(Az alábbi egy rövidített változat, emlékeztetőül. A teljes változatot ezen a linken találod. A megjelenő oldalon, ahogy áll, a legfelső sorban kattints a címre vagy a doc vagy a pdf linkre.)
(Hozzászólni a szöveg alatt lehet.)
1. A kvantumvilág jelentése és különössége
Ehhez a témához érdemes előbb áttekinteni az ‘Anyag, energia, erők’ témát, ami az említett jelenségek alapjait mutatja be.
A kvantumjelenségek a nagyon kicsi dolgoknál jelennek meg.
(Ellentétben a relativitáselmélet jelenségeivel, melyek a gyorsan mozgó és nagy tömegű dolgoknál jelentősek.)
Emberi méretekben a kvantum jelenségek gyakorlatilag nem tapasztalhatóak, ezért is tartott olyan sokáig, hogy feltűnjenek. Ami pedig különösségüket illeti, az semmiben sem marad el a relativitáselmélet jelenségeitől.
A kvantum szó valaminek egy adott (legkisebb) mennyiségét jelenti.
A világ sokáig folytonosnak tűnt az ember számára, vagyis olyannak, amiben nincs a dolgoknak legkisebb egysége, ahol akármilyen kicsi is valami, azt még tovább lehet osztani.
Először az anyaggal kapcsolatban merült fel, hogy az esetleg nagyon kicsi, oszthatatlan részecskékből, atomokból áll. Az ötlet már az ókorban felbukkant, de az újkorig kellett várni, amíg azt tudományosan is meg tudták erősíteni. Kisvártatva viszont az is kiderült, hogy az atom, amiket addig a legkisebb egységnek gondoltak, még tovább osztható.
Ez idáig nem is volt meglepő, hiszen gyakran az emberi világban is hasonló egységekből építkezünk, például ahogyan egy házat is téglákból rakunk össze. A meglepőbb az volt, hogy az energia is csomagokban, részecskék által közvetítve terjed, amit a XX. század első felében fedezték fel. Az ebből kiinduló kutatások aztán alapvetően átformálták a mikrovilágról alkotott képünket.
2. A „részecskék” valódi természete
Ebben a témában, amikor a részecske szót idézőjelbe teszem, akkor a kvantumjelenségek kapcsán újonnan felfedezett, mind anyagi, mind hullámtermészetet mutató, szétkenődésre képes dologra gondolok. Amikor idézőjel nélkül használom, akkor a hagyományos, megtestesült, anyagi darabkát értem alatta.
Az itt leírt jelenségeket szemlélteti fogja a következő pontban bemutatott kétréses kísérlet.
2.1. Szétkenődés
Mint kiderült, az elemi „részecskék” nem olyan szilárd darabkák, kis golyócskák, amilyennek az emberi világban szerzett tapasztalataink révén elképzelnénk őket. Ehelyett ugyanis, ameddig magukra vannak hagyva, szétkenődnek, azaz bizonyos értelemben egyszerre kerülnek minden megengedett állapotukba.
2.2. Összeomlás
A szétkenődöttség megszűnését, amikor a „részecske” hagyományos részecskévé válik, összeomlásnak nevezzük.
2.3. A „részecskék” hullámtermészete
Mind az erőket közvetítő, mind az anyagi „részecskék” hullámszerű jelenségeket mutatnak.
· Hullámelhajlás (diffrakció)
· A hullámok összeadódása (interferencia)
Az összeomlott részecskék tehát hagyományos részecskeként, a szétkenődött „részecskék” pedig hullámként viselkednek. Ez ő kettős természetük. Ez a kettős természet pedig minden „részecskére” jellemző, beleértve az anyagi „részecskéket” is, mi több, a molekulákat és a nagyobb testeket is.
3. A kétréses kísérlet
Mely jól szemlélteti a „részecskék” szétkenődését, összeomlását és kettős, részecske-hullám természetét.
A kísérlet úgy néz ki, hogy van egy „részecske” forrásunk, egy falunk rajta két réssel, a fal túloldalán pedig egy érzékelő ernyőnk. A forrásból egymás után sokszor indítunk egyszerre mindig csak egy-egy „részecskét”, az ernyőn pedig figyeljük, hogy az egymás után beérkező részecskék milyen mintázatot rajzolnak ki összességükben.
4. Az energia kvantumai
Az energia is oszthatatlan csomagokban, speciális részecskék segítségével terjed, valamint bizonyos természeti jelenségek csak meghatározott, elkülönült energiaszinteken képesek létezni.
5. A határozatlansági elv
Ez azt mondja ki, hogy a hagyományos részecskék bizonyos tulajdonságpárjai nem ismerhetőek meg egyszerre tetszőleges pontossággal. A legjellemzőbb, hogy egy anyagi részecskéről, például egy atomról ß, nem lehet egyszerre tudni, hogy pontosan hol van, és pontosan merre, milyen sebességgel halad: minél pontosabban tudjuk az egyiket, a másikban szükségképpen annál bizonytalanabbak leszünk.
Ez a bizonytalanság nem a rendelkezésre álló műszerek pontatlanságából fakad, hanem egy elvi korlát, melyet akármilyen jó műszerekkel sem lehet átlépni.
Fontos leszögezni, hogy a szétkenődés és a határozatlansági elv által leírt bizonytalanság két teljesen különböző dolog. Az előbbi valami olyan, ami a „részecskékkel” valóban megtörténik, az utóbbi pedig a tudásunk határa, amit egy hagyományos részecskéről képesek lehetünk szerezni.
6. Összefonódás
Ahogyan már fentebb utaltam rá, az összefonódás akkor jön létre, amikor (nem túl nagy számú) szétkenődött „részecske” kapcsolatba kerül egymással. Ekkor ahelyett, hogy összeomlanának, egy kombinált szétkenődött rendszert alkotnak, mely egyszerre van az egész rendszer összes lehetséges kombinált állapotában.
7. Furcsa kapcsolatok
A kvantumvilágban mind térben, mind időben olyan kapcsolatok állnak fenn, melyek teljesen ellentmondanak mindennapi tapasztalatainknak.
8. Egyebek
1) A relativitáselmélet és kvantumelmélet ellentmondása
2) Felnagyított kvantum események
3) Kvantumszámítógépek és kvantum titkosítás
4) Kvantum agy
9. Alkalmazások
A kvantumelméletnek már jelenleg is számtalan gyakorlati alkalmazása van. Ilyenek a tranzisztor (és általa az elektronikus számítógépek), a különféle diódák (például a LED), a lézer, az elektronmikroszkóp, valamint az MRI és PET készülékek, melyekkel az élő szervezet belsejéről lehet képeket készíteni.
10. Kérdések @@
Ebben a pontban összegyűjtöttem a témával kapcsolatos kérdéseimet és saját elgondolásaimat. Ha ezekkel kapcsolatban tudsz segíteni, megköszönöm.
1) A fotonok természete
2) Összeomlás
3) A hullámfüggvény és a határozatlansági elv
4) Egy ötlet az azonnali információtovábbításra $ß
