Sissejuhatus:
Kui keegi mainib kvantfüüsikat, võib meie meel joosta keerulistele valemitele ja arusaamatutele teooriatele. Sageli kujutatakse seda teadusharu kui midagi, mis on mõeldud ainult geniaalsetele teadlastele. Kuid tegelikult on kvantfüüsika midagi palju lihtsamat ja fundamentaalsemat. Selles blogipostituses vaatame kvantfüüsika põhimõisteid ja selgitame neid kõige lihtsamalt, et igaüks saaks aru.
Sisu:
Kvantfüüsika on teadusharu, mis tegeleb aine ja energia omavaheliste suhetega kõige väiksemal, ehk kvanttasemel. See uurib aatomeid ja subatomaarseid osakesi – neid tõeliselt pisikesi asju, millest kõik universumis koosneb. Kvantfüüsika on huvitav, sest see ei allu alati tavaloogikale ja mõistusele, millega oleme harjunud.
Kvantosakesed ja nende käitumine:
Kõige väiksemad osakesed, nagu elektronid ja footonid, ei käitu nagu tavaline mateeria, mida me puudutada saame. Nad võivad paista olevat korraga mitmes kohas, eksisteerida mitmes olekus ja mõjutada üksteist ilmselt kohese sidega, hoolimata vahemaast – see on tuntud kui põimumine (entanglement).
Topeltpilu eksperiment:
Üks kuulsamaid katseid kvantfüüsikas on topeltpilu eksperiment. Selles eksperimendis lastakse osakesi, nagu elektronid, läbi kahe pilu. Kui neid jälgitakse, käituvad nad nagu osakesed, aga jälgimata jätmisel moodustuvad sarnased mustrid nagu lained vees. See näitab, et osakesed võivad käituda ka nagu lained, mida nimetatakse lainete/osakeste dualismiks.
Schrödingeri kass:
Saksa füüsik Erwin Schrödinger lõi mõttelise eksperimendi, mida tuntakse Schrödingeri kassi nime all. See on mõeldud kvantolekute kirjeldamiseks, kus kass kinnises kastis on elus ja surnud samal ajal, kuni kasti vaadatakse. See näitlikustab kvantmääramatust – teadmatusseisundit, milles osakesed on enne nende mõõtmist või vaatlust.
Kvantfüüsika ja tehnoloogia:
Kuigi see kõlab abstraktsena, on kvantfüüsika mõjud igapäevaelule tohutud. Tänased elektroonikaseadmed, nagu arvutid ja mobiiltelefonid, kasutavad transistore, mis töötavad tänu kvantfüüsika põhimõtetele. Iseseisvad kvantarvutid oleksid tulevikus veel palju võimsamad ja kiiremad kui praegused seadmed.
Järeldus:
Kvantfüüsika võib tunduda keeruline ja kauge, kuid tegelikult puudutab see igapäevaselt meie elu. Osakestest laineteni, kvantpõimumisest Schrödingeri kassini, võib kvantfüüsika selgitada paljusid universumi saladusi. Selle mõistmine võib tunduda hirmutav, kuid tegelikult on see lihtsalt viis, kuidas vaadata maailma pisut teistmoodi. Peamine on meeles pidada, et kuigi kvantosakesed võivad tunduda veidrad, on nad kõikjal meie ümber, moodustades iga aine tahkist ja võimaldades tehnoloogia imesid.