Из каких парадоксов родилась квантовая физика? Иногда кажется, что квантовая физика — это когда учёные всё знают и ходят по коридорам лабораторий, слегка светясь уверенностью от осознания только им доступных секретов. На практике квантовая физика представляет собой историю из очень смелых попыток, где очередное «не сработало» внезапно становилось таким же важным результатом, как «эврика».
Ричард Фейман писал:
„Ведь наука приносит пользу только тогда, когда говорит вам о еще не поставленных экспериментах. Она никому не нужна, если позволяет судить лишь о том, что известно из опыта, что только что произошло“.
Сегодня посмотрим на 5 классических «осечек», которые в итоге подтолкнули науку вперёд.
В конце XIX века физики пытались объяснить, как нагретые тела излучают свет. Классическая физика говорила, что абсолютно черное тело должно было излучать бесконечное количество энергии в ультрафиолетовом диапазоне – эффект, названный «ультрафиолетовой катастрофой». Это явно противоречило как здравому смыслу, так и экспериментам, показывавшим пик излучения в определенном диапазоне, а затем спад. Макс Планк в 1900-м сделал радикальное предположение: энергия излучается не непрерывно, а дискретными порциями – квантами. Именно это легло в основу квантовой теории.
Классическая волновая теория света не могла объяснить, почему электроны вылетают из металла только при определенной (пороговой) частоте света, а не при любой интенсивности. Альберт Эйнштейн в 1905 году , основываясь на идее Планка, предположил, что свет состоит из дискретных частиц — фотонов, энергия которых пропорциональна их частоте. Если энергия фотона меньше работы выхода электрона из металла, то, сколько бы фотонов ни падало, электроны не вылетят. Эта идея не только объяснила фотоэффект, но и подтвердила корпускулярные свойства света, принеся Эйнштейну Нобелевскую премию.
Планетарная модель атома Резерфорда, где электроны вращаются вокруг ядра, была революционной. Но с точки зрения классической электродинамики, ускоренно движущиеся по орбите электроны должны были бы непрерывно излучать энергию, быстро терять её и, в итоге, рухнуть на ядро. В 1913 году Нильс Бор предложил свою модель атома водорода, постулировав, что электроны могут двигаться только по определенным, «стационарным» орбитам, не излучая энергию.
Классическая физика постулировала, что нагретые газы должны излучать свет непрерывного спектра, то есть во всех возможных длинах волн. Однако эксперименты показали обратное: каждый химический элемент излучает свет строго определенных, дискретных длин волн, образуя уникальный «отпечаток» — линейчатый спектр. Модель Бора и последующие квантово-механические теории идеально объяснили дискретность атомных спектров. Это стало ключом и к астрофизике в том числе.
К началу XX века казалось, что свет — это волна, а материя — это частицы.Классическая физика не допускала, чтобы частицы вроде электронов могли проявлять волновые свойства. В 1924 году Луи де Бройль выдвинул смелую гипотезу о том, что частицы материи также обладают волновыми свойствами, и длина волны частицы обратно пропорциональна её импульсу. Это было подтверждено экспериментально в 1927 году Дэвиссоном и Джермером, которые наблюдали дифракцию электронов — явление, характерное только для волн. Эта «неудача» классического разделения на частицы и волны привела к фундаментальному принципу квантовой механики – корпускулярно-волновому дуализму.
Эти «неудачи» классической физики не были ошибками ученых, но каждое расхождение становилось окном в новую реальность – квантовый мир, который продолжает удивлять нас с вами и сегодня.
#ЛекториумКапицы_квантовая_физика
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
🤔6🔥3❤1
Что самого фантастического вы когда-либо слышали … о квантовой физике? Эта наука обросла большим количеством мифов благодаря популярной культуре: во множестве фильмов и книг на ее примере объясняется самое невероятное — и утверждается как нечто объективное и достоверное.
во времени
Это заблуждение появилось по простой причине: классическая механика позволяет работать с расстоянием и предсказывать его (это движение в пространстве). Квантовая механика, в свою очередь, позволяет работать со временем. Но это не значит, что время можно повернуть вспять.
«Вопросы о том, что и как в квантовом мире меняется со временем, надо задавать главному фигуранту — волновой функции. Это она меняется. А управляет ее изменениями энергия», — отмечает Алексей СЕМИХАТОВ.
к телепатии
Кванты — минимальные порции энергии или материи, участвующие в физических процессах на микроскопическом уровне. Хотя квантовая физика объясняет множество явлений, она не предоставляет сценариев для передачи мыслей или телепатии.
Этот миф появился из-за феномена так называемой «квантовой телепортации», то есть переноса не физических объектов и энергии, а неких состояний, не «заглядывая» при этом в сам объект, не нарушая его физическое состояние.
Телепатия же предполагает передачу информации напрямую между умами, что требует понимания и манипуляции сознанием на уровне, который теория квантовой физики пока не достигла.
мультивселенной
Этот миф о квантовой вселенной (или, вернее сказать, мультивселенной) находится в суперпозиции: он одновременно и правдив, и не правдив. В том смысле, что доказать существование мультивселенной пока не удалось. Да и объяснить ее с помощью теории квантовой механики — задача не из легких.
Притягательность мультивселенных, считает Алексей СЕМИХАТОВ, основана на их концептуальной простоте «и отсутствии каких бы то ни было подпорок для придания им смысла: нет никакого разделения мира на квантовые системы и классические приборы».
По материалам: Альпина нон-фикшн.
#ЛекториумКапицы_квантовая_физика #АлексейСемихатов
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
❤4🔥3👏1
Мы часто думаем, что квантовая физика — это что-то далёкое и абстрактное. Но именно она лежит в основе технологий, которыми мы с вами пользуемся каждый день.
Продолжая неделю квантовой физики в нашем Лектории, предлагаем вспомнить о первой квантовой революции, благодаря которой мы практически стали жителями цифрового мира. Как так получилось?
Эти открытия запустили то, что сегодня называют первой квантовой революцией, когда человечество впервые научилось использовать законы микромира.
Учёные - революционеры:
Макс Планк — в 1900 ввёл идею квантов энергии;
Альберт Эйнштейн — объяснил фотоэффект (1905);
Нильс Бор — квантовая модель атома (1913);
Вернер Гейзенберг — матричная механика и принцип неопределённости (1925–1927);
Эрвин Шрёдингер — волновое уравнение (1926);
Поль Дирак — объединение квантовой механики и теории относительности (1928).
Именно благодаря ей появились:
На основе полупроводниковой электроники позже сформулирован Закон Мура (1965, Гордон Мур):
число транзисторов на микросхеме удваивается примерно каждые 2 года, что ведёт к экспоненциальному росту вычислительной мощности/
Другими словами: почти вся цифровая цивилизация выросла из идей квантовой физики. Но тогда ученые только открыли квантовые эффекты и научились использовать их косвенно.
Теперь исследователи учатся управлять квантовыми состояниями напрямую: создавать квантовые компьютеры, квантовую связь и сверхточные сенсоры.
Что изменится в мире, если квантовые технологии действительно заработают в полную силу? Об этом мы поговорим на предстоящей лекции Максима ОСТРАСЯ «Вторая квантовая революция» завтра, 12 марта.
#ЛекториумКапицы_квантовая_физика
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍5🔥2❤1
Что читать о квантовой физике? Книги в сегодняшней подборке можно рассматривать как лестницу в изучении этой науки. Авторы дадут простое и яркое представление на начальном этапе, помогут увидеть глубокий философский и исторический контекст и понять, почему интерпретации до сих пор остаются спорными. Книги откроют двери к первым шагам изучения квантовой теории.
В книге автор уделяет внимание основным вопросам квантовой механики, но не просто дает физические формулы, а пытается научить читателя их понимать. Еще одна важная особенность книги — обсуждение места квантовой механики в современной науке.
Это одна из лучших книг для тех, кто только начинает изучение квантовой физики. Фейнман был не только выдающимся физиком, но и мастером объяснять сложное простыми словами. В этой книге автор показывает, как можно понять поведение света и материи без сложных формул.
На заре второго квантового столетия автор бестселлера предлагает последовательное изложение современного состояния квантовой механики. Как различные интерпретации квантовой механики подталкивают нас к глубоко философским заключениям о возможном устройстве реальности? Оказывается, о квантовой механике можно всерьез говорить понятным языком.
Гриббин увлекательно рассказывает о развитии квантовой теории, начиная от первых идей Макса Планка и заканчивая парадоксом Шрёдингера и экспериментами по квантовой запутанности. Вы узнаете, как Эйнштейн, Бор, Гейзенберг и Дирак по-разному понимали квантовый мир, и почему до сих пор нет единой правильной интерпретации.
Ровелли — один из самых известных современных физиков-теоретиков, автор теории петлевой квантовой гравитации. В этой книге автор предлагает собственное прочтение квантовой реальности: свойства объектов существуют не сами по себе, а только в отношениях между ними. Книга отлично подходит для тех, кто интересуется современными спорами об интерпретациях.
Учебное пособие посвящено основаниям теории вероятностей и квантовой физики. Большое внимание уделяется вопросам интерпретации вероятности. Рассмотрены теория случайности, квантовая теория вероятностей. Отличия классической и квантовой вероятностей демонстрируются на основе интерференции вероятностей.
Автор книги отвечает на все самые животрепещущие вопросы об антиматерии, а также рассказывает об интересе многих специалистов к антиматерии, как альтернативному источнику энергии и возможному топливу для межгалактических космических кораблей.
#лекториум_квантовая_физика
#лекториум_книжная_полка #алексей_семихатов #ричард_фейман
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍3❤2🔥2
лекции «Вторая квантовая революция»
#ЛекториумКапицы_трансляция
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
VK Видео
Открытая лекция Максима Острася "Вторая квантовая революция: приглашение в мир будущего"
Как квантовая физика перестаёт быть «странной теорией про микромир» и становится инженерным инструментом, меняющим технологии здесь и сейчас? Узнаем на встрече с Максимом Острасем в Лекториуме Капицы. На встрече мы разберём: ✅чем квантовые технологии отличаются…
❤3🔥2👍1
Марс исследуют роботы, а когда же по Красной планете будет шагать человек? Обо всех космических подробностях мы с вами узнаем 19 марта в 19.00 в Лекториуме Капицы на встрече с астрономом Владимиром СУРДИНЫМ.
Но когда же туда отправится ... человек?
Автор телеграм-канала «Неземной телеграм», ведущий «Неземного подкаста» . Председатель секции «Пропаганда и популяризация астрономии» Научного совета по астрономии РАН, автор книг «Вселенная от А до Я», «Разведка далеких планет» и многих других.
Регистрация на лекцию открыта по ссылке.
До скорых встреч в Лекториуме Капицы!
#ЛекториумКапицы_встречи
#Владимир_Сурдин
#астрономия
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
🔥5❤4👏1
томов: Бодлианская библиотека Оксфорда
Продолжаем исследовать сокровищницы знаний в нашей рубрике «Библиотеки мира». Представьте себе многочисленные книги, прикованные цепями к полкам — именно так когда-то начиналась история Бодлианской библиотеки, одной из старейших в Европе, основанной епископом Томасом Кобэмом в XIV веке при Оксфордском университете.
Бодлианская библиотека — не просто книгохранилище, а сердце оксфордской науки и музей мирового уровня. В 1602 году дипломат сэр Томас Бодли возродил её, подарив свою коллекцию и расширив фонды редкими манускриптами из Турции и Китая. Именно в его честь библиотека и получила свое имя.
Фото: Wikimedia Commons.
#ЛекториумКапицы_библиотеки_мира
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
🔥5❤3
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
«Любопытство — это важная черта, которая есть в ученых»: интервью с Алексеем Федоровым
В чем фишка квантового компьютера? Какие фундаментальные исследования проводятся в области квантовой физики? Каково это — быть героем Forbes до 30 лет? И нужно ли ученому мечтать о Нобелевской премии?
Самое время об этом поговорить.
#лекториум_интервью #самое_время
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍4
Сегодня научное сообщество, любители математики и загадочных фактов отмечают День числа π.
Дата 3.14 символически отсылает к первым цифрам числа "Пи" — одной из фундаментальных констант математики.
Первые цифры числа:
3.1415926535…
Учёные вычислили триллионы знаков после запятой, но последовательность цифр всё равно не заканчивается и не повторяется.
В истории первые приближённые оценки π появились в древних цивилизациях. Существенный шаг в его вычислении сделал Архимед, а современное обозначение π закрепилось в XVIII веке благодаря работам Леонарда Эйлера.
Интересно, что 14 марта — день рождения Альберта Эйнштейна (1879), чьи идеи радикально изменили представления о пространстве, времени и структуре Вселенной. Сегодня - день памяти физика-теоретика Стивена Хоккинга (2018), внёсшего колоссальный вклад в изучение черных дыр, космологии и популяризацию науки.
#ЛекториумКапицы_праздник #Альберт_Эйнштейн #Cтивен_Хоккинг
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍3👏1
Что изучает физика? Из каких разделов она состоит? Какие фундаментальные законы управляют нашим миром?
Завершаем неделю, посвященную физике, и предлагаем вам узнать ответы на эти вопросы с помощью анимированной карты, которая наглядно представляет все разделы физики.
Благодаря этому видео вы сможете получить целостное представление о том, как физика формирует наш мир и почему так важно ее понимать.
#ЛекториумКапицы_рекомендации #картафизики
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
❤2
Доброе утро! Желаем всем хорошего настроения и делимся с вами подборкой новостей науки и технологий за прошедшую неделю.
Нашу новую неделю мы посвящаем
#ЛекториумКапицы_новости
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍2
Мало кому удаётся своими глазами увидеть, весь путь инженерной мысли. Стать свидетелями того, как начиная с чертежей и расчётов создаётся ракета, двигатель или "термос" для газов. Но нам повезло - 13 марта мы эту возможность не упустили. Одна из самых интересных экскурсий нашего Лекториума состоялась на Криогенмаш — территорию сверхнизких температур.
По сути — это сложные инженерные системы, которые позволяют:
Такие технологии используются в металлургии, медицине, энергетике и космической отрасли.
А потом (на контрасте) отправились в производственные цеха, где вместе с конструкторами специалисты и рабочие создают инженерные установки.
В финале нас ждали впечатляющие эксперименты с жидким азотом. Согласитесь, что не каждый день можно разбить ледяной цветок или увидеть газы в жидкой фазе или криогенном состоянии.
Удивительно, но оказывается, что за несколько часов можно понять, как связаны образование, наука и промышленность, и какой путь проходит идея, прежде чем превратиться в технологию.
Хотелось бы лично поблагодарить: директора по стратегическому развитию Александра Мазина, руководителя направления по внешним связям и организационным вопросам Эльзу Газизянову, начальника отдела стратегического маркетинга и PR Юлию Лыкову и ведущего научного сотрудника Георгия Сайдаля (магистра криогеники) – за тёплый приём и возможность прикоснуться к магии науки и технологиям будущего.
#ЛекториумКапицы_экскурсии
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
🔥2❤1👍1
значимые открытия астрономов о Солнечной системе
Сегодня познакомимся с подборкой наиболее громких открытий ученых в области космоса, которые были сделаны недавно.
Новые исследования химии частиц из гейзеров Энцелада показали наличие более сложных органических соединений (включая соединения с кислородом и азотом), что усиливает аргумент о том, что подледный океан Энцелада имеет «ингредиенты» и энергию, совместимые с условиями для жизни. Это не доказательство жизни, но важный шаг к пониманию и открытию зоны обитаемости.
Образцы, доставленные миссией OSIRIS-REx, содержат органические молекулы (включая прекурсоры нуклеобаз) и свидетельства взаимодействия с солёной водой - условия, при которых могли формироваться предбиологические соединения. Это усиливает гипотезу, что астероиды могли занести на раннюю Землю «кирпичики» жизни.
Новые исследования атмосферы Юпитера показывают, что в гигантских бурях формируются «мягкие» глыбы (mushballs) из воды и аммиака; они объясняют наблюдаемое распределение аммиака в атмосфере и меняют представление о погоде на газовых гигантах.
Команда «Perseverance» описывает образцы и текстуры в отложениях кратера Джезеро, которые содержат органические соединения и структуру, напоминающую потенциальные «биосигнатуры» (пока - «возможно биогенные» признаки). Требуется дальнейший лабораторный анализ возвращённых или запланированных образцов; это сильное, но предварительное наблюдение.
Европа-клиппер запущен (октябрь 2024) и проходит испытания и гравитационные манёвры; её инструменты (включая радар для «зрения» сквозь лёд) уже успешно тестируются. Миссия должна дать детальные данные о подлёдных океанах Европы и их обитаемости в ближайшие годы.
Последние миссии и проекты (Lunar Trailblazer и другие) продолжают уточнять карту распределения воды и льда на полюсах Луны, что важно для науки и будущих пилотируемых программ.
Исследование, опубликованное в профильных журналах по анализу частиц из плумов и по переобработке данных миссии Cassini, выявило более разнообразные и сложные органические молекулы, чем ранее фиксировалось. Это усиливает статус Энцелада как одного из главных кандидатов в Солнечной системе по потенциальной обитаемости (вместе с Европой и подлёдными океанами других миров).🟣 Но важно: прямых доказательств жизни нет: пока только хорошие химические предпосылки и энергия.
#ЛекториумКапицы_астрономия
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
🔥2