Fisika klasik, yang ada sebelum penemuan mekanika kuantum, menjelaskan alam pada skala (makroskopik) biasa. Sebagian besar teori dalam fisika klasik dapat disimpulkan sebagai perkiraan yang beroperasi pada skala yang biasa kita gunakan. Fisika kuantum (juga mekanika kuantum) berbeda dari sains klasik dalam hal energi, momentum, momentum sudut, dan kuantitas lain dari sistem yang digabungkan terbatas pada nilai diskrit (kuantisasi). Benda memiliki ciri khusus baik berupa partikel maupun berupa gelombang (dualitas partikel gelombang). Juga dalam ilmu ini ada batasan keakuratan dalam mengukur kuantitas (prinsip ketidakpastian).
Dapat dikatakan bahwa setelah munculnya fisika kuantum dalam ilmu eksakta, terjadi semacam revolusi, yang memungkinkan untuk mempertimbangkan kembali dan menganalisis semua hukum lama yang sebelumnya dianggap sebagai kebenaran yang tak terbantahkan. Apakah ini baik atau buruk? Mungkin hal yang baik, karena sains sejati tidak boleh diam.
Namun, "revolusi kuantum" telah menjadisemacam pukulan bagi fisikawan sekolah lama, yang harus menerima kenyataan bahwa apa yang mereka yakini sebelumnya ternyata hanyalah seperangkat teori yang salah dan kuno yang membutuhkan revisi mendesak dan adaptasi dengan realitas baru.. Sebagian besar fisikawan dengan antusias menerima ide-ide baru tentang sains terkenal ini, berkontribusi pada studi, pengembangan, dan implementasinya. Saat ini, fisika kuantum mengatur dinamika untuk semua sains secara keseluruhan. Berkat dialah proyek eksperimental mutakhir (seperti Large Hadron Collider) muncul.
Pembukaan
Apa yang bisa dikatakan tentang dasar-dasar fisika kuantum? Secara bertahap muncul dari berbagai teori yang dimaksudkan untuk menjelaskan fenomena yang tidak dapat didamaikan dengan fisika klasik, seperti solusi Max Planck pada tahun 1900 dan pendekatannya terhadap masalah radiasi dari banyak masalah ilmiah, dan korespondensi antara energi dan frekuensi dalam makalah tahun 1905. oleh Albert Einstein, yang menjelaskan efek fotolistrik. Teori awal fisika kuantum direvisi secara menyeluruh pada pertengahan 1920-an oleh Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born dan lain-lain. Teori modern dirumuskan dalam berbagai konsep matematika yang dikembangkan secara khusus. Di salah satunya, fungsi aritmatika (atau fungsi gelombang) memberi kita informasi lengkap tentang amplitudo probabilitas lokasi impuls.
Dasar-dasar fisika kuantum untuk boneka
Studi ilmiah tentang gelombangEsensi cahaya dimulai lebih dari 200 tahun yang lalu, ketika para ilmuwan besar dan terkenal pada masa itu mengusulkan, mengembangkan, dan membuktikan teori cahaya berdasarkan pengamatan eksperimental mereka sendiri. Mereka menyebutnya gelombang.
Pada tahun 1803, ilmuwan Inggris terkenal Thomas Young melakukan eksperimen gandanya yang terkenal, sebagai hasilnya ia menulis karya terkenal "On the Nature of Light and Color", yang memainkan peran besar dalam membentuk ide-ide modern tentang fenomena yang sudah dikenal ini. Eksperimen ini memainkan peran utama dalam penerimaan umum teori ini.
Eksperimen seperti itu sering dijelaskan dalam berbagai buku, misalnya, "Dasar-dasar Fisika Kuantum untuk Boneka". Eksperimen modern dengan percepatan partikel elementer, misalnya, pencarian Higgs boson di Large Hadron Collider (disingkat LHC) dilakukan dengan tepat untuk menemukan konfirmasi praktis dari banyak teori kuantum teoretis murni.
Sejarah
Pada tahun 1838, Michael Faraday, yang menyenangkan seluruh dunia, menemukan sinar katoda. Studi sensasional ini diikuti oleh pernyataan tentang masalah radiasi, yang disebut "benda hitam" (1859), yang dibuat oleh Gustav Kirchhoff, serta asumsi terkenal Ludwig Boltzmann bahwa keadaan energi dari sistem fisik apa pun juga dapat menjadi diskrit (1877).). Kemudian, hipotesis kuantum yang dikembangkan oleh Max Planck (1900) muncul. Ini dianggap sebagai salah satu dasar fisika kuantum. Hipotesis berani Planck bahwa energi dapat dipancarkan dan diserap dalam "kuanta" diskrit(atau paket energi), sesuai persis dengan pola radiasi benda hitam yang diamati.
Albert Einstein yang terkenal di dunia memberikan kontribusi besar pada fisika kuantum. Terkesan oleh teori kuantum, ia mengembangkan teorinya sendiri. Teori relativitas umum - begitulah namanya. Penemuan dalam fisika kuantum juga mempengaruhi perkembangan teori relativitas khusus. Banyak ilmuwan di paruh pertama abad terakhir mulai mempelajari ilmu ini atas saran Einstein. Dia berada di garis depan saat itu, semua orang menyukainya, semua orang tertarik padanya. Tidak heran, karena dia menutup begitu banyak "lubang" dalam ilmu fisika klasik (namun, dia juga menciptakan yang baru), menawarkan pembenaran ilmiah untuk perjalanan waktu, telekinesis, telepati, dan dunia paralel.
Peran pengamat
Setiap peristiwa atau keadaan bergantung langsung pada pengamat. Biasanya, dasar-dasar fisika kuantum dijelaskan secara singkat kepada orang-orang yang jauh dari ilmu pasti. Namun, kenyataannya jauh lebih rumit.
Ini sangat cocok dengan banyak tradisi okultisme dan agama yang selama berabad-abad menekankan kemampuan orang untuk memengaruhi peristiwa di sekitar mereka. Dalam beberapa hal, ini juga merupakan dasar untuk penjelasan ilmiah tentang persepsi ekstrasensor, karena sekarang pernyataan bahwa seseorang (pengamat) dapat mempengaruhi peristiwa fisik dengan kekuatan pikiran tampaknya tidak masuk akal.
Setiap keadaan eigen dari peristiwa atau objek yang diamati sesuai denganvektor eigen pengamat. Jika spektrum operator (pengamat) diskrit, objek yang diamati hanya dapat mencapai nilai eigen diskrit. Artinya, objek pengamatan, serta karakteristiknya, sepenuhnya ditentukan oleh operator ini.
Dasar-dasar fisika kuantum dalam kata-kata kompleks
Tidak seperti mekanika klasik konvensional (atau fisika), seseorang tidak dapat membuat prediksi simultan dari variabel konjugasi seperti posisi dan momentum. Misalnya, elektron dapat (dengan probabilitas tertentu) ditempatkan kira-kira di wilayah ruang tertentu, tetapi posisi pasti matematisnya sebenarnya tidak diketahui.
Kontur kerapatan probabilitas konstan, sering disebut sebagai "awan", dapat digambar di sekitar inti atom untuk membuat konsep di mana elektron paling mungkin berada. Prinsip Ketidakpastian Heisenberg membuktikan ketidakmampuan untuk secara akurat menemukan partikel dengan momentum konjugasinya. Beberapa model dalam teori ini memiliki karakter komputasi yang murni abstrak dan tidak menyiratkan nilai yang diterapkan. Namun, mereka sering digunakan untuk menghitung interaksi kompleks pada tingkat partikel subatomik dan hal-hal halus lainnya. Selain itu, cabang fisika ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengasumsikan kemungkinan keberadaan nyata banyak dunia. Mungkin kita akan dapat melihat mereka segera.
Fungsi gelombang
Hukum fisika kuantum sangat banyak dan beragam. Mereka bersinggungan dengankonsep fungsi gelombang Beberapa fungsi gelombang khusus menciptakan penyebaran probabilitas yang secara inheren konstan atau tidak bergantung pada waktu, misalnya, ketika dalam keadaan energi stasioner, waktu tampaknya menghilang sehubungan dengan fungsi gelombang. Ini adalah salah satu efek fisika kuantum, yang mendasar untuk itu. Fakta yang aneh adalah bahwa fenomena waktu telah direvisi secara radikal dalam sains yang tidak biasa ini.
Teori gangguan
Namun, ada beberapa cara yang dapat diandalkan untuk mengembangkan solusi yang diperlukan untuk bekerja dengan rumus dan teori dalam fisika kuantum. Salah satu metode tersebut, umumnya dikenal sebagai "teori gangguan", menggunakan hasil analisis untuk model mekanika kuantum dasar. Itu dibuat untuk membawa hasil dari eksperimen untuk mengembangkan model yang lebih kompleks yang terkait dengan model yang lebih sederhana. Ini adalah bagaimana rekursi ternyata.
Pendekatan ini sangat penting dalam teori kekacauan kuantum, yang sangat populer untuk menafsirkan berbagai peristiwa dalam realitas mikroskopis.
Aturan dan hukum
Aturan mekanika kuantum sangat mendasar. Mereka mengklaim bahwa ruang penyebaran suatu sistem benar-benar mendasar (memiliki produk titik). Pernyataan lain adalah bahwa efek yang diamati oleh sistem ini pada saat yang sama adalah operator khusus yang mempengaruhi vektor di media ini. Namun, mereka tidak memberi tahu kami ruang Hilbert mana atau operator mana yang ada disaat ini. Mereka dapat dipilih dengan tepat untuk memberikan deskripsi kuantitatif sistem kuantum.
Makna dan dampak
Sejak awal sains yang tidak biasa ini, banyak aspek anti-intuitif dan hasil studi mekanika kuantum telah memicu perdebatan filosofis yang keras dan banyak interpretasi. Bahkan pertanyaan mendasar, seperti aturan untuk menghitung berbagai amplitudo dan distribusi probabilitas, patut dihormati dari publik dan banyak ilmuwan terkemuka.
Richard Feynman, misalnya, pernah dengan sedih mengatakan bahwa dia sama sekali tidak yakin bahwa ada ilmuwan yang memahami mekanika kuantum sama sekali. Menurut Steven Weinberg, saat ini tidak ada satu pun interpretasi mekanika kuantum yang cocok untuk semua orang. Ini menunjukkan bahwa para ilmuwan telah menciptakan "monster", untuk sepenuhnya memahami dan menjelaskan keberadaan yang mereka sendiri tidak dapat melakukannya. Namun, ini tidak membahayakan relevansi dan popularitas ilmu ini dengan cara apa pun, tetapi menarik para profesional muda yang ingin memecahkan masalah yang sangat kompleks dan tidak dapat dipahami.
Selain itu, mekanika kuantum telah memaksa revisi lengkap hukum fisika objektif Semesta, yang merupakan kabar baik.
Interpretasi Kopenhagen
Menurut interpretasi ini, definisi standar kausalitas yang kita ketahui dari fisika klasik tidak lagi diperlukan. Menurut teori kuantum, kausalitas dalam pengertian biasa bagi kita tidak ada sama sekali. Semua fenomena fisik di dalamnya dijelaskan dari sudut pandang interaksi unsur terkecilpartikel pada tingkat subatomik. Area ini, meskipun tampak tidak mungkin, sangat menjanjikan.
Psikologi kuantum
Apa yang bisa dikatakan tentang hubungan antara fisika kuantum dan kesadaran manusia? Ini ditulis dengan indah dalam sebuah buku yang ditulis oleh Robert Anton Wilson pada tahun 1990 berjudul Quantum Psychology.
Menurut teori yang dikemukakan dalam buku ini, semua proses yang terjadi di otak kita adalah karena hukum yang dijelaskan dalam artikel ini. Artinya, ini adalah semacam upaya untuk mengadaptasi teori fisika kuantum ke psikologi. Teori ini dianggap parascientific dan tidak diakui oleh civitas akademika.
Buku Wilson terkenal karena fakta bahwa ia menyediakan di dalamnya serangkaian berbagai teknik dan praktik yang kurang lebih membuktikan hipotesisnya. Dengan satu atau lain cara, pembaca harus memutuskan sendiri apakah dia percaya atau tidak tentang kelayakan upaya tersebut untuk menerapkan model matematika dan fisik untuk humaniora.
Buku Wilson dilihat oleh beberapa orang sebagai upaya untuk membenarkan pemikiran mistik dan mengaitkannya dengan formulasi fisik model baru yang terbukti secara ilmiah. Pekerjaan yang sangat non-sepele dan mencolok ini telah diminati selama lebih dari 100 tahun. Buku ini diterbitkan, diterjemahkan dan dibaca di seluruh dunia. Siapa tahu, mungkin dengan berkembangnya mekanika kuantum, sikap komunitas ilmiah terhadap psikologi kuantum juga akan berubah.
Kesimpulan
Berkat teori luar biasa ini, yang segera menjadi ilmu tersendiri, kami dapat menjelajahi lingkunganrealitas pada tingkat partikel subatomik. Ini adalah tingkat terkecil dari semua yang mungkin, sama sekali tidak dapat diakses oleh persepsi kita. Apa yang fisikawan ketahui sebelumnya tentang dunia kita perlu segera direvisi. Tentu semua orang setuju dengan ini. Menjadi jelas bahwa partikel yang berbeda dapat berinteraksi satu sama lain pada jarak yang sama sekali tidak terpikirkan, yang hanya dapat kita ukur dengan rumus matematika yang rumit.
Selanjutnya, mekanika kuantum (dan fisika kuantum) telah membuktikan kemungkinan banyak realitas paralel, perjalanan waktu, dan hal-hal lain yang sepanjang sejarah dianggap hanya sebagai fiksi ilmiah. Ini tidak diragukan lagi merupakan kontribusi besar tidak hanya untuk sains, tetapi juga untuk masa depan umat manusia.
Bagi pecinta gambaran ilmiah dunia, ilmu ini bisa menjadi teman sekaligus musuh. Faktanya, teori kuantum membuka peluang luas untuk berbagai spekulasi tentang topik parascientific, seperti yang telah ditunjukkan pada contoh salah satu teori psikologi alternatif. Beberapa okultis modern, esoteris, dan pendukung gerakan keagamaan dan spiritual alternatif (paling sering psikokultus) beralih ke konstruksi teoretis ilmu ini untuk mendukung rasionalitas dan kebenaran teori, kepercayaan, dan praktik mistik mereka.
Ini adalah kasus yang belum pernah terjadi sebelumnya, ketika dugaan sederhana dari para ahli teori dan rumus matematika abstrak menyebabkan revolusi ilmiah yang nyata dan menciptakan ilmu baru yang mencoret semua yang diketahui sebelumnya. Dalam beberapaderajat, fisika kuantum telah menyangkal hukum logika Aristotelian, karena telah menunjukkan bahwa ketika memilih "salah satu" ada satu lagi (dan mungkin beberapa) alternatif.
