Кванти полів. Квантова теорія поля

• Квант (від латів. quantum - «скільки») - неподільна порція будь-якої величини у фізиці; загальна назвапевних порцій енергії (квант енергії), моменту кількості руху ( кутового моменту), його проекції та інших величин, якими характеризують Фізичні властивостімікро-(квантових) систем. В основі поняття лежить уявлення квантової механіки про те, що деякі фізичні величини можуть приймати лише певні значення(Кажуть, що фізична величина квантується). У деяких важливих окремих випадках ця величина або крок її зміни можуть бути тільки цілими кратними деякого фундаментального значення - і останнє називають квантом. Наприклад, енергія монохроматичного електромагнітного випромінюваннякутовий частоти

  (\displaystyle \omega)

  Може приймати значення

  (\displaystyle (N+1/2)\hbar \omega )

  (\displaystyle \hbar)

  Редукована постійна Планка, а

  (\displaystyle N)

  Ціле число. В цьому випадку

  (\displaystyle \hbar \omega)

  Має сенс енергії кванта випромінювання (іншими словами, фотона), а

  (\displaystyle N)

  Сенс числа цих квантів (фотонів). У сенсі, близькому до цього термін квант був вперше введений Максом Планком в його класичній роботі 1900 року - першій роботі з квантової теорії, що заклала її основу. Навколо ідеї квантування з початку 1900-х років розвинулася цілком нова фізична концепція, яку зазвичай називають квантовою фізикою.

  Нині прикметник «квантовий» використовується в назві ряду областей фізики (квантова механіка, квантова теорія поля, квантова оптикаі т.д.). Широко застосовується термін квантування, що означає побудову квантової теорії деякої системи чи перехід від неї класичного описудо квантового. Той самий термін вживається для позначення ситуації, у якій фізична величина може лише дискретні значення- Наприклад, кажуть, що енергія електрона в атомі "квантується".

  Сам термін «квант» нині має у фізиці досить обмежене застосування. Іноді його використовують для позначення частинок або квазічастинок, які відповідають бозонним полям взаємодії (фотон - квант електромагнітного поля, фонон - квант поля звукових хвильу кристалі, гравітон - гіпотетичний квант гравітаційного поляі т. д.), також про такі частинки говорять як про «кванти збудження» або просто «збудження» відповідних полів.

  Крім того, за традицією "квантом дії" іноді називають постійну Планку. У сучасному розумінні ця назва може мати той сенс, що постійна Планка є природною одиницеювимірювання дії та інших фізичних величинтакої ж розмірності (наприклад, моменту імпульсу).

Що таке квант? Значення слова «Квант» у популярних словниках та енциклопедіях, приклади вживання терміна у повсякденному житті.

Квант Дії –

те саме, що Планка стала.

Квант М. - Тлумачний словник Єфремової

1. Найменше можлива кількістьенергії, яка може бути поглинена або віддана молекулярною, атомною або ядерною системою в окремому акті зміни її стану.

Квант Предметної Дії – Психологічний словник

(англ. quantum of object action) - частина дії, що має структуру цілісної дії, але відрізняється своєю динамікою. Напр., динамічний патерн повільного рівномірного руху, яке виглядає як плавне і безперервне і таким же видається виконує його суб'єкту, складається з ряду хвиль збільшення і падіння швидкості, наступних друзівза одним від поч. до закінчення всього рухового акта. Останній є результатом усереднення низки таких хвиль (квантів), яке динаміка також має форму хвилі, але з ін. (меншими) значеннями швидкостей розгону, стабілізації і гальмування. Квантова природа характерна не тільки для швидкісних параметрівруху, але і для його чутливості до змін ситуації та станів рухового апарату. На відміну від одиниці аналізу психіки, яка є лише якісною категорією і визначається багато в чому залежно від суб'єктивного контексту аналітичної процедури (хоча вона і спирається на об'єктивні дані), К. п. д. має як якісні, так і кількісні властивості, властиві дії суб'єкта і швидше виявлені, ніж конструйовані, в результаті аналізу. Якісні властивості кванта визначаються змістом того параметра (або елемента) дії, до якого він належить: читання квантом м. б. фіксаційна пауза чи навіть окремий дрейф ока під час фіксації; при виконанні руху - швидкісна хвиля і т. п. (Квантова природа ін. предметних дій поки не досліджена). Кількісними заходами кванта є час (тривалість), амплітуда (для дій, що мають зовнішній вираз у моториці) та похідні показники (швидкість, прискорення тощо). Тривалість кванта істотно залежить від змісту дії, характеру та його освоєння суб'єктом, способів реалізації. Т. о., у кванті відображається вся структура та динаміка дії як цілісної одиниці. Для дослідження К. п. д. застосовуються методи переривання зворотнього зв'язку, Вимірювання психологічної рефрактерності (Н. Д. Гордєєва, В. П. Зінченко), фіксаційного оптокінетичного ністагму (Ю. Б. Гіппенрейтер, В. Я. Романов). (А. І. Назаров.)

Квант Предметної Дії – Психологічна енциклопедія

(англ. quantum of object action) - частина дії, що має структуру цілісної дії, але відрізняється своєю динамікою. Напр., динамічний патерн повільного рівномірного руху, яке виглядає як плавне і безперервне і таким же видається виконує його суб'єкту, складається з ряду хвиль збільшення і падіння швидкості, наступних один за одним від поч. до закінчення всього рухового акта. Останній є результатом усереднення низки таких хвиль (квантів), яке динаміка також має форму хвилі, але з ін. (меншими) значеннями швидкостей розгону, стабілізації і гальмування. Квантова природа характерна як швидкісних параметрів руху, але його чутливості до змін ситуації та станів рухового апарату. На відміну від одиниці аналізу психіки, яка є лише якісною категорією і визначається багато в чому залежно від суб'єктивного контексту аналітичної процедури (хоча вона і спирається на об'єктивні дані), К. п. д. має як якісні, так і кількісні властивості, властиві дії суб'єкта і швидше виявлені, ніж конструйовані, в результаті аналізу. Якісні властивості кванта визначаються змістом того параметра (або елемента) дії, до якого він належить: читання квантом м. б. фіксаційна пауза чи навіть окремий дрейф ока під час фіксації; при виконанні руху - швидкісна хвиля і т. п. (Квантова природа ін. предметних дій поки не досліджена). Кількісними заходами кванта є час (тривалість), амплітуда (для дій, що мають зовнішній вираз у моториці) та похідні показники (швидкість, прискорення тощо). Тривалість кванта істотно залежить від змісту дії, характеру та його освоєння суб'єктом, способів реалізації. Т. о., у кванті відображається вся структура та динаміка дії як цілісної одиниці. Для дослідження К. п. д. застосовуються методи переривання зворотного зв'язку, вимірювання психологічної рефрактерності (Н. Д. Гордєєва, В. П. Зінченко), фіксаційного оптокінетичного ністагму (Ю. Б. Гіппенрейтер, В. Я. Романов). (А. І. Назаров.)

Квант Світлана Великий Енциклопедичний Словник

фотон оптичного випромінювання.

Квантіль - Бізнес словник

Квантіль - Соціологічний словник

Показник (захід) позиції всередині розподілу.

Квантіль - Соціологічний словник

Одна з показників розподілу ймовірностей (див.). / / Математична енциклопедія. Т. 2. М. 1979. Ю.М. Толстова.

Квантіль - Економічний словник

чисельна характеристика, що застосовується у математичній статистиці.

Квантиль Розподілу – Соціологічний словник

х-альфа, де 0 сукупність або вибірку пропорції q: 1 - q. Застосовується у статистичному висновку, а також при побудові відсоткового угруповання. О.В. Терещенко

Квантильний Ранг – Соціологічний словник

Показник (захід) дисперсії для порядкових змінних.

Квантитативне Віршування – Великий Енциклопедичний Словник

див. Віршування.

Квантитативний – Тлумачний словник Ожегова

Див кількісний

Квантитативний (кількісний) Аналіз Тексту – Соціологічний словник

Вивчення тексту у формалізованому вигляді. Процес вивчення зводиться до статистичного виміру змісту текстів/документів. К.А.Т. орієнтований на дослідження маніфестованого (актуалізованого) значення змісту. Невід'ємними характеристиками такого підходу є фрагментарність, систематичність, об'єктивність, узагальненість. Найважливішим варіантом реалізації К.А.Т. виступає методика контент-аналізу. І.Ф. Ухванова-Шмигова

Квантитативний Дод. - Тлумачний словник Єфремової

1. Кількісний.

Квантифікація – Соціологічний словник

(від латів. quantum - скільки і facere - робити) - англ. quantification; ньому. Quantifizierung. 1. Кількісна оцінкач.-л. 2. Процедури виміру та кількісного вираження властивостей і відносин соц. об'єктів. Див. ВИМІР.

Квантифікація – Бізнес словник

Квантифікація – Великий Енциклопедичний Словник

(від латів. quantum - скільки і ...фікація) - кількіснийвираз, вимір якісних ознак(Напр., Оцінка в балахмайстерності спортсменів).

Квантифікація – Соціологічний словник

Переведення на рівень кількісного виміру.

Квантифікація – Соціологічний словник

(quantification) - перетворення спостережень у цифрові дані для аналізу та порівняння.

Квантифікація – Економічний словник

Кількісні виміри фактів господарського життя, їх запис та контроль виконання з метою найбільш ефективного управлінняпідприємством.

Квантифікація – Економічний словник

(від лат. quantum - скільки) - Вимірювання якості в кількісних, числових величинах, наприклад в балах.

Квантифікація – Економічний словник

вимір якісних ознак у кількісному вираженні.

Квантифікація – Економічний словник

вимір якості в кількісних, числових величинах, наприклад, у балах.

Квантифікація – Юридичний словник

(від лат. quantum - скільки) - Вимірювання якості в кількісних, числових величинах, наприклад в балах.

Квантифікація Предикату – Філософський словник

(лат. quantum – скільки, англ. quantity – кількість) – встановлення обсягу предикату судження. У традиційній формальної логікисудження поділяються на види залежно від обсягу суб'єкта; при цьому розрізняються два види судження: загальні (напр., "Всі квадрати - чотирикутники") і приватні (напр., "Нек-рі студенти - спортсмени"). Гамільтон запропонував враховувати також обсяг предикату. Т. обр., Крім двох видів ствердних суджень, в яких брало предикат взятий не в усьому обсязі і які Гамільтон називає загально-приватним і приватно-приватним, виділяються ще два види: загально-загальне (напр., “Все рівносторонні трикутникисуть рівнокутні трикутники”) і приватно-загальне (напр., “Деякі дерева-дуби”), в яких брало предикат береться у всьому обсязі. Така До. п. дозволила розглядати судження як рівняння. Операції К. п. математичної логікидо певної міри відповідає операція зв'язування кванторами змінних предикатів.

Квантифікація, Квантифікація – Філософський словник

(від латів. quantitas - кількість і facere - робити) - зведення якостей до кількостей, напр. звуків і кольорів - до коливань. Кваліфікація, введена у фізику Декартом, постійно відігравала певну роль психології, т. до. з будь-якою квантифікацією було пов'язано раціоналізацію безпосередньо наочної повноти душевного, позбавлення її просторової визначеності. Виникаючі завдяки цьому неякісні поняття були адекватним виразом сутності психічного. Математика, що використовується для квантифікації, сама більше не є чисто наукою, що квантифікує. Про квантифікатори див. Логістика.

Квантування Вторинне – Великий Енциклопедичний Словник

метод дослідження квантових систем багатьох або нескінченного числа частинок (або квазічастинок); особливо важливий в квантової теорії поля, що розглядає системи з числом частинок, що змінюється. У методі квантування вторинного стан системи описується за допомогою чисел заповнення. Зміна стану інтерпретується як процеси народження та знищення частинок.

Квантування Магнітного Потоку – Великий Енциклопедичний Словник

макроскопічне квантове явище, що полягає в тому, що магнітний потік через кільце з надпровідника стоком кратний величині Фо = h/2е? 2,067835.10-15 Вб, яка називається квантом магнітного потоку(h – Планка постійна, е – заряд електрона).

Квантування Сигналу Великий Енциклопедичний Словник

перетворення сигналу в послідовність імпульсів (квантування сигналу за часом) або сигнал зі ступінчастою зміною амплітуди (квантування сигналу за рівнем), а також одночасно і за часом, і за рівнем. Застосовується, напр., при перетворенні безперервної величини в код обчислювальних пристроях, цифрових вимірювальних приладах та ін.

Квантова Гіпотеза – Психологічний словник

Гіпотеза про те, що поступове збільшення фізичної змінної призводить до дискретного посилення (квантового) відчуттів. Ця гіпотеза була поширена і на неврологічний рівень, де вона називається, як і слід очікувати, неврологічною квантовою гіпотезою.

Квантова Гіпотеза – Психологічна енциклопедія

Гіпотеза про те, що поступове збільшення фізичної змінної призводить до дискретного посилення (квантового) відчуттів. Ця гіпотеза була поширена і на неврологічний рівень, де вона називається, як і слід було очікувати, неврологічною квантовою гіпотезою.

Квантова Рідина – Великий Енциклопедичний Словник

звичайний рідкий гелій при низьких температурах. на відміну від міцних тіл залишається рідиною аж до близьких до абсолютному нулютемператур. Властивості квантової рідини мають й інші об'єкти: електрони в металах, протони в атомних ядрах, ексітони (див. Бозе-рідина і Фермі-рідина).

Квантова механіка - Великий Енциклопедичний Словник

(хвильова механіка) - теорія, що встановлює спосіб опису та закони руху мікрочастинок у заданих зовнішніх полях; один з основних розділів квантової теорії. вперше дозволила описати структуру атомів та зрозуміти їх спектри, встановити природу хімічного зв'язку, пояснити періодичну системуелементів і т. д. Т. до. властивості макроскопічних тіл визначаються рухом і взаємодією утворюють їх частинок, закони квантової механіки лежать в основі розуміння більшості макроскопічних явищ. Так, квантова механіка дозволила зрозуміти багато властивостей твердих тіл, пояснити явища надпровідності, феромагнетизму, надплинності та багато іншого; квантовомеханічні закони лежать в основі ядерної енергетики, квантової електронікиі т. д. На відміну від класичної теорії, всі частинки виступають у квантовій механіці як носії і корпускулярних, і хвильових властивостей, які виключають, адополняют одне одного. Хвильова природаелектронів, протонів та інших "частин" підтверджена дослідами з дифракції частинок. Корпускулярно-хвильовий дуалізм матерії зажадав нового підходу до опису стану фізичних систем та їх зміни з часом. Стан квантової системиописується хвильової функцією, квадрат модуля якої визначає ймовірність цього стану і, отже, ймовірності для значень фізичних величин, що його характеризують; з квантової механіки випливає, що не всі фізичні величини можуть одночасно мати точні значення(Див. Невизначеності принцип). Хвильова функція підпорядковується суперпозиції принципу, що пояснює, зокрема, дифракцію частинок. Відмінна рисаквантової теорії - дискретність можливих значень для низки фізичних величин: енергії електронів в атомах, моменту кількості руху та його проекції на довільний напрямок і т. д.; у класичній теорії всі ці величини можуть змінюватися лише безперервно. Фундаментальну роль квантової механіці грає Планка постійна. - один з основних масштабів природи, що розмежовує області явищ, які можна описувати класичною фізикою (у цих випадках можна вважати? 0), від областей, для правильного тлумачення яких необхідна квантова теорія. Нерелятивістська (що відноситься до малих швидкостей руху частинок у порівнянні зі швидкістю світла) квантова механіка - закінчена, логічно несуперечлива теорія, що повністю узгоджується з досвідом для того кола явищ і процесів, в яких не відбувається народження, знищення або взаємоперетворення частинок.

Квантова механіка - Філософський словник

Розділ сучасної фізики, що вивчає закони руху об'єктів мікросвіту Виникнення До. м., її розвиток та інтерпретація пов'язані з іменами Планка (відкриття кванта дії), Бройля (ідея про "хвилі матерії"). Бора (атомна модель, принцип відповідності, додатковий спосібописи, або принцип додатковості), Гейзенберга (співвідношення невизначеностей), Шредінгера ( хвильове рівняння), Борна (статистична інтерпретація), П. Дірака (релятивістське рівняння). У наукову розробкута тлумачення фізичних та філософських проблемсуттєвий внесок зробили радянські вчені Вавілов, Ст А. Фок, І. Є. Тамм, Л. Д. Ландау, Д. І. Блохінцев та ін. Специфічні особливостіяк фізичної теорії (корпускулярно-хвильовий дуалізм, співвідношення невизначеностей та ін.) і пов'язаних з нею методологічних ідей (відповідності принцип, додатковості принцип та ін.) обумовлені відкриттям "кінцевості взаємодії", що означає, що будь-які взаємодії між об'єктами в мікросвіті (в т. ч. між приладом і мікрочастинкою) не можуть бути меншими за значення кванта дії (h=6,62-10-27 ерг/сек.). При характеристиці стану квантових об'єктів (мікрочастинок) неправомірно скористатися поняттям механічної причинності, що передбачає точне одночасне знання початкових умов (імпульсів та координат). Цей стан характеризується статистичною, імовірнісною формою причинної залежності, вираженої у понятті хвильової функції, До-рої потенційно, як би в "знятому вигляді", містить взаємовиключні та взаємодоповнюючі визначення властивостей мікрооб'єктів, що реалізуються в залежності від конкретних експериментальних умов. Включення до сфери пізнання квантових явищ, незвичайних з т. зр. звичного, макроскопічного досвіду, зростання значення вимірювальних процедур, експериментальної техніки, логіко-математичного апарату неминуче спричинили ускладнення ролі суб'єкта, збільшення залежності від його технічної та методологічної озброєності особливостей вичленування (й у сенсі “приготування”), дослідження тієї чи іншої об'єкта , фрагмент дійсності. Це важливо враховувати під час аналізу поняття “квантовий об'єкт”. К. м. зробила очевиднішим той факт, що без активного втручанняу систему взаємодіючих об'єктів дослідник неспроможна адекватно пізнавати їх. Хоча й у нових умовах зберігається принципова основа взаємодії людини та зовнішнього світу- первинність об'єкта та вторинність суб'єкта, але при цьому відбувається тісніше їх зв'язування. Навколо цих філософських проблем К. м. розгорнулася гостра полеміка. Вони стали, особливо в початковий періодрозвитку К. м., предметом різного роду антинаукових, в т. ч. позитивістських, спекуляцій, певною міроюпов'язаних з висловлюваннями деяких прихильників т. зв. копенгагенської інтерпретаціїК. м. Помилкове тлумачення специфіки мікросвіту виключно як наслідки особливостей процесу пізнання та вимірювання призводило до перебільшення ролі "спостерігача", до тверджень про "неконтрольоване обурення", "краху причинності", "свободі волі" електрона і т. п. Відмова від подібних тверджень, еволюція поглядів низки творців До. м., як і загалом ситуація у совр. фізиці, свідчать, що “матеріалістичний основний дух фізики” (Ленін) перемагає. В даний час К. м. не тільки дозволила науково пояснити широке коло явищ в галузі фізики, хімії, біології, але і набула, поряд з фундаментальним, також прикладне, інженерне значення. Це ще раз підтверджує безграничні можливостілюдського розуму, озброєного передовою методологією, у пізнанні таємниць мікросвіту.

Квантова механіка - Філософський словник

Теорія, що встановлює спосіб опису та закони руху мікрочастинок; один із осн. розділів квантової теорії Вперше дозволила описати структуру атомів, зрозуміти їх спектри, встановити природу хімічного зв'язку, пояснити періодичну систему елементів. На відміну від класичної теорії у квантовій механіці всі частинки виступають як носії і корпускулярних, і хвильових властивостей, які не виключають, а доповнюють одна одну. також Хвильова механіка.

Найпростіший спосіб пояснити, що таке кванти – це (раптово, так?) аналогія.

Візьмемо відстань між вашими очима та монітором. Чисто математично цю відстань можна розділити на кілька відрізків. Спочатку наполовину, потім ще на чотири, потім на вісім частин. І так, наприклад, нескінченно. І може здатися, що якщо ви захочете тицьнути пальцем у монітор, то не зможете це зробити, тому що ця відстань ділиться до нескінченності. Але ви знаєте, що фізично ви це зробите без проблем, тому що, мабуть, існує найдрібніша одиниця відстані, менша за яку вже нічого немає.

Раніше вважали, що найдрібніший розмір має атом, але нині вчені докопалися аж до кварків та суперструн (останні скоріше ні, ніж так, але звучать круто). Але питання визначення найменшої відстані залишимо фізикам – рано чи пізно нам висунуть зразок. Факт у тому, що наш досвід підтверджує, що розподіл відрізка насправді не нескінченно.

Ці міркування близькі відомому феномену Ахіллеса і черепахи. Давні теж замислювалися про нескінченність поділу простору. Так то!

Тепер візьмемо інший приклад із життя. Енергію як вона є. Ви підсмажили шашлик, і він тепер гарячий. Випромінює тепло, яке у загальному випадкує тим, що ми називаємо енергією, а фізики – електромагнітними хвилями. Життєвий досвіднам підказує, що енергія існує у вигляді безперервних хвиль (пам'ятаєте, незрозумілі синусоїди під час уроків алгебри). Тобто енергія, як ми вважаємо, випромінюється безперервно. До початку ХХ століття усі вчені світу теж так думали.

А ось і фігушки. З'ясувалося, що є кінцевий шматочок енергії. Найменша порція енергії, менша за яку не існує. Як і у випадку з відстанню, передачу енергії можна ділити на шматочки (або пакети, якщо ви, простопані, веб-програміст, і вам так зрозуміліше). Самий крихітний шматочок енергії і називають квантом.

Власне, на цьому можна й закінчити. Але ж вам напевно цікаво, як це було виявлено, та й чому з такої дрібниці народилася ціла наука – квантова фізика.

Про те, що існують кванти, ніхто не здогадувався. Поки що фізики з інтересу не вирішили попрактикуватися в розрахунках на будь-яких ідеальних ситуаціях. Вони заморочилися так званому абсолютно чорному тілі. Це така вигадана фіговіна, типу духовки, яку нагрівають, а вона при цьому не втрачає (не відбиває) ні крапельки енергії – все тепло забирає собі без залишку.

Ця гіпотетична духовка після нагрівання, зрозуміло, також почне випромінювати тепло. Фізики стали вважати, скільки тепла (енергії) випромінюватиме така духовка. І несподівано у них за тодішніми, здавалося б логічними, формулами розумника Максвелла виходила нескінченна енергія. Це була засідка – практика показувала, що насправді подібні нескінченності немає взагалі ніде і більше у духовках. І ось на цій нісенітниці вся класична фізика пішла дрімучим лісом.

Першим щось путнє висловив Макс Планк – дідусь квантової фізики. Він суто по-студентськи підігнав результат під завдання, придумавши формулу, з якої випливало, що енергія випромінюється порціями. Тобто кожна електромагнітна хвилянесе у собі певну кількість енергії, пропорційне частоті цієї хвилі. Чим більша частота хвилі, тим більше енергії несе в собі один квант. Коефіцієнт пропорційності назвали Постійна Планка, яка згодом виявилася не просто якоюсь випадковою цифрою, а фундаментальною фізичною величиною світового масштабу.

Цікава аналогія: коли ми граємо на скрипці, і плавно збільшуємо гучність, то насправді гучність зростає не безперервно, а стрибками, але такими маленькими, що ми цього не помічаємо.

Планк, на жаль, сам не зрозумів, що відкрив – до кінця життя він був супротивником квантової фізики. Квантування енергії було взагалі дуже образливим для класиків. Один відомий вчений-жартівник (Георгій Гамов, радянський емігрант, до речі) пояснював квантування енергії так: це все одно, що природа дозволила або пити цілий літр пива відразу, або взагалі не пити нічого, не допускаючи проміжних доз. Ну чи аналогія від нас: ви купуєте пиво тільки у пляшках (різної ємності), але ніякого розливногопива! Так виходить і з енергією.

Формула Планка для випромінювання абсолютно чорного тіла видала адекватний результат без усіляких нескінченностей. Тому що шматочки енергії, на відміну від нескінченно малих величин, можна підрахувати. Після цього науковий світзавмер у поганому передчутті.

Остаточно добив класичну фізику Ейнштейна. Його першим відкриттям була зовсім не теорія відносності – він зумів пояснити загадку фотоефекту. За що й одержав нобелівську премію (а зовсім не за ТО).

Фотоефект – це коли світло падає на платівку та вибиває з неї електрони. Тільки от енергія вибитих електронів не залежить від збільшення потужності (яскравості) світла, хоч став ламп, але збільшується тільки число електронів, а не їх швидкість. Енергія ж вибитих із пластинки електронів зростає, якщо збільшити частоту хвилі світла, зменшуючи її довжину: тобто присвітити не червоним, а, наприклад, фіолетовим світлом. Світло з малою частотою, типу дуже червоного, взагалі не справляє ефекту. Це, до речі, безпосередньо стосується великої таємниці, чому фотографії виявляють при червоному світлі – тільки цей колір не засвічує плівку, не вибиває електрони, вловлюєте?

Явище фотоефекту взагалі ніхто не міг пояснити у рамках класичної фізики.

На малюнку, походу, намальовано прилад вивчення фотоефекту.

Ніхто не міг пояснити, окрім агента світових змовників Ейнштейна. Щоб відповісти, чому колір падаючого променя світла, а не його енергія, визначає швидкість електронів, що вибиваються, Ейнштейн вирішив перенести ідейки про порції енергії Планка на світлову хвилю. Адже спантеличений Планк застосовував свою теорію лише до теплових випромінювань.

Для початку Ейнштейн вперше озвучив ідею, що світло можна і потрібно розглядати не як хвилю, а як частинку (згодом її назвуть фотоном, а Ейнштейн називав її світловим квантом). Для допитливих: звичайна лампочка в 100 Ват випромінює за секунду приблизно сто мільярдів мільярдів фотонів (це 10 в 20 ступені).

При фотоефекті в силу розмірів битва між електроном і фотоном йде віч-на-віч. Щоб фотон при зіткненні з електроном вирвав останній із металевої пластинки, він повинен мати для цього достатню кількість енергії. А якщо застосувати формулу Планка саме для світла, то виходило, що енергія кожного фотона пропорційна частоті світлової хвилі, тобто окремо взятий фотон має певну енергію, яка залежить від власної частоти. Ось і виходило, що частота світла (його колір) визначає швидкість електронів, що вилітають, а інтенсивність (яскравість) світла впливає тільки на кількість вибитих електронів.

Це як сотні діточок збиватимуть сніжками бурульки, але ніхто не зможе докинути, а потім прийде переросток з старшої групиі метне сніжок аж до даху і зіб'є мету.

Таким чином, Ейнштейн показав, що електромагнітна хвиля (світло) складається з маленьких частинок – фотонів, які у свою чергу є маленькими порціями або квантами світла.

Сторінка 1

Квантами полів є кольорові кварки. По структурі КХД нагадує квантову електродинаміку (КОД), але має істот, відмінності. Аналогічно тому, як у КЕД елсктрич, заряд внаслідок калібрувальної симетрії породжує ел.

Тому мають існувати частки - кванти полів, які здійснюють взаємодії.

У її рамках елементарні частинки суть кванти полів, які ми з експериментальних чи теоретичних причин визнаємо за основні. Математичний формалізм теорії включає вибір лагранжіана, інваріантного щодо калібрувальних симетрії та перенормованого, що забезпечує, в принципі, обчислення основних величин: перерізів, спектрів, ймовірностей розпадів та ін. Будь-який опис світу, пропонований фізикою, є наближеним та феноменологічним. Однак із будь-яким проникненням на черговий рівень елементарності пов'язуються надії на поглиблення характеру нашого знання, а не просто на збільшення його кількості. Закони наступного рівня постають як найбільш фундаментальні по відношенню до попередніх. У математизованій теорії найчастіше виявляється, що перехід до теорії нового рівня спричиняє повну зміну основних. математичних структур, що використовуються в описі. Суть спеціальної теорії відносності не в тому, що вона пропонує систематичний спосіб обчислення малих релятивістських поправок до класичних законів руху, а в тому, що вона вводить групу Пуанкаре як основну групу просторово-часових симетрій фізики. Головні принципи квантової теорії - опис станів як векторів у нескінченномірному гільбертовому просторі і подання вимірних ермітовими операторами, що спостерігаються діючими в цьому просторі, - взагалі не мають коренів у попередній парадигмі.

Фундаментальні часткивзаємодіють між собою шляхом обміну квантами фундаментальних полів. Останні мають цілий спин і тому відносяться до групи бозонів, які отримали свою назву внаслідок робіт Бозе та Ейнштейна, присвячених таким часткам. Бозони на відміну ферміонів можуть конденсуватися в тому самому стані. Гравітаційна взаємодія здійснюється за допомогою обміну гравітонами, які поки що експериментально не виявлені. Вважається, що їхня маса спокою дорівнює нулю, а спин дорівнює двом. Сильні та слабкі взаємодії між частинками відбуваються на відстанях близько 10 – 15 м та менше.

Створювані в цьому випадку поля є векторними полями, а частинки, що відповідають їм, - кванти полів - мають спином 1 і повинні бути безмасовими.

Інакше кажучи, і за наявності полів матерії розсіюються лише кванти цих полів і тривимірно поперечні кванти полів Янга - Міллса.

У Останніми рокамина роль фундаментальної довжини претендує або може претендувати характеристична довжина баріонних мас (10 - 14 см), якщо, звичайно, кванти полів, що сильно взаємодіють з баріонами, і особливо я, К та інші мезони, не виявляться складовими частинками.

Властивості польових функцій, що відповідають іншим частинкам, також відображають спінові, зарядові та інші дискретні характеристикивідповідних частинок. Після квантування кванти полів зазвичай ототожнюються з частинками.

Півонії або я-мезони є квантами ядерних полів. Основну роль цьому обміні грають я-мезоны.

Кванти полів, які відповідають співвідношенням (10Б), підпорядковуються статистиці Бозе - Ейнштейна. Відповідні частки називаються бозонами. Кванти полів, що задовольняють (10Ф), підпорядковуються статистиці Фермі – Дірака, а відповідні частки називаються ферміонами.

Необхідно розрізняти передачу взаємодії за допомогою поля в макросвіті та мікросвіті. У макросвіті застосовується польова, або квазірелятивістська, модель матерії та взаємодії: до системи входять тіла та безперервне поле, що передає взаємодію між тілами. У мікросвіті застосовується квантово-релятивістська модель: у систему входять лише мікрочастинки, зокрема кванти полів. У квазірелятивістському випадку число матеріальних точоку системі та їх маса зберігаються; у квантово-релятивістському - кількість частинок та їх маса може змінюватися внаслідок взаємодії.

Число полів, з яких брало будується модель, може не збігатися з числом сортом частинок прокваптованої системи, аналогічно ситуації з квазічаєтіцамі в статис-тіч. З одного боку, можуть з'являтися пов'язані стану, з іншого - частинок, що відповідають вихідним полям, може бути. Така ситуація має місце у совр. Кванти полів, з яких: будується модель - кварки - не спостерігаються, а адрони, що спостерігаються, є пов'язаними станами кварків.

Але виявлення гравітаційних хвиль, безсумнівно, спричинить відкриття квантів полів тяжіння - гравитонів.

Це чи свідчення великих успіхівнауки, або символ обмеженості людської інтуїції, яка змушена боротися з дивністю субатомної сфери.

Для фізика квантова механіка - одна з трьох великих опор, на яких ґрунтується розуміння природи(поряд із загальною та спеціальною теоріямивідносності Ейнштейна). Для тих, хто завжди хотів хоч щось зрозуміти в фундаментальній моделі устрою світу, пояснюють вчені Брайан Кокс та Джефф Форшоу у своїй книзі « Квантовий всесвіт ». Публікуємо невеликий уривок про суть квантата витоках теорії.

Теорії Ейнштейна мають справу з природою простору та часу та силою тяжіння. Квантова механіказаймається всім іншим, і можна сказати, що, як би вона не волала до почуттів, збивала стовпчика або зачаровувала, це всього лише фізична теорія, Яка описує те, як природа поводиться насправді.

Але навіть якщо міряти її за цим вельми прагматичним критерієм, вона вражає своєю точністю та пояснювальною силою. Є один експеримент з області квантової електродинаміки, найстарішою і найкраще осмисленою із сучасних квантових теорій.

У ньому вимірюється, як електрон поводиться поблизу магніту. Фізики-теоретики багато років наполегливо працювали з ручкою та папером, а згодом із комп'ютерами, щоб передбачити, що саме покажуть такі дослідження. Практики вигадували і ставили експерименти, щоб дізнатися більше подробиць у природи.

Обидва табори незалежно один від одного видавали результати з точністю, подібною до виміру відстані між Манчестером і Нью-Йорком з похибкою в кілька сантиметрів. Примітно, що цифри, які виходили у експериментаторів, повністю відповідали результатам обчислень теоретиків; вимірювання та обчислення повністю узгоджувалися.

Квантова теорія- можливо, найкращий приклад, як нескінченно складне розуміння більшості людей стає вкрай корисним. Вона складна розуміння, оскільки описує світ, у якому частка може реально перебувати у кількох місцях одночасно і переміщається з одного місця до іншого, досліджуючи цим весь Всесвіт. Вона корисна, тому що розуміння поведінки найменших цеглин світобудови зміцнює розуміння всього іншого.

Вона кладе межу нашій зарозумілості, тому що світ набагато складніший і різноманітніший, ніж здавалося. Незважаючи на всю цю складність, ми виявили, що все складається з багатьох найдрібніших частинок, які рухаються відповідно до законів квантової теорії. Ці закони настільки прості, що їх можна записати на зворотній стороніконверт. А те, що для пояснення глибинної природи речей не потрібна ціла бібліотека, сама по собі одна з найбільших таємницьсвіту.

Уявіть світ навколо нас. Скажімо, ви тримаєте в руках книгу, зроблену з паперу – перемеленої деревної маси. Дерева - це машини, здатні отримувати атоми та молекули, розщеплювати їх та реорганізовувати в колонії, що складаються з мільярдів окремих частин. Вони роблять це завдяки молекулі, відомої під назвою і що складається зі ста з лишком атомів вуглецю, водню та кисню, які мають вигнуту особливим чином форму і скріплені ще з деякою кількістю атомів магнію та водню.

Таке з'єднання частинок здатне вловлювати світло, що пролетіло 150 000 000 км від нашої зірки - ядерного вогнища об'ємом в мільйон таких планет, як Земля, - і переправляти цю енергію вглиб клітин, де з її допомогою створюються нові молекули з двоокису вуглецю і води і виділяється нам життя кисень.

Саме ці молекулярні ланцюгиформують суперструктуру, що поєднує і дерева, і папір у цій книзі, і все живе. Ви здатні читати книгу і розуміти слова, тому що у вас є очі і вони можуть перетворювати розсіяне світло від сторінок на електричні імпульси, що інтерпретуються мозком - найскладнішою структурою Всесвіту, про яку ми взагалі знаємо.

Ми виявили, що всі речі у світі - не більше ніж скупчення атомів, а найширша різноманітність атомів складається з трьох частинок - електронів, протонів і нейтронів.

Ми знаємо також, що самі протони і нейтрони складаються з дрібніших сутностей, які називаються кварками, і на них уже все закінчується - принаймні так ми думаємо зараз. Підставою для цього служить квантова теорія.

Таким чином, картину Всесвіту, в якому живемо ми, сучасна фізика малює з винятковою простотою; Елегантні явища відбуваються десь там, де їх не можна побачити, породжуючи різноманітність макросвіту. Можливо, це найвидатніше досягнення сучасної науки- зведення неймовірної складності світу, включаючи і самих людей, до опису поведінки жменьки найдрібніших субатомних частинок та чотирьох сил, що діють між ними.

Кращі описи трьох з чотирьох цих сил - сильної і слабкої ядерної взаємодії, що існують всередині атомного ядра, і електромагнітної взаємодії, яке склеює атоми та молекули, - надає квантова теорія. Лише сила тяжіння - найслабша, але, можливо, найзнайоміша нам сила з усіх - у теперішній моментнемає задовільного квантового описи.

Варто визнати, що квантова теорія має дещо дивну репутацію, і її ім'ям прикривається безліч справжньої ахінеї. Коти можуть бути одночасно живими та мертвими; частки перебувають у двох місцях одночасно; Гейзенберг стверджує, що це невизначено.

Все це дійсно вірно, але висновки, які часто з цього випливають - раз у мікросвіті відбувається щось дивне, то ми оповиті серпанком туману, - точно невірні. Екстрасенсорне сприйняття, містичні зцілення, що вібрують браслети, які захищають від радіації, і чорт знає, що ще регулярно прокрадається в пантеон можливого під личиною слова «».

Цю нісенітницю породжують невміння ясно мислити, самообман, справжнє або удаване непорозуміння або якась особливо невдала комбінація всього перерахованого вище.

Квантова теорія точно описує світ за допомогою математичних законів, на стільки ж конкретні, як і ті, що використовували Ньютон або Галілей. Саме тому ми можемо з неймовірною точністю розрахувати магнітне полі електрона.

Квантова теорія пропонує такий опис природи, який, як ми дізнаємося, має величезну передбачувальну і пояснювальну силу і поширюється на безліч явищ від кремнієвих мікросхем до зірок.

Як часто буває, поява квантової теорії спровокувала відкриття природних явищ, які не можна було описати науковими парадигмамитого часу. Для квантової теорії таких відкриттів було багато, до того ж різноманітного характеру. Ряд незрозумілих результатів породжував ажіотаж і сум'яття і в результаті викликав період експериментальних і теоретичних інновацій, який дійсно заслуговує на розхоже визначення. Золоте століття».

Імена головних героїв назавжди вкоренилися у свідомості будь-якого студента-фізика і найчастіше згадуються в університетських курсах і досі: Резерфорд, Бор, Планк, Ейнштейн, Паулі, Гейзенберг, Шредінгер, Дірак. Можливо, в історії більше не станеться періоду, коли стільки імен асоціюватимуться з величчю науки під час руху до єдиної мети - створення нової теоріїатомів та сил, що управляють фізичним світом.

1924 року, оглядаючись на попередні десятиліття квантової теорії, Ернест Резерфорд, фізик новозеландського походження, що відкрив атомне ядро, писав:

« 1896 ... ознаменував початок того, що було досить точно названо героїчним століттям фізичної науки. Ніколи раніше в історії фізики не спостерігалося такого періоду гарячкової активності, протягом якого одні фундаментально значні відкриттяз шаленою швидкістю змінювали інші.».

Термін «квант» з'явився у фізиці 1900 року завдяки роботам Макса Планка.Він намагався теоретично описати випромінювання, яке випускається нагрітими тілами, - так зване «випромінювання абсолютно чорного тіла». До речі, вченого найняла для цієї мети компанія, яка займалася електричним освітленням: так двері Всесвіту часом відчиняються з прозаїчних причин.

Планк з'ясував, що властивості випромінювання абсолютно чорного тіла можна пояснити тільки якщо припустити, що світло випускається невеликими порціями енергії, які він і назвав квантами. Саме це слово означає "пакети", або "дискретні". Спочатку він вважав, що це лише математичний прийом, але робота Альберта Ейнштейна, що вийшла в 1905 році про фотоелектричний ефектпідтримала квантову гіпотезу Результати були переконливими, тому що невеликі порції енергії могли бути синонімічні частинкам.

Ідея того, що світло складається з потоку маленьких кульок, має довгу і славну історію, що почалася з Ісака Ньютона та народження сучасної фізики. Однак у 1864 році шотландський фізикДжеймс Кларк Максвелл, здавалося, остаточно розсіяв усі існуючі сумніви в ряді робіт, які Альберт Ейнштейн пізніше охарактеризував як «найглибші та найплідніші з усіх, що знала фізика з часів Ньютона».

Максвелл показав, що світло - це , що поширюється в , так що ідея світла як хвилі мала бездоганне і, здавалося б, незаперечне походження. Однак у серії експериментів, які Артур Комптон та його колеги провели в Університеті Вашингтона в Сент-Луїсі, їм вдалося відокремити світлові кванти від електронів..

Ті та інші поводилися швидше як більярдні кулі, що явно підтвердило: теоретичні припущення Планка мали міцну основу реальному світі. У 1926 році світлові кванти отримали назву. Свідчення було незаперечним: світло поводиться одночасно як хвиля і як частка. Це означало кінець класичної фізики – і завершення періоду становлення квантової теорії.

Матеріали на тему:

Розкрийте свою справжню сутність та повністю довіряйте своїй інтуїції!

Розкрийте свою справжню сутність та повністю довіряйте своїй інтуїції! Усі Працівники Світла і ті, хто прагне досягти Вознесіння, повинні дотримуватися голосу своєї інтуїції. Слід знати, що ...

Перестаньте шукати себе і почніть прикидатися. Китайські філософи навчать вас гарного життя!

ВЧИТЬ СВОЇХ ДІТЕЙ

ВЧИТЕ СВОЇХ ДІТЕЙ Вчіть своїх дітей, що для того, щоб бути щасливими У житті не треба мати нічого додатково: Ні людини, ні місця, ні якоїсь речі, Що справжнє...

Психотронна зброя та повсюдне опромінення

Психотронна зброя та повсюдне опромінення Наведення голосів у голові технічними методамистало широко відомо ще з 1974 р., коли фірма Sharp запатентувала пристрій для передачі...

5G – розумний рай чи неконтрольована небезпека для людства?

5G – розумний рай чи неконтрольована небезпека для людства? Холодильник вибирає в інтернет-магазині інгредієнти для запланованої вечері; чайник при наближенні господаря сам включається, а кондиціонер.