نظرية الكم. فيزياء الكم للدمى: الجوهر بكلمات بسيطة

يقدم هذا النص نتائج جديدة في مجال علم الأعصاب وحلولًا للعديد من المشكلات غير المحلولة في الفيزياء. لا يتعامل مع القضايا الميتافيزيقية ويستند إلى بيانات يمكن التحقق منها علميًا ، ولكنه يمس الموضوعات الفلسفية المتعلقة بالحياة والموت وأصل الكون.
نظرًا لتعقيد وثراء المعلومات ، قد يكون من الضروري قراءتها عدة مرات لفهم ، على الرغم من جهودنا ، لتبسيط المفاهيم العلمية المعقدة.



الفصل 1
الله موجود في الخلايا العصبية







دماغ الإنسان عبارة عن شبكة من حوالي مائة مليار خلية عصبية. الأحاسيس المختلفة تشكل روابط عصبية تعيد إنتاج مشاعر مختلفة. اعتمادًا على تحفيز الخلايا العصبية ، تصبح بعض الاتصالات أقوى وأكثر كفاءة ، بينما يضعف البعض الآخر. يدعيالمرونة العصبية.

ينشئ طالب الموسيقى روابط عصبية أقوى بين نصفي الدماغ من أجل تطوير الإبداع الموسيقي. يمكن تطوير أي موهبة أو مهارة تقريبًا من خلال التدريب.

اعتبر روديجر غام نفسه طالبًا ميؤوسًا منه ولم يستطع حتى التعامل مع الرياضيات الأساسية. بدأ في تطوير قدراته وتحول إلى آلة حاسبة بشرية قادرة على إجراء حسابات معقدة للغاية. تعمل العقلانية والمرونة العاطفية بنفس الطريقة. يمكن تقوية الروابط العصبية.

عندما تفعل شيئًا ما ، فإنك تغير عقلك جسديًا لتحقيق نتائج أفضل. نظرًا لأنه الآلية الرئيسية والأساسية للدماغ ، يمكن للوعي الذاتي أن يثري تجربة حياتنا بشكل كبير.



علم الأعصاب الاجتماعي



تعمل الخلايا العصبية والنواقل العصبية الخاصة مثل النوربينفرين على تفعيل آلية دفاعية عندما نشعر أن أفكارنا بحاجة إلى الحماية من التأثيرات الخارجية. إذا اختلف رأي شخص ما عن رأينا ، فإن الأمر نفسه ينطبق على الدماغ. مواد كيميائيةالتي تضمن بقائنا في المواقف الخطرة.








في هذه الحالة الوقائية ، هناك المزيدالجزء البدائي من الدماغ يتعارض مع التفكير العقلاني ، والجهاز الحوفي يمكن أن يحجب ذاكرتنا العاملة ، مما يتسبب جسديًا في "التفكير المحدود".

يمكن ملاحظة ذلك عند التخويف ، أو عند لعب البوكر ، أو عندما يكون شخص ما عنيدًا في جدال.

بقدر أهمية الفكرة ، في مثل هذه الحالة لا يستطيع الدماغ معالجتها. على المستوى العصبي ، يعتبر ذلك تهديدًا ، حتى لو كانت آراء أو حقائق غير مؤذية قد نتفق معها بطريقة أخرى.

لكن عندما نعبر عن أنفسنا ونقدر وجهات نظرنا ، ينخفض ​​مستوى المواد الواقية في الدماغ ، وينشط نقل الدوبامين الخلايا العصبية المكافئة ، ونشعر بقوتنا وثقتنا. تؤثر معتقداتنا بشكل كبير على كيمياء أجسامنا. هذا هو المكان الذي يقوم فيه تأثير الدواء الوهمي. يرتبط احترام الذات والثقة بالنفس بالناقل العصبي السيروتونين.

غالبًا ما يؤدي النقص الحاد في ذلك إلى الاكتئاب والسلوك المدمر للذات وحتى الانتحار. عندما يقدّرنا المجتمع ، فإنه يرفع مستوى الدوبامين والسيروتونين في الدماغ ويسمح لنا بتحرير أنفسنا من التثبيت العاطفي وزيادة مستوى وعينا الذاتي.



الخلايا العصبية المرآتية والوعي



غالبًا ما يشير علم النفس الاجتماعي إلى الحاجة الإنسانية الأساسية "للعثور على مكان واحد" ويطلق على هذا "التأثير الاجتماعي المعياري". مع تقدمنا ​​في السن ، تتشكل بوصلتنا الأخلاقية والمعنوية بالكامل تقريبًا بواسطة بيئتنا الخارجية. وبالتالي ، فإن أفعالنا غالبًا ما تستند إلى كيفية تقييم المجتمع لنا.








لكن الأدلة الجديدة من علم الأعصاب تعطينا فهمًا أوضح للثقافة والشخصية. أكد بحث عصبي جديد وجود الخلايا العصبية المرآتية التعاطفية.

عندما نشعر بالعواطف أو نؤدي أفعالًا ، تنطلق بعض الخلايا العصبية. ولكن عندما نرى شخصًا آخر يفعل ذلك أو نتخيله ، فإن العديد من الخلايا العصبية نفسها تنطلق ، كما لو كنا نفعل ذلك بأنفسنا. هذه الخلايا العصبية المتعاطفة تربطنا بأشخاص آخرين وتسمح لنا أن نشعر بما يشعر به الآخرون.

نظرًا لأن هذه الخلايا العصبية نفسها تستجيب لخيالنا ، فإننا نتلقى ردود فعل عاطفية منها بنفس الطريقة التي نتلقى بها من شخص آخر. يمنحنا هذا النظام فرصة التأمل.

لا تميز الخلايا العصبية المرآتية بينها وبين الآخرين. لذلك ، نحن نعتمد على تقييم الآخرين والرغبة في التوافق.

نحن دائمًا عرضة للازدواجية بين الطريقة التي نرى بها أنفسنا وكيف ينظر إلينا الآخرون. يمكن أن يتداخل مع شخصيتنا واحترامنا لذاتنا.






تظهر فحوصات الدماغ أننا نختبر هذه المشاعر السلبية حتى قبل أن ندركها. ولكن عندما نكون مدركين لذاتنا ، يمكننا تغيير المشاعر الخاطئة لأننا نستطيع التحكم في الأفكار التي تثيرها.

هذه نتيجة كيميائية عصبية لكيفية تلاشي الذكريات وكيفية استعادتها من خلال تخليق البروتين.

يؤثر الاستبطان بقوة على كيفية عمل الدماغ من خلال تنشيط مناطق القشرة المخية الحديثة للتنظيم الذاتي ، والتي تسمح لنا بمزيد من التحكم في مشاعرنا. كلما فعلنا ذلك ، يتم تعزيز عقلانيتنا واستقرارنا العاطفي. بدون ضبط النفس ، تكون معظم أفكارنا وأفعالنا اندفاعية ، وحقيقة أننا نتفاعل عن طريق الصدفة ولا نتخذ قرارًا واعيًا ،

يزعجنا غريزيًا.






للقضاء على هذا ، يسعى الدماغ إلى تبرير سلوكنا وإعادة كتابة الذكريات جسديًا من خلال إعادة توحيد الذاكرة ، مما يجعلنا نعتقد أننا نتحكم في أفعالنا. وهذا ما يسمى بالعقلنة بأثر رجعي ، والتي تترك معظم مشاعرنا السلبية دون حل ، ويمكن أن تندلع في أي وقت. إنها تغذي الانزعاج الداخلي بينما يستمر الدماغ في تبرير سلوكنا غير العقلاني. كل هذا السلوك المعقد وشبه الفصام للعقل الباطن هو عمل أنظمة موزعة متوازية واسعة في دماغنا.



الوعي ليس له مركز محدد. ترتبط الوحدة المرئية بحقيقة أن كل سلسلة فردية يتم تنشيطها وتتجلى في لحظة معينة من الزمن. تغير تجربتنا باستمرار اتصالاتنا العصبية ، وتغير جسديًا النظام الموازي لوعينا. يمكن أن يكون للتدخل المباشر في هذا تأثيرات سريالية ، مما يثير تساؤلات حول ماهية الوعي ومكانه.



إذا تم فصل النصف الأيسر من الدماغ عن النصف الأيمن ، كما في حالة المرضى الذين يعانون من انقسام الدماغ ، فستحتفظ بالقدرة على التحدث والتفكير بمساعدة النصف المخي الأيسر ، في حين أن القدرات المعرفية للنصف المخي الأيمن سوف تكون محدودة للغاية. لن يعاني النصف المخي الأيسر من غياب اليمين ، على الرغم من أنه سيغير نظرتك بشكل جدي.

على سبيل المثال ، قد لا تتمكن من وصف الجانب الأيمن من وجه شخص ما ، لكنك ستلاحظ ذلك ، ولن ترى مشكلة فيه ، ولن تفهم حتى أن شيئًا ما قد تغير. نظرًا لأن هذا لا يؤثر فقط على إدراكك للعالم الحقيقي ، بل يؤثر أيضًا على صورك الذهنية ، فهذه ليست مجرد مشكلة في الإدراك ، ولكنها تغيير أساسي في الوعي.



الله موجود في الخلايا العصبية



كل خلية عصبية لها جهد كهربائي يتغير عندما تتغير الأيونات

ادخل أو غادر القفص. عندما يصل الجهد إلى مستوى معين ، ترسل العصبون إشارة كهربائية إلى خلايا أخرى ، حيث تتكرر العملية.

عندما ترسل العديد من الخلايا العصبية إشارة في نفس الوقت ، يمكننا قياسها على أنها شكل موجة.

موجات الدماغ مسؤولة عن كل ما يحدث في دماغنا تقريبًا ، بما في ذلك الذاكرة والانتباه وحتى الذكاء.

يتم تصنيف التذبذبات ذات الترددات المختلفة على أنها موجات ألفا وبيتا وجاما. يرتبط كل نوع موجة بمهمة مختلفة. تسمح الموجات لخلايا الدماغ بضبط التردد المناسب للمهمة ، متجاهلة الإشارات الخارجية.

بنفس الطريقة التي يتم بها ضبط الراديو على موجة محطة الراديو. يصبح نقل المعلومات بين الخلايا العصبية هو الأمثل عندما يكون نشاطها متزامنًا.

هذا هو السبب في أننا نشعر بالتنافر المعرفي - الانزعاج الناجم عن فكرتين متعارضتين. الإرادة هي الرغبة في تقليل التنافر بين كل من الدوائر العصبية النشطة.



يمكن النظر إلى التطور على أنه نفس العملية التي تحاول فيها الطبيعة التكيف ، أي "صدى" مع البيئة. لذلك تطورت إلى مستوى اكتسبت فيه الوعي الذاتي وبدأت في التفكير في وجودها.

عندما يواجه الشخص مفارقة السعي لتحقيق هدف وفكرة أن الوجود لا معنى له ، يحدث التنافر المعرفي.






لذلك يتجه كثير من الناس إلى الروحانيات والدين رافضين العلم ، فلا يستطيع الإجابة عن أسئلة وجودية: من أنا؟ وماذا انا؟



وية والولوج...



"الخلايا العصبية المرآتية لا تفرق بينها وبين الآخرين. „

النصف المخي الأيسر مسؤول إلى حد كبير عن إنشاء أنظمة اعتقاد متماسكة تحافظ على الشعور بالاستمرارية في حياتنا.

تُقارن التجربة الجديدة بنظام الاعتقاد الحالي ، وإذا لم تتناسب معه ، فعندئذ يتم رفضها ببساطة. التوازن هو النصف الأيمن من الدماغ ، والذي يلعب الدور المعاكس.



بينما يميل النصف المخي الأيسر إلى الحفاظ على النمط ، بينما يميل النصف المخي الأيمن باستمرار

يشكك في الوضع الراهن. إذا كانت الاختلافات كبيرة جدًا ، فإن النصف المخي الأيمن يجبرنا على إعادة النظر في نظرتنا للعالم. ولكن إذا كانت قناعاتنا قوية للغاية ، فقد لا يتغلب الدماغ الأيمن على رفضنا. هذا يمكن أن يجعل من الصعب للغاية التفكير في الآخرين.

عندما لا تتطور الروابط العصبية التي تحدد معتقداتنا أو لا تكون نشطة ، فإن وعينا ، وحدة جميع الدوائر النشطة ، يمتلئ بنشاط الخلايا العصبية المرآتية ، تمامًا كما هو الحال عندما نشعر بالجوع ، يمتلئ وعينا بالعمليات العصبية المرتبطة بـ تغذية.



إنه ليس نتيجة "أنا" المركزية التي تصدر أوامر إلى مناطق مختلفة من الدماغ.

يمكن أن تكون جميع أجزاء الدماغ نشطة وغير نشطة وتتواصل بدون نواة مركزية. مثلما يمكن أن تتحول وحدات البكسل الموجودة على الشاشة إلى صور يمكن التعرف عليها ، يمكن لمجموعة من التفاعلات العصبية أن تعبر عن نفسها كوعي.

في أي لحظة نحن صورة مختلفة. عندما نتأمل الآخرين ، عندما نشعر بالجوع ، عندما نشاهد هذا الفيلم. في كل ثانية نصبح شخصًا مختلفًا ، نمر بحالات مختلفة.

عندما ننظر إلى أنفسنا من خلال الخلايا العصبية المرآتية ، فإننا نخلق فكرة عن الفردية.

لكن عندما نفعل ذلك بفهم علمي ، نرى شيئًا مختلفًا تمامًا.






التفاعلات العصبية التي تخلق وعينا تتجاوز أعصابنا. نحن نتيجة للتفاعلات الكهروكيميائية بين نصفي الكرة المخية وحواسنا ، وربط الخلايا العصبية لدينا مع الخلايا العصبية الأخرى في بيئتنا. لا يوجد شيء خارجي. هذه ليست فلسفة افتراضية ، إنها خاصية أساسية للخلايا العصبية المرآتية التي تسمح لنا بفهم أنفسنا من خلال الآخرين.



سيكون من الخطأ اعتبار هذا النشاط العصبي على أنه نشاط المرء ، باستثناء البيئة. يعكس التطور أيضًا جوانبنا من الكائنات الحية الخارقة ، حيث يعتمد بقاءنا كرئيسيات على القدرات الجماعية.

بمرور الوقت ، تطورت مناطق القشرة المخية الحديثة التي تسمح بالتغييرات الغريزية وقمع دوافع المتعة لصالح المجموعة. بدأت جيناتنا في تطوير السلوك الاجتماعي المتبادل في هياكل الكائنات الحية الخارقة ، وبالتالي التخلي عن فكرة "البقاء للأصلح".



يعمل الدماغ بكفاءة أكبر عندما لا يكون هناك تنافر بين مناطق الدماغ المتقدمة والمناطق القديمة والأكثر بدائية. ما نسميه "الميول الأنانية" هو مجرد تفسير محدود للسلوك الأناني ، حيث يتم إدراك خصائص الشخص من خلال النموذج الخاطئ للفردانية ...

... بدلاً من النظرة العلمية لمن نحن - صورة فورية دائمة التغير

كل واحد بدون مركز.



والنتيجة النفسية لهذا النظام العقائدي هي الإدراك الذاتي دون الارتباط بـ "أنا" وهمي ، مما يؤدي إلى زيادة الوضوح العقلي والوعي الاجتماعي وضبط النفس وما يسمى غالبًا "الوجود هنا والآن".






هناك رأي مفاده أننا بحاجة إلى التاريخ ، نظرة كرونولوجية لحياتنا من أجل تشكيل القيم الأخلاقية.

لكن فهمنا الحديث لطبيعة الدماغ التعاطفية والاجتماعية يظهر أن وجهة نظر علمية بحتة ، دون الرجوع إلى الفردية و "التاريخ" ، توفر إطارًا أكثر دقة وبناءة وأخلاقية للمفاهيم من قيمنا المتباينة.



هذا أمر منطقي ، لأن ميلنا المعتاد لتعريف أنفسنا على أنه ثابت فردي تخيلي يدفع الدماغ نحو الإعاقات المعرفية ، مثل الصور النمطية الوسواسية والحاجة إلى وضع التوقعات.






إن الرغبة في التصنيف هي جوهر كل تفاعلاتنا. ولكن بتصنيف الأنا على أنها داخلية والبيئة على أنها خارجية ، فإننا نحد من عملياتنا الكيميائية العصبية ونختبر إحساسًا وهميًا بالانفصال.

النمو الشخصي و آثار جانبيةمثل السعادة والرضا يتم تحفيزها عندما لا نكون خاضعين للصور النمطية في تفاعلاتنا.



قد تكون لدينا وجهات نظر مختلفة ونختلف مع بعضنا البعض ، لكن التفاعلات التي تقبلنا كما نحن ، بدون حكم ، تصبح محفزات عصبية نفسية تحفز الدماغ.

تقبل الآخرين وتقبل أنظمة المعتقدات التي يمكن إثباتها بشكل عقلاني دون تنافر معرفي.

يؤدي تحفيز هذا النشاط العصبي والتفاعل إلى إزالة الحاجة إلى الانحرافات والترفيه ويخلق دورات من السلوك البناء في بيئتنا. وجد علماء الاجتماع أن ظواهر مثل التدخين والإفراط في تناول الطعام والعواطف والأفكار تنتشر في المجتمع بنفس الطريقة التي تنتقل بها الإشارات الكهربائية للخلايا العصبية عندما تكون أنشطتها متزامنة.






نحن شبكة عالمية من التفاعلات الكيميائية العصبية. إن دورة التقييم والاعتراف ذاتية التطور ، المدعومة بالقرارات اليومية ، هي عبارة عن رد فعل متسلسل يحدد في النهاية قدرتنا الجماعية على التغلب على الاختلافات المتصورة والنظر إلى الحياة في هيكلها العالمي.

الفصل 2
هيكل عالمي



أثناء بحث Chiren ، قمت بإجراء مراجعة مبسطة وشاملة لنتائجه الحالية.

هذا هو أحد تفسيرات عمل التوحيدفيزياء الكم ونظرية النسبية.

هذا الموضوع معقد وقد يكون من الصعب فهمه. كما أنه يحتوي على بعض المضامين الفلسفية التي سيتم التطرق إليها في الخاتمة.



على مدى القرن الماضي ، كان هناك العديد من التطورات المدهشة التي غيرت النظام العلمي لفهم العالم.نظرية النسبية لأينشتاين أظهر أن الزمان والمكان يشكلان نسيجًا واحدًا. أنيلز بور كشف عن المكونات الأساسية للمادة ، وذلك بفضل فيزياء الكم - وهو مجال موجود فقط كـ "وصف فيزيائي مجرد".








بعد ذلك لويس دي برولي اكتشف أن كل المادة ، وليس فقط الفوتونات والإلكترونات ، لها كمثنائية موجة الجسيمات ... أدى ذلك إلى ظهور مدارس فكرية جديدة حول طبيعة الواقع ، فضلاً عن النظريات الميتافيزيقية والعلمية الزائفة الشائعة.

على سبيل المثال ، يمكن للعقل البشري أن يحكم الكون من خلال التفكير الإيجابي. هذه النظريات جذابة ، لكنها غير قابلة للاختبار ويمكن أن تعيق التقدم العلمي.



تُستخدم قوانين النسبية الخاصة والعامة لأينشتاين في التقنيات الحديثة ، مثل الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، حيث يمكن أن تنحرف دقة الحسابات بأكثر من 10 كيلومترات في اليوم ، إذا لم تأخذ في الاعتبار عواقب مثل تمدد الوقت. أي ، بالنسبة للساعة المتحركة ، يمر الوقت أبطأ من مرور الساعة الثابتة.








الآثار الأخرى لنظرية النسبية هي تقصير طول الأجسام المتحركة ونسبية التزامن ، مما يجعل من المستحيل القول على وجه اليقين أن حدثين يحدثان في نفس الوقت إذا تم فصلهما في الفضاء.

لا شيء يتحرك أسرع من سرعة الضوء. هذا يعني أنه إذا تم دفع أنبوب يبلغ طوله 10 ثوانٍ ضوئية إلى الأمام ، فسوف يستغرق الإجراء 10 ثوانٍ حتى يحدث على الجانب الآخر. بدون فاصل زمني مدته 10 ثوانٍ ، لا يكون الأنبوب موجودًا بالكامل.

النقطة ليست في حدود ملاحظاتنا ، ولكن في نتيجة مباشرة لنظرية النسبية ، حيث الزمان والمكان مترابطان ، ولا يمكن لأحدهما أن يتواجد بدون الآخر.

توفر فيزياء الكم وصفًا رياضيًا للعديد من قضايا ازدواجية الموجة والجسيم وتفاعل الطاقة والمادة. وهي تختلف عن الفيزياء الكلاسيكية في المقام الأول على المستوى الذري ودون الذري. هذه الصيغ الرياضية مجردة وغالبا ما تكون استنتاجاتهم غير بديهية.



الكم هو أصغر وحدة في أي كيان مادي يشارك في التفاعل.الجسيمات الأولية - المكونات الرئيسية للكون. هذه هي الجسيمات التي تتكون منها جميع الجسيمات الأخرى. في الفيزياء الكلاسيكية ، يمكننا دائمًا تقسيم الجسم إلى أجزاء أصغر ، وهذا أمر مستحيل في فيزياء الكم.

لذلك ، فإن العالم الكمي عبارة عن العديد من الظواهر الفريدة التي لا يمكن تفسيرها بالقوانين الكلاسيكية. على سبيل المثال،التشابك الكمي ، التأثير الكهروضوئي ، تشتت كومبتون وأكثر من ذلك بكثير.








العالم الكمي له العديد من التفسيرات غير العادية. من بين أكثرها قبولًا على نطاق واسع تفسير كوبنهاجن وتفسير العوالم المتعددة. تكتسب التفسيرات البديلة مثل "الكون الهولوغرافي" زخمًا.



معادلات دي بروجلي



في حين أن فيزياء الكم وقوانين النسبية لأينشتاين ضرورية بنفس القدر للفهم العلمي للكون ، هناك العديد من المشكلات العلمية التي لم يتم حلها ولا توجد نظرية موحدة حتى الآن.

بعض الأسئلة الحالية هي: لماذا توجد مادة يمكن ملاحظتها في الكون أكثر من المادة المضادة؟ ما هي طبيعة المحور الزمني؟ ما هو أصل الكتلة؟

بعض أهم الأدلة على هذه المشاكل هي معادلات دي برولي ، التي حصل على جائزة نوبل في الفيزياء بسببها.

توضح هذه الصيغة أن كل مادة لها ثنائية موجة وجسيم ، أي أنها تتصرف في بعض الحالات مثل الموجة ، وفي حالات أخرى - مثل الجسيم. تجمع الصيغة بين معادلة أينشتاين E = mc ^ 2 والطبيعة الكمومية للطاقة.



تتضمن الأدلة التجريبية تداخل جزيئات الفوليرين C60 في تجربة شق مزدوج. كانت حقيقة أن وعينا يتكون من جسيمات كمية موضوع العديد من النظريات الصوفية.



وفي حين أن العلاقة بين ميكانيكا الكم والوعي بالكاد سحرية كما تدعي الأفلام والكتب الباطنية ، فإن الآثار المترتبة على ذلك خطيرة.

نظرًا لأن معادلات دي برولي تنطبق على كل المادة ، فيمكننا القول بأن C = hf ، حيث C هي الوعي ، و h ثابت بلانك ، و f التردد. "C" هي المسؤولة عن ما نعتبره "الآن" ، الكم ، وهذا هو ، الحد الأدنى ، وحدة التفاعل.

مجموع كل لحظات C حتى اللحظة الحالية هو ما يشكل رؤيتنا للحياة. هذا ليس بيانًا فلسفيًا أو نظريًا ، ولكنه نتيجة مباشرة للطبيعة الكمية لكل المادة والطاقة.

تُظهر الصيغة أن الحياة والموت عبارة عن مجاميع "C" مجردة.

من النتائج الأخرى لمعادلات دي برولي أن معدل تذبذب المادة أو الطاقة وسلوكها كموجة أو جسيم يعتمد على تواتر الإطار المرجعي.

يزيد التردد بسبب ارتباط السرعة بالآخرين ويؤدي إلى ظواهر مثل تمدد الوقت.

والسبب في ذلك هو أن إدراك الوقت لا يتغير بالنسبة للإطار المرجعي ، حيث يعتبر المكان والزمان من خصائص الكوانتا ، وليس العكس.



المادة المضادة والوقت غير المضطرب



مصادم هادرون الكبير. سويسرا

يتم إنشاء الجسيمات المضادة في كل مكان في الكون حيث تحدث تصادمات عالية الطاقة بين الجسيمات. يتم محاكاة هذه العملية بشكل مصطنع في مسرعات الجسيمات.

بالتزامن مع المادة ، يتم إنشاء المادة المضادة. وبالتالي ، لا يزال نقص المادة المضادة في الكون أحد أكبر المشاكل التي لم يتم حلها في الفيزياء.

من خلال التقاط الجسيمات المضادة بواسطة المجالات الكهرومغناطيسية ، يمكننا التحقق من خصائصها. تكون الحالات الكمومية للجسيمات والجسيمات المضادة قابلة للتبادل إذا طبقنا عليها عوامل اقتران الشحنة © ، التكافؤ (P) وانعكاس الوقت (T).

أي ، إذا أجرى فيزيائي مكون من مادة مضادة تجارب في المختبر ، أيضًا على مادة مضادة ، باستخدام مركبات كيميائيةوالمواد المكونة من الجسيمات المضادة ، سيحصل على نفس النتائج تمامًا مثل نظيره "المادي". ولكن إذا اجتمعت ، فسيكون هناك انفجار هائل للطاقة يتناسب مع كتلتها.

في الآونة الأخيرة ، تم اكتشاف في مختبر فيرمي أن الكميات مثل الميزونات تنتقل من المادة إلى المادة المضادة وتعود بمعدل ثلاثة تريليونات مرة في الثانية.

بالنظر إلى الكون في الإطار المرجعي الكمومي "C" ، من الضروري مراعاة جميع النتائج التجريبية المطبقة على الكوانتا. بما في ذلك كيفية تكوين المادة والمادة المضادة في مسرعات الجسيمات ، وكيف تنتقل الميزونات من حالة إلى أخرى.



هذا له آثار خطيرة على C. مع النقطة الكموميةمن الرؤية ، كل لحظة "S" لها مضاد لـ C. وهذا ما يفسر عدم وجود تناظر ، أي المادة المضادة في الكون ، كما يرتبط أيضًا بالاختيار التعسفي للباعث والممتص في نظرية الامتصاص ويلر فاينمان.

الوقت غير المضطرب T ، في مبدأ عدم اليقين ، هو الوقت أو الدورة اللازمة لوجود الكم.

تمامًا كما في حالة الميزونات ، فإن حدود إدراكنا الشخصي للوقت ، أي مدى اللحظة الحالية ، هي الانتقال من "C" إلى "ضد C". إن لحظة إبادة الذات هذه وتفسيرها لـ "C" محاطان بإطار محور الزمن المجرد.



إذا حددنا التفاعل وأخذنا في الاعتبار الخصائص الأساسية لثنائية موجة الجسيمات في الكم ، فإن جميع التفاعلات تتكون من التداخل والرنين.

ولكن بما أن هذا لا يكفي لشرح القوى الأساسية ، فمن الضروري استخدام نماذج مختلفة. يتضمن هذا النموذج القياسي ، الذي يتوسط بين ديناميكيات الجسيمات دون الذرية المعروفة من خلال ناقلات القوة ، والنسبية العامة ، التي تصف الظواهر العيانية مثل مدارات الكواكب التي تتبع القطع الناقص في الفضاء واللوالب في الزمكان. لكن نموذج أينشتاين غير قابل للتطبيق على المستوى الكمي ، ويحتاج النموذج القياسي إلى حاملات قوة إضافية لشرح أصل الكتلة. الجمع بين نموذجين أو نظرية كل شيء

هو موضوع العديد من الدراسات غير الناجحة حتى الآن.



نظرية كل شيء



ميكانيكا الكم هي أوصاف رياضية بحتة ، غالبًا ما تتعارض استنتاجاتها العملية مع الحدس. يمكن وصف المفاهيم الكلاسيكية مثل الطول والوقت والكتلة والطاقة بالمثل.

استنادًا إلى معادلات دي برولي ، يمكننا استبدال هذه المفاهيم بالمتجهات المجردة. يسمح هذا النهج الاحتمالي للمفاهيم الأساسية الموجودة في الفيزياء بدمج ميكانيكا الكم مع نظرية النسبية لأينشتاين.



تُظهر معادلات De Broglie أن جميع الأطر المرجعية هي كمية ، بما في ذلك كل المادة والطاقة. أظهرت مسرعات الجسيمات أن المادة والمادة المضادة تتكونان دائمًا في نفس الوقت.

يمكن تفسير المفارقة الخاصة بكيفية ظهور الواقع من مكونات مجردة مفككة بشكل متبادل باستخدام الكوانتا كإطار مرجعي.

ببساطة ، علينا أن ننظر إلى الأشياء من خلال عيون الفوتون. دائمًا ما يكون الإطار المرجعي كميًا ويحدد كيفية تحديد الزمكان.

عندما "يزيد" النظام أو "ينقص" ، يحدث نفس الشيء مع الزمكان. في ميكانيكا الكم ، يوصف هذا رياضيًا على أنه سعة احتمالية الدالة الموجية ، وفي نظرية أينشتاين ، تمدد الوقت وتقلص الطول.

بالنسبة للإطار المرجعي الكمي ، لا يمكن تعريف الكتلة والطاقة إلا على أنها احتمالات مجردة أو ، لتكون أكثر تحديدًا وإنشاء أساس رياضي ، كمتجهات لا توجد إلا عندما نفترض محورًا زمنيًا. يمكن تعريفها على أنها تداخل أو صدى مع إطار مرجعي يحدد الحد الأدنى للوحدة أو ثابت الزمكان "c" ، وهو ما يعادل ثابت بلانك في ميكانيكا الكم.

تظهر التجارب أن تحويل المادة إلى طاقة من خلال المادة المضادة يولد أشعة غاما بزخم معاكس. ما يبدو أنه تحول هو العلاقة بين النواقل المعاكسة ، والتي يتم تفسيرها على أنها المسافة والوقت ، والمادة والمادة المضادة ، والكتلة والطاقة ، أو التداخل والرنين ضمن المحور الزمني المجرد "C".

مجموع المتجهات المعاكسة دائمًا يساوي صفرًا. هذا هو سبب التناظر أو قوانين الحفظ في الفيزياء ، أو لماذا في السرعة "ج" الزمان والمكان يساوي الصفر بسبب تقصير الطول وإبطاء الوقت. نتيجة لذلك هو مبدأ اللايقين لهايزنبرغ ، الذي ينص على أن بعض الأزواج الخصائص الفيزيائيةلا يمكن معرفة الموضع والزخم ، على سبيل المثال ، في وقت واحد بدقة عالية.



بمعنى ما ، الجسيم الفردي هو مجاله الخاص. هذا لا يفسر إحساسنا بالاستمرارية ، حيث تدمر C نفسها ضمن النطاق المطلوب. ولكن عندما يتم تضخيم هذه النواقل أو تسريعها بشكل كبير بالنسبة لمحور الوقت وداخله ، فإن الخوارزميات الرياضية الأساسية التي تصف القوى الأساسية يمكن أن تولد واقعًا مستمرًا.

من مكونات مجردة.

لذلك ، تستخدم معادلات الحركة التوافقية في العديد من مجالات الفيزياء المتعلقة بالظواهر الدورية ، على سبيل المثال ، في ميكانيكا الكم والديناميكا الكهربائية. وهكذا فإن مبدأ التكافؤ لأينشتاين ، الذي اشتُق منه نموذج الزمكان ، ينص على أنه لا يوجد فرق بين الجاذبية والتسارع.

لأن الجاذبية هي قوة فقط عند النظر إليها في إطار مرجعي متذبذب.

يتضح هذا من خلال لولب لوغاريتمي ، يتم تقليله إلى حلزوني حلزوني في إطار مرجعي يتسبب في تدوير الكائنات والتحرك في المدارات. على سبيل المثال ، يبدو أن تفاحتين تنموان في إطار مرجعي متزايد وكأنهما تجذبان بعضهما البعض ، بينما يبدو الحجم متماثلًا.

يحدث العكس مع التداخل. ببساطة ، يتم تحديد الزيادة أو النقصان في حجم الأشياء كلما اقتربنا أو نبتعد عن طريق إزاحة الإطار المرجعي ، مثل الراديو الذي يضبط على موجات مختلفة من أجل التقاط محطة راديو.



هذا ينطبق أيضا على الجاذبية. في الواقع ، بغض النظر عن أي إطار مرجعي ، لا توجد قوى أساسية. يمكن وصف جميع التفاعلات في استمراريتنا المجردة رياضيًا من حيث التداخل والرنين ، إذا تم أخذ الحد الأدنى المتغير والمتقلب من الوحدة أو الكم في الاعتبار.

تتضمن الأدلة التجريبية تأثيرًا غير مرئي في النموذج القياسي حيث نرى قوى تعمل ولكن ليس حاملات القوة.



تراكب الكم



لا تتطلب استمرارية الواقع أن تكون الكميات متسقة في الوقت المناسب. لا يعتبر الكم موضوعًا لأي مفهوم للمكان والزمان ويمكنه في نفس الوقت احتلال جميع حالاته الكمومية الممكنة. وهذا ما يسمى بالتراكب الكمي وقد تم إثباته ، على سبيل المثال ، في تجربة الشق المزدوج أو النقل الآني الكمي ، حيث يمكن أن يكون كل إلكترون في الكون هو الإلكترون نفسه. المطلب الوحيد لمحور زمني مجرد واستمرارية ثابتة للواقع هو خوارزمية لوصف نموذج أو سلسلة مجردة من المتجهات.

نظرًا لأن هذه الاستمرارية تحدد قدرتنا على إدراك الذات ، فإنها تخضعنا لعواقبها الرياضية - القوانين الأساسية للفيزياء.

التفاعل هو ببساطة تفسير نموذج مجرد. هذا هو السبب في أن ميكانيكا الكم تقدم أوصافًا رياضية فقط - يمكنها فقط وصف النماذج ضمن الاحتمالات اللانهائية.

عندما يتم التعبير عن الاحتمال كـ "C" ، فإن المعلومات اللازمة لوصف اللحظة الحالية ، أو نطاق الاحتمال "C" يجسد أيضًا محور الوقت. تعد طبيعة المحور الزمني أحد أكبر الأسئلة التي لم يتم حلها في الفيزياء ، مما يؤدي إلى العديد من التفسيرات الشائعة الجديدة.

على سبيل المثال ، يشير المبدأ الهولوغرافي - جزء من الجاذبية الكمية ونظرية الأوتار - إلى أنه يمكن النظر إلى الكون بأكمله على أنه مجرد بنية معلومات ثنائية الأبعاد.



زمن



نحن نربط تقليديًا مفهوم المحور الزمني بسلسلة من الأحداث التي نمر بها من خلال سلسلة من الذكريات قصيرة المدى وطويلة المدى. يمكننا فقط الاحتفاظ بذكريات الماضي وليس المستقبل ، وقد افترضنا دائمًا أن هذا يعكس مرور الوقت.

بدأ العلماء في التساؤل عن هذا المنطق فقط عندما أثبتت الاكتشافات في ميكانيكا الكم أن بعض الظواهر لا ترتبط بمفهومنا للوقت ، وأن فهمنا للوقت هو مجرد إدراك للتغيرات في المعلمات المرصودة.

ينعكس هذا أيضًا في تمدد الوقت وتقلص الطول ، وهو أحد الأسباب التي جعلت أينشتاين أثبت أن الزمان والمكان هما نسيج واحد.

بالمعنى المطلق ، لا يختلف مفهوم الوقت عن مفهوم المسافة.

الثواني تساوي الثواني الضوئية ، لكنها متنافية. ببساطة: نظرًا لأن المسافة والزمن متعاكسان ، يمكن تفسير مرور الوقت على أنه المسافة التي تقطعها عقارب الساعة ، لأنها تتحرك في الاتجاه المعاكس للوقت.

تتحرك إلى الأمام في المسافة ، فهي في الواقع تتحرك للخلف في ما يسمى بالوقت. هذا هو السبب في أن كل وحدة صغيرة من الخبرة يتم امتصاصها على الفور من قبل الأبدية الآن.

يوضح هذا التفسير الخلاف بين انهيار الدالة الموجية وفك الترابط الكمي. مفاهيم مثل "الحياة" و "الموت" هي بنيات فكرية بحتة. وأي تفكير ديني حول الحياة الآخرة في عالم لا يخضع للقوانين الرياضية لهذا الواقع هو أيضًا خيالي.



نتيجة مهمة أخرى هي أن نظرية الانفجار العظيم ، حيث نشأ الكون من نقطة واحدة ، هي سوء فهم. النظرة التقليدية للزمكان ، حيث يكون الفضاء ثلاثي الأبعاد ويلعب الوقت دور البعد الرابع ، خاطئ. إذا أردنا دراسة أصل الكون ، يجب أن نتطلع إلى الأمام ، لأن متجه الوقت "C" هو عكس متجه المسافة التي ندرك منها الكون المتوسع. على الرغم من أن هذه الخريطة الزمنية للكون ستعطي فقط مفاهيم مجردة دون الأخذ في الاعتبار أساسها الكمي.



تشمل الأدلة التجريبية تسريع تمدد الكون ، وكذلك المقياس العكسي أو الانحداري للثقوب السوداء والعديد من المشكلات المرتبطة بها.

مع نظرية الانفجار العظيم ، على سبيل المثال ، مشكلة الأفق.



العواقب العصبية



يمكن أن تثير هذه الاستنتاجات أسئلة حول الإرادة الحرة ، حيث يبدو أنه في إدراكنا للوقت ، يحدث الفعل أولاً ، ثم الوعي.

تظهر معظم الأبحاث التي تلقي الضوء على هذا السؤال أن الإجراء يحدث قبل أن يتحقق. لكن وجهة النظر الحتمية تعتمد على مفهوم خاطئ عن الوقت ، كما يتضح من الأوصاف الرياضية للاحتمالية في ميكانيكا الكم.



ستكون هذه التفسيرات مهمة للبحث العصبي في المستقبل ، لأنها تظهر أن أي دائرة عصبية هي ناقل يحدد التنافر المعرفي والتداخل أو الرنين في "C". تؤكد القدرة على فهم هذه النواقل وتغييرها بوعي ، المكتسبة على مدى بلايين السنين من التطور ، مدى أهمية أنظمة معتقداتنا في توسيع وعينا ، وكيف تؤثر على ذاكرتنا العاملة ، المسؤولة عن قدرتنا على إقامة روابط ، وعن العمليات العصبية التي تشكل المعنى. يوضح هذا أيضًا أن الوعي الاصطناعي يتطلب شبكة.

معالجات مستقلة ، وليس تسلسلًا خطيًا للخوارزميات المعقدة.



تفسير محدود



Unified Theory Athene هو حل يجمع بين فيزياء الكم ونظرية النسبية. على الرغم من أنه يجيب على العديد من أسئلة الفيزياء المدرجة هنا ، إلا أن هذا هو تفسيري المحدود للأشهر الأولى من بحثه العلمي.

بغض النظر عن النتيجة ، من الواضح أننا دخلنا حقبة يكون فيها العلم مفتوحًا للجميع. وإذا أبقينا الإنترنت متاحًا وحياديًا ، فيمكننا اختبار صحة أفكارنا ، وتطوير خيالنا ، وإنشاء اتصالات جديدة ، ويمكننا الاستمرار في تطوير فهمنا.

الكون والعقل.



الخاتمة



في ميكانيكا الكم ، تعلمنا أن نتبع نهجًا مختلفًا للواقع وأن نتعامل مع كل شيء على أنه احتمالات وليس تحديدات. بالمعنى الرياضي ، كل شيء ممكن.

في كل من العلم وحياتنا اليومية ، يتم تحديد قدرتنا على حساب أو تخمين الاحتمالات من خلال قدرتنا الفكرية على التعرف على الأنماط.

كلما كنا أكثر انفتاحًا ، أصبح بإمكاننا رؤية هذه الأنماط بشكل أكثر وضوحًا وبناء أفعالنا على الاحتمالية المعقولة.

نظرًا لأنه من طبيعة نصف دماغنا الأيسر رفض الأفكار التي لا تتناسب مع آرائنا الحالية ، فكلما زاد ارتباطنا بمعتقداتنا ، قلّت قدرتنا على اتخاذ قرار واع لأنفسنا. لكن من خلال التحكم في هذه العملية ، نوسع وعينا الذاتي ونزيد من الإرادة الحرة.

يقولون أن الحكمة تأتي مع تقدم العمر. لكن مع الانفتاح والتشكيك - المبادئ العلمية الرئيسية - لا نحتاج إلى عقود من التجربة والخطأ لتحديد أي من معتقداتنا قد تكون خاطئة.

السؤال ليس ما إذا كانت معتقداتنا صحيحة أم لا ، ولكن ما إذا كان ارتباطنا العاطفي بها سيكون مفيدًا أم ضارًا.



لا يوجد الاختيار الحر طالما أننا مرتبطون عاطفياً بنظام معتقد. بمجرد أن يكون لدينا ما يكفي من الوعي الذاتي لفهم هذا ، يمكننا العمل معًا لفهم احتمالات ما سيفيدنا أكثر.

لقد عرض تطور ميكانيكا الكم آراءنا العلمية الكلاسيكية لنقد غير مسبوق. إن الوعي الذاتي والاستعداد لمراجعة فرضياتنا ، التي يتم اختبارها باستمرار من قبل العلم والإنسانية ، سيحددان الدرجة التي نحقق بها فهمًا أعمق للعقل والكون ".

نشر الفيزيائي الإنجليزي إسحاق نيوتن كتابًا شرح فيه حركة الأشياء ومبدأ الجاذبية. أعطت "المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية" الأشياء في العالم أماكن ثابتة. تقول القصة أنه في سن 23 ، ذهب نيوتن إلى بستان ورأى تفاحة تسقط من شجرة. في ذلك الوقت ، عرف الفيزيائيون أن الأرض بطريقة ما تجذب الأجسام باستخدام الجاذبية. طور نيوتن هذه الفكرة.

وفقًا لجون كوندويت ، مساعد نيوتن ، عندما رأى تفاحة تسقط على الأرض ، توصل نيوتن إلى فكرة أن قوة الجاذبية "لا تقتصر على مسافة معينة من الأرض ، ولكنها تمتد إلى أبعد مما كان يُعتقد عادة". وفقًا لكوندويت ، طرح نيوتن السؤال: لماذا لا يذهب إلى القمر؟

مستوحى من تخميناته ، طور نيوتن قانون الجاذبية الكونية ، والذي يعمل بشكل جيد مع التفاح على الأرض والكواكب التي تدور حول الشمس. كل هذه الأشياء ، على الرغم من اختلافها ، تخضع لنفس القوانين.

يقول بارو: "اعتقد الناس أنه شرح كل شيء يحتاج إلى تفسير". "كان إنجازه عظيمًا".

المشكلة هي أن نيوتن كان يعلم بوجود ثغرات في عمله.

على سبيل المثال ، لا تشرح الجاذبية كيفية تماسك الأجسام الصغيرة معًا ، لأن هذه القوة ليست كبيرة. أيضًا ، بينما كان بإمكان نيوتن شرح ما كان يحدث ، لم يستطع شرح كيفية عمله. كانت النظرية غير مكتملة.

كانت هناك مشكلة أكبر. على الرغم من أن قوانين نيوتن أوضحت أكثر الظواهر شيوعًا في الكون ، إلا أن الأشياء في بعض الحالات تنتهك قوانينه. كانت هذه المواقف نادرة وعادة ما تنطوي على سرعات عالية أو زيادة الجاذبية ، لكنها كانت كذلك.

كان أحد هذه المواقف مدار عطارد ، الكوكب الأقرب إلى الشمس. مثل أي كوكب آخر ، يدور عطارد حول الشمس. يمكن تطبيق قوانين نيوتن لحساب حركات الكواكب ، لكن عطارد لم يرغب في اللعب وفقًا للقواعد. ومن الغريب أن مداره لم يكن له مركز. أصبح من الواضح أن القانون العالمي للجاذبية العالمية لم يكن عالميًا ولم يكن قانونًا على الإطلاق.

بعد أكثر من قرنين من الزمان ، جاء ألبرت أينشتاين لإنقاذ نظريته النسبية. فكرة أينشتاين ، التي قدمت في عام 2015 فهماً أعمق للجاذبية.

نظرية النسبية

الفكرة الأساسية هي أن المكان والزمان ، اللذان يبدو أنهما شيئان مختلفان ، متشابكان بالفعل. الفضاء له ثلاثة أبعاد: الطول والعرض والارتفاع. الوقت هو البعد الرابع. الأربعة متصلون في شكل خلية فضائية عملاقة. إذا كنت قد سمعت من قبل عبارة "الزمكان المتواصل" ، فهذا ما نتحدث عنه.

كانت فكرة أينشتاين الكبيرة هي أن الأجسام الثقيلة مثل الكواكب أو الأجسام سريعة الحركة يمكن أن تشوه الزمكان. يشبه إلى حد ما الترامبولين المشدود: إذا وضعت شيئًا ثقيلًا على القماش ، فإنه يخلق حفرة. أي كائنات أخرى سوف تنزلق على المنحدر نحو الكائن في الاكتئاب. لذلك ، وفقًا لأينشتاين ، فإن الجاذبية تجذب الأشياء.

الفكرة غريبة في طبيعتها. لكن الفيزيائيين مقتنعون بذلك. تشرح أيضًا المدار الغريب لعطارد. وفقًا للنسبية العامة ، فإن كتلة الشمس العملاقة تنحني في المكان والزمان. باعتباره أقرب كوكب إلى الشمس ، يواجه عطارد انحناءات أكبر بكثير من الكواكب الأخرى. تصف معادلات النسبية العامة كيف يؤثر هذا الزمكان المنحني على مدار عطارد ويتنبأ بموقع الكوكب.

ومع ذلك ، على الرغم من نجاحها ، فإن نظرية النسبية ليست نظرية لكل شيء ، مثل نظرية نيوتن. تمامًا مثلما لا تعمل نظرية نيوتن مع الأجسام الضخمة حقًا ، فإن نظرية أينشتاين لا تعمل على المقاييس الدقيقة. بمجرد أن تبدأ في النظر إلى الذرات وأي شيء أقل ، تبدأ المادة في التصرف بشكل غريب جدًا.

حتى أواخر القرن التاسع عشر ، كانت الذرة تعتبر أصغر وحدة للمادة. ولدت من الكلمة اليونانية "atomos" ، والتي تعني "غير قابلة للتجزئة" ، فالذرة ، بحكم التعريف ، لم يكن من المفترض أن تنقسم إلى جزيئات أصغر. ولكن في سبعينيات القرن التاسع عشر ، اكتشف العلماء جسيمات أخف 2000 مرة من الذرات. من خلال وزن حزم الضوء في أنبوب مفرغ ، وجدوا جسيمات خفيفة للغاية ذات شحنة سالبة. هذه هي الطريقة التي تم بها اكتشاف أول جسيم دون ذري: الإلكترون. على مدى نصف القرن التالي ، اكتشف العلماء أن الذرة لديها نواة مركبة تدور حولها الإلكترونات. تتكون هذه النواة من نوعين من الجسيمات دون الذرية: النيوترونات ، التي لها شحنة متعادلة ، والبروتونات ، وهي موجبة الشحنة.

لكن هذا ليس كل شيء. منذ ذلك الحين ، وجد العلماء طرقًا لتقسيم المادة إلى أجزاء أصغر وأصغر ، مع الاستمرار في تحسين فهمنا للجسيمات الأساسية. بحلول الستينيات ، وجد العلماء العشرات من الجسيمات الأولية ، وقاموا بتجميع قائمة طويلة لما يسمى بحديقة حيوان الجسيمات.

بقدر ما نعلم ، من بين المكونات الثلاثة للذرة ، فإن الجسيم الأساسي الوحيد هو الإلكترون. تنقسم النيوترونات والبروتونات إلى كواركات صغيرة. تخضع هذه الجسيمات الأولية لمجموعة مختلفة تمامًا من القوانين ، تختلف عن تلك التي تخضع لها الأشجار أو الكواكب. وهذه القوانين الجديدة - التي كانت أقل قابلية للتنبؤ بها - أفسدت مزاج الفيزيائيين.

في فيزياء الكم ، ليس للجسيمات مكان محدد: موقعها ضبابي بعض الشيء. يبدو الأمر كما لو أن كل جسيم لديه احتمالية معينة لوجوده في مكان معين. هذا يعني أن العالم في جوهره مكان غير مؤكد. من الصعب حتى فهم ميكانيكا الكم. كما قال ريتشارد فاينمان ، خبير ميكانيكا الكم ذات مرة ، "أعتقد أنني أستطيع القول بثقة أنه لا أحد يفهم ميكانيكا الكم."

كان أينشتاين قلقًا أيضًا بشأن عدم وضوح ميكانيكا الكم. على الرغم من حقيقة أنه ، في الواقع ، اخترعها جزئيًا ، إلا أن أينشتاين نفسه لم يؤمن أبدًا بنظرية الكم. لكن في قصورهم - الكبيرة والصغيرة - أثبت كل من ميكانيكا الكم وميكانيكا الكم الحق في القوة غير المجزأة ، كونها دقيقة للغاية.

لقد أوضحت ميكانيكا الكم بنية وسلوك الذرات ، بما في ذلك سبب كون بعضها مشعًا. كما أنها تشكل أساس الإلكترونيات الحديثة. لا يمكنك قراءة هذا المقال بدونها.

توقعت النسبية العامة وجود الثقوب السوداء. هذه النجوم الضخمة التي انهارت على نفسها. جاذبيتها قوية لدرجة أنه حتى الضوء لا يستطيع تركها.

تكمن المشكلة في أن هاتين النظريتين غير متوافقتين ، لذا لا يمكن أن تكونا صحيحتين في نفس الوقت. تقول النسبية العامة أنه يمكن التنبؤ بدقة بسلوكيات الأشياء ، بينما تقول ميكانيكا الكم أنه يمكنك فقط معرفة احتمالية ما ستفعله الكائنات. ويترتب على ذلك أن بعض الأشياء بقيت لم يصفها الفيزيائيون بعد. الثقوب السوداء ، على سبيل المثال. إنها ضخمة بما يكفي لتكون قابلة للتطبيق على نظرية النسبية ، لكنها صغيرة بما يكفي لتطبيق ميكانيكا الكم. ما لم تجد نفسك قريبًا من الثقب الأسود ، فلن يؤثر عدم التوافق هذا على الحياة اليومية... لكنها حيرت علماء الفيزياء لمعظم القرن الماضي. هذا النوع من عدم التوافق هو الذي يجعل المرء يبحث عن نظرية لكل شيء.

أمضى أينشتاين معظم حياته في محاولة لإيجاد مثل هذه النظرية. لم يكن من المعجبين بعشوائية ميكانيكا الكم ، فقد أراد إنشاء نظرية تجمع بين الجاذبية وبقية الفيزياء بحيث تظل الشذوذ الكمومي عواقب ثانوية.

كان هدفه الرئيسي هو جعل الجاذبية تعمل مع الكهرومغناطيسية. في القرن التاسع عشر ، اكتشف الفيزيائيون أن الجسيمات المشحونة كهربائيًا يمكن أن تجتذب أو تتنافر. لذلك ، تنجذب بعض المعادن بواسطة المغناطيس. من الواضح ، إذا كان هناك نوعان من القوى يمكن للأجسام أن تمارسها على بعضها البعض ، فيمكن أن تنجذب بواسطة الجاذبية وتنجذب أو تنفر بواسطة الكهرومغناطيسية.

أراد أينشتاين دمج هاتين القوتين في "نظرية المجال الموحد". للقيام بذلك ، قام بتمديد الزمكان إلى خمسة أبعاد. إلى جانب ثلاثة أبعاد مكانية وأخرى زمنية ، أضاف بعدًا خامسًا ، يجب أن يكون صغيرًا جدًا ومنهارًا لدرجة أننا لم نتمكن من رؤيته.

لم تنجح ، وأهدر أينشتاين 30 عامًا في البحث. توفي في عام 1955 ولم يتم الكشف عن نظريته الميدانية الموحدة. لكن في العقد التالي ، ظهر منافس جاد لهذه النظرية: نظرية الأوتار.

نظرية الأوتار

الفكرة وراء نظرية الأوتار بسيطة للغاية. المكونات الأساسية لعالمنا ، مثل الإلكترونات ، ليست جسيمات. هذه حلقات صغيرة أو "سلاسل". إنه فقط لأن الأوتار صغيرة جدًا ، تبدو وكأنها نقاط.

مثل الأوتار الموجودة على الجيتار ، يتم تنشيط هذه الحلقات. هذا يعني أنها تهتز بترددات مختلفة حسب الحجم. تحدد هذه الاهتزازات نوع "الجسيم" الذي سيمثله كل وتر. إن اهتزاز الخيط بطريقة واحدة يمنحك إلكترونًا. آخرون - شيء آخر. جميع الجسيمات المكتشفة في القرن العشرين هي نفس أنواع الأوتار ، لكنها تهتز بطرق مختلفة.

من الصعب جدًا أن نفهم على الفور سبب اعتبار هذه فكرة جيدة. لكنها مناسبة لجميع القوى المؤثرة في الطبيعة: الجاذبية والكهرومغناطيسية ، بالإضافة إلى اثنتين أخريين تم اكتشافهما في القرن العشرين. تعمل القوى النووية القوية والضعيفة فقط داخل نوى الذرات الصغيرة ، لذلك لا يمكن اكتشافها لفترة طويلة. قوة قوية تمسك القلب معا. القوة الضعيفة عادة لا تفعل شيئًا ، ولكن إذا اكتسبت قوة كافية ، فإنها تقسم النواة إلى أجزاء: لذلك ، فإن بعض الذرات تكون مشعة.

أي نظرية عن كل شيء يجب أن تشرح الأربعة. لحسن الحظ ، تم وصف القوتين النوويتين والكهرومغناطيسية بشكل كامل بواسطة ميكانيكا الكم. يتم نقل كل قوة بواسطة جسيم متخصص. لكن لا يوجد جسيم واحد يحمل الجاذبية.

يعتقد بعض الفيزيائيين أن هناك. ويطلقون عليها اسم "جرافيتون". الجرافيتونات ليس لها كتلة ، ولها دوران خاص وتتحرك بسرعة الضوء. لسوء الحظ ، لم يتم العثور عليها بعد. وهنا يأتي دور نظرية الأوتار. إنه يصف سلسلة تشبه الجرافيتون تمامًا: فهي تدور بشكل صحيح ، وليس لها كتلة ، وتتحرك بسرعة الضوء. لأول مرة في التاريخ ، وجدت نظرية النسبية وميكانيكا الكم أرضية مشتركة.

في منتصف الثمانينيات ، انبهر الفيزيائيون بنظرية الأوتار. يقول بارو: "في عام 1985 ، أدركنا أن نظرية الأوتار تحل مجموعة من المشكلات التي ابتليت بها الناس على مدار الخمسين عامًا الماضية". لكنها كانت تعاني أيضًا من مشاكل.

أولاً ، "لا نفهم ماهية نظرية الأوتار بالتفصيل الصحيح" ، كما يقول فيليب كانديلاس من جامعة أكسفورد. "ليس لدينا طريقة جيدة لوصفها".

بالإضافة إلى ذلك ، تبدو بعض التوقعات غريبة. بينما تعتمد نظرية المجال الموحد لأينشتاين على بُعد مخفي إضافي ، تتطلب أبسط أشكال نظرية الأوتار 26 بُعدًا. إنها ضرورية لربط نظرية الرياضيات بما نعرفه بالفعل عن الكون.

الإصدارات الأكثر تقدمًا ، والمعروفة باسم "نظريات الأوتار الفائقة" ، تعمل بعشرة أبعاد. لكن حتى هذا لا يتناسب مع الأبعاد الثلاثة التي نلاحظها على الأرض.

يقول بارو: "يمكن التعامل مع هذا بافتراض أن ثلاثة أبعاد فقط قد توسعت في عالمنا وأصبحت أكبر". "الآخرون موجودون ، لكنهم يظلون صغارًا بشكل خيالي".

بسبب هذه المشاكل وغيرها ، يكره العديد من الفيزيائيين نظرية الأوتار. ويقدمون نظرية أخرى: حلقة الجاذبية الكمية.

حلقة الجاذبية الكمومية

لا تحدد هذه النظرية لنفسها مهمة توحيد وتضمين كل ما هو موجود في فيزياء الجسيمات. بدلاً من ذلك ، تحاول الجاذبية الكمية الحلقية ببساطة اشتقاق نظرية كمومية للجاذبية. إنها محدودة أكثر من نظرية الأوتار ، لكنها ليست مرهقة للغاية. تفترض الجاذبية الكمية الحلقية أن الزمكان ينقسم إلى أجزاء صغيرة. من مسافة تبدو ورقة ناعمة ، ولكن عند الفحص الدقيق ، يمكنك رؤية مجموعة من النقاط متصلة بخطوط أو حلقات. تقدم هذه الألياف الصغيرة المنسوجة معًا تفسيرًا للجاذبية. هذه الفكرة غير مفهومة مثل نظرية الأوتار ، ولها مشاكل مماثلة: لا يوجد دليل تجريبي.

لماذا لا تزال هذه النظريات قيد المناقشة؟ ربما لا نعرف ما يكفي. إذا كانت هناك ظواهر كبيرة لم نرها من قبل ، فيمكننا محاولة فهم الصورة الكبيرة ، وسنحصل على الأجزاء المفقودة من اللغز لاحقًا.

يقول بارو: "من المغري الاعتقاد بأننا وجدنا كل شيء". "ولكن سيكون من الغريب جدًا أن نقوم بحلول عام 2015 بإجراء جميع الملاحظات اللازمة للحصول على نظرية لكل شيء. لماذا يجب أن تكون هكذا؟ "

هناك مشكلة أخرى كذلك. يصعب اختبار هذه النظريات ، ويرجع ذلك في جزء كبير منها إلى أن الرياضيات تتسم بوحشية شديدة. تحاول Candelas إيجاد طريقة لاختبار نظرية الأوتار لسنوات ، لكنها فشلت.

يقول بارو: "تظل العقبة الرئيسية أمام تطوير نظرية الأوتار التخلف في الرياضيات التي يجب أن تصاحب أبحاث الفيزياء". "إنها في مرحلة مبكرة ، لا يزال هناك الكثير لاستكشافه."

ومع ذلك ، تظل نظرية الأوتار واعدة. يقول كانديلاس: "على مر السنين ، حاول الناس دمج الجاذبية مع بقية الفيزياء". "كان لدينا نظريات تشرح الكهرومغناطيسية والقوى الأخرى جيدًا ، لكن ليس الجاذبية. نحاول دمجها مع نظرية الأوتار ".

المشكلة الحقيقية هي أن نظرية كل شيء قد يكون من المستحيل تحديدها.

عندما أصبحت نظرية الأوتار شائعة في الثمانينيات ، كانت هناك بالفعل خمس نسخ منها. يقول بارو: "بدأ الناس يقلقون". "إذا كانت هذه نظرية لكل شيء ، فلماذا يوجد خمسة؟" على مدى العقد التالي ، اكتشف الفيزيائيون أن هذه النظريات يمكن أن تتحول إلى بعضها البعض. إنها مجرد طرق مختلفة لرؤية الشيء نفسه. كانت النتيجة هي نظرية M التي تم طرحها في عام 1995. هذه نسخة عميقة من نظرية الأوتار تتضمن جميع الإصدارات السابقة. حسنًا ، لقد عدنا على الأقل إلى النظرية الموحدة. تتطلب M-Theory 11 بعدًا فقط ، وهو أفضل بكثير من 26. ومع ذلك ، لا تقدم M-Theory نظرية موحدة لكل شيء. تقدم المليارات منهم. في المجموع ، تقدم لنا نظرية M 10 ^ 500 نظرية ، ستكون جميعها متسقة منطقيًا وقادرة على وصف الكون.

يبدو الأمر أسوأ من كونه عديم الفائدة ، لكن يعتقد العديد من الفيزيائيين أنه يشير إلى حقيقة أعمق. ربما يكون كوننا واحدًا من العديد ، كل منها موصوف من قبل واحد من تريليونات إصدارات نظرية إم. وهذه المجموعة الضخمة من الأكوان تسمى "".

في بداية الزمن ، كان الكون المتعدد مثل "رغوة كبيرة من الفقاعات أشكال مختلفةوأحجامها "، كما يقول بارو. ثم توسعت كل فقاعة وأصبحت الكون.

يقول بارو: "نحن في إحدى تلك الفقاعات". مع توسع الفقاعات ، يمكن أن تكونت فقاعات أخرى ، أكوان جديدة بداخلها. "خلال هذه العملية ، أصبحت جغرافية مثل هذا الكون معقدة بشكل خطير."

في كل فقاعات الكون ، تعمل نفس القوانين الفيزيائية. لذلك ، في كوننا ، كل شيء يتصرف بنفس الطريقة. لكن في أكوان أخرى ، قد تكون هناك قوانين أخرى. ولدت نتيجة غريبة من هذا. إذا كانت نظرية الأوتار هي حقا أفضل طريقةللجمع بين نظرية النسبية وميكانيكا الكم ، فإن كلاهما سيكون ، ولن يكون ، نظرية كل شيء.

من ناحية أخرى ، يمكن أن تعطينا نظرية الأوتار وصفًا مثاليًا لكوننا. لكنه سيؤدي حتمًا إلى حقيقة أن كل تريليونات الكون الآخر ستكون فريدة من نوعها. سيكون التغيير الرئيسي في التفكير هو أننا لن ننتظر بعد الآن نظرية موحدة لكل شيء. يمكن أن يكون هناك العديد من النظريات لكل شيء ، كل منها سيكون صحيحًا بطريقته الخاصة.

من بين النظريتين الأساسيتين اللتين تفسران الواقع من حولنا ، تناشد نظرية الكم التفاعل بينهما الأصغرجسيمات المادة ، والنسبية العامة تشير إلى الجاذبية و الاكبرالهياكل في جميع أنحاء الكون. منذ أيام أينشتاين ، حاول الفيزيائيون سد الفجوة بين هذه التعاليم ، ولكن بنجاح متفاوت.

كانت إحدى طرق التوفيق بين الجاذبية وميكانيكا الكم هي إظهار أن الجاذبية تستند إلى جسيمات المادة غير القابلة للتجزئة ، الكميات. يمكن مقارنة هذا المبدأ بكيفية كمات الضوء نفسها ، الفوتونات ، موجه كهرومغناطيسية... حتى الآن ، لم يكن لدى العلماء بيانات كافية لدعم هذا الافتراض ، ولكن أنطوان تيلوي(أنطوان تيلوي) من معهد البصريات الكمومية. حاول ماكس بلانك في جارشنج بألمانيا وصف الجاذبية بمبادئ ميكانيكا الكم. ولكن كيف فعل ذلك؟

عالم الكم

في نظرية الكم ، يتم وصف حالة الجسيم من خلال جسيمه وظيفة الموجة... فهو ، على سبيل المثال ، يسمح لك بحساب احتمال العثور على جسيم في نقطة معينة في الفضاء. قبل القياس نفسه ، من غير الواضح ليس فقط مكان وجود الجسيم ، ولكن أيضًا ما إذا كان موجودًا. حقيقة القياس تخلق الواقع حرفيا من خلال "تدمير" وظيفة الموجة. لكن نادرًا ما تتناول ميكانيكا الكم القياس ، وهذا هو السبب في كونها واحدة من أكثر مجالات الفيزياء إثارة للجدل. تذكر مفارقة شرودنغر: لن تتمكن من حلها حتى تأخذ قياسًا عن طريق فتح الصندوق ومعرفة ما إذا كانت القطة على قيد الحياة أم لا.

أحد الحلول لهذه المفارقات هو ما يسمى الموديل GRWالذي تم تطويره في أواخر الثمانينيات. تتضمن هذه النظرية ظاهرة مثل " تفشي المرض»- الانهيارات التلقائية للدالة الموجية للأنظمة الكمومية. نتيجة تطبيقه هي نفسها تمامًا كما لو أجريت القياسات بدون مراقبين على هذا النحو. قام تيلوي بتعديله ليوضح كيف يمكن استخدامه للوصول إلى نظرية الجاذبية. في نسخته ، فإن الفلاش الذي يدمر وظيفة الموجة ويجبر الجسيم بالتالي على التواجد في مكان واحد ، يخلق أيضًا مجال جاذبية في هذه اللحظة في الزمكان. كلما زاد حجم النظام الكمي ، زاد عدد الجسيمات التي يحتوي عليها وحدث توهجات أكثر تكرارًا ، مما يؤدي إلى إنشاء مجال جاذبية متقلب.

الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن متوسط ​​قيمة هذه التقلبات هو مجال الجاذبية ذاته الذي تصفه نظرية الجاذبية لنيوتن. يُطلق على هذا النهج للجمع بين الجاذبية وميكانيكا الكم اسم شبه كلاسيكي: تنشأ الجاذبية من العمليات الكمومية ، لكنها تظل قوة كلاسيكية. يقول تيلوي: "لا يوجد سبب حقيقي لتجاهل النهج شبه الكلاسيكي ، وهو أن الجاذبية أساسية على مستوى أساسي".

ظاهرة الجاذبية

كلاوس هورنبيرجر من جامعة دويسبورغ إيسن في ألمانيا ، والذي لم يشارك في تطوير النظرية ، يعاملها بتعاطف كبير. ومع ذلك ، يشير العالم إلى أنه قبل أن يشكل هذا المفهوم أساسًا لنظرية موحدة توحد وتشرح طبيعة جميع الجوانب الأساسية للعالم من حولنا ، سيكون من الضروري حل عدد من المشاكل. على سبيل المثال ، يمكن بالتأكيد استخدام نموذج Tilloy للحصول على الجاذبية النيوتونية ، ولكن لا يزال يتعين التحقق من تطابقها مع نظرية الجاذبية باستخدام الرياضيات.

ومع ذلك ، يوافق العالم نفسه على أن نظريته تحتاج إلى قاعدة أدلة. على سبيل المثال ، يتوقع أن تتصرف الجاذبية بشكل مختلف اعتمادًا على حجم الأجسام المعنية: بالنسبة للذرات والثقوب السوداء فائقة الكتلة ، يمكن أن تكون القواعد مختلفة تمامًا. مهما كان الأمر ، إذا كشفت الاختبارات أن نموذج تيلروي يعكس الواقع حقًا ، وأن الجاذبية هي بالفعل نتيجة للتقلبات الكمية ، فإن هذا سيسمح للفيزيائيين بفهم الواقع من حولنا على مستوى مختلف نوعيًا.

مرحبا بكم في المدونة! انا سعيد جدا برؤيتك!

بالتأكيد سمعت مرات عديدة حول الألغاز غير المبررة لفيزياء الكم وميكانيكا الكم... قوانينها مبهرة بالتصوف ، وحتى الفيزيائيون أنفسهم يعترفون بأنهم لا يفهمونها تمامًا. من ناحية ، من الغريب فهم هذه القوانين ، ولكن من ناحية أخرى ، لا يوجد وقت لقراءة الكتب متعددة الأجزاء والمعقدة في الفيزياء. أفهمك كثيرًا ، لأنني أيضًا أحب المعرفة والبحث عن الحقيقة ، لكن لا يوجد وقت كافٍ لجميع الكتب. لست وحدك ، فالكثير من الأشخاص الفضوليين يكتبون في سطر البحث: "فيزياء الكم للدمى ، ميكانيكا الكم للمبتدئين ، فيزياء الكم للمبتدئين ، ميكانيكا الكم للمبتدئين ، أساسيات فيزياء الكم ، أساسيات ميكانيكا الكم ، فيزياء الكم للأطفال ، ما هي ميكانيكا الكم ". هذا المنشور لك..

سوف تفهم المفاهيم الأساسية ومفارقات فيزياء الكم. من المقال سوف تتعلم:

• ما هو التدخل؟
• ما هو الدوران والتراكب؟
• ما هو "القياس" أو "انهيار دالة الموجة"؟
• ما هو التشابك الكمي (أو النقل الآني الكمي للدمى)؟ (انظر المقال)
• ما هي تجربة شرودنجر الفكرية؟ (انظر المقال)

ما هي فيزياء الكم وميكانيكا الكم؟

ميكانيكا الكم هي جزء من فيزياء الكم.

لماذا يصعب فهم هذه العلوم؟ الجواب بسيط: فيزياء الكم وميكانيكا الكم (جزء من فيزياء الكم) تدرس قوانين العالم المجهري. وهذه القوانين تختلف تمامًا عن قوانين عالمنا الكبير. لذلك ، يصعب علينا تخيل ما يحدث للإلكترونات والفوتونات في العالم المصغر.

مثال على الاختلاف بين قوانين العوالم الكبيرة والعوالم الدقيقة: في عالمنا الكبير ، إذا وضعت كرة في أحد الصناديق ، فسيكون أحدهما فارغًا ، والآخر - كرة. لكن في العالم المصغر (إذا كانت هناك ذرة بدلاً من الكرة) ، يمكن أن تكون الذرة في صندوقين في نفس الوقت. تم تأكيد هذا تجريبيا عدة مرات. أليس من الصعب أن تضعه في رأسك؟ لكن لا يمكنك المجادلة مع الحقائق.

مثال آخر.لقد صورت سيارة رياضية حمراء سريعة السرعة وفي الصورة رأيت شريطًا أفقيًا غير واضح ، كما لو كانت السيارة في لحظة التقاط الصورة من عدة نقاط في الفضاء. على الرغم مما تراه في الصورة ، ما زلت متأكدًا من أن السيارة كانت في الثانية عندما صورتها. في مكان معين في الفضاء... في العالم الجزئي ، الأمر ليس كذلك. الإلكترون الذي يدور حول نواة الذرة لا يدور في الواقع ، ولكن يقع في نفس الوقت في جميع نقاط الكرةحول نواة الذرة. مثل كرة فضفاضة من الصوف الناعم. هذا المفهوم في الفيزياء يسمى "السحابة الإلكترونية" .

رحلة صغيرة في التاريخ.لأول مرة حول عالم الكمتساءل العلماء عندما حاول الفيزيائي الألماني ماكس بلانك في عام 1900 اكتشاف سبب تغير لون المعادن عند تسخينها. كان هو الذي قدم مفهوم الكم. قبل ذلك ، اعتقد العلماء أن الضوء ينتشر بشكل مستمر. كان أول من أخذ اكتشاف بلانك على محمل الجد هو ألبرت أينشتاين غير المعروف آنذاك. لقد أدرك أن الضوء ليس مجرد موجة. في بعض الأحيان يتصرف مثل الجسيم. حصل أينشتاين على جائزة نوبل لاكتشافه أن الضوء ينبعث في أجزاء ، كوانتا. كمية الضوء تسمى الفوتون ( الفوتون ، ويكيبيديا) .

من أجل تسهيل فهم قوانين الكم الفيزياءو ميكانيكا (ويكيبيديا)، من الضروري أن نستخلص من قوانين الفيزياء الكلاسيكية المألوفة لنا. وتخيل أنك غاصت ، مثل أليس ، في حفرة الأرانب في بلاد العجائب.

وهنا رسم كاريكاتوري للأطفال والكبار.يصف التجربة الأساسية لميكانيكا الكم ذات الشقين والمراقب. تدوم 5 دقائق فقط. تحقق من ذلك قبل أن نتعمق في الأسئلة والمفاهيم الأساسية لفيزياء الكم.

فيزياء الكم للدمى فيديو... في الكارتون انتبه إلى "عين" المراقب. أصبح لغزًا خطيرًا لعلماء الفيزياء.

ما هو التدخل؟

في بداية الرسوم المتحركة ، تم عرضه باستخدام سائل كمثال ، كيف تتصرف الأمواج - تظهر خطوط عمودية متناوبة داكنة وخفيفة على الشاشة خلف لوحة بها شقوق. وفي حالة "إطلاق" الجسيمات المنفصلة (على سبيل المثال ، الحصى) على اللوحة ، فإنها تطير عبر فتحتين وتضرب الشاشة المقابلة للفتحات مباشرةً. وفقط خطان عموديان "يرسمان" على الشاشة.

تدخل الضوء- هذا هو سلوك "الموجة" للضوء ، عندما يتم عرض الكثير من الخطوط العمودية الساطعة والداكنة بالتناوب على الشاشة. لا تزال تلك الخطوط العمودية يسمى نمط التداخل.

في عالمنا الكبير ، غالبًا ما نلاحظ أن الضوء يتصرف مثل الموجة. إذا وضعت يدك أمام الشمعة ، فلن يكون هناك ظل واضح من اليد على الحائط ، ولكن مع خطوط ضبابية.

لذلك ، ليس الأمر بهذه الصعوبة! الآن من الواضح تمامًا أن للضوء طبيعة موجية وإذا أُضيء شقان بالضوء ، فسنرى على الشاشة خلفهما نمط تداخل. الآن دعونا نلقي نظرة على التجربة الثانية. هذه هي تجربة Stern-Gerlach الشهيرة (التي أجريت في عشرينيات القرن الماضي).

التركيب الموصوف في الكارتون لم يلمع بالضوء ، بل "أُطلق عليه" الإلكترونات (كجزيئات منفصلة). ثم ، في بداية القرن الماضي ، اعتقد الفيزيائيون في جميع أنحاء العالم أن الإلكترونات هي جسيمات أولية للمادة ولا ينبغي أن يكون لها طبيعة موجية ، ولكن مثل الحصى. بعد كل شيء ، الإلكترونات هي جسيمات أولية للمادة ، أليس كذلك؟ أي ، إذا تم "رميها" في فتحتين ، مثل الحصى ، فعندئذٍ على الشاشة خلف الفتحات يجب أن نرى خطين عموديين.

لكن ... كانت النتيجة مذهلة. رأى العلماء نمط تداخل - الكثير من الخطوط العمودية. وهذا يعني أن الإلكترونات ، مثل الضوء ، يمكن أن يكون لها أيضًا طبيعة موجية ، ويمكن أن تتداخل. من ناحية أخرى ، أصبح من الواضح أن الضوء ليس مجرد موجة ، ولكنه أيضًا جسيم - فوتون (من الخلفية التاريخية في بداية المقال ، علمنا أن أينشتاين حصل على جائزة نوبل لهذا الاكتشاف).

قد تتذكر أنه في المدرسة قيل لنا في الفيزياء "ثنائية الموجة الجسيمية"؟ هذا يعني أنه عندما يتعلق الأمر بجزيئات صغيرة جدًا (ذرات ، إلكترونات) في العالم الصغير ، إذن كلاهما موجات وجزيئات

اليوم نحن أذكياء للغاية ونفهم أن التجربتين الموصوفتين أعلاه - التصوير بالإلكترونات وإضاءة الشقوق بالضوء - هما نفس الشيء. لأننا نطلق جزيئات كمومية على الشقوق. نحن نعلم الآن أن كلا من الضوء والإلكترونات ذات طبيعة كمومية ، فهما موجات وجسيمات في نفس الوقت. وفي بداية القرن العشرين ، كانت نتائج هذه التجربة ضجة كبيرة.

انتباه! الآن دعنا ننتقل إلى سؤال أكثر دقة.

نلمع على شقوقنا بدفق من الفوتونات (الإلكترونات) - ونرى نمط تداخل (خطوط عمودية) خلف الشقوق على الشاشة. الأمر الواضح. لكننا فضوليون لمعرفة كيف ينتقل كل من الإلكترونات عبر الفتحة.

من المفترض أن إلكترونًا واحدًا يطير إلى الفتحة اليسرى والآخر إلى اليمين. ولكن بعد ذلك يجب أن يظهر خطان عموديان على الشاشة مقابل الفتحات مباشرة. لماذا يوجد نمط تداخل؟ ربما تتفاعل الإلكترونات بطريقة ما مع بعضها البعض بالفعل على الشاشة بعد الطيران عبر الشقوق. والنتيجة هي مثل هذا النمط الموجي. كيف يمكننا تتبع هذا؟

سوف نرمي الإلكترونات ليس في شعاع ، ولكن واحدًا تلو الآخر. دعنا نسقط ، انتظر ، أسقط المرحلة التالية. الآن ، عندما يطير الإلكترون بمفرده ، فلن يكون قادرًا على التفاعل على الشاشة مع الإلكترونات الأخرى. سنقوم بتسجيل كل إلكترون على الشاشة بعد الرمية. واحد أو اثنان ، بالطبع ، لن "ترسم" صورة واضحة لنا. لكن عندما نرسل الكثير منهم إلى الفتحات واحدًا تلو الآخر ، سنلاحظ ... أوه ، رعب - لقد "رسموا" مرة أخرى نمط موجة تداخل!

نبدأ بالجنون ببطء. بعد كل شيء ، توقعنا أنه سيكون هناك خطين عموديين مقابل الفتحات! اتضح أنه عندما ألقينا الفوتونات واحدًا تلو الآخر ، فإن كل واحد منهم يمر ، كما لو كان من خلال شقين في نفس الوقت ، ويتدخل في نفسه. رائع! دعنا نعود إلى شرح هذه الظاهرة في القسم التالي.

ما هو الدوران والتراكب؟

نحن نعرف الآن ما هو التدخل. هذا هو السلوك الموجي للجسيمات الدقيقة - الفوتونات والإلكترونات والجسيمات الدقيقة الأخرى (دعنا نسميها الفوتونات من أجل البساطة من الآن فصاعدًا).

نتيجة للتجربة ، عندما ألقينا فوتونًا واحدًا في شقين ، أدركنا أنه يبدو أنه يطير عبر شقين في نفس الوقت. وإلا كيف تشرح نمط التداخل على الشاشة؟

ولكن كيف تتخيل صورة يطير فيها فوتون عبر شقين في نفس الوقت؟ هناك خياران.

• الخيار الأول:الفوتون ، مثل الموجة (مثل الماء) "يطفو" خلال شقين في نفس الوقت
• الخيار الثاني:الفوتون ، مثل الجسيم ، يطير في وقت واحد على طول مسارين (ليس حتى على طول مسارين ، ولكن على طول المسارين معًا)

من حيث المبدأ ، هذه العبارات متكافئة. وصلنا إلى "مسار متكامل". هذه هي صياغة ريتشارد فاينمان لميكانيكا الكم.

بالمناسبة بالضبط ريتشارد فاينمانالتعبير المعروف ينتمي إلى ذلك يمكننا أن نؤكد بثقة أنه لا أحد يفهم ميكانيكا الكم

لكن هذا التعبير عنه نجح في بداية القرن. لكننا الآن أذكياء ونعلم أن الفوتون يمكن أن يتصرف كجسيم وكموجة. يمكنه ، بطريقة غير مفهومة بالنسبة لنا ، الطيران في وقت واحد عبر فتحتين. لذلك ، سيكون من السهل علينا فهم البيان المهم التالي لميكانيكا الكم:

بالمعنى الدقيق للكلمة ، تخبرنا ميكانيكا الكم أن سلوك الفوتون هذا هو القاعدة وليس الاستثناء. أي جسيم كمي ، كقاعدة عامة ، يوجد في عدة حالات أو في عدة نقاط في الفضاء في نفس الوقت.

لا يمكن وضع كائنات الكون الكبير إلا في مكان واحد محدد وفي حالة واحدة محددة. لكن الجسيم الكمومي موجود وفقًا لقوانينه الخاصة. وهي لا تهتم إذا لم نفهمها. هذا هو المقصد.

علينا فقط أن نعترف ، كبديهية ، بأن "تراكب" كائن كمي يعني أنه يمكن أن يكون على مسارين أو أكثر في نفس الوقت ، عند نقطتين أو أكثر في نفس الوقت

الأمر نفسه ينطبق على معلمة أخرى للفوتون المغزلي (الزخم الزاوي الخاص به). السبين هو ناقل. يمكن اعتبار الجسم الكمومي كمغناطيس مجهري. لقد اعتدنا على حقيقة أن متجه المغناطيس (الدوران) إما موجه لأعلى أو لأسفل. لكن إلكترونًا أو فوتونًا يخبرنا مرة أخرى: "يا رفاق ، نحن لا نهتم بما اعتدت عليه ، يمكننا أن نكون في كلتا حالتي الدوران في وقت واحد (متجه لأعلى ، متجه لأسفل) ، تمامًا كما يمكننا أن نكون على مسارين عند في نفس الوقت ، أو عند نقطتين في نفس الوقت! ".

ما هو "القياس" أو "انهيار دالة الموجة"؟

لم يتبق لنا الكثير - لفهم ماهية "القياس" وما هو "انهيار دالة الموجة".

وظيفة الموجةهو وصف لحالة الجسم الكمومي (الفوتون أو الإلكترون).

لنفترض أن لدينا إلكترونًا ، فإنه يطير إلى نفسه في حالة غير محددة ، يتم توجيه دورانها لأعلى ولأسفل في نفس الوقت... نحن بحاجة إلى قياس حالته.

دعنا نقيس بمساعدة مجال مغناطيسي: الإلكترونات ، التي يتم توجيه دورانها في اتجاه المجال ، تنحرف في اتجاه واحد ، والإلكترونات ، التي يتم توجيه دورانها عكس المجال ، في الاتجاه الآخر. يمكن أيضًا توجيه الفوتونات إلى مرشح استقطاب. إذا كان اللف المغزلي (الاستقطاب) للفوتون هو +1 ، فإنه يمر عبر المرشح ، وإذا كان -1 ، فإنه لا يمر.

قف! هنا سيكون لديك حتما سؤال:قبل القياس ، لم يكن للإلكترون اتجاه دوران محدد ، أليس كذلك؟ كان في جميع الدول في نفس الوقت؟

هذه هي الحيلة والإحساس في ميكانيكا الكم.... حتى تقوم بقياس حالة الجسم الكمومي ، فإنه يمكن أن يدور في أي اتجاه (يكون له أي اتجاه لمتجه الزخم الزاوي الخاص به - الدوران). لكن في اللحظة التي قمت فيها بقياس حالته ، يبدو أنه يقرر أي متجه للدوران يجب أن يتخذه.

هذا كائن كمي رائع - إنه يقرر حالته الخاصة.ولا يمكننا التنبؤ مسبقًا بالقرار الذي سيتخذه عندما يطير في المجال المغناطيسي الذي نقيسه فيه. احتمال أن يقرر أن يكون له متجه لأعلى أو لأسفل هو 50-50٪. ولكن بمجرد أن قرر - إنه في حالة معينة مع اتجاه معين للدوران. سبب قراره هو "بعدنا"!

هذا يسمي " انهيار دالة الموجة "... كانت وظيفة الموجة قبل القياس غير محددة ، أي تم تحديد موقع متجه دوران الإلكترون في نفس الوقت في جميع الاتجاهات ، بعد القياس حدد الإلكترون اتجاهًا معينًا لمتجه الدوران.

انتباه! مثال ممتاز على ارتباط من عالمنا الكبير:

قم بتدوير العملة المعدنية على الطاولة مثل الدوامة. أثناء دوران العملة المعدنية ، ليس لها معنى محدد - رؤوس أو ذيول. ولكن بمجرد أن تقرر "قياس" هذه القيمة وصفع العملة بيدك ، ستحصل هنا على حالة معينة للعملة - رؤوس أو ذيول. تخيل الآن أن العملة هي التي تقرر قيمة "إظهار" لك - الرؤوس أو الذيل. يتصرف الإلكترون بنفس الطريقة تقريبًا.

تذكر الآن التجربة الموضحة في نهاية الرسوم المتحركة. عندما تم إرسال الفوتونات عبر الشقوق ، فإنها تتصرف مثل الموجة وتظهر نمط تداخل على الشاشة. وعندما أراد العلماء تحديد (قياس) لحظة تحليق الفوتونات عبر الشق ووضع "مراقب" خلف الشاشة ، بدأت الفوتونات تتصرف ، ليس مثل الموجات ، ولكن مثل الجسيمات. و "رسم" شريطين عموديين على الشاشة. أولئك. في لحظة القياس أو الملاحظة ، تختار الأجسام الكمية نفسها الحالة التي يجب أن تكون فيها.

رائع! أليس كذلك؟

ولكن هذا ليس كل شيء. أخيرا نحن حصلت على الأكثر إثارة للاهتمام.

لكن ... يبدو لي أنه سيكون هناك الكثير من المعلومات ، لذلك سننظر في هذين المفهومين في منشورات منفصلة:

• لما ؟
• ما هي التجربة الفكرية.

الآن ، هل تريد أن يتم فرز المعلومات على الرفوف؟ شاهد فيلمًا وثائقيًا من إنتاج المعهد الكندي للفيزياء النظرية. في ذلك ، في غضون 20 دقيقة ، باختصار شديد وبالترتيب الزمني ، سيتم إخبارك عن جميع اكتشافات فيزياء الكم ، منذ اكتشاف بلانك في عام 1900. وبعد ذلك سيخبرونك بالتطورات العملية التي يتم تنفيذها الآن على أساس المعرفة في فيزياء الكم: من الساعات الذرية الأكثر دقة إلى العمليات الحسابية فائقة السرعة للحاسوب الكمومي. أوصي بشدة بمشاهدة هذا الفيلم.

أرك لاحقا!

أتمنى لك كل الإلهام لجميع خططك ومشاريعك!

ملاحظة 2 اكتب أسئلتك وأفكارك في التعليقات. اكتب ، ما هي الأسئلة الأخرى التي تهمك حول فيزياء الكم؟

ملاحظة 3 الاشتراك في المدونة - نموذج للاشتراك تحت المقال.

هناك العديد من الأماكن لبدء هذا النقاش ، وهذا جيد مثل الآخرين: كل شيء في كوننا له طبيعة الجسيمات والأمواج. إذا كان بإمكان المرء أن يقول عن السحر مثل هذا: "كل هذه أمواج ، وموجات فقط" ، فسيكون هذا وصفًا شعريًا رائعًا لفيزياء الكم. في الواقع ، كل شيء في هذا الكون له طبيعة موجية.

بالطبع ، كل شيء في الكون له طبيعة جسيمية أيضًا. يبدو غريباً ، لكنه كذلك.

إن وصف الأشياء الحقيقية بأنها جسيمات وموجات في نفس الوقت سيكون غير دقيق إلى حد ما. بالمعنى الدقيق للكلمة ، فإن الكائنات التي وصفتها فيزياء الكم ليست جسيمات وموجات ، ولكنها تنتمي إلى الفئة الثالثة ، التي ترث خصائص الموجات (التردد وطول الموجة ، جنبًا إلى جنب مع الانتشار في الفضاء) وبعض خصائص الجسيمات (يمكن إعادة حسابها ومترجمة إلى درجة معينة). يؤدي هذا إلى نقاش حيوي في مجتمع الفيزياء حول ما إذا كان من الصحيح عمومًا التحدث عن الضوء كجسيم. ليس بسبب وجود تناقض في ما إذا كان للضوء طبيعة جسيمية ، ولكن لأن تسمية الفوتونات "جسيمات" وليس "إثارة مجال كمومي" هو تضليل للطلاب. ومع ذلك ، ينطبق هذا أيضًا على ما إذا كان بالإمكان تسمية الإلكترونات بالجسيمات ، لكن مثل هذه الخلافات ستبقى في الدوائر الأكاديمية البحتة.

تنعكس هذه الطبيعة "الثالثة" للأجسام الكمومية في اللغة المربكة أحيانًا للفيزيائيين الذين يناقشون الظواهر الكمومية. تم اكتشاف بوزون هيغز كجسيم في مصادم الهادرونات الكبير ، لكن ربما سمعت عبارة "حقل هيغز" ، مثل هذا الشيء غير المحدد الذي يملأ كل الفضاء. هذا لأنه في ظل ظروف معينة ، مثل تجارب اصطدام الجسيمات ، يكون من الأنسب مناقشة إثارة مجال هيغز بدلاً من وصف الجسيم ، بينما في ظل ظروف أخرى ، مثل المناقشات العامة حول سبب امتلاك جسيمات معينة كتلة ، يكون الأمر أكثر مناسبة لمناقشة الفيزياء من حيث التفاعلات مع الكم مجال ذو أبعاد عالمية. إنها مجرد لغات مختلفة تصف نفس الأشياء الرياضية.

فيزياء الكم منفصلة

كل شيء باسم الفيزياء - تأتي كلمة "كم" من اللاتينية "كم" وتعكس حقيقة أن النماذج الكمومية تتضمن دائمًا شيئًا قادمًا بكميات منفصلة. تأتي الطاقة الموجودة في المجال الكمومي في شكل مضاعفات بعض الطاقة الأساسية. بالنسبة للضوء ، يرتبط هذا بالتردد والطول الموجي للضوء - فالضوء عالي التردد وقصير الموجة له ​​طاقة مميزة هائلة ، بينما الضوء منخفض التردد وطويل الموجة له ​​طاقة مميزة قليلة.

في كلتا الحالتين ، في هذه الأثناء ، إجمالي الطاقة الموجودة في مجال ضوئي منفصل هي عدد صحيح مضاعف لهذه الطاقة - 1 ، 2 ، 14 ، 137 مرة - ولن تصادف كسور غريبة مثل واحد ونصف ، "باي" أو الجذر التربيعي لاثنين. يتم ملاحظة هذه الخاصية أيضًا في مستويات الطاقة المنفصلة للذرات ، ومناطق الطاقة محددة - بعض قيم الطاقات مسموح بها ، والبعض الآخر غير مسموح به. تعمل الساعات الذرية بفضل التحفظ في فيزياء الكم ، باستخدام تردد الضوء المرتبط بالانتقال بين حالتين مسموح بهما في السيزيوم ، مما يسمح لك بالحفاظ على الوقت عند المستوى اللازم لتنفيذ "القفزة الثانية".

يمكن أيضًا استخدام التحليل الطيفي الدقيق للغاية للعثور على أشياء مثل المادة المظلمة ويظل جزءًا من الدافع لمعهد الفيزياء الأساسية منخفضة الطاقة.

إنه ليس واضحًا دائمًا - حتى بعض الأشياء الكمومية من حيث المبدأ ، مثل إشعاع الجسم الأسود ، ترتبط بالتوزيعات المستمرة. ولكن عند الفحص الدقيق وبواسطة جهاز رياضي عميق ، تصبح نظرية الكم أكثر غرابة.

فيزياء الكم احتمالية

أحد الجوانب الأكثر إثارة للدهشة والمثيرة للجدل في فيزياء الكم (تاريخيًا على الأقل) هو أنه من المستحيل التنبؤ على وجه اليقين بنتيجة تجربة واحدة مع نظام كمومي. عندما يتنبأ الفيزيائيون بنتيجة تجربة معينة ، يكون تنبؤهم في شكل احتمالية العثور على كل نتيجة من النتائج المحتملة ، والمقارنات بين النظرية والتجربة تتضمن دائمًا اشتقاق توزيع احتمالي من العديد من التجارب المتكررة.

عادةً ما يتخذ الوصف الرياضي للنظام الكمي شكل "دالة موجية" ممثلة في معادلات الزان اليوناني psi: Ψ. هناك الكثير من النقاش حول ماهية الدالة الموجية بالضبط ، وقاموا بتقسيم الفيزيائيين إلى معسكرين: أولئك الذين يرون شيئًا ماديًا حقيقيًا في الدالة الموجية (المنظرون الوجوديون) ، وأولئك الذين يعتقدون أن الدالة الموجية هي تعبير حصري من معرفتنا (أو عدم وجودها) بغض النظر عن الحالة الأساسية لجسم كمي فردي (المنظرون المعرفيون).

في كل فئة من فئات النموذج الأساسي ، لا يتم تحديد احتمال العثور على نتيجة مباشرة من خلال دالة الموجة ، ولكن من خلال مربع الدالة الموجية (بالمعنى التقريبي ، هو نفسه ؛ الدالة الموجية هي كائن رياضي معقد (والذي يعني أنه يتضمن أرقامًا تخيلية مثل الجذر التربيعي أو نسخته السالبة) ، وعملية الحصول على الاحتمال أكثر تعقيدًا بعض الشيء ، لكن "مربع دالة الموجة" يكفي لفهم الفكرة الرئيسية للفكرة ). يُعرف هذا باسم قاعدة بورن تكريماً للفيزيائي الألماني ماكس بورن ، الذي قام بحسابها لأول مرة (في حاشية لورقة عام 1926) وفاجأ الكثير من الناس بتجسيدها القبيح. يجري العمل النشط لاستنباط قاعدة بورن من مبدأ أكثر جوهرية ؛ ولكن حتى الآن لم ينجح أي منهم ، على الرغم من أنه ولّد العديد من الأشياء المثيرة للاهتمام للعلم.

يقودنا هذا الجانب من النظرية أيضًا إلى الجسيمات الموجودة في حالات متعددة في نفس الوقت. كل ما يمكننا التنبؤ به هو الاحتمال ، وقبل القياس بنتيجة محددة ، يكون النظام الذي يتم قياسه في حالة وسيطة - حالة من التراكب ، والتي تشمل جميع الاحتمالات الممكنة. ولكن ما إذا كان النظام بالفعل في حالات متعددة أو غير معروف يعتمد على ما إذا كنت تفضل النموذج الوجودي أو المعرفي. كلاهما يقودنا إلى النقطة التالية.

فيزياء الكم غير محلية

لم يتم قبول هذا الأخير على نطاق واسع على هذا النحو ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنه خطأ. في ورقة بحثية عام 1935 ، مع زملائه الشباب بوريس بودولكي وناثان روزين (عمل EPR) ، قدم أينشتاين بيانًا رياضيًا واضحًا لشيء أزعجه لبعض الوقت ، ما نسميه "التشابك".

جادل عمل EPR بأن فيزياء الكم قد أدركت وجود أنظمة يمكن فيها ربط القياسات المأخوذة في مواقع بعيدة على نطاق واسع بحيث تحدد نتيجة أحدهما الآخر. وجادلوا بأن هذا يعني أنه يجب تحديد نتائج القياسات مسبقًا بواسطة عامل مشترك ، وإلا فسيكون من الضروري نقل نتيجة قياس إلى مكان آخر بسرعة تتجاوز سرعة الضوء. لذلك ، يجب أن تكون فيزياء الكم غير مكتملة ، وهو تقريب لنظرية أعمق (نظرية "المتغير المحلي المخفي" ، حيث لا تعتمد نتائج القياسات الفردية على شيء أبعد من موقع القياس مما يمكن تغطيته بواسطة تنتقل الإشارة بسرعة الضوء (محليًا) ، ولكن يتم تحديدها بواسطة عامل مشترك لكلا النظامين في زوج متشابك (متغير مخفي).

كان كل هذا يعتبر حاشية سفلية غامضة لأكثر من 30 عامًا ، حيث بدا أنه لا توجد طريقة لاختبارها ، ولكن في منتصف الستينيات ، قام الفيزيائي الأيرلندي جون بيل بوضع الآثار المترتبة على ذلك بمزيد من التفصيل. عمل EPR... أظهر بيل أنه يمكنك العثور على ظروف تتنبأ فيها ميكانيكا الكم بالارتباطات بين الأبعاد البعيدة التي تكون أقوى من أي نظرية ممكنة مثل تلك التي اقترحها E و P و R. وقد تم اختبار هذا تجريبياً في السبعينيات بواسطة John Closer و Alain Aspect في أوائل الثمانينيات. x - أظهروا أن هذه الأنظمة المعقدة لا يمكن تفسيرها بأي نظرية متغيرة مخفية محلية.

النهج الأكثر شيوعًا لفهم هذه النتيجة هو افتراض أن ميكانيكا الكم ليست محلية: أن نتائج القياسات المأخوذة في موقع معين قد تعتمد على خصائص جسم بعيد بطريقة لا يمكن تفسيرها باستخدام إشارات تنتقل بسرعة ضوء. ومع ذلك ، فإن هذا لا يسمح بنقل المعلومات بسرعة فائقة ، على الرغم من بذل العديد من المحاولات للتحايل على هذا القيد باستخدام عدم التمركز الكمي.

ترتبط فيزياء الكم (دائمًا تقريبًا) بفيزياء صغيرة جدًا

تشتهر فيزياء الكم بأنها غريبة لأن تنبؤاتها تختلف اختلافًا جوهريًا عن تجربتنا اليومية. يحدث هذا لأن آثاره تتجلى كلما قل كائن أكثر- بالكاد يمكنك رؤية السلوك الموجي للجسيمات وكيف يتناقص الطول الموجي مع زيادة العزم. الطول الموجي لجسم مجهري مثل كلب يمشي صغير للغاية لدرجة أنه إذا قمت بتكبير كل ذرة في غرفة لحجم النظام الشمسي ، فإن الطول الموجي للكلب سيكون بحجم ذرة واحدة في مثل هذا النظام الشمسي.

هذا يعني أن الظواهر الكمومية محصورة إلى حد كبير بمقياس الذرات والجسيمات الأساسية ، التي تكون كتلتها وتسارعاتها صغيرة بما يكفي للحفاظ على طول الموجة صغيرًا جدًا بحيث لا يمكن ملاحظتها مباشرة. ومع ذلك ، يتم بذل الكثير من الجهد لزيادة حجم النظام الذي يظهر تأثيرات كمية.

فيزياء الكم ليست سحرًا

النقطة السابقة تقودنا بطبيعة الحال إلى هذا: بقدر ما قد تبدو فيزياء الكم غريبة ، فمن الواضح أنها ليست سحرًا. ما تفترضه غريب بمعايير الفيزياء اليومية ، لكنها مقيدة تمامًا بقواعد ومبادئ رياضية مفهومة جيدًا.

لذلك ، إذا أتى إليك شخص ما بفكرة "كمومية" تبدو مستحيلة - طاقة غير محدودة ، قوة شفاء سحرية ، محركات فضائية مستحيلة - فهذا يكاد يكون مستحيلاً. هذا لا يعني أنه لا يمكننا استخدام فيزياء الكم للقيام بأشياء لا تصدق: نحن نكتب باستمرار عن اختراقات مذهلة باستخدام الظواهر الكمومية ، وقد فاجأوا البشرية بالفعل بالترتيب ، هذا يعني فقط أننا لن نتجاوز قوانين الديناميكا الحرارية و الفطرة السليمة ...

إذا لم تكن النقاط المذكورة أعلاه كافية بالنسبة لك ، فاعتبرها مجرد نقطة بداية مفيدة لمزيد من المناقشة.