23:10 | 5 декабря, 2021

Вы находитесь в мире, где ничего не возможно уменьшить, потому что в попали в квантовый мир кварков, фотонов и пены пространства-времени. Но раз вы там, то не забудьте оставить здравый смысл за дверью. Не расстраивайтесь, это невероятный, незабываемый, непонятный и захватывающий мир. Готовы?

Итак, что представляет из себя этот мир? Насколько можно увеличить точку пространства? Насколько маленькие частицы? Какие еще частицы существуют? Еще со времен греческого философа Демокрита люди считали, что все строится из несводимых частей. Сам Исаак Ньютон считал, что свет — это не волна, а скорее совокупность крошечных «корпускул». Физики только недавно приобрели инструменты с достаточным разрешением, чтобы увидеть присущую природе зернистость.

Если вы разделите яблоко, а затем снова, и снова, и снова, то вы в конечном итоге перейдете к клеткам, молекулам, атомам. У каждого атома есть ядро, которое состоит из протонов и нейтронов, вокруг этого атома кружат крошечные электроны. И протоны, и нейтроны состоят из трех кварков. Но на этом принцип русской матрешки заканчивается: электроны и кварки — это мельчайшие частицы барионной (обычной) материи.

Насколько они маленькие? Иногда говорят, что размер электрона составляет несколько фемтометров (около триллионной толщины волоса), но это вводит в заблуждение. Электроны и кварки больше похожи на пухлые облака, чем на твердые шары. Вы не можете точно знать движение и положение частицы одновременно. Если вы попытаетесь удержать кварк неподвижно, вы не поймете, где он находится. Такая скользкость делает бессмысленными точные измерения размеров.

Свет

Если мы включим свет скальпелем, то обнаружим, что его кажущееся непрерывное свечение на самом деле состоит из небольших пучков энергии, называемых фотонами. Однако наши глаза не смогут увидеть фотоны: лампа мощностью 100 Вт излучает миллиард триллионов фотонов в секунду. Вам не хватит жизни, чтобы просто столько считать. Так был ли прав Ньютон? Свет — это частица, а не волна? Ответ да, и нет.

Свет действует как волна, когда вы проводите эксперимент по поиску свойств волны (например, при рассеянии через отверстие). Он ведет себя как частица, если вы проверяете свойство частицы (например, при столкновении с электронами). «Вы получаете то, о чем просите» — это распространенный рефрен в квантовой физике.

Вращение

Свойства частиц также можно «квантовать». Самым странным примером является вращение частицы, которое, кстати, совсем не похоже на движение планеты или волчка. Во-первых, частицы имеют только одну скорость вращения — они не могут ни ускоряться, ни замедляться. Во-вторых, ось вращения зависит от того, как на нее смотреть. В эксперименте один детектор может сообщать о точках вращения частицы на север, а другой детектор может указывать на восток. И они оба будут правы! Это все равно, что сборная России по футболу пропустит мячи в свои ворота, а судья посчитает, что голы были забиты в ворота соперника. При этом, судья будет прав. Хм… Не плохой способ победить Бельгию.

Сила тяжести

Сила гравитации, кажется, противоречит квантовому миру. Но физики считают, что яблоко Ньютона упало с дерева благодаря гравитонам — фотоноподобным частицам, которые несут гравитационное притяжение. Падающие яблоки не генерируют много гравитонов, но сталкивающиеся черные дыры могут. Детекторы в настоящее время обнаружили гравитационные волны. А мы знаем, что все частицы — это еще и волны, а значит гравитоны есть.

Вакуум

Вакуум не пустой, а заполнен «виртуальными» частицами, которые постоянно появляются и исчезают. Эта виртуальная реальность следует из квантового правила, согласно которому вероятные события влияют на реальные результаты. В частности, частицы и античастицы могут выскочить из ниоткуда, а затем быстро аннигилировать. Никто никогда не видит этого, но сумма всей этой квантовой вероятности — это реальная энергия.

Пространство и время

Вышеупомянутая энергия вакуума непостоянна: она бурлит и взрывается пузырьками размером с планковскую длину. Эта пена искажает ткань пространства-времени, размывая ответы на вопрос, когда и где. Представьте себе, что вы сегодня дома, а завтра — в гостях. При этом, вы сегодня в гостях, а завтра — дома!

Причинно-следственная связь ре работает. По сути, основная геометрия мира не гладкая. Наоборот, существуют «пиксели» пространства-времени, которые нельзя увеличить дальше. Частицы не движутся непрерывно, а совершают небольшие квантовые скачки от одного пикселя к другому.

Такое квантованное пространство-время является конечной точкой малости, а также концом этого путешествия. Надеюсь, вам понравилось это путешествие! Постарайтесь вернуть здравый смысл обратно.

ВНИМАНИЕ! При копировании материала активная ссылка на статью сайта SKNEWS.RU обязательна!
19 октября 2021, 18:20
Автор: Фуад Кулиев
Просмотров: 1539
Поделиться:

Ссылки по теме

Комментарии к статье 0

Зарегистрируйтесь или войдите, чтобы оставить комментарий (сейчас комментариев: 0)