Принцип невизначеності у квантовій механіці. Новина Безкоштовної технічної бібліотеки

НОВИНИ НАУКИ ТА ТЕХНІКИ, НОВИНКИ ЕЛЕКТРОНІКИ
Безкоштовна технічна бібліотека / Стрічка новин

Принцип невизначеності у квантовій механіці

12.11.2014

Квантова механіка є основою сучасної фізики мікросвіту і за всієї своєї парадоксальності чудово працює у всіх відомих її розділах. Більше того, з неї можна вивести і класичну фізику (як межа квантової механіки, спрямовуючи до нуля постійну Планку h, що визначає квантові явища). Тож можна говорити про загальність законів квантової механіки. Але, незважаючи на величезний успіх, вона має істотний недолік. Один із наріжних каменів квантової механіки, принцип невизначеності Гейзенберга (наприклад, невизначеність у визначенні положення та імпульсу), не має жодних обґрунтувань. Зрозуміло, практичний успіх - достатнє виправдання, щоб прийняти це таємниче правило, але не зупиняє пошуків фізиками його пояснення.

Дослідники з Університету Південної Каліфорнії, відомий фахівець у галузі теорії струн професор Іцхак Барс та його аспірант із Росії Дмитро Ричков (закінчив МДУ у 2005 році), спробували пояснити походження принципу невизначеності Гейзенберга, вивівши його зі струнної теорії поля. Цей результат опубліковано у журналі Physics Letters.

Як відомо, теорію струн було запропоновано у 1970-х роках для вирішення проблем квантової гравітації та Стандартної моделі. Успіхи квантової фізики в описі трьох негравітаційних фундаментальних взаємодій приводять фізиків до думки, що так само може бути описано і гравітаційна взаємодія. Але, незважаючи на активні дослідження протягом багатьох десятиліть, квантова теорія гравітації досі не створена.

Теорія струн передбачає, що основна одиниця матерії - мікроскопічна струна (порядку планківської довжини 10-35 м), а не точка, а що можливі взаємодії матерії є злиттям або розщепленням цих струн. Ось уже чотири десятиліття фізики працюють у цьому напрямі. Теорія пережила два злети-революції та періоди занепаду. Складність у тому, що немає жодних експериментальних даних з теорії струн. Експерименти таких маленьких масштабах нині поза технічних можливостей науки. Через це ціла низка фізиків навіть вважає теорію струн лише "математичними фокусами". Роботу вчених підтримують надії створити "теорію всього", а також відповісти на питання, недоступні Стандартній моделі, наприклад, чому кварки та лептони мають електричний заряд, колір та аромат, які відрізняють їх один від одного, як визначити з теорії постійну тонкої структури 1/ 137 та ряд інших постійних і т. д.

Але досі дослідники виходили з того, що теорія струн створена відповідно до квантової механіки і працювали лише у напрямку використання квантової механіки для спроб перевірки струнної теорії поля.

Автори цієї роботи вирішили вчинити навпаки. Припустивши, що струнна теорія поля вірна, вони використали її, щоб спробувати підтвердити квантову механіку.

У роботі, яка переформулює струнну теорію поля більш ясною мовою, Іцхак Барс та Дмитро Ричков показали, що набір фундаментальних принципів квантової механіки, відомих як "правила комутації" (принципи невизначеності), можуть бути отримані з геометрії злиття та розщеплення струн. Таким чином, замість того, щоб прийняти квантові правила комутації як постулат, автори отримують їх з фізичного процесу струнних взаємодій.

Цей результат може бути аргументом на користь "фізичності" теорії струн. Адже якщо з її допомогою вдасться пояснити походження законів квантової механіки, то, за словами Іцхака Барса, це не тільки "може розгадати таємницю, звідки виходить квантова механіка", а й відчинить двері для визнання струнної теорії поля, або поки що не розробленого ширшого. її варіанти, під назвою M-теорія, є основою всієї фізики.

<< Назад: Експерименти з привидами 12.11.2014

>> Вперед: Виробництво технології TSMC 16FinFET Plus 11.11.2014

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Доведено існування правила ентропії для квантової заплутаності 09.05.2024

Квантова механіка продовжує дивувати нас своїми таємничими явищами та несподіваними відкриттями. Нещодавно Бартош Регула із Центру квантових обчислень RIKEN та Людовіко Ламі з Амстердамського університету представили нове відкриття, яке стосується квантової заплутаності та її зв'язку з ентропією. Квантова заплутаність відіграє важливу роль у сучасній квантовій інформатиці та технологіях. Однак складність її структури робить розуміння та керування нею складними завданнями. Відкриття Регулу та Ламі показує, що для квантової заплутаності справедливе правило ентропії, подібне до того, що існує для класичних систем. Це відкриття відкриває нові перспективи в галузі квантової інформатики та технологій, поглиблюючи наше розуміння квантової заплутаності та її зв'язку з термодинамікою. Результати дослідження вказують на можливість оборотності перетворень заплутаності, що може спростити їх використання в різних квантових технологіях. Відкриття нового правила е ...>>

Міні-кондиціонер Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Літо - час відпочинку та подорожей, але часто спека може перетворити цей час на нестерпне борошно. Зустрічайте новинку від Sony – міні-кондиціонер Reon Pocket 5, який обіцяє зробити літо комфортнішим для своїх користувачів. Sony представила унікальний пристрій - міні-кондиціонер Reon Pocket 5, який забезпечує охолодження тіла у спекотні дні. З його допомогою користувачі можуть насолоджуватися прохолодою у будь-який час та в будь-якому місці, просто носячи його на шиї. Цей міні-кондиціонер оснащений автоматичним налаштуванням режимів роботи, а також датчиками температури та вологості. Завдяки інноваційним технологіям, Reon Pocket 5 регулює свою роботу залежно від активності користувача та умов довкілля. Користувачі можуть легко настроювати температуру за допомогою спеціальної мобільної програми, підключеної через Bluetooth. Крім того, для зручності доступні спеціально розроблені футболки та шорти, до яких можна прикріпити міні-кондиціонер. Пристрій може ох ...>>

Енергія з космосу для Starship 08.05.2024

Виробництво сонячної енергії в космосі стає все більш реальним з появою нових технологій та розвитком космічних програм. Керівник стартапу Virtus Solis поділився баченням використання Starship від SpaceX для створення орбітальних електростанцій, здатних забезпечувати енергією Землю. Стартап Virtus Solis представив амбітний проект створення орбітальних електростанцій, використовуючи Starship від SpaceX. Ця ідея може значно змінити сферу виробництва сонячної енергії, зробивши її доступнішою та дешевшою. Основою плану стартапу є зниження вартості запуску супутників у космос із використанням Starship. Передбачається, що завдяки цьому технологічному прориву виробництво сонячної енергії у космосі стане конкурентоспроможнішим порівняно з традиційними джерелами енергії. Віртуальна Solis планує створити великі фотоелектричні панелі на орбіті за допомогою Starship для доставки необхідного обладнання. Однак одним із ключових виклик ...>>

Новий метод створення потужних батарей 08.05.2024

З розвитком технологій та розширенням використання електроніки стає все більш актуальним питання створення ефективних та безпечних джерел енергії. Дослідники з Квінслендського університету представили новий підхід до створення потужних батарей на основі цинку, який може змінити пейзаж енергетичної індустрії. Однією з головних проблем традиційних батарей, що перезаряджаються, на водній основі була їх низька напруга, що обмежувало їх застосування в сучасних пристроях. Але завдяки новому методу, розробленому вченими, цей недолік успішно подолано. В рамках свого дослідження вчені звернулися до спеціального органічного з'єднання – катехолу. Воно виявилося важливим компонентом, здатним покращити стабільність роботи батареї та збільшити її ефективність. Цей підхід призвів до значного збільшення напруги цинк-іонних акумуляторів, що зробило їх конкурентоспроможнішими. За словами вчених, такі батареї мають кілька переваг. Вони мають б ...>>

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Випадкова новина з Архіву

Попутний газ горітиме з користю 17.09.2004

Інженери з Північної Дакоти хочуть застосувати газові мікроелектротурбіни на нафтопромислах.

Попутний газ, який разом із нафтою вилітає зі свердловини, використовують не завжди. То якість у нього не дуже, то кількість обмаль - невигідно будувати газопровід до найближчого заводу, то ще що. Загалом, найчастіше цей газ нафтовики спалюють, забруднюючи довкілля та сприяючи парниковому ефекту без будь-якої вигоди для людства.

"Ми вважаємо, що, встановивши мікроелектротурбіни на копальнях, вдасться отримати електроенергію, і знизити викиди шкідливих речовин на три чверті", - говорить Джон Харджу з Центру досліджень енергетики та навколишнього середовища при університеті Північної Дакоти. Наразі інженери центру почали випробовувати такі турбіни на нафтових полях свого штату. Мікротурбіну спеціально розроблено для газу з високим, до 1,5%, вмістом сірки (саме такий газ надходить з дакотських надр); її потужність – 30 кВт. Цього цілком вистачає для того, щоби забезпечити електрикою майже десяток будинків.

У принципі подібна турбіна може розвивати потужність і до 300 кВт: тоді внесок від непрямого попутного газу в електропостачання копальні виявиться чималим і допоможе нафтовидобувачам помітно заощадити кошти.

Дивіться повний Архів новин науки та техніки, новинок електроніки

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт