Tha Quantum mechanics a 'toirt cothrom dhut na faidhlichean (pàirt 1) fhaicinn, a mhothachadh agus a cheangal riutha.

8998x 21. 11. 2018 1 Reader

Dè th 'ann? meacanaig quantum agus ciamar a thòisich e? Mura dèanadh Max Planck aon droch chomhairle, cha toireadh e a-riamh ar-a-mach ann an atomism. B 'e 1878 a' phrìomh mhionaid nuair a dh'iarr an òigridh Planck air fear dhe na h-àrd-ollamh aige a bhith a 'leantainn dreuchd ann am fiosaig. Dh'innis an t-Àrd-ollamh Philip von Jolly Planck airson obair eile a lorg. Tha na h-uile lorg cudromach ann am fiosaig air a dhèanamh mar-thà, air a dhearbhadh gun robh e na ollamh air a dhìon-dìon òg.

Mar a thuirt Planck an dèidh sin, thuirt von Jolly,

"Physics Faodar lean fiù 's beagan, a' sgrùdadh no a 'cur a-steach òrdugh agus tamtoho an sin, ach an siostam air fad air a acair agus teòiridheach fiosaig a tha mòr gu bhith deiseil."

Le bhith a 'cur aon de na rudan beaga sin a-steach, rinn e a-mach gun do fhuair e e mu dheireadh Duais Planck Nobel agus rugadh i meacanaig quantumS an Iar- Bha an rud beag mì-chofhurtail a 'gabhail a-steach feallsanachd glè chumanta: Carson a nochdas nithean anns an dòigh sa bheil iad ga dhèanamh blàths suas? Bidh na stuthan uile, a dh'aindeoin dè tha iad air an dèanamh de, a 'giùlain an aon rud aig teòthachd ag èirigh - bidh iad a' nochdadh dearg, buidhe, agus mu dheireadh geal. Gun neach-fiosaig ann an 19. cha b 'urrainn dha linn a bhith a' mìneachadh a 'phròiseas a tha coltach gu sìmplidh.

Nochd an duilgheadas mar an "tubaist ultra-bhiolet," oir bha an teòiridh as fheàrr a 'sùileachadh gum bu chòir do rudan a tha air an teasachadh aig teothachd fìor àrd a bhith a' toirt a-mach an lùth tonn-tomhais as giorra. Seach gu bheil fios againn nach eil sruthadh làidir a 'toirt leacan aotrom gu leithid de lùth marbh, fiosaig aig 19. Bha e follaiseach nach eil facal mu dheireadh an seo.

Faodar lùth a ghabhail a-steach

Fhuair Planck an fhreagairt mu thràth ann an 1900 leis a 'bhuaidh a thàinig gu bhith na bhualadh an latha an-diugh. Gu dearbh, bha e den bheachd nach gabhadh lùth a ghabhail a-steach no a tharraing a-mhàin a-mhàin ann an àireamhan no àireamhan sònraichte. B 'e fàis radaigeach a bh' ann bho fhisic chlasaigeach a bha ag ràdh gu robh lùth a 'sruthadh tro shruth leantainneach, leantainneach. Aig an àm sin, cha robh adhbhar teòiridheach aig Planck, ach bha e cuideachd ag obair. Leig an tomhas seo gu h-èifeachdach lùghdachadh air an lùth a dh'fhaodadh na h-artaigilean teas a leigeil ma sgaoil aig teòthachd sam bith. Mu dheireadh, chan eil ghathan ultraviolet deadly!

Quantum Revolution

Sin mar a thòisich an ar-a-mach quantumS an Iar- Thug e deicheadan de teòiridheach obair Albert Einstein, Werner Heisenberg, Niels Bohr agus eile Titans fiosaigs, 's mar sin dh'atharraich e an Planck bhrosnachadh airson coileanta teòiridh, ach bha sin dìreach toiseach, oir chan eil duine dha-rìribh a' tuigsinn dè bha a 'tachairt le rudan nuair a theasachadh.

Tha teòiridh eòlaichean an cuspairean meacanaigeach, a tha a 'dèiligeadh ri pìosan agus lùth craoladh ann an saoghal na pìosan as lugha às ar làitheil eòlas agus gach ni a tha neo-fhaicsinneach gu ar clobhdach sensorium. Chan eil a h-uile dad gu tur ri fhaicinn! Tha cuid de eòlaichean bhuaidh a tha am falach o shealladh, ged a tha iad soilleir agus brèagha ri gathan na grèine, agus an lainnir air na rionnagan, mar rud sam bith eile nach gabhadh a mhìneachadh gu tur mus do thòisich eòlaichean an cuspairean meacanaigeach.

Cia mheud tachartas bhon t-saoghal quantum a gheibh sinn nar beatha làitheil? Dè am fiosrachadh a dh'fhaodas na mothachaidhean againn a lorg ann an nàdar fìor na fìrinn? Às deidh na h-uile, mar a tha an teòiridh tùsail a 'sealltainn, faodaidh fealla-dhà uamhasach a bhith na laighe fo ar sròn. Gu dearbh, faodaidh iad tachairt ceart nar sròin.

Ceangalaichean BBC

Dè thachras nad shròn nuair a dhùisg thu agus a 'faireachdainn fàileadh cofaidh no cuibhreann arain anns an tostar neo-bhàsmhor agad? Airson an organan mothachail seo air an aghaidh, is e dìreach beachd a th 'ann. Dìreach mar a rinn Enrico Fermi, a thog a 'chiad reactair niùclasach san t-saoghal, aon uair' s gun robh e air a chriochnachadh, bhiodh e math a bhith a 'tuigsinn mar a tha ar n-organan mothachail ag obair.

Quantum Mechanics (© Jay Smith)

Mar sin bidh thu a 'laighe san leabaidh agus smaoinich tu mu bhith a' deasachadh toast ùr le deoch. Bidh moilecòlas craoibhe a 'sruthadh tron ​​adhar. Tarraing an anail agad cuid de na molecolalan sin a-steach don chuan nasal eadar do shùilean dìreach os cionn a bheul. Tha na molecèilean ceangailte ris a 'chruth mucosach air uachdar cuachan nasal agus air an glacadh sna gabhadan olfactory. Tha na nèamhan olfactory a 'crochadh bhon eanchainn mar mealagan-mara, is iadsan an aon phàirt den t-siostam neònach a tha daonnan fosgailte don t-saoghal a-muigh.

Chan eil an ath rud a thachras gu tur soilleir. Tha fios againn gu bheil moilecualan èisg ceangailte ri gin de ghlacan 400 air uachdar a 'mhucosa, chan eil fios againn gu mionaideach ciamar agus mar a tha an ceangal seo a' cruthachadh ar fàileadh fàileadh. Carson a tha e cho doirbh an fhàileadh a thuigsinn?

Thuirt Andrew Horsfield, neach-saidheans aig Imperial College Lunnainn:

"Tha seo gu ìre air sgàth an duilgheadais a bhith a 'dèanamh dheuchainnean gus deuchainn a dhèanamh air na tha a' tachairt taobh a-staigh gabhadaichean olfactory."

Mar a tha an fhàileadh ag obair

Tha mìneachadh ciallach air mar a tha èibhinn ag obair gu sìmplidh: gabhaidh gabhadairean cumaidhean cruinneil gu math sònraichte. Tha iad coltach ri glasan nach gabh a fosgladh ach leis na h-iuchraichean ceart. Bidh gach aon de na molecilean a tha a 'dol a-steach don t-sròin a' ceangal ri seata de gheugan a rèir na teòiridh seo. Tha an eanchainn ag eadar-mhìneachadh measgachadh sònraichte de mholacilean de ghlacan gnìomhaichte, mar eisimpleir boladh cofaidh. Ann am faclan eile, tha sinn a 'faireachdainn cumaidhean nam molecolain! Ach, tha duilgheadas bunaiteach ann leis a 'mhodail fosglaidh as cudromaiche.'

Tha Horsfield ag ràdh:

"Faodaidh tu a bhith agad le molecilean le cumaidhean agus cumaidhean gu math eadar-dhealaichte a bheir na h-uile an aon fhaireachdainn dhut."

Tha e coltach gu feumar rudeigin a bharrachd a bhith ann an cruth a bhith an-sàs an seo, ach dè? Tha roghainn connspaideach eile don mhodail seo a 'moladh gu bheil ar mothachadh air a ghnìomhachadh chan ann a-mhàin le cruth molecoli ach cuideachd mar a tha na molecolain sin a' fàs. Tha a h-uile molecèil a 'crìonadh gu cunbhalach aig tricead sònraichte, stèidhichte air an structar aca. Am b 'urrainn dhuinn an t-sròin againn a shealltainn gu soilleir na h-eadar-dhealachaidhean anns na triceadan cruaidh sin? Tha Luca Turin, eòlaiche bith-eòlaiche aig an ionad rannsachaidh airson saidheansan bith-leighis, Alexandr Fleming, sa Ghrèig, a 'creidsinn gun urrainn dhaibh.

Teòiridh criochtaidh an amhaich

Turin, a bha cuideachd b 'e fear an t-saoghail dh'eòlaichean air cùbhraidheachd, a bhrosnaich an crathadh teòiridh fàileadh, a' chiad mholadh chungaidhean Malcolm Dyson ann 1938. An dèidh do Thorino beachd Dyson a ghlacadh an toiseach anns na naoi bliadhna deug, thòisich e a 'lorg molecols gus an teòiridh seo a dhearbhadh. Bha e a 'cuimseachadh air companaidhean sulfur aig a bheil smuaintean iongantach agus crith-rathaidean cruinneil. Turin an uair sin a dhìth a chomharrachadh gu tur dh'earrannan air leth fhillte le diofar Mhoileciuilich cumadh na an pronnasg, ach leis an aon vibrational tricead gus co-dhùnadh co-dhiù a tha rudeigin coltach pronnasg. Mu dheireadh, lorg fear dhiubh molecale. Feumaidh i a bhith air a smuaidheadh ​​mar shùbhur. "An seo tha mi ga dhèanamh," thuirt e, "tha mi a 'smaoineachadh nach urrainn dha co-obrachadh a dhèanamh."

Bhon àm seo fhuair e a-mach an t-iongnadh iongantach seo, chruinnich Turin fianais deuchainneach airson taic a thoirt don bheachd seo, agus dh'obraich e còmhla ri Horsfield gus mion-fhiosrachadh teòiridh a làimhseachadh. Còig bliadhna air ais, Turin agus a cho-obraichean a chaidh a dhealbhadh an deuchainn anns a bheil cuid de na haidridean moileciuil sa chruinne ann am fàileadh stuthan air a bhith air a chur an àite deuterium, an isotope de haidridean le neutrons ann an niuclas agus fhuair gum faod daoine faireachdainn gu bheil mòran eadar-dhealachaidh. Seach gu bheil hydrogen agus deuterium aig an aon chumadh molecular ach freagairtean crith eadar-dhealaichte, tha na toraidhean a 'moladh a-rithist gum faod na ninneagan againn a bhith a' lorg vibrations. Tha toraidhean coltach ri chèile air an sealltainn le deuchainnean le cuileagan mheasan.

A bheil sinn cuideachd a 'faireachdainn crith?

Tha beachd Turin fhathast connspaideach - chaidh an dàta dearbhaidh aige a roinn le coimhearsnachd eadar-chuspaireil de luchd-rannsachaidh olfactory. Ach ma tha iad ceart, agus a bharrachd air cumaidhean, bidh sinn cuideachd a 'faireachdainn na crith, mar a bhios na ninneagan againn? Sheall Turin gum faodadh buaidh mòr a bhith air a ghabhail a-steach an seo, ris an canar tunneling. Ann am meacanaig quantum, tha dealanan agus gach gràin eile ann an dà dhualchas - tha gach cuid faran agus tonn. Bidh seo uaireannan a 'leigeil le gluasad eactronan tro stuthan mar tunail, ann an dòigh a bhiodh air a thoirmeasg le mìrean a rèir riaghailtean fiosaig clasaigeach.

Faodaidh crìonadh mèilcileach den bhodhaig lùth a lùghdachadh sìos an lùth a dh'fheumas na dealanan a leum bho aon phàirt den gabhadair odor don fhear eile. Bidh an ìre leum a 'dèanamh atharrachaidhean le molecols eadar-dhealaichte, a tha ag adhbharachadh nan impulsan neònach a tha a' cruthachadh an tuigse air caochladh odors san eanchainn.

Mar sin faodaidh ar sròin a bhith na lorgadair dealanach sàr-mhath. Ciamar a dh 'fhaodadh na nòsan againn a dhol air adhart gus brath a ghabhail air a leithid de shònrachaidhean mòra?

Tha Turin ag ràdh:

"Tha mi a 'smaoineachadh gu bheil sinn a' toirt tuairmse air an teicneòlas seo, airson beagan loidhnichean a ràdh. Tha ceithir billean bliadhna de rannsachadh agus leasachadh le maoineachadh neo-chrìochnach na ùine fhada airson leasachadh. Ach chan eil mi a 'smaoineachadh gur e an rud as iongantach a tha beatha a' dèanamh. "

Ceum meacanaigeach

Barrachd phàirtean bhon t-sreath

Leave a Reply