Physics sa pinakamaliit na sukat
Quantum physics
Ang mga pag-aaral ng quantum physics ay mahalaga at enerhiya kung saan ang mga atom, particle, at field ay huminto sa pag-uugali tulad ng maliliit na bola ng bilyar at nagsimulang kumilos tulad ng mga probabilities, waves, at discrete packet.
Kung ano ang ipinapaliwanag nito
Inilalarawan ng klasikal na pisika ang mga bumabagsak na mansanas, planeta, makina, at alon sa tubig. Ipinapaliwanag ng quantum physics ang layer sa ilalim: bakit ang mga atom ay stable, kung bakit ang liwanag ay maaaring dumating sa mga packet na tinatawag na photon, kung bakit ang mga electron ay sumasakop lamang sa ilang mga antas ng enerhiya, at kung bakit ang pagsukat ay nagbabago kung ano ang maaaring malaman tungkol sa isang system. Ito ay ang teorya na ginagamit kapag ang pang-araw-araw na intuwisyon ay nagiging masyadong magaspang upang ilarawan ang kalikasan nang tumpak.
Paano nagsimula ang quantum idea
Ang salitang quantum ay tumutukoy sa isang discrete na halaga. Sa paligid ng 1900, natuklasan ni Max Planck na ang mga maiinit na bagay ay nagpapalabas ng enerhiya sa paraang may katuturan kung ang enerhiya ay dumating sa maliliit na pakete. Pagkatapos ay gumamit si Albert Einstein ng light quanta upang ipaliwanag ang photoelectric effect. Iminungkahi ng mga pahiwatig na ito na ang enerhiya ay hindi palaging tuluy-tuloy. Noong 1920s, ang mga physicist ay nakagawa ng isang bagong matematikal na teorya para sa mga atomo, liwanag, at subatomic na mga particle.
Mga particle at alon
Ang mga bagay na kuwantum ay hindi magkasya nang malinis sa mga kategorya ng particle o wave. Maaaring hampasin ng mga electron ang isang detector bilang mga localized na kaganapan, ngunit ang kanilang pag-uugali bago ang pagtuklas ay inilalarawan ng mga probabilidad na parang alon. Ang liwanag ay maaaring kumalat at makagambala tulad ng isang alon, ngunit ito ay ipinagpapalit sa mga photon. Tinatrato ng quantum physics ang dalawahang pag-uugali na ito bilang isang pangunahing tampok ng teorya sa halip na isang pansamantalang pagkalito.
Ang kakaibang bahagi
Ang isang quantum object ay inilalarawan ng isang wavefunction, isang mathematical na buod ng mga posibleng resulta. Bago ang pagsukat, madalas na hinuhulaan ng teorya ang mga probabilidad sa halip na isang nakapirming resulta. Ito ang dahilan kung bakit parang counterintuitive ang quantum physics: tinatrato nito ang kawalan ng katiyakan bilang bahagi ng istruktura ng kalikasan, hindi lamang isang puwang sa kaalaman ng tao. Ang teorya ay hindi malabo, bagaman. Ang mga hula sa posibilidad nito ay kabilang sa mga pinakatumpak sa agham.
Pagsukat at kawalan ng katiyakan
Ang pagsukat sa quantum physics ay hindi lamang tumitingin sa isang preexisting na maliit na bagay. Ang pagkilos ng pagsukat ay bahagi ng pisikal na pakikipag-ugnayan na nagdudulot ng kinalabasan. Ang prinsipyo ng kawalan ng katiyakan ay nagsasabi na ang ilang mga pares ng mga dami, tulad ng posisyon at momentum, ay hindi maaaring parehong italaga ng walang limitasyong katumpakan sa parehong oras. Ito ay isang limitasyon na binuo sa quantum states, hindi lamang isang kahinaan ng mga instrumento.
Bakit ito mahalaga
Ang modernong teknolohiya ay nakasalalay sa mga ideyang quantum. Ang mga semiconductor ay nakasalalay sa pag-uugali ng elektron sa mga solido. Ang mga laser ay gumagamit ng kinokontrol na paglabas ng photon. Ang mga orasan ng atom ay umaasa sa tumpak na mga pagbabago sa kabuuan. Ang mga MRI machine, solar cell, LED, transistor, at maraming kemikal na modelo ay lahat ay nakasalalay sa quantum theory. Sinasaliksik ng quantum computing kung ang superposition at entanglement ay malulutas ang ilang partikular na problema sa mga bagong paraan.
Kung ano ang pinagtatalunan pa
Ang mga physicist ay malawak na sumasang-ayon sa kung paano kalkulahin ang mga resulta ng quantum, ngunit hindi sila lahat ay sumasang-ayon sa kung ano ang ibig sabihin ng matematika. Ang mga interpretasyon tulad ng Copenhagen, many-worlds, pilot-wave theory, at objective collapse ay nag-aalok ng iba't ibang larawan ng realidad sa likod ng parehong pang-eksperimentong hula. Ang debate ay mahalaga dahil ang quantum physics ay hindi lamang isang toolkit; hinahamon din nito ang mga ideya tungkol sa sanhi, impormasyon, at kung ano ang binibilang bilang isang pisikal na katotohanan.