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? Tha na stuthan uile, as bith cò iad air an dèanamh, gan giùlan fhèin aig an aon ìre ann an teòthachdan ag èirigh - bidh iad a ’ath-sgaoileadh de dhathan dearg, buidhe agus mu dheireadh geal. Chan eil eòlaiche-fiosaig aig 19. cha b ’urrainn dhan linn seo am pròiseas sìmplidh seo a mhìneachadh.

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 cho duilich 'sa tha e deuchainnean a dhèanamh gus sgrùdadh a dhèanamh air na tha a' tachairt taobh a-staigh na gabhadairean olfactory."

Mar a tha an fhàileadh ag obair

Tha e coltach gu bheil am mìneachadh gnàthach air mar a tha fàileadh ag obair: bidh gabhadairean a ’gabhail orra cumaidhean sònraichte de mholacilean. Tha iad coltach ri glasan nach gabh fhosgladh ach leis na h-iuchraichean ceart. A rèir an teòiridh seo, bidh gach aon de na moileciuilean a thig a-steach don t-sròin a ’freagairt ann an seata gabhadan. Bidh an eanchainn a ’mìneachadh measgachadh sònraichte de gabhadan a tha air an cuir an sàs le moileciuil, leithid fàileadh cofaidh. Ann am faclan eile, tha sinn a ’faireachdainn cumaidhean nam moileciuil! Ach, tha duilgheadas bunaiteach ann leis a ’mhodal‘ prìomh fhosgladh ’.

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 gum feum rudeigin a bharrachd air dìreach cumadh a bhith an sàs, ach dè? Tha roghainn connspaideach eile ris a ’mhodal seo a’ moladh gu bheil ar mothachadh air a ghnìomhachadh chan ann a-mhàin le cumadh nam moileciuilean, ach cuideachd leis an dòigh sa bheil na moilecuil sin a ’crith. Bidh gach moileciuil an-còmhnaidh a ’beothachadh aig tricead sònraichte, stèidhichte air an structar aca. Am b ’urrainn don t-sròin againn dòigh air choreigin na h-eadar-dhealachaidhean anns na triceadan crith sin a nochdadh? Tha Luca Turin, bith-eòlaiche aig Ionad Sgrùdaidh Bith-mheidigeach Alexander Fleming sa Ghrèig, den bheachd 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."

A-riamh bho lorg e am mothachadh olfactory seo, bha Turin air fianais dheuchainneach a chruinneachadh gus taic a thoirt don bheachd, agus dh ’obraich e le Horsfield gus mion-fhiosrachadh teòiridheach obrachadh a-mach. Còig bliadhna air ais, dhealbhaich Turin agus a cho-obraichean deuchainn anns an deach cuid de mholacilean haidridean ann an cùbhraidh a chuir an àite deuterium, isotop de hydrogen le neodron anns a ’niuclas, agus lorg iad gum faodadh daoine a bhith a’ faireachdainn an diofar. Leis gu bheil na h-aon chumaidhean moileciuil aig hydrogen agus deuterium ach tricead crith-thalmhainn eadar-dhealaichte, tha na toraidhean a-rithist a ’moladh gum faod na sròinean againn crith a lorg. Tha deuchainnean le cuileagan measan air toraidhean co-ionann a nochdadh.

A bheil sinn cuideachd a 'faireachdainn crith?

Tha beachd Turin fhathast connspaideach - bha an dàta deuchainneach aige a ’roinn coimhearsnachd eadar-chuspaireil de luchd-rannsachaidh làraich. Ach ma tha iad ceart, agus a thuilleadh air na cumaidhean, bidh sinn cuideachd a ’faireachdainn na critheasan, ciamar a bhios ar sròinean ga dhèanamh? Rinn Turin speculated gum faodadh buaidh quantum, ris an canar tunnging, a bhith air a ghabhail a-steach an seo. Ann an meacanailean cuimigeach, tha nàdar dùbailte aig eleactronan agus na pìosan eile uile - tha gach cuid na dhà agus an tonn. Tha seo uaireannan a ’toirt cothrom do ghluasad dealanan tro stuthan mar thunail, ann an dòigh a bhiodh air a thoirmeasg le criomagan a rèir riaghailtean fiosa clasaigeach.

Faodaidh crathadh moileciuil an fhàileadh leum lùth a thoirt sìos an lùth a dh ’fheumas dealan a bhith a’ leum bho aon phàirt den gabhadair fàileadh gu pàirt eile. Bidh astar an leum ag atharrachadh le diofar mholacilean, a dh ’adhbhraicheas gluasadan neòil a chruthaicheas san eanchainn tuigse de dhiofar bholadh.

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. "