Kvantinė Visata. Kvantinė visata skaitykite internete Kvantinė visatos sandaros teorija

Kvantinė teorija apibūdina Visatą, kurioje dalelė gali būti keliose vietose vienu metu ir akimirksniu juda iš vienos vietos į kitą. Ši koncepcija riboja mūsų aroganciją, nes pasaulis yra daug sudėtingesnis ir įvairesnis, nei atrodė. Tačiau kvantinės teorijos dėsniai tokie paprasti, kad juos galima užrašyti ant voko galo.

Kaip veikia garso glaudinimas

Garso glaudinimo technologijos pagrindas yra bangos skaidymas į jos komponentines sinusines bangas. Įsivaizduokite garso bangas, formuojančias jūsų mėgstamą melodiją. Šią sudėtingą bangą galima suskirstyti į komponentus. Norint visiškai tiksliai atkurti originalų garsą, reikia daug atskirų sinusinių bangų, tačiau daugelį jų galima pašalinti nepažeidžiant suvokiamos garso įrašo kokybės.

„Tušti“ atomai

Iš vidaus atomas yra kažkas keisto. Jei atsistosite ant protono ir pažvelgsite iš ten į atominę erdvę, pamatysite tik tuštumą. Elektronai bus per maži, kad būtų matomi, net jei jie yra ištiestos rankos atstumu, tačiau mažai tikėtina, kad taip nutiks. Jei stovite „ant protono“ prie Anglijos krantų, neaiškios atomo ribos bus kažkur šiaurės Prancūzijos fermose.

Greipfruto dydžio visata

Puiki darbo su elementariais materijos fragmentais, kurie neturi dydžio, privalumas yra tas, kad galime lengvai įsivaizduoti, jog visa matoma Visata kadaise buvo suspausta į greipfruto ar net smeigtuko galvutės dydžio objektą. Kad ir kokios svaiginančios būtų tokios mintys, nėra jokios priežasties paskelbti, kad toks suspaudimas neįmanomas.

Kvantinis šuolis

Įsivaizduokite, kad elektroną 1 dedame į atomą 1, o elektroną 2 – į atomą 2. Po kurio laiko teiginys „elektronas 1 vis dar yra atome 1“ neteks prasmės. Jis taip pat gali būti atome 2, nes visada yra galimybė, kad elektronas padarė kvantinį šuolį. Viskas, kas gali nutikti, iš tikrųjų vyksta, ir elektronai gali lengvai akimirksniu apskrieti aplink visą Visatą.

Higso bozonai

Peteris Higgsas teigė, kad tuščia erdvė yra pilna tam tikrų dalelių. Jie nuolat, be poilsio, sąveikauja su visomis masyviomis Visatos dalelėmis, selektyviai lėtina jų judėjimą ir sukuria masę. Dėl įprastos materijos ir Higgso dalelių užpildyto vakuumo sąveikos pasaulis iš beformis tampa įvairus, apgyvendintas žvaigždžių, galaktikų ir žmonių.

Priklausomai nuo požiūrio, kvantinė teorija yra arba didžiulės mokslo pažangos įrodymas, arba žmogaus intuicijos ribotumo simbolis, kuris turi kovoti su subatominės sferos keistumu. Fizikui kvantinė mechanika yra vienas iš trijų didžiųjų ramsčių, kuriais grindžiamas gamtos supratimas (kartu su Einšteino bendra ir specialiąja reliatyvumo teorijomis). Tiems, kurie visada norėjo bent ką nors suprasti apie pagrindinį pasaulio sandaros modelį, mokslininkai Brianas Coxas ir Jeffas Forshaw paaiškina savo knygoje „Kvantinė visata“, kurią išleido leidykla MYTH. T&P skelbia trumpą ištrauką apie kvanto esmę ir teorijos ištakas.

Einšteino teorijos nagrinėja erdvės ir laiko prigimtį bei gravitacijos jėgą. Kvantinė mechanika daro visa kita, ir galima sakyti, kad ir kokia ji būtų patraukli, paini ar žavinga, tai tik fizinė teorija, nusakanti, kaip gamta elgiasi tikrovėje. Tačiau net ir vertinant pagal šį labai pragmatišką kriterijų, jis stebina savo tikslumu ir paaiškinamumu. Yra vienas eksperimentas kvantinės elektrodinamikos srityje, seniausias ir geriausiai suprantamas iš šiuolaikinių kvantinių teorijų. Jis matuoja, kaip elektronas elgiasi šalia magneto. Teoriniai fizikai ilgus metus sunkiai dirbo su rašikliu ir popieriumi, o vėliau ir kompiuteriais, kad nuspėtų, ką tokie tyrimai parodys. Praktikai sugalvojo ir surengė eksperimentus, kad sužinotų daugiau gamtos detalių. Abi stovyklos nepriklausomai davė rezultatus, kurių tikslumas panašus į atstumo tarp Mančesterio ir Niujorko matavimą su kelių centimetrų paklaida. Pastebėtina, kad eksperimentatorių gauti skaičiai visiškai atitiko teoretikų skaičiavimų rezultatus; matavimai ir skaičiavimai visiškai sutapo.

Kvantinė teorija yra bene geriausias pavyzdys, kaip tai, ką daugumai žmonių be galo sunku suprasti, tampa nepaprastai naudinga. Sunku suprasti, nes jis apibūdina pasaulį, kuriame dalelė iš tikrųjų gali būti keliose vietose vienu metu ir juda iš vienos vietos į kitą, taip tyrinėdama visą Visatą. Tai naudinga, nes mažiausių visatos statybinių blokų elgesio supratimas sustiprina mūsų supratimą apie visa kita. Tai riboja mūsų aroganciją, nes pasaulis yra daug sudėtingesnis ir įvairesnis, nei atrodė. Nepaisant viso šio sudėtingumo, mes atradome, kad viskas susideda iš daugybės mažyčių dalelių, kurios juda pagal kvantinės teorijos dėsnius. Šie dėsniai tokie paprasti, kad juos galima užrašyti ant voko galo. Ir tai, kad nebūtina ištisos bibliotekos paaiškinti gilią dalykų prigimtį, savaime yra viena didžiausių pasaulio paslapčių.

Įsivaizduokite mus supantį pasaulį. Tarkime, rankose laikote knygą iš popieriaus – maltos medienos masės. Medžiai yra mašinos, galinčios paimti atomus ir molekules, jas suskaidyti ir pertvarkyti į kolonijas, sudarytas iš milijardų atskirų dalių. Jie tai daro dėl molekulės, žinomos kaip chlorofilas, kurią sudaro daugiau nei šimtas anglies, vandenilio ir deguonies atomų, kurie yra sulenkti ypatingu būdu ir sujungti su dar kai kuriais magnio ir vandenilio atomais. Toks dalelių derinys gali užfiksuoti šviesą, nuskridusią 150 000 000 km nuo mūsų žvaigždės – branduolinio centro, kurio tūris yra milijonas planetų, kaip Žemė – ir pernešti šią energiją gilyn į ląsteles, kur ji naudojama kuriant naujas molekules iš anglies. dioksidas ir vanduo ir išlaisvinti davimą Mūsų gyvybė yra deguonis.

Būtent šios molekulinės grandinės sudaro antstatą, jungiantį medžius, popierių šioje knygoje ir visa, kas gyva. Jūs galite skaityti knygą ir suprasti žodžius, nes turite akis ir jos gali paversti išsklaidytą šviesą iš puslapių į elektrinius impulsus, kuriuos interpretuoja smegenys - sudėtingiausia Visatos struktūra, apie kurią mes net žinome. Mes išsiaiškinome, kad visi pasaulio daiktai yra ne kas kita, kaip atomų rinkiniai ir kad didžiausią atomų įvairovę sudaro tik trys dalelės – elektronai, protonai ir neutronai. Taip pat žinome, kad patys protonai ir neutronai susideda iš mažesnių darinių, vadinamų kvarkais, ir tuo viskas baigiasi – bent jau taip manome dabar. Viso to pagrindas yra kvantinė teorija.

Taigi šiuolaikinė fizika itin paprastai piešia Visatos, kurioje gyvename, paveikslą; elegantiški reiškiniai atsiranda ten, kur jų nematyti, todėl atsiranda makrokosmoso įvairovė. Tai bene ryškiausias šiuolaikinio mokslo pasiekimas – neįtikėtino pasaulio, įskaitant pačius žmones, sudėtingumo sumažinimas iki kelių mažų subatominių dalelių ir keturių tarp jų veikiančių jėgų elgesio aprašymo. Geriausias trijų iš šių keturių jėgų – stiprių ir silpnų branduolinių jėgų, egzistuojančių atomo branduolyje, ir elektromagnetinės jėgos, sujungiančios atomus ir molekules – aprašymai pateikiami kvantinėje teorijoje. Tik gravitacija, pati silpniausia, bet turbūt labiausiai pažįstama jėga iš visų, šiuo metu neturi patenkinamo kvantinio apibūdinimo.

Verta pripažinti, kad kvantinė teorija turi kiek keistą reputaciją, o po jos pavadinimu slepiasi daug tikrų nesąmonių. Katės gali būti ir gyvos, ir negyvos; dalelės yra dviejose vietose vienu metu; Heisenbergas teigia, kad viskas neaišku. Visa tai iš tiesų yra tiesa, tačiau iš to dažnai išplaukiančios išvados – kadangi mikrokosmose vyksta kažkas keisto, tada mus gaubia rūko migla – tikrai klaidingos. Ekstrasensorinis suvokimas, mistiniai išgydymai, vibruojančios apyrankės, saugančios nuo radiacijos, ir Dievas žino, kas dar reguliariai įsiveržia į galimų panteoną, prisidengiant žodžiu „kvantas“. Šią nesąmonę sukelia nesugebėjimas aiškiai mąstyti, savęs apgaudinėjimas, tikras ar apsimestinis nesusipratimas arba kažkoks ypač apgailėtinas visų aukščiau išvardytų dalykų derinys. Kvantinė teorija tiksliai apibūdina pasaulį, naudodama tokius pačius matematinius dėsnius, kokius naudojo Niutonas ar Galilėjus. Štai kodėl mes galime neįtikėtinai tiksliai apskaičiuoti elektrono magnetinį lauką. Kvantinė teorija siūlo gamtos aprašymą, kurio mes mokomės, turintis didžiulę nuspėjamąją ir aiškinamąją galią, apimančią viską nuo silicio lustų iki žvaigždžių.

Kaip dažnai nutinka, kvantinės teorijos atsiradimą išprovokavo atrasti gamtos reiškiniai, kurių negalėjo aprašyti to meto mokslinės paradigmos. Kvantinės teorijos atžvilgiu buvo daug tokių atradimų ir įvairaus pobūdžio. Daugybė nepaaiškinamų rezultatų sukėlė jaudulį ir sumaištį ir galiausiai paskatino eksperimentinių ir teorinių naujovių laikotarpį, kuris tikrai nusipelno populiaraus „aukso amžiaus“ apibūdinimo. Pagrindinių veikėjų vardai amžinai įsirėžę į bet kurio fizikos studento mintis ir iki šių dienų dažniausiai minimi universiteto kursuose: Rutherfordas, Bohras, Plankas, Einšteinas, Paulis, Heisenbergas, Šriodingeris, Dirakas. Galbūt istorijoje nebebus tokio laikotarpio, kai tiek daug pavadinimų bus siejama su mokslo didybe, judančiomis vieno tikslo – naujos atomų ir fizinį pasaulį valdančių jėgų teorijos sukūrimo – link. 1924 m., žvelgdamas į ankstesnius kvantinės teorijos dešimtmečius, Ernestas Rutherfordas, Naujojoje Zelandijoje gimęs fizikas, atradęs atomo branduolį, rašė: „1896 m.... prasidėjo tai, kas gana tiksliai buvo vadinama herojišku amžiumi. fizikos mokslų. Dar niekada fizikos istorijoje nebuvo tokio karštligiško aktyvumo laikotarpio, kai vienas iš esmės reikšmingas atradimas stulbinamu greičiu pakeistų kitą.

Tik iki birželio 30 d. T&P skaitytojams taikoma nuolaida popieriniams ir elektroniniams knygos variantams. Nuolaidos suaktyvinamos, kai sekate nuorodas.

Terminas „kvantas“ fizikoje atsirado 1900 m. Maxo Plancko darbo dėka. Jis bandė teoriškai apibūdinti įkaitusių kūnų skleidžiamą spinduliuotę – vadinamąją „juodojo kūno spinduliuotę“. Beje, mokslininką šiam tikslui pasamdė su elektros apšvietimu užsiimanti įmonė: taip Visatos durys kartais atsiveria dėl pačių proziškiausių priežasčių. Planckas nustatė, kad juodojo kūno spinduliuotės savybes galima paaiškinti tik tuo atveju, jei darome prielaidą, kad šviesa skleidžiama mažomis energijos dalimis, kurias jis pavadino kvantais. Pats žodis reiškia „paketai“ arba „atskiras“. Iš pradžių jis manė, kad tai tik matematinis triukas, tačiau 1905 m. Alberto Einšteino darbas apie fotoelektrinį efektą patvirtino kvantinę hipotezę. Rezultatai buvo įtikinami, nes nedidelis energijos kiekis gali būti dalelių sinonimas.

Idėja, kad šviesą sudaro mažų kulkų srautas, turi ilgą ir išdidžią istoriją, kilusią iš Izaoko Niutono ir šiuolaikinės fizikos gimimo. Tačiau 1864 m. škotų fizikas Jamesas Clerkas Maxwellas, regis, pagaliau išsklaidė visas esamas abejones darbų serijoje, kurias Albertas Einšteinas vėliau apibūdino kaip „giliausią ir vaisingiausią, ką fizika žinojo nuo Niutono laikų“. Maxwellas parodė, kad šviesa yra elektromagnetinė banga, sklindanti per erdvę, todėl šviesos kaip bangos idėja turėjo nepriekaištingą ir, regis, neginčijamą kilmę. Tačiau atliekant daugybę eksperimentų, kuriuos Arthuras Comptonas ir jo kolegos atliko Vašingtono universitete Sent Luise, jiems pavyko atskirti šviesos kvantus nuo elektronų. Abu elgėsi labiau kaip biliardo kamuoliukai, o tai aiškiai patvirtino, kad Plancko teorinės prielaidos turėjo tvirtą pagrindą realiame pasaulyje. 1926 metais šviesos kvantai buvo vadinami fotonais. Įrodymai buvo nepaneigiami: šviesa elgiasi ir kaip banga, ir kaip dalelė. Tai reiškė klasikinės fizikos pabaigą – ir kvantinės teorijos raidos laikotarpio pabaigą.

Brianas Coxas, Jeffas Forshaw

Kvantinė Visata. Kaip viskas veikia, ko mes nematome

Moksliniai redaktoriai Viačeslavas Maracha ir Michailas Pavlovas

Paskelbta gavus „Apollo's Children Ltd“ ir „Jeff Forshow“ bei „Diane Banks Associates Ltd.“ leidimą.

Teisinę pagalbą leidyklai teikia Vegas-Lex advokatų kontora.

1. Artėja kažkas keisto

Kvantinė. Šis žodis kartu patraukia jausmus, glumina ir žavi. Priklausomai nuo požiūrio, tai arba didžiulės mokslo pažangos įrodymas, arba žmogaus intuicijos ribotumo simbolis, kuris yra priverstas kovoti su neišvengiamais subatominės sferos keistenybėmis. Fizikui kvantinė mechanika yra vienas iš trijų didžiųjų ramsčių, ant kurių remiasi gamtos supratimas (kiti du yra Einšteino bendroji ir specialioji reliatyvumo teorijos). Einšteino teorijos nagrinėja erdvės ir laiko prigimtį bei gravitacijos jėgą. Kvantinė mechanika daro visa kita, ir galima sakyti, kad ir kokia ji būtų patraukli, paini ar žavinga, tai tik fizinė teorija, nusakanti, kaip gamta elgiasi tikrovėje. Tačiau net ir vertinant pagal šį labai pragmatišką kriterijų, jis stebina savo tikslumu ir aiškinamoji galia. Yra vienas eksperimentas kvantinės elektrodinamikos srityje, seniausias ir geriausiai suprantamas iš šiuolaikinių kvantinių teorijų. Jis matuoja, kaip elektronas elgiasi šalia magneto. Teoriniai fizikai ilgus metus sunkiai dirbo su rašikliu ir popieriumi, o vėliau su kompiuteriais, kad nuspėtų, ką tokie tyrimai parodys. Praktikai sugalvojo ir surengė eksperimentus, kad sužinotų daugiau gamtos detalių. Abi stovyklos nepriklausomai davė rezultatus, kurių tikslumas panašus į atstumo tarp Mančesterio ir Niujorko matavimą su kelių centimetrų paklaida. Pastebėtina, kad eksperimentatorių gauti skaičiai visiškai atitiko teoretikų skaičiavimų rezultatus; matavimai ir skaičiavimai visiškai sutapo.

Tai ne tik įspūdinga, bet ir stebina, ir jei kvantinės teorijos vienintelis rūpestis būtų modelių kūrimas, galite pagrįstai paklausti, kokia yra problema. Žinoma, mokslas nebūtinai turi būti naudingas, tačiau daugelis technologinių ir socialinių pokyčių, sukėlusių revoliuciją mūsų gyvenime, atsirado dėl fundamentinių tyrimų, kuriuos atliko šiuolaikiniai mokslininkai, kuriuos motyvuoja tik noras geriau suprasti juos supantį pasaulį. Dėl šių smalsumo paskatintų atradimų visose mokslo šakose pailgėjome gyvenimo trukmė, pailgėjome tarptautinių kelionių, išsilaisvinome nuo būtinybės ūkininkauti, kad išgyventume, ir susidarėme platų, įkvepiantį ir akis atveriantį vaizdą apie mūsų vietą pasaulyje. begalinė žvaigždžių jūra. Bet visa tai tam tikra prasme yra šalutiniai produktai. Mes tyrinėjame iš smalsumo, o ne todėl, kad norime geriau suprasti tikrovę ar sukurti efektyvesnes programėles.

Taigi, kuo daugiau sužinome apie elementarią visatos prigimtį, tuo mums ji atrodo paprasčiau. Po truputį suprasime visus dėsnius ir kaip šie maži statybiniai blokeliai sąveikauja formuodami pasaulį. Tačiau kad ir kaip mus žavėtų paprastumas, kuriuo grindžiama Visata, turime atsiminti: nors pagrindinės žaidimo taisyklės paprastos, jų pasekmes ne visada lengva apskaičiuoti. Mūsų kasdienę pasaulio patirtį lemia daugybės milijardų atomų santykiai, o bandyti iš šių atomų elgsenos niuansų išvesti žmonių, gyvūnų ir augalų elgesio principus būtų tiesiog kvaila. Tai pripažindami nesumenkiname jo svarbos: už visų reiškinių galiausiai slypi mikroskopinių dalelių kvantinė fizika.

Šioje knygoje gerbiami mokslininkai Brianas Coxas ir Jeffas Forshaw supažindina skaitytojus su kvantine mechanika – pagrindiniu pasaulio veikimo modeliu. Jie pasakoja, kokie stebėjimai privedė fizikus prie kvantinės teorijos, kaip ji buvo sukurta ir kodėl mokslininkai, nepaisant visų jos keistumo, taip ja pasitiki. Knyga skirta visiems, kurie domisi kvantine fizika ir Visatos sandara.

Ateina kažkas keisto.
Kvantinė. Šis žodis kartu patraukia jusles, glumina ir žavi. Priklausomai nuo požiūrio, tai arba didžiulės mokslo pažangos įrodymas, arba žmogaus intuicijos ribotumo simbolis, kuris yra priverstas kovoti su neišvengiamais subatominės sferos keistenybėmis. Fizikui kvantinė mechanika yra vienas iš trijų didžiųjų ramsčių, ant kurių remiasi gamtos supratimas (kiti du yra Einšteino bendroji ir specialioji reliatyvumo teorijos). Einšteino teorijos nagrinėja erdvės ir laiko prigimtį bei gravitacijos jėgą. Kvantinė mechanika daro visa kita, ir galima sakyti, kad ir kokia ji būtų patraukli, paini ar žavinga, tai tik fizinė teorija, nusakanti, kaip gamta elgiasi tikrovėje. Tačiau net ir vertinant pagal šį labai pragmatišką kriterijų, jis stebina savo tikslumu ir aiškinamoji galia. Yra vienas eksperimentas kvantinės elektrodinamikos srityje, seniausias ir geriausiai suprantamas iš šiuolaikinių kvantinių teorijų. Jis matuoja, kaip elektronas elgiasi šalia magneto. Teoriniai fizikai ilgus metus sunkiai dirbo su rašikliu ir popieriumi, o vėliau ir kompiuteriais, kad nuspėtų, ką tokie tyrimai parodys. Praktikai sugalvojo ir surengė eksperimentus, kad sužinotų daugiau gamtos detalių. Abi stovyklos nepriklausomai davė rezultatus, kurių tikslumas panašus į atstumo tarp Mančesterio ir Niujorko matavimą su kelių centimetrų paklaida. Pastebėtina, kad eksperimentatorių gauti skaičiai visiškai atitiko teoretikų skaičiavimų rezultatus; matavimai ir skaičiavimai visiškai sutapo.
Tai ne tik įspūdinga, bet ir stebina, ir jei kvantinės teorijos vienintelis rūpestis būtų modelių kūrimas, galite pagrįstai paklausti, kokia yra problema. Žinoma, mokslas nebūtinai turi būti naudingas, tačiau daugelis technologinių ir socialinių pokyčių, padariusių revoliuciją mūsų gyvenime, atsirado dėl fundamentinių tyrimų, kuriuos atliko šiuolaikiniai mokslininkai, kuriuos motyvuoja tik noras geriau suprasti juos supantį pasaulį. Dėl šių smalsumo paskatintų atradimų visose mokslo šakose pailgėjome gyvenimo trukmė, pailgėjome tarptautinių kelionių, išsilaisvinome nuo būtinybės ūkininkauti, kad išgyventume, ir susidarėme platų, įkvepiantį ir akis atveriantį vaizdą apie mūsų vietą pasaulyje. begalinė žvaigždžių jūra. Bet visa tai tam tikra prasme yra šalutiniai produktai. Mes tyrinėjame iš smalsumo, o ne todėl, kad norime geriau suprasti tikrovę ar sukurti efektyvesnes programėles.

Turinys
Ateina kažkas keisto
Dviejose vietose vienu metu
Kas yra dalelė?
Viskas, kas gali atsitikti, atsitinka
Judėjimas kaip iliuzija
Atomų muzika
Visata ant smeigtuko galvos (ir kodėl mes nekrentame per žemę)
Tarpusavio priklausomybė
Šiuolaikinis pasaulis
Sąveika
Tuščia erdvė nėra tokia tuščia Epilogas: Žvaigždžių mirtis
Tolimesniam skaitymui.

Mygtukais viršuje ir apačioje „Pirk popierinę knygą“ ir naudodamiesi nuoroda „Pirkti“, galite įsigyti šią knygą su pristatymu visoje Rusijoje ir panašias knygas už geriausią kainą popierine forma oficialių internetinių parduotuvių „Labyrinth“, „Ozon“, „Bookvoed“, „Read-Gorod“, „Litres“, „My-shop“, svetainėse, Book24, Knygos ru.

Moksliniai redaktoriai Viačeslavas Maracha ir Michailas Pavlovas

Paskelbta gavus „Apollo's Children Ltd“ ir „Jeff Forshow“ bei „Diane Banks Associates Ltd.“ leidimą.

Teisinę pagalbą leidyklai teikia Vegas-Lex advokatų kontora.

* * *

1. Artėja kažkas keisto

Įsivaizduokite mus supantį pasaulį. Rankose laikote knygą iš popieriaus – maltos medienos masės. Medžiai yra mašinos, galinčios paimti atomus ir molekules, jas suskaidyti ir pertvarkyti į kolonijas, sudarytas iš milijardų atskirų dalių. Jie tai daro dėl molekulės, žinomos kaip chlorofilas, kurią sudaro daugiau nei šimtas anglies, vandenilio ir deguonies atomų, kurie yra sulenkti ypatingu būdu ir sujungti su dar kai kuriais magnio ir vandenilio atomais. Toks dalelių derinys gali užfiksuoti šviesą, nuskridusią 150 000 000 km nuo mūsų žvaigždės – branduolinio centro, kurio tūris yra milijonas planetų, kaip Žemė – ir pernešti šią energiją gilyn į ląsteles, kur ji naudojama kuriant naujas molekules iš anglies. dioksidas ir vanduo ir išlaisvinti davimą Mūsų gyvybė yra deguonis.

Būtent šios molekulinės grandinės sudaro antstatą, jungiantį medžius, popierių šioje knygoje ir visa, kas gyva. Jūs galite skaityti knygą ir suprasti žodžius, nes turite akis ir jos gali paversti išsklaidytą šviesą iš puslapių į elektrinius impulsus, kuriuos interpretuoja smegenys, sudėtingiausia Visatos struktūra, apie kurią mes žinome. Mes atradome, kad visi pasaulio daiktai yra ne kas kita, kaip atomų rinkiniai, o pati didžiausia atomų įvairovė susideda tik iš trijų dalelių – elektronų, protonų ir neutronų. Taip pat žinome, kad patys protonai ir neutronai susideda iš mažesnių darinių, vadinamų kvarkais, ir tuo viskas baigiasi – bent jau taip manome dabar. Viso to pagrindas yra kvantinė teorija.

Verta pripažinti, kad kvantinė teorija turi kiek keistą reputaciją, o po jos pavadinimu slepiasi daug tikrų nesąmonių. Katės gali būti ir gyvos, ir negyvos; dalelės yra dviejose vietose vienu metu; Heisenbergas teigia, kad viskas neaišku. Visa tai iš tiesų yra tiesa, tačiau iš to dažnai išplaukiančios išvados – kadangi mikrokosmose vyksta kažkas keisto, tada mus gaubia rūko migla – tikrai klaidingos. Ekstrasensorinis suvokimas, mistiniai išgydymai, vibruojančios apyrankės, saugančios nuo radiacijos, ir Dievas žino, kas dar reguliariai įsiveržia į galimų panteoną, prisidengiant žodžiu „kvantas“. Šią nesąmonę sukelia nesugebėjimas aiškiai mąstyti, savęs apgaudinėjimas, tikras ar apsimestinis nesusipratimas arba kažkoks ypač apgailėtinas visų aukščiau išvardytų dalykų derinys. Kvantinė teorija tiksliai apibūdina pasaulį, naudodama tokius pat specifinius matematinius dėsnius, kokius naudojo Niutonas ar Galilėjus. Štai kodėl mes galime neįtikėtinai tiksliai apskaičiuoti elektrono magnetinį lauką. Kvantinė teorija siūlo gamtos aprašymą, kurio mes mokomės, turintis didžiulę nuspėjamąją ir aiškinamąją galią, apimančią viską nuo silicio lustų iki žvaigždžių.

Šios knygos tikslas – demistifikuoti kvantinę teoriją – teorinę konstrukciją, suklaidinusią per daug žmonių, įskaitant net šios srities pradininkus. Mes ketiname pažvelgti į šiuolaikinę perspektyvą, remdamiesi šimtmečio pamokomis, gautomis iš retrospektyvos ir teorijos plėtros. Tačiau pradėdami kelionę grįžtame į XX amžiaus pradžią ir išnagrinėjame kai kurias problemas, privertusias fizikus radikaliai nukrypti nuo to, kas anksčiau buvo laikoma pagrindine mokslo srove.

Tačiau prieš pereinant prie XIX amžiaus Paryžiaus ir kvantinės teorijos gimimo, pažvelkime į patį žodį „kvantas“. Šis terminas fizikoje atsirado 1900 m. Maxo Plancko darbo dėka. Jis bandė teoriškai apibūdinti įkaitusių kūnų skleidžiamą spinduliuotę – vadinamąją „juodojo kūno spinduliuotę“. Beje, mokslininką šiam tikslui pasamdė su elektros apšvietimu užsiimanti įmonė: taip Visatos durys kartais atsiveria dėl pačių proziškiausių priežasčių. Puikias Plancko įžvalgas aptarsime vėliau šioje knygoje, bet įžangai pakanka pasakyti: jis nustatė, kad juodojo kūno spinduliuotės savybes galima paaiškinti tik tuo atveju, jei darysime prielaidą, kad šviesa skleidžiama mažomis energijos dalimis, kurias jis pavadino. kvantai. Pats žodis reiškia „paketai“ arba „atskiras“. Iš pradžių jis manė, kad tai tik matematinis triukas, tačiau 1905 m. Alberto Einšteino darbas apie fotoelektrinį efektą patvirtino kvantinę hipotezę. Rezultatai buvo įtikinami, nes nedidelis energijos kiekis gali būti dalelių sinonimas.

2. Dviejose vietose vienu metu

Ernestas Rutherfordas kvantinės revoliucijos pradžia pavadino 1896 m., nes tuomet Henri Becquerel savo Paryžiaus laboratorijoje atrado radioaktyvumą. Becquerel bandė panaudoti urano junginį rentgeno spinduliams gaminti, kurį Wilhelmas Rentgenas Viurcburge atrado vos prieš kelis mėnesius. Vietoj to paaiškėjo, kad urano junginiai išskiria les rayons uraniques, kurios gali atidengti fotografines plokštes, net jei jos yra suvyniotos į storą popieriaus sluoksnį, pro kurį šviesa neprasiskverbia. Bekerelio spindulių svarbą savo straipsnyje dar 1897 metais pabrėžė didysis mokslininkas Henri Poincaré. Apie atradimą jis rašė: „...net ir šiandien galime manyti, kad jis suteikia prieigą prie visiškai naujo pasaulio, kurio egzistavimo net neįtarėme. Labiausiai glumino radioaktyvusis skilimas, paaiškinantis atrastą poveikį, kad spinduliai sklinda spontaniškai ir nenuspėjamai, be jokios išorinės įtakos.

1900 metais Rutherfordas apie tai rašė: „Visi tuo pačiu metu susidarę atomai turi egzistuoti tam tikrą intervalą. Tačiau tai prieštarauja pastebėtiems transformacijos dėsniams, pagal kuriuos atomo gyvavimo trukmė gali būti bet kokia – nuo nulio iki begalybės. Toks chaotiškas mikropasaulio elementų elgesys sukrėtė, nes iki tol mokslas buvo visiškai deterministinis. Jei tam tikru momentu žinojote viską, ką reikia žinoti apie dalyką, tada buvo manoma, kad galite tiksliai numatyti to dalyko ateitį. Tokio nuspėjamumo panaikinimas yra pagrindinis kvantinės teorijos bruožas, kuris nagrinėja galimybę, o ne tikrumą, ne todėl, kad mums trūksta absoliučių žinių, bet todėl, kad kai kuriuos gamtos aspektus iš esmės valdo atsitiktinumo dėsniai. Todėl šiandien suprantame, kad tiksliai numatyti, kada konkretus atomas patirs skilimą, tiesiog neįmanoma. Radioaktyvusis skilimas yra pirmasis mokslo susidūrimas su gamtos kauliukų žaidimu ir daugelį metų glumina fizikus.

Žinoma, daug įdomių dalykų vyko pačiuose atomuose, nors jų vidinė sandara tuo metu buvo visiškai nežinoma. Rutherfordas padarė pagrindinį atradimą 1911 m. Naudodamas radioaktyvų šaltinį, jis subombardavo ploniausią aukso lakštą vadinamosiomis alfa dalelėmis (dabar žinome, kad tai helio atomų branduoliai). Rutherfordas kartu su asistentais Hansu Geigeriu ir Ernestu Marsdenu savo nemenkai nustebino, kad maždaug viena iš 8000 alfa dalelių nepraskrido per aukso lapą, kaip tikėtasi, o atšoko tiesiai atgal. Vėliau Rutherfordas apibūdino šią akimirką būdingais vaizdais: „Tai buvo bene neįtikėtiniausias įvykis, nutikęs mano gyvenime. Tai buvo taip neįtikėtina, tarsi tu iššovė penkiolikos colių patranką į tualetinio popieriaus gabalą, o patrankos sviedinys atšoko ir pataikė į tave. Rutherfordas buvo plačiai laikomas charizmatišku ir tiesmu žmogumi: kadaise pasipūtusį pareigūną jis pavadino euklido mintimi: „Jis turi pareigas, bet neturi dydžio“.

Rutherfordas manė, kad jo eksperimentinius rezultatus galima paaiškinti tik tuo, kad atomą sudaro labai mažas branduolys ir aplink jį skriejantys elektronai. Tuo metu jis galėjo turėti omenyje maždaug tą patį modelį, kuriuo planetos skrieja aplink Saulę. Branduolys turi beveik visą atomo masę, todėl jis gali sustabdyti savo „15 colių“ alfa daleles ir jas atspindėti. Vandenilis, paprasčiausias elementas, turi branduolį, sudarytą iš vieno protono, kurio spindulys yra apie 1,75 × 10–15 m. milijonus milijonus metro.

Kiek dabar galime pasakyti, vienas elektronas atrodo kaip tas pasipūtęs Rutherfordo biurokratas, tai yra kaip taškas, ir skrieja aplink vandenilio atomo branduolį maždaug 100 000 kartų didesniu už branduolio skersmenį.

Branduolys turi teigiamą elektros krūvį, o elektronas – neigiamą, o tai reiškia, kad tarp jų yra patraukli jėga, panaši į gravitacinę jėgą, laikančią Žemę Saulės orbitoje. Tai savo ruožtu reiškia, kad atomai iš esmės yra tuščia erdvė. Jeigu įsivaizduojate teniso kamuoliuko dydžio atominį branduolį, tai elektronas bus mažesnis nei dulkių dėmė, skriejanti už kilometro nuo šio kamuoliuko. Tokie skaičiai gana stebina, nes kieta medžiaga mums akivaizdžiai neatrodo tokia tuščia.

Rutherfordo atomų branduoliai to meto fizikams kėlė nemažai problemų. Pavyzdžiui, buvo gerai žinoma, kad judėdamas orbita aplink branduolį elektronas turi prarasti energiją, nes visi elektrinį krūvį turintys objektai, judėdami lenktomis trajektorijomis, atiduoda energiją. Ši idėja yra radijo siųstuvų veikimo pagrindas: elektronai svyruoja, todėl susidaro elektromagnetinės radijo bangos. Heinrichas Hercas išrado radijo siųstuvą 1887 m., o tuo metu, kai Rutherfordas atrado atominį branduolį, jau buvo komercinė radijo stotis, siunčianti pranešimus per Atlanto vandenyną iš Airijos į Kanadą. Taigi, orbitinių krūvių ir radijo bangų emisijos teorija nieko nenustebino, tačiau tai glumino tuos, kurie bandė paaiškinti, kaip elektronai išliko orbitoje aplink branduolį.

Lygiai taip pat nepaaiškinamas reiškinys buvo įkaitusių atomų skleidžiama šviesa. Dar 1853 metais švedų mokslininkas Andersas Angströmas perleido kibirkštį per vamzdelį, užpildytą vandeniliu, ir išanalizavo gautą šviesą. Galima būtų manyti, kad dujos švytės visomis vaivorykštės spalvomis; juk kas yra Saulė, jei ne švytintis dujų kamuolys? Vietoj to, Ångström nustatė, kad vandenilis šviečia trimis skirtingomis spalvomis: raudona, mėlynai žalia ir violetine, sukuriant tris aiškius, siaurus lankus kaip vaivorykštė. Netrukus buvo nustatyta, kad visi cheminiai elementai taip elgiasi. Kiekvienas iš jų turi unikalų spalvų brūkšninį kodą. Tuo metu, kai Rutherfordas prabilo apie atomo branduolį, mokslininkas Heinrichas Kaiseris baigė šešių tomų 5000 puslapių žinyną pavadinimu Handbuch der Spectroscopie („Spektroskopijos vadovas“): joje buvo aprašytos visos spalvotos šviečiančios žinomų elementų linijos. Žinoma, kyla klausimas, kodėl? Ir ne tik „Kodėl, profesoriau Kaizer? (tikriausiai per vakarienę jie dažnai juokaudavo apie jo pavardę), bet ir „Kodėl čia tiek daug spalvotų linijų? Daugiau nei 60 metų mokslas, vadinamas spektroskopija, buvo empirinis triumfas ir teorinė nesėkmė.

1912 m. kovą danų fizikas Nielsas Bohras, susižavėjęs atominės sandaros problema, išvyko į Mančesterį susitikti su Rutherfordu. Vėliau jis pastebėjo, kad bandymai iššifruoti vidinę atomo struktūrą pagal spektroskopijos duomenis buvo šiek tiek panašūs į pagrindinių biologijos postulatų išvedimą iš drugelio sparno spalvos. Rutherfordo atomas su saulės sistemos modeliu suteikė Bohrui reikalingą užuominą ir 1913 m. jis paskelbė pirmąją kvantinę atominės struktūros teoriją. Ši hipotezė, žinoma, turėjo problemų, tačiau joje buvo keletas svarbiausių idėjų, paskatinusių šiuolaikinės kvantinės teorijos vystymąsi. Bohras padarė išvadą, kad elektronai gali užimti tik tam tikras orbitas aplink branduolį, o žemiausios energijos orbita būtų artimiausia. Jis taip pat teigė, kad elektronai gali šokinėti iš orbitos į orbitą. Jie, gavę energijos (pavyzdžiui, iš kibirkšties vamzdyje), juda į tolimesnę orbitą, o tada skleisdami šviesą juda arčiau centro. Šios spinduliuotės spalvą tiesiogiai lemia elektronų energijos skirtumas šiose dviejose orbitose. Ryžiai. 2.1 iliustruoja pagrindinę mintį; rodyklė rodo, kaip elektronas šokinėja iš trečiojo energijos lygio į antrąjį, skleisdamas šviesą (pavaizduotas banguota linija). Bohro modelyje elektronas gali judėti aplink protoną (vandenilio atomo branduolį) tik vienoje iš specialių, „kvantuotų“ orbitų; spiralinis judėjimas tiesiog draudžiamas. Taigi Bohro modelis leido jam apskaičiuoti Ångströmo pastebėtos šviesos bangos ilgius (t. y. spalvas): tai atitiko elektroną, šokinėjantį iš penktos į antrąją (violetinė) orbitą, iš ketvirtosios į antrąją (mėlynai žalia) ir nuo trečios iki antros (raudona spalva). Bohro modelis taip pat teisingai numatė šviesos egzistavimą, kuri turėtų sklisti elektronui judant į pirmąją orbitą. Ši šviesa yra ultravioletinė spektro dalis, nematoma žmogaus akiai. Štai kodėl Angstromas jos taip pat nematė. Tačiau 1906 metais jį užfiksavo Harvardo fizikas Theodore'as Lymanas, o šiuos duomenis puikiai apibūdino Boro modelis.

Ryžiai. 2.1. Bohro atomo modelis, iliustruojantis fotono emisiją (banguotą liniją) dėl elektrono perkėlimo iš vienos orbitos į kitą (nurodytas rodykle)

Nors Bohras negalėjo išplėsti savo modelio už vandenilio atomo ribų, pateiktos idėjos gali būti pritaikytos kitiems atomams. Pavyzdžiui, jei manysime, kad kiekvieno elemento atomai turi unikalų orbitų rinkinį, jie skleis tik tam tikros spalvos šviesos spindulius. Taigi šios spalvos tarnauja kaip savotiškas atomo „pirštų atspaudas“, o astronomai, žinoma, iš karto pasinaudojo atomų spektrinių linijų unikalumu nustatydami fizinę žvaigždžių sudėtį.

Bohro modelis buvo gera pradžia, tačiau visi žinojo apie jo trūkumus: pavyzdžiui, kodėl elektronai negali judėti spirale, kai buvo žinoma, kad jie turi prarasti energiją skleisdami elektromagnetines bangas (idėją, kuri tikrojo patvirtinimo sulaukė atėjus). radijo)? Ir kodėl elektronų orbitos iš pradžių yra kvantuojamos? O kaip su elementais, sunkesniais už vandenilį: ką galime padaryti, kad suprastume jų struktūrą?

Tačiau kad ir kokia netobula atrodytų Bohro teorija, tai buvo labai svarbus žingsnis ir pavyzdys, kaip mokslininkai kartais gali pasiekti pažangą. Nėra jokios priežasties nuleisti ginklus gluminančių ir kartais gluminančių faktų akivaizdoje. Tokiais atvejais mokslininkai dažnai daro tai, kas vadinama ansatz- sąmatą arba, jei norite, tikėtiną prielaidą, tada pradėkite skaičiuoti jos pasekmes. Jei prielaida pasiteisina, tai yra, gauta teorija atitinka eksperimentinius duomenis, galime su didesniu pasitikėjimu grįžti prie pradinės hipotezės ir pabandyti ją suprasti išsamiau. Bora ansatz išliko sėkmingas 13 metų, bet nebuvo iki galo paaiškintas.

Prie šių ankstyvųjų kvantinių idėjų istorijos sugrįšime vėlesniuose knygos puslapiuose, tačiau kol kas susiduriame tik su daugybe keistų rezultatų ir klausimų su neišsamiais atsakymais – kaip ir kvantinės teorijos įkūrėjai. Apibendrinant galima pasakyti, kad Einšteinas, sekdamas Plancku, pasiūlė, kad šviesa susideda iš dalelių, tačiau Maxwellas jau įrodė, kad šviesa elgiasi kaip banga. Rutherfordas ir Bohras klojo kelią suprasti atomo struktūrą, tačiau elektrono elgesys atomo viduje neatitiko nė vienos tuo metu žinomos teorijos. Įvairūs reiškiniai, bendrai vadinami radioaktyvumu, kai atomai dėl nežinomų priežasčių spontaniškai suskaidomi į gabalus, liko paslaptimi daugiausia dėl to, kad jie į fiziką įtraukė įdomų atsitiktinumo elementą. Nebuvo jokių abejonių: subatominiame pasaulyje ateina kažkas keisto.

Pirmasis žingsnis link bendro, sutarto atsakymo į šiuos klausimus labiausiai priskiriamas vokiečių fizikui Verneriui Heisenbergui. Tai, ką jis padarė, buvo visiškai naujas požiūris į materijos ir fizinių jėgų teoriją. 1925 m. liepos mėn. Heisenbergas paskelbė straipsnį, kuriame buvo nagrinėjamos senos geros idėjos ir hipotezės, įskaitant Bohro atominį modelį, tačiau iš visiškai naujo požiūrio į fiziką perspektyvos. Jis pradėjo: „Šiuo darbu bandoma gauti kvantinės teorinės mechanikos pagrindus, kurie yra pagrįsti tik ryšiais tarp iš esmės stebimų dydžių“. Tai svarbus žingsnis, nes Heisenbergo būdas pabrėžti, kad pagrindinė kvantinės teorijos matematika neturi sutikti su niekuo, kas jau žinoma. Kvantinės teorijos tikslas turėtų būti tiesiogiai numatyti stebimų objektų elgesį, pavyzdžiui, vandenilio atomų skleidžiamų šviesos spindulių spalvą. Negalima iš jos tikėtis patenkinamo proto vidinio atomo elgesio mechanizmo atvaizdavimo, nes tai nėra nei būtina, nei, galbūt, net realu. Vienu smūgiu Heisenbergas išsklaidė mintį, kad gamtos veiksmai būtinai atitinka sveiką protą. Tai nereiškia, kad mikropasaulio teorija negali atitikti mūsų kasdienės patirties aprašant didelių objektų – pavyzdžiui, lėktuvų ar teniso kamuoliukų – judėjimą. Tačiau reikia būti pasiruošusiems atmesti klaidingą supratimą, kad maži objektai yra tik mažos didelių atmainos, ir kaip tik ši klaidinga nuomonė gali būti sukurta eksperimentinių stebėjimų metu.

Neabejotina, kad kvantinė teorija yra gudrus dalykas, o tuo labiau neabejotina, kad pats Heisenbergo požiūris yra itin gudrus. Nobelio premijos laureatas Stevenas Weinbergas, vienas didžiausių gyvų fizikų, rašė apie Heisenbergo 1925 m.

„Jei tai, ką padarė Heisenbergas, lieka paslaptimi skaitytojui, jis ne vienas. Kelis kartus bandžiau perskaityti dokumentą, kurį jis parašė grįžęs iš Helgolando salos, ir nors manau, kad suprantu kvantinę mechaniką, ne iki galo supratau šio darbo autoriaus matematinių veiksmų pagrindimo. Teoriniai fizikai savo sėkmingiausiuose darbuose dažnai atlieka vieną iš dviejų vaidmenų: jie yra arba išminčiai, arba burtininkai... Išminčių fizikų darbą paprastai nesunku suprasti, tačiau burtininkų fizikų darbas kartais būna visiškai nesuprantamas. Šia prasme Heisenbergo 1925 m. darbas yra gryna magija.

Tačiau Heisenbergo filosofija neatspindi nieko stebuklingo. Tai paprasta ir yra šios knygos požiūrio pagrindas: aiškinamosios teorijos užduotis yra atlikti kiekybines prognozes, kurios būtų palyginamos su eksperimentiniais rezultatais. Neturime būdo sukurti teorijos, kuri turėtų kokios nors įtakos mūsų suvokimui apie pasaulį kaip visumą. Laimei, nors ir remiamės Heisenbergo filosofija, laikysimės suprantamesnio požiūrio į kvantinį pasaulį, kurį sukūrė Richardas Feynmanas.

Keliuose paskutiniuose šios knygos puslapiuose žodį „teorija“ keletą kartų vartojome pernelyg laisvai, todėl prieš toliau plėtojant kvantinę teoriją, pravartu atidžiau pažvelgti į paprastesnę. Geroje mokslinėje teorijoje yra taisyklių rinkinys, apibrėžiantis, kas gali ir ko negali nutikti tam tikroje visatos dalyje. Teorija turi pateikti prognozes, kurias vėliau būtų galima patikrinti stebėjimais. Jei prognozės pasirodo klaidingos, ši teorija yra neteisinga ir turi būti pakeista. Jei prognozės sutampa su stebėjimais, teorija yra gyvybinga. Jokia teorija negali būti laikoma „tiesa“ ta prasme, kad ją visada turi būti įmanoma suklastoti, tai yra įrodyti, kad ji klaidinga. Kaip rašė biologas Thomas Huxley, „mokslas yra sveikas protas, kuriame daug gražių teorijų buvo nužudyta bjauriais faktais“. Bet kuri teorija, kurios negalima falsifikuoti, nelaikoma moksline; Be to, galima net sakyti, kad jame nėra jokios patikimos informacijos. Falsifikacijos kriterijus skiria mokslines teorijas nuo įprastų nuomonių. Šis mokslinis termino „teorija“ supratimas, beje, skiriasi nuo kasdieninio vartojimo, kuriame šis žodis dažnai reiškia spekuliatyvų samprotavimą. Mokslinės teorijos gali būti spekuliacinės, kol nesusidurs su empiriniais įrodymais, tačiau nusistovėjusią moksle teoriją visada palaiko daugybė įrodymų. Mokslininkai bando kurti teorijas, kad paaiškintų kuo daugiau reiškinių, o fizikus ypač jaudina perspektyva aprašyti viską, kas gali nutikti materialiame pasaulyje naudojant nedidelį skaičių taisyklių.

Vienas geros teorijos, kurią galima pritaikyti daugeliu atvejų, pavyzdys yra Izaoko Niutono universaliosios gravitacijos teorija, paskelbta 1687 m. liepos 5 d. jo Principia Mathematica. Tai buvo pirmoji moderni mokslinė teorija ir, nors vėliau buvo įrodyta, kad kai kuriais atvejais ji buvo netiksli, apskritai teorija buvo tokia gera, kad ji naudojama ir šiandien. Tikslesnę gravitacijos teoriją, bendrąją reliatyvumo teoriją, Einšteinas sukūrė 1915 m.

Niutono gravitacijos aprašymą galima sudėti į vieną matematinę lygtį:

Ši formulė gali atrodyti paprasta arba sudėtinga, atsižvelgiant į jūsų matematines žinias. Šioje knygoje kartais pasitelksime matematiką. Tiems skaitytojams, kuriems tai sunku, patariame praleisti lygtis ir per daug nesijaudinti. Visada stengsimės pateikti pagrindines idėjas nesikreipdami į matematiką. Jis buvo pridėtas daugiausia todėl, kad padeda paaiškinti, kodėl viskas yra taip, kaip yra. Be šito atrodytume kaip kažkokie fizikos guru, iš oro išgaunantys gilias tiesas, o joks padorus autorius to nenori.

Bet grįžkime prie Niutono lygties. Įsivaizduokite, kad obuolys nesaugiai laikomas ant šakos. Mintys apie gravitacijos jėgą, dėl kurios vasaros dieną ant Niutono galvos nukrito konkretus prinokęs obuolys, pasak mokslinio folkloro, tapo jo teorijos šaltiniu. Niutonas sakė, kad gravitacija veikia obuolį, kuris traukia jį link žemės, ir ši jėga lygtyje pavaizduota raide F. Taigi, visų pirma, lygtis leidžia apskaičiuoti obuolį veikiančią jėgą, jei žinote, ką reiškia simboliai dešinėje formulės pusėje.

Laiškas ržymi atstumą tarp obuolio centro ir Žemės centro. Jis yra kvadratas, nes Niutonas atrado, kad jėga priklauso nuo atstumo tarp objektų kvadrato. Jei apsieisime be matematikos, tai reiškia, kad padvigubėjus atstumui tarp obuolio ir Žemės centro, gravitacija sumažės 4 kartus. Jei atstumas patrigubinamas, gravitacijos jėga sumažėja 9 kartus. Ir taip toliau. Fizikai tokį elgesį vadina atvirkštiniu kvadrato dėsniu. Laiškai m 1 ir m 2 žymi obuolio ir Žemės masę, o jų išvaizda rodo Niutono dėsnio supratimą: gravitacinės traukos jėga tarp dviejų objektų priklauso nuo jų masių sandaugos. Tačiau kyla klausimas: kas yra masė? Šis klausimas yra įdomus pats savaime, ir norėdami gauti išsamiausią atsakymą, turėsime palaukti, kol kalbėsime apie kvantinę dalelę, žinomą kaip Higso bozonas. Grubiai tariant, masė yra „daiktų“ kiekio kažkuo matas; Žemė masyvesnė už obuolį. Tačiau šis apibrėžimas nėra pakankamai geras. Laimei, Niutonas taip pat pateikė būdą, kaip išmatuoti objekto masę nepriklausomai nuo gravitacijos dėsnio, ir šis metodas yra išvestas naudojant antrąjį iš trijų judėjimo dėsnių, taip mėgstamą kiekvieno šiuolaikinio fizikos studento.

Svetainė apie testus. Kaip geriau kontroliuoti savo sveikatą

Kaip veikia garso glaudinimas

„Tušti“ atomai

Greipfruto dydžio visata

Kvantinis šuolis

Higso bozonai

* * *

1. Artėja kažkas keisto

2. Dviejose vietose vienu metu

SUSIJĘ STRAIPSNIAI