Как квантовая физика меняет мир

26.07.2011 Наука и жизнь

Квантовая физика трудится с изучением поведения самых мелких вещей в отечественной Вселенной: субатомных частиц. Это довольно новая наука, только в начале 20 века она стала такой по окончании того, как физиков начал интересовать вопрос, из-за чего они не смогут растолковать кое-какие эффекты радиации. Один из новаторов того времени Макс Планк (Max Planck) при изучении маленьких частиц с энергией применял термин кванты, из этого и пошло наименование квантовая физика.

Планк подчернул, что количество энергии, содержащейся в электронах, не есть произвольным, а соответствует стандартам квантовой энергии. Одно из первых результатов использования на практике этого знания стало изобретение транзистора.

В отличие от негибких законов стандартной физики, правила квантовой физики возможно нарушать. В то время, когда ученые считают, что имеют дело с одним из энергии исследования и аспектов материи, появляется новый поворот событий, что напоминает им о том, как непредсказуема не редкость работа в данной области. Однако, они, даже если не всецело знают происходящее, смогут применять результаты собственной работы для разработки новых разработок, каковые иногда смогут быть названы не в противном случае, как фантастическими.Как квантовая физика меняет мир

В будущем, квантовая механика сможет оказать помощь сохранить армейские секреты, и обеспечить безопасность и обезопасисть ваш банковский счет от кибер-воров. Ученые на данный момент трудятся на квантовых компьютерах, возможности которых выходят далеко за пределы простого ПК. Поделённые на субатомные частицы, предметы в мгновение ока легко смогут быть перенесены с одного места на второе.

И, быть может, квантовая физика сможет дать ответ на самый интригующий вопрос относительно того, из чего состоит вселенная и как зародилась жизнь.

Ниже представлены факты, как квантовая физика может поменять мир. Как сообщил Нильс Бор (Niels Bohr): Тот, кто не шокирован квантовой механикой, легко еще не осознал принцип ее работы.

Управление турбулентностью

Скоро, быть может, благодаря квантовой физике, возможно будет устранить турбулентные территории, в следствии которых вы проливаете сок в самолете. Методом создания квантовой турбулентности в ультрахолодных атомах газа в лаборатории, бразильские ученые, быть может, осознают работу турбулентных территорий, с которыми сталкиваются лодки и самолёты. в течении столетий, турбулентность ставила в тупик ученых из-за трудности ее воссоздания в лабораторных условиях.

Турбулентность вызывается сгустками газа либо жидкости, но в природе думается словно бы она формируется хаотично и формируется нежданно. Не смотря на то, что турбулентные территории смогут образовываться в воде и в воздухе, ученые поняли, что они также будут формироваться и в условиях ультрахолодных атомов газа либо в среде сверхтекучего гелия. При помощи изучения этого явления в контролируемых лабораторных условиях, ученые в один прекрасный день смогут совершенно верно предвещать место появления турбулентных территорий, и, быть может, осуществлять контроль их в природе.

Спинтроника

Новый магнитный полупроводник, созданный в Массачусетском технологическом университете, может привести к появлению еще более стремительного энергоэффективного электронного устройства в будущем. Именуемая «спинтроника», эта разработка применяет спиновое состояние электронов для хранения и передачи информации. В то время, как простые электронные схемы применяют лишь зарядовое состояние электрона, спинтроника пользуется преимуществами спинового направления электрона.

Обработка информации посредством схем спинтроники разрешит разрешённым накапливаться сходу с двух направлений в один момент, что так же снизит размер электронных схем. Данный новый материал внедряет электрон в полупроводник на базе его спиновой ориентации. Электроны проходят через полупроводник и становятся готовыми быть спин-детекторами на стороне выхода.

Ученые утверждают, что новые полупроводники смогут действующий при комнатной температуре и являются оптически прозрачными, что свидетельствует возможность работы с солнечными батареями и сенсорными экранами. Они кроме этого считают, что это окажет помощь изобретателям придумать еще более многофункциональные устройства.

Параллельные миры

Вы ни при каких обстоятельствах не вспоминали о том, какой бы была наша жизнь, в случае если у нас была возможность путешествовать во времени? Вы бы убили Гитлера? Либо присоединились бы к легионамчтобы заметить старый мир?

Однако, пока мы все фантазируем на тему, дабы мы сделали, если бы у нас была возможность возвратиться в прошлое, ученые из калифорнийского университета Санта-Барбары уже очищают путь к восстановлению обид прошлых лет.

В опыте 2010 года ученым удалось доказать, что объект может в один момент существовать в двух различных мирах. Они изолировали маленьких кусочек металла и в особых условиях поняли, что он двигался и стоял на месте в один момент. Но, кто-то может посчитать это наблюдение бредом, позванным переутомлением, все же физики говорят, что наблюдения за объектом вправду говорят о том, что он распадается во Вселенной на две части – одну из них мы видим, а другую нет.

Теории параллельных миров в один голос показывают, что любой объект распадается.

на данный момент ученые пробуют узнать, как возможно перепрыгнуть момент распада и войти в тот мир, что нам не видим. Это путешествие в параллельные вселенные во времени теоретически должно трудиться, потому, что квантовые частицы движутся и вперед, и назад во времени. Сейчас, все, что ученые должны сделать – это выстроить машину времени посредством квантовых частиц.

Квантовые точки

В недалеком будущем, квантовые физики смогут оказать помощь врачам обнаруживать раковые клетки в организме и совершенно верно определять, куда они распространились. Ученые поняли, что кое-какие небольшие полупроводниковые кристаллы, именуемые квантовыми точками, смогут светиться под действием ультрафиолетового излучения, и их удалось сфотографировать при помощи особого микроскопа. После этого их соединили с особенным, «привлекательным» для раковых клеток материалом.

При попадании в организм светящиеся квантовые точки притягивались к раковым клеткам, показывая тем самым, докторам, где как раз искать. Свечение длится достаточно долгое время, и для ученых процесс настройки точек под чёрта конкретного вида рака довольно несложен.

Не смотря на то, что высокотехнологичная наука, непременно, отвечает замногие медицинские успехи, человек в течении столетий зависим от многих вторых средств борьбы с заболеванием.

Молитва

Тяжело представить себе, что возможно неспециализированного между коренным американцем, целителем-пионерами и шаманом квантовой физике. Но, между ними все же имеется что-то общее. Нильс Бор, один из ранних исследователей данной необычной области науки, полагал, что очень многое из того, что мы именуем действительностью зависит от результата наблюдателя, другими словами связь в это же время, что происходит, и как мы это видим.

Эта тема породила развитие важных дебатов между экспертами квантовой физики, но, опыт, совершённый Бором более полувека назад, подтвердил его предположение.

Все это указывает, что отечественное сознание воздействует на действительность и может поменять ее. Повторяющиеся ритуалы церемонии и слова молитвы шамана-целителя смогут быть попытками поменять направление волны, которая формирует действительность. Большая часть обрядов проводятся кроме этого в присутствии бессчётных наблюдателей, показывая на то, что чем больше волн исцеления исходит от наблюдателей, тем замечательнее они оказывают действие на действительность.

Связь объектов

Связь объектов может в будущем сильно повлиять на солнечную энергию. Связь объектов подразумевает квантовую взаимозависимость атомов, поделённых в настоящем физическом пространстве. Физики считают, что связь может появиться в части растений, важных за фотосинтез, либо преобразование света в энергию.

Структуры, важные за фотосинтез, хромофоры, смогут превращать 95 процентов приобретаемого света в энергию.

на данный момент ученые изучают, как эта связь на квантовом уровне может оказать влияние на создание солнечной энергии в надежде создания действенных естественных солнечных элементов. Эксперты кроме этого поняли, что водоросли смогут применять кое-какие положения квантовой механики для движения приобретаемой от света энергии, и сохранять ее в двух местах в один момент.

Квантовые вычисления

Второй не меньше ответственный нюанс квантовой физики возможно применен в компьютерной сфере, где особенный тип сверхпроводящего элемента дает компьютеру беспрецедентную скорость и силу. Исследователи растолковывают, что элемент ведет себя как неестественные атомы, потому, что они смогут лишь или взять, или утратить энергию методом перемещения между дискретными уровнями энергии. Самый сложный по строению атом владеет пятью уровнями энергии.

Эта сложная совокупность («кудит») владеет большими преимуществами по сравнению с работой прошлых атомов, у которых было только два уровня энергии («кубит»). Кудиты и кубиты это часть битов, применяемых в стандартных компьютерах. Квантовые компьютеры в собственной работе будут применять правила квантовой механики, что разрешит им делать вычисления значительно стремительнее и правильнее если сравнивать с классическими компьютерами.

Существует, но, неприятность, которая может появиться, в случае если квантовые вычисления станут действительностью – криптография, либо кодирование информации.

Квантовая криптография

Все данные, начиная от номера вашей пластиковой карты и заканчивая сверхсекретными армейскими стратегиями, имеется в сети интернета, а квалифицированный хакер с достаточным мощным компьютером и количеством знаний может опустошить ваш банковский счет либо подвергнуть мировую безопасность угрозе. Особая кодировка держит эти сведенья под секретом, а компьютерные эксперты всегда работают над созданием новых, более надёжных способов кодирования.

Кодирование информации в отдельной частицы света (фотон) уже давно есть целью квантовой криптографии. Казалось, что ученые университета Торонто уже весьма близко подошли к созданию этого способа, потому, что им удалось закодировать видео. Шифрование включает в себя строки из единиц и нулей, каковые и являются «ключом».

Добавление ключа один раз кодирует данные, добавление его повторно, декодирует ее. В случае если постороннему человеку удается взять ключ, то информация возможно взломана. Но кроме того в случае если ключи будут использованы на квантовом уровне, уже сам факт их применения будет точно подразумевать наличие хакера.

Телепортация

Это научная фантастика, не более. Но, она была осуществлена, но лишь не с участием человека, а с участием громадных молекул. Но в этом то и содержится неприятность. Любая молекула в организме человека должна быть отсканирована с двух сторон. Но это вряд ли случится в скором будущем.

Имеется еще одна неприятность: когда вы сканируете частицу, по законам квантовой физики, вы меняете ее, другими словами у вас нет возможности сделать ее правильную копию.

Вот где проявляется связь объектов. Она связывает два объекта так, словно бы они являются единым целым. Мы сканируем одну половину частицы, а телепортируемая копия будет сделана второй половиной.

Это будет правильная копия, потому, что мы не измеряли саму частицу, мы измеряли ее двойника. Другими словами частица, которую мы измерили, будет уничтожена, но ее правильная копия реанимирована ее двойником.

Частицы Всевышнего

Ученые применяют громадное собственный творение – громадной адронный коллайдер – чтобы изучить что-то очень мелкое, но крайне важное – фундаментальные частицы, каковые, как надеются, лежат в базе зарождения отечественной Вселенной.

Частицы Всевышнего – это то, что, как утверждают ученые, дает массу элементарным частицам (электронам, глюонам и кваркам). Эксперты уверены в том, что частицы Всевышнего должны пронизывать весь обьем, но до сих пор существование этих частиц не доказано.

Обнаружение этих частиц помогло бы физикам осознать, как Вселенная оправилась по окончании Громадного Взрыва и превратилась в то, что нам известно о ней сейчас. Это кроме этого помогло бы растолковать, как вещество балансирует с антивеществом. Другими словами, выделение этих частиц окажет помощь растолковать все.

Источник: www.curiosity.discovery.com
Перевод: Баландина Е. А.

Случайные записи:

Квантовая физика. Пустота атомов и корпускулярно-волновой дуализм.


Похожие статьи, которые вам понравятся: