Статья о науке и ученых в простом изложении. Кто работал в области квантовой механики, какие открытия сделал. Что это за механика.
- Исаак Ньютон, занимаясь классической физикой, думал, что всё в мире и существует по её законам. Вычисляя изменения во времени, ученый рассчитывал и движение космических объектов на будущее.
Но наука развивалась, росли знания о природе микромира. А в нём оказались молекулы с атомами и элементарными частицами, «отказывающиеся» подчиняться законам классической физики, и вот появилась квантовая механика. Было введено понятие «квант энергии», построена и теория теплового излучения.
Почему электрон, вращаясь вокруг ядра, на него никогда не падает? Какие силы поддерживают атом и молекулу в стабильном состоянии? С какой силой сжаты протоны и нейтроны в ядре атома? На эти научные вопросы стали искать ответы ученые всего мира.
- Макс Планк предположил, что свет излучается квантами (порциями), но вот поток его не дискретен. Немецкий физик размышлял о термодинамике, сформулировав её второе начало, вывел сложную формулу для квантовой механики.
- Участвовал в создании не классической механики и Поль Дирак. Впечатленный теорией датчанина Нильса Бора, физик-теоретик понял, что следует изучать микромир, его элементарные частицы и их взаимодействие. Строя релятивистскую теорию электрона, ученый искал уравнение, включающее спин и магнитный момент. Магнитное монополе Дирака распространялось на все элементарные частицы.
- Доказавший еще в начале 19 века волновую природу светового излучения Томас Юнг не знал, что оно состоит из отдельных фотонов. А в 20 веке ученые определили, что свет – это и поток частиц, и электромагнитных волн. Все эксперименты подтверждали это. Дуализм света был явным. От этой теории и начала шествие квантовая механика.
- Эрнест Резерфорд выдвинул гипотезу планетарной модели атома. В ней электроны вращались около ядра, а удерживались от срывания с орбит электромагнетизмом. Нильс Бор добавил в эту теорию электрическое поле и наличие стационарных состояний электронов, имеющих энергию. При «перескакивании» с одной орбиты на другую электрон испускает квант света. Это мы все и изучали в школе по физике.
- Луи де Бройль из Франции со своей гипотезой о дуализме всех элементарных частиц был оригиналом. Распространив свою теорию вплоть до объектов макроскопических, аристократ-ученый изучал и фотоэлектрический эффект, и природу рентгеновского излучения, за что был выдвинут на Нобелевскую премию. Другие ученые экспериментировали с электронами, изучая их дифракцию и интерференцию.
- Эрвин Шредингер со своим экспериментальным «котом в коробке» пришел к парадоксу – суперпозиции состояний. Для элементарных частиц это обычное дело – быть одновременно в двух состояниях. Даже электрический ток в кольцевом проводнике при сверхпроводимости одновременно течет в двух направлениях. Ученые обратились и к физическому вакууму — полной пустоте. Но она оказалась загадочной – имела способность рождать кванты при воздействии извне.
В классической физике, зная координаты тела и его направление движения, легко рассчитать, где оно окажется вскоре. Совсем не так это происходит в квантовой механике. Нельзя точно вычислить положение в пространстве и времени координаты элементарной частицы. Она как бы расплывчата, существуя и не существуя. Это из-за дуализма. Туннельный эффект в микромире, открытый Гамовым в 1927 году, сегодня широко применяется в радиоэлектронике (диоды Шотке).
Во всех химических элементах электроны одинаковы. Вращаясь вокруг ядра, они создают своеобразный «кокон». Имеют баланс сил, но не гравитационный, как планеты, кружащие около звезд, а электрический в виде отрицательного заряда (электрон) и положительного (ядро). Существуя практически вечно, элементарные частицы создают основу Вселенной, как и вакуум, тоже имеющий энергию, но покоя. Электрон может упасть на ядро, по теории создав там двойника в виде позитрона, но это чрезвычайно редкий случай.
Изучение микромира и свойств его частиц дает основания предполагать, что в будущем ученые создадут и машину времени. Эксперименты в этом отношении уже ведутся. А еще научатся телепортировать макрообъекты. Достаточно передавать лишь информацию об элементарных частицах из одного места в другое, а не сами «кирпичики», чтобы перемещать даже живые организмы в пространстве и даже времени, не используя никакой транспорт. «Разобрав» тело человека на элементарные частицы в одном месте и «собрав» в другом, получим телепортацию.
