

QUEST
Kvanttifysiikka
Tältä sivulta löydät tiedon siitä, mitä kvanttifysiikka on. Aloita osiosta, joka tuntuu itsellesi helpoimmalta ja luontevimmalta (pelaa, tutki tai opi). Tutustu sen jälkeen muihin osioihin, ja huomaat, miten ymmärryksesi muuttuu ja laajenee!
“Kvanttimekaniikka on paljon enemmän kuin pelkkä teoria. Se on kokonaan uudenlainen tapa katsoa maailmaa, ja siihen liittyvä paradigman muutos on niin radikaali, että sen veroista tuskin on toista inhimillisen ajattelun historiassa.”
—
Anthony Leggett
Pelaa
“Particle in a box” (hiukkanen laatikossa) on videopeli, joka esittelee eroja klassisen fysiikan ja kvanttifysiikan välillä. Pelissä saat ensin kokea, miten klassinen hiukkanen käyttäytyy. Sen jälkeen hyppäät kvanttiaukon läpi kvanttimaailmaan. Siellä pääset tutustumaan energian kvantittumiseen, aaltofunktioon sekä siihen, mitä tarkoittaa kvanttimekaniikan todennäköisyysluonne, kun mitataan ja havainnoidaan mikroskooppisia hiukkasia, kuten elektroneita.
Tekijät:
Aditya Anupam (Georgia Tech)
Yhteistyössä: Dr. Nassim Parvin (Georgia Tech), Professor Azad Naeemi (Georgia Tech)
Yhteystiedot: aanupam3@gatech.edu
http://learnqm.gatech.edu/
Disclaimer: No fullscreen support on Safari.
Tutki
Tutki lisää
Kvanttifysiikalla on maine vaikeana aiheena. Yllättävää kyllä, kyse ei ole suinkaan matemaattisesta vaikeudesta; käytetty matematiikka on pääasiassa lineaarialgebraa, joka ei vaadi kummoisia laskutaitoja. Suurimmat vaikeudet liittyvät siihen, että kvanttifysiikka on monin tavoin arkijärjen vastaista: se vaatii meitä hylkäämään monet oletukset ja ennakkokäsitykset todellisuudesta. Tämä tekee siitä kaikkea muuta kuin intuitiivista – ja joskus jopa epämukavaa. Todellisuus on siis erilainen, kuin ehkä haluaisimme sen olevan.
Useiden vuosien ajan monet fyysikot (paitsi Albert Einstein, Erwin Schrödinger, Niels Bohr, Max Born ja muutamat muut) eivät välittäneet kvanttifysiikan syvemmistä merkityksistä pätkän vertaa ja väistivät kysymykset siitä, mitä teoria kertoo meille maailmasta: he keskittyivät vain menestyksekkäisiin kokeisiin ja tuloksiin, joita teoria heille tarjosi. Dirac itse ehdotti, että “ei anneta niiden (perustavanlaatuisten kysymysten) häiritä liikaa”. Tai kuten Mermin Kööpenhaminan tulkinnan kiteytti: “Turpa kiinni ja laske!” Tämä motto kuvaa hyvin asennetta, joka vallitsi kvanttifysiikan ensimmäisillä vuosikymmenillä. Ensimmäinen kvanttivallankumous oli ollut niin onnistunut, ettei kukaan halunnut tuhlata aikaansa kvanttimekaniikan pohjalla olevien perustavanlaatuisten kysymysten miettimiseen.
Vasta 60-luvulla muutamat fyysikot valtavirrasta poiketen päättivät sukeltaa kvanttifysiikan filosofisiin seurauksiin. Heidän joukossaan oli loistava irlantilainen fyysikko, John Bell, joka halusi ottaa vakavasti Einsteinin ja Bohrin kiistan kvanttifysiikasta ja lomittumisen merkityksestä. Hänen sittemmin kuuluisaksi tullut artikkelinsa vuodelta 1964 aloitti niin sanotun toisen kvanttivallankumouksen. Tämä vallankumous on yhä käynnissä ja sen teknologiset saavutukset ja vaikutukset kasvavat edelleen. – Kului tosin yli vuosikymmen, ennen kuin Bellin ajatukset otettiin vakavasti. Tunnistaessaan lomittumisen tärkeyden, Bell oli avannut portit uusiin kvanttitutkimuksiin.
Questin tutki-osioissa keskitymme kvanttimekaniikan tärkeimpiin käsitteisiin ja lähestymme niitä kvantti-ilmiöiden kautta. Esittelemme joitakin kokeita ja niiden tuloksia ja näytämme, miten kvanttimekaniikka kuvailee näitä ilmiöitä kauniin ja yksinkertaisen matematiikan avulla.
Tärkeä huomio ennen kuin aloitamme: on täysin luonnollista oudoksua kvanttisysteemien käytöstä ja ajatella, ettei niissä ole mitään järkeä. Se on osa prosessia. Kvanttifysiikka ei tunnu heti järkevältä, koska se poikkeaa niin paljon arkisista kokemuksistamme: jokapäiväisessä elämässämme olemme tottuneet pitämään asioita hyvin määriteltyinä tavoilla, jotka ovat ristiriidassa Questissa esiteltävien havaintojen kanssa. Ajan kanssa kvanttifysiikan ideat ja ilmiöt tulevat kuitenkin tutuiksi ja niihin jopa tottuu. Joka tapauksessa on tärkeää huomata, ettei “outous” ole vain teoriassa, vaan kokeiden tuloksissa! Joten pidä mielesi avoimena ja muista, että kvanttimekaniikka ei ole outo teoria kuvaamaan yksinkertaista fysiikkaa, vaan yllättävän yksinkertainen teoria kuvaamaan ja ennustamaan outoa todellisuutta.
Opi
Tästä linkistä löydät koosteen postulaateista tai aksioomista, joihin kvanttifysiikka pohjautuu. Ne ovat väitteitä tai ehdotuksia, joista kvanttiteorian koko rakenne juontuu. Monet tutkijat yrittävät edelleen ymmärtää, ovatko nämä tosiaan pienin mahdollinen joukko aksioomia, vai olisivatko jotkin niistä johdettavissa toisista, eivätkä siten perustavanlaatuisia.
Contact
Social
Menu
© 2020-2026 Algorithmiq QPlayLearn. All rights reserved.