txoj kev cia siab

Peb xav ntseeg tias txhua yam yog ntau tshaj qhov sib npaug ntawm nws cov ntsiab lus. Yuav ua li cas yog hais tias peb tshem tawm lub electron tus nqi, nws loj thiab spin thiab tau txais ib yam dab tsi nyob rau hauv cov seem, nws tus kheej, nws "cwm pwm". Peb xav ntseeg tias muaj ib yam dab tsi uas ua rau ib qho hluav taws xob ua hluav taws xob.

Txawm hais tias kev txheeb cais lossis kev sim tsis tuaj yeem nthuav tawm cov ntsiab lus ntawm ib qho, peb xav ntseeg nws. Tom qab tag nrho, ces muaj ib yam dab tsi uas ua rau txhua tus neeg tshwj xeeb.

Xav tias yuav tsis muaj qhov txawv ntawm Martin Gerr thiab nws ob, tab sis ib tug ntawm lawv yuav luag ntsiag to, paub tias nws yog tus tiag tiag.

Kuv xav ntseeg nws heev. Tab sis quantum mechanics yog lub siab tsis zoo thiab yuav tsis cia peb xav txog txhua yam tsis muaj tseeb.

Tsis txhob dag: yog tias lub tshuab hluav taws xob muaj nws tus kheej lub ntsiab lus, lub ntiaj teb yuav tig mus rau hauv kev kub ntxhov.

OK. Txij li thaum cov hluav taws xob thiab lwm cov khoom siv hluav taws xob tsis tshua muaj nyob, vim li cas peb thiaj muaj?

Txoj kev xav ib: peb yog snowflakes

Ib qho ntawm cov tswv yim yog tias muaj ntau lub ntsiab lus hauv peb. Lawv tsim ib tug complex system nyob rau hauv peb txhua tus ntawm peb. Nws zoo nkaus li tias qhov tseeb tias peb txhua tus sib txawv yog qhov tshwm sim ntawm peb lub cev li cas los ntawm cov ntsiab lus tseem ceeb no.

Txoj kev xav yog coj txawv txawv, tab sis zoo nkauj. Tsis muaj ib qho ntawm cov ntsiab lus tseem ceeb muaj nws tus kheej. Tab sis ua ke lawv tsim ib tug tshwj xeeb qauv - ib tug neeg. Yog tias koj nyiam, peb zoo li snowflakes. Nws yog qhov tseeb tias lawv txhua tus yog dej, tab sis tus qauv ntawm txhua tus yog qhov tshwj xeeb.

Koj qhov tseem ceeb yog li cas cov khoom raug teeb tsa hauv koj, tsis yog qhov koj tau ua los ntawm. Cov hlwb hauv peb lub cev hloov pauv tas li, uas txhais tau hais tias tsuas yog qhov tseem ceeb yog cov qauv.

Txoj kev xav ob: peb yog cov qauv

Muaj lwm txoj hauv kev los teb cov lus nug. American philosopher Daniel Dennett tau hais tias hloov lub tswvyim ntawm "yam" nrog lo lus "tus qauv tiag". Raws li Dennett thiab nws cov thwjtim, ib yam dab tsi tiag tiag yog tias nws qhov kev piav qhia theoretical tuaj yeem luam tawm ntau dua succinctly - hauv cov ntsiab lus, siv cov lus piav qhia yooj yim. Txhawm rau piav qhia qhov no ua haujlwm li cas, cia peb coj tus miv ua piv txwv.

Yog li, peb muaj miv. Technically, peb tuaj yeem tsim nws ntawm daim ntawv (lossis zoo) los ntawm kev piav qhia txog txoj haujlwm ntawm txhua qhov uas nws tau tsim, thiab yog li kos ib daim duab ntawm tus miv. Ntawm qhov tod tes, peb tuaj yeem ua qhov txawv: tsuas yog hais tias "miv". Hauv thawj kis, peb xav tau lub tshuab xam zauv loj loj kom tsis yog tsuas yog tsim cov duab ntawm miv, tab sis kuj hais tias, ua kom nws txav mus, yog tias peb tham txog lub computer qauv. Hauv qhov thib ob, peb tsuas yog ua pa tob tob thiab hais tias: "Tus miv taug kev ncig ntawm chav tsev." Tus miv yog tus qauv tiag.

Cia peb ua piv txwv ntxiv. Xav txog tej yam uas muaj xws li sab laug pob ntseg, tus ntxhw loj tshaj plaws hauv Namibia, thiab cov suab paj nruag ntawm Miles Davis. Nws yuav siv sijhawm ntau los tsim cov khoom no suav nrog. Tab sis cov lus piav qhia ntawm tus dab zoo heev no yuav coj koj tib tus nqi. Nws yuav tsis ua hauj lwm kom luv luv, hais nyob rau hauv ob lo lus, ib yam nkaus thiab, vim hais tias xws li ib tug muaj pes tsawg leeg yog unreal, uas txhais tau tias nws tsis muaj nyob. Qhov no tsis yog tus qauv tiag.

Nws hloov tawm tias peb tsuas yog ib lub sijhawm luv luv uas tshwm sim hauv qab saib ntawm tus saib. Physicists ntxiv roj rau hluav taws thiab hais tias tej zaum nyob rau hauv lub kawg nws yuav tig tawm hais tias lub ntiaj teb no yog ua los ntawm tsis muaj dab tsi hlo li. Txog tam sim no, nws tseem yog rau peb taw tes rau ib leeg thiab lub ntiaj teb nyob ib puag ncig peb, piav qhia txhua yam hauv cov lus thiab faib cov npe. Qhov ntau cov qauv, qhov ntau peb yuav tsum compress nws cov lus piav qhia, ua kom nws tiag. Piv txwv li, piv txwv li, tib neeg lub hlwb, ib qho ntawm cov txheej txheem nyuaj tshaj plaws hauv lub ntiaj teb. Sim piav nws ua ib qho nutshell.

Sim piav nws hauv ib lo lus. Yuav ua li cas?