Co to jest teoria kwantowa?

Teoria kwantowa jest sposobem na wyjaśnienie natury materii i jej zachowania na poziomie atomowym, a nawet subatomowym. Blisko spokrewniona jest mechanika kwantowa, która jest opisem materii na poziomie atomowym i subatomowym. Teoria zakłada, że ​​cała materia składa się z pojedynczych i kwantyfikowalnych jednostek. Został opracowany w 1900 r. Przez niemieckiego fizyka Maxa Plancka. Przedstawił swoją teorię Niemieckim Towarzystwu Fizycznym. Podczas gdy znaczna część teorii nadal budzi wielką debatę i pewne kontrowersje, istnieją części, które są prawie powszechnie akceptowane na podstawie dostępnych dowodów.

Teoria kwantowa została wykorzystana w popularnej fikcji do wyjaśnienia wielu różnych rzeczy. Popularne programy telewizyjne, takie jak „Suwaki” i „Skok kwantowy”, wzbudziły masowe zainteresowanie. Odgrywa nawet rolę w powieści Dana Browna „Anioły i demony” w części wyjaśniającej istnienie i znaczenie antymaterii. W większości przypadków ta i inne dzieła fabularne przedstawiają jedną z dwóch głównych teorii związanych z rzeczywistością świata przyrody, aby zbudować swoje przesłanki. Teorie te są odpowiednio nazywane interpretacją kopenhaską i teorią wielu światów.

Teoria wielu światów postuluje, że gdy obiekt istnieje w jakimkolwiek stanie, wszechświat wokół tego obiektu przekształca się w szereg równoległych wszechświatów. Liczba równoległych wszechświatów jest określona przez liczbę możliwych wszechświatów, w których możliwe jest istnienie tego obiektu. Nie da się poznać tej liczby, przynajmniej w obecnej postaci w przypadku współczesnych instrumentów naukowych. W pewnym momencie mogą zostać opracowane instrumenty, które mogą wyraźniej pokazać zasady teorii kwantowej.

Interpretacja kopenhaska teorii kwantowej sugeruje, że nie można założyć, że cząstka istnieje, dopóki nie zostanie zmierzona. Potem, kiedy to nastąpi, jest to wszystko, co ma być mierzone. Choć wydaje się to prostą sugestią, ta interpretacja teorii kwantowej wskazuje, że cząstka faktycznie znajduje się we wszystkich możliwych stanach, dopóki nie zostanie zmierzona i wyraźnie zaobserwowana.

Często ilustruje to przykład kota Schrodingera. Jeśli w hipotetycznym przykładzie kot zostanie zabrany i wrzucony do pudła, można bezpiecznie założyć, że żyje, przynajmniej przez pewien okres czasu. Jeśli fiolka z cyjankiem zostanie wrzucona do tego pudełka, być może pękła i zabiła kota. Lub może nie został uszkodzony i oszczędził kota. Dopóki nie jest to znane, interpretacja kopenhaska teorii kwantowej postulowałaby, że kot jest w obu stanach, co oznacza, że ​​żyje i nie żyje jednocześnie.

Jednym z największych krytyków teorii kwantowej jest Albert Einstein. Einstein nie mógł się zgodzić, że pojedyncza cząstka może istnieć w więcej niż jednym wszechświecie, jak sugeruje teoria wielu światów. Jednak fizyk zaakceptował niektóre aspekty teorii. Na przykład zrozumiał, że energia może istnieć w kwantyfikowalnych jednostkach, i zasugerował, że dotyczy to nie tylko energii, ale także promieniowania.