February 25th, 2020

"История квантовой механики" Попов (часть 1)

01:36 25.02.2020

Попытаюсь сделать примерную выжимку.

Итак, конец девятнацатого века. Существуют физика и химия. Об науки изучают наблюдаемое вещество. Так же существует таблица Менделеева, которая делит все вещество на группы, хотя и не до конца понятно, что эти группы означают.
По идее понятно, что это молекулы, но проблема в том, что молекулы физически невозможно увидеть (в наше время туннельные микроскопы позволяют их "прощупывать", причем даже не их самих, а их гравитационные поля).

Одновременно Броун заметил, что частицы вещества (видимые) странным образом дергаются, будто бы их с разных сторон ударяет какая-то мелкая фигня (молекулы). Долгое время открытие Броуна считается ошибкой наблюдения, пока ученые не начинают соотносить свойства материалов с броуновским движением в нем, и в результате выводят какого размера должны быть молекулы и с какой силой они должны бить по броуновским частицам, чтобы вызывать их движение. Таким образом определяют и размер молекул и их энергию, проводят параллели с таблицей Менделеева и понимают, что все вещества в ней состоят из одинаковых частей - атомов, и что атомы отличаются друг от друга количеством нейтронов и протонов, и именно из-за смены этого количества происходят химические реакции.
Таким образом ученые примерно понимают, что такое материя.

Начинается двадцатый век. Идут попытки ученых понять, что такое энергия. В первую очередь свет. Давно открыта фотография, электричество и радиоактивные материалы. Известно, что вещества могут стрелять энергией, и эта энергия, попадая на другие материалы (например на фотобумагу) может менять их. Есть огромное количество теорий, но проблема в том, что свет ведет себя откровенно странно - к примеру его воздействие на металл не зависит от силы света, но зависит от цвета эээ света. Планк изучает, сколько энергии несут эти "кусочки света" и называет их квантами.

С открытием электронов и протонов (частиц материи) и квантов (частиц энергии) - начинается квантовая физика. Изначально она находится в совершенном раздрае. Все понимают, что материя может нести энергию и передавать ее, но как она это делает? И если предположить, что атом это крошечная звездная система, где вокруг звезды (ядра) летают планеты (электроны и протоны) то почему они не падают на ядро? Причем падать должны очень быстро. Если бы атом был аналогом солнечной системы - он бы аннигилировал в считанные доли секунды.
Что еще хуже - никто не знает, что такое квант света, потому что эта хрень ведет себя то как частица, то как волна (уже известно что цвет света зависит от его длины волны) и нарушает вообще все известные законы физики.
То есть существует одна теория для энергии и другая для материи, они находятся в разных областях науки, обе нарушают законы физики, и никто не знает, что это такое.

Наступает 1905 год. Эйнштейн вдруг приходит к мозгоразрывающей идее - E=mc2.
То есть переводя на русский - энергия и материя это одно и то же. Большой кусок энегрии - это материя. То есть он одним махом объединяет химию и области физики, занимающиеся фотоэлементами.

Но постойте. Как это одно и то же? Это что получается - вся материя состоят из квантов? Которые ведут себя как частица и как волна? И выделяются и пропадают едиными кусками? Что за бред?
В попытке хоть как-то логически увязать эти две совершенно различные дисциплины - Эйнштейн приходит к теории относительности, где утверждает, что скорость света постоянна, и вообще само понятие скорости относительно, и все относительно, мир это иллюзия, он относителен наблюдателя.

Позже его еще добьет новостью, что Бог играет в кости. Но даже эти результаты приводят его в полное замешательство, потому что противоречит самому посылку науки девятнадцатого века - казалось ведь что все, все уже почти изучено. Сейчас добьем фотоэффекты, электричество, в конце концов это же редкие частные случаи, разве нет? И все, вся природа досконально будет изучена.
И тут - хер тебе в рыло, ничего никогда не будет досконально изучено. Потому что все относительно.
Остаток жизни Эйнштейн посвящает попыткам доказать, что он ошибся. Проблема в том, что он оказался прав.

линк на оригинал записи

"История квантовой механики" (часть 2)

02:46 25.02.2020

Электричество (которое к тому же связано с магнетизмом) позволяет открывать все больше странных частиц и волн. В 1912 открыты рентгеновские, например. Причем формулы рассеяния рентгеновских лучшей полностью соответствуют формулам для световых квантов (которые позже назывут фотонами). Значит это какие-то другие кванты? Какой-то другой вид энергии?
А может так быть, что все вообще излучения это тоже самое, что свет, но с другой длиной волны?

Не смотря на открытие Эйнштейна - еще очень долго его выкладки являются скорее математическими теориями, чем образом мысли, и еще довольно мало что говорят ученым об окружающем мире. Сам же Эйнштейн, повторюсь, считает, что этой всей шизе есть какое-то другое объяснение.

В 1914 Бор в попытке объяснить поведение атомов выдвигает теорию о том, что да, они выглядят как звездные системы, но "планеты" в них очень странно себя ведут, двигаясь по четким орбитам и выделяя и поглощая четкие кванты энергии, и именно из-за невозможности выделить и поглотить кусок кванта - электрон не падает на ядро. Почему атомы так себя ведут - никто не знает. Опять же, это все скорее математические попытки связать результаты экспериментов и потом уже, после того как математический аппарат подтвердился опытами, попытки дать этому какое-то объяснение, даже если оно и не стыкуется со здравым смыслом.

К 1924 параллельно Ли Де Бройль ведет попытки связать волновые и корпускулярные свойства света. Он выводит что да - не только энергия, но и вещество так же является волной. Он основывает волновую механику, где объединяет частицы и волны в единый математический аппарат. Появляется идея корпускулярно-волнового дуализма, опять же, совершенно противоречащая здравому смыслу, но работающая математически и подтверждаемая опытами.

1927. В попытках доказать то, что атомы состоят из квантов, оказывается, что они по разному двигаются в магнитном поле. А чтобы по разному двигаться - сами электроны должны быть намагничены. А единственный способ для электрона быть намагниченным - это вращаться вокруг своей оси, потому что именно вращение создает магнитное поле. Правда для объяснения результатов опытов нужно признать, что электрон вращается со сверхсветовой скоростью. Но похер, плюс один нарушенный физики, все уже привыкли. Вращение электрона названо спином.

1949 с помощью новых электронных микроскопов ученые могут наблюдать за следами отдельных частиц. Уже даже не пучков. Это, как обычно - вносит еще больше путаницы. Оказывается, что как волна себя ведет не пучок частиц а вообще любая отдельно взятая частица является одновременно и волной. Если волновое поведение пучка еще хоть как-то можно было объяснить, то каким образом волной может быть одна частица - не знал никто. По факту это означало, что одно из двух - либо частица должна знать будущее, либо наблюдатель фактом своего смотра следа от частицы должен менять ее положение. Первая гипотеза фактически доказывает существование бога, а вторая - доказывает что сам человек является богом. (Как вариант - путешественником в параллельные миры).
С каждым витков квантовая физика становилась все более абсурдной.

1961 проводят известный эксперимент с двумя щелями, который подтверждает, что да - каждая частица это одновременно и волна тоже. Здесь важно понимать, что впервые этот эксперимент провели еще в девятнадцатом веке, но его проводили не с частицами, а с пучками частиц, и тогда особых проблем результаты не вызывали. В конце концов что мешает пучку частиц лететь в окружении волны? Но теперь был уже совершенно другой разговор.

линк на оригинал записи

История квантовой механики" (часть 3)

14:45 25.02.2020

1926. Проводятся опыты, доказывающие, что атомы, и значит все вещество - тоже является не только частицами, но и волнами. Как это соотносится со здравым смыслом - уже никого давно не волнует. Позже (уже в девяностые) тоже самое подтвердилось даже для молекул. А совсем недавно, в 2012 удалось провести опыт с гигантскими молекулами - настолько большими, что их даже можно увидеть в микроскоп. И да, эффект подтвердился и там. Причем можно было увидеть след каждой отдельной огромной молекулы, которая шизофренически в полном одиночестве вела себя как волна. То есть знала будущее. Регистрировала столкновения с молекулами, которые еще не вылетели - но еще вылетят позже.

В 1933 предлагают совсем безумную идею - провести опыт с двумя щелями (который показывает волновые свойства частиц) но в роли щелей использовать не реальные щели - а стоячие световые волны. И в 2001 году этот опыт успешно проводят. Ирония в том, что это пропуск не света через щели в материи, а материи в щелях между светом. Но, как известно, материя и свет это одно и то же, так что какая нафиг разница.

1925. Гейзенберг предлагает признать, что все - несоответствий между поведением квантовых частиц и реальных слишком много, и нужно оставить вообще любые попытки найти хоть какое-то разумное обоснование происходящему в квантовом мире. Вместо этого он собирает все вообще, что известно о частицах и раскладывает информацию на таблицы, пытаясь найти закономерности полностью в отрыве от всей остальной физики. В результате он основывает совершенно новый математический аппарат квантовой механики. С этого момента и до сих пор, квантовая механика начинает жить как совершенно отдельный параллельный мир, связь которого с нашим неясна. Ну то есть фактически есть квантовый мир, где не работают совершенно никаких привычные нам законы, там совершенно иначе работает гравитация, масса, пространство, время. И в тот момент, когда мы этот квантовый мир наблюдаем - он мгновенно трансформируется в привычный нам физический мир.

1926. Одновременно Шредингер создает еще один отдельный механизм волновой механики, где представляет вообще весь мир как набор волн, а не частиц. Волновой механизм Шредингера и матричная математика Гейзенберга оказываются сходными и взаимозаменяемыми. Поведение квантовых частиц можно рассматривать разными способами и все равно получаются похожие ответы. В общем более понятной сейчас считается Шредингеровская математика.

По механике Шредингера оказывается, что никаких элементарных частиц (и вообще никаких частиц) нет. Есть облако вероятностных положений частицы, и частица находится одновременно во всех этих положениях, и в тот момент, когда мы на нее смотрим - Бог бросает кубик, не руководствуясь вообще никакими законами (более того - зная будущее, и заранее зная на что мы посмотрим позже, так что мы не можем поймать его за жопу) и частица в этот момент материализуется из облака таким образом, что КАЖЕТСЯ будто бы она вела себя в соответствии с физическими законами и с чем-то взаимодействовала.
Но она ничего этого не делала.
Бог играл в кости.
Кот в ящике был и жив и мертв одновременно.
Дерева в глубоком лесу, которое никто не видел - не существует. И существует одновременно. Его создадим мы, когда придем в лес.
Мира у нас за спиной - нет.

Все это кстати очень похоже на то, как рисуют картинку видеоигры. Так что мы в матрице, всем привет.

линк на оригинал записи