ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງຟີຊິກຄວອນຕຳ: ການສຳຫຼວດຈັກກະວານໃນລະດັບຈຸລະພາກ
ຟີຊິກຄວອນຕຳແມ່ນໜຶ່ງໃນສາຂາຟີຊິກທີ່ປະຕິວັດ ແລະ ຄາດເດົາບໍ່ໄດ້ຫຼາຍທີ່ສຸດ, ເຊິ່ງໄດ້ເປີດເຜີຍແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານຂອງຈັກກະວານຜ່ານທັດສະນະຂອງການພົວພັນທາງຈຸລະທັດ ແລະ ອະນຸພາກ. ສາຂາວິຊາທີ່ພັດທະນາຢ່າງໄວວານັບຕັ້ງແຕ່ຕົ້ນສະຕະວັດທີ 20, ຟີຊິກຄວອນຕຳສະເໜີມຸມມອງໃໝ່ຂອງຄວາມເປັນຈິງທີ່ບໍ່ສອດຄ່ອງກັບສະຕິປັນຍາປະຈຳວັນຂອງພວກເຮົາສະເໝີໄປ. ການເຂົ້າໃຈຫຼັກການພື້ນຖານຂອງຟີຊິກຄວອນຕຳບໍ່ພຽງແຕ່ເຮັດໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບຈັກກະວານກວ້າງຂວາງເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງເຮັດໃຫ້ເຕັກໂນໂລຢີທີ່ກ້າວໜ້າຜ່ານການຄົ້ນພົບ ແລະ ການນຳໃຊ້ທີ່ນັບບໍ່ຖ້ວນ, ຕັ້ງແຕ່ການຄຳນວນຄວອນຕຳຈົນເຖິງການເຂົ້າລະຫັດ.
1. ການຊ້ອນກັນຂອງ Quantum
ການຊ້ອນກັນເປັນຫຼັກການພື້ນຖານໃນຟີຊິກຄວອນຕຳ, ໂດຍກ່າວວ່າອະນຸພາກເຊັ່ນ: ເອເລັກຕຣອນສາມາດມີຢູ່ໃນຫຼາຍສະຖານະພ້ອມໆກັນ. ໃນກົນຈັກຄລາສສິກ, ຕົວຢ່າງ, ລູກບານສາມາດຢູ່ໃນສະຖານທີ່ A ຫຼື ສະຖານທີ່ B, ແຕ່ບໍ່ສາມາດຢູ່ໃນທັງສອງຢ່າງພ້ອມໆກັນໄດ້. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນໂລກຄວອນຕຳ, ອະນຸພາກສາມາດມີຢູ່ໃນຫຼາຍສະຖານະ ຫຼື ຕຳແໜ່ງພ້ອມໆກັນຈົນກວ່າຈະມີການວັດແທກ. ຫຼັກການນີ້ໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງສະຫງ່າງາມໃນການທົດລອງແບບ double-slit, ເຊິ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າອະນຸພາກສາມາດເຮັດໜ້າທີ່ເປັນທັງຄື້ນ ແລະ ການແຊກແຊງຈົນກວ່າພວກມັນຈະຖືກສັງເກດເຫັນວ່າເປັນອະນຸພາກ.
2. ຄວາມບໍ່ແນ່ນອນຂອງ Heisenberg
ຫຼັກການຄວາມບໍ່ແນ່ນອນຂອງ Heisenberg, ເຊິ່ງຖືກສ້າງຂຶ້ນໂດຍ Werner Heisenberg ໃນປີ 1927, ລະບຸວ່າມີຂໍ້ຈຳກັດພື້ນຖານກ່ຽວກັບຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງວິທີທີ່ພວກເຮົາສາມາດຮູ້ຄູ່ຂອງຕົວແປທີ່ແນ່ນອນ, ເຊັ່ນ: ຕຳແໜ່ງ ແລະ ໂມເມນຕຳຂອງອະນຸພາກ. ຍິ່ງພວກເຮົາຮູ້ຕຳແໜ່ງຂອງອະນຸພາກຢ່າງແນ່ນອນເທົ່າໃດ, ຄວາມບໍ່ແນ່ນອນກ່ຽວກັບໂມເມນຕຳຂອງມັນກໍ່ຈະຫຼາຍຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ, ແລະໃນທາງກັບກັນ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ຄວາມບໍ່ແນ່ນອນນີ້ບໍ່ແມ່ນຜົນມາຈາກຂໍ້ຈຳກັດຂອງເຄື່ອງມືວັດແທກຂອງພວກເຮົາ ແຕ່ເປັນຄຸນສົມບັດຂອງໂລກ quantum ເອງ. ຫຼັກການນີ້ປ່ຽນແປງທັດສະນະຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບ determinism ແລະ ໝາຍຄວາມວ່າໃນລະດັບ quantum, ຈັກກະວານມີອົງປະກອບພາຍໃນຂອງຄວາມບໍ່ແນ່ນອນ.
3. ການວັດແທກປະລິມານພະລັງງານ
ໃນຟີຊິກຄລາສສິກ, ພະລັງງານຖືກພິຈາລະນາວ່າຕໍ່ເນື່ອງ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຟີຊິກຄວອນຕຳໄດ້ນຳສະເໜີແນວຄວາມຄິດທີ່ວ່າພະລັງງານໃນລະດັບຈຸລະທັດແມ່ນຖືກວັດແທກ, ຊຶ່ງໝາຍຄວາມວ່າມີພຽງແຕ່ຊຸດຂອງແຮງທີ່ແນ່ນອນທີ່ລະບົບສາມາດດູດຊຶມໄດ້. ສິ່ງນີ້ໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນຄັ້ງທຳອິດໂດຍ Max Planck ໃນຕົ້ນຊຸມປີ 1900 ເມື່ອລາວພະຍາຍາມອະທິບາຍລັງສີດຳ. ຕໍ່ມາ Albert Einstein ໄດ້ຂະຫຍາຍແນວຄວາມຄິດນີ້ໂດຍການອະທິບາຍຜົນກະທົບຂອງໂຟໂຕໄຟຟ້າ, ເຊິ່ງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າແສງສະຫວ່າງປ່ອຍພະລັງງານອອກມາໃນຊຸດແຍກຕ່າງຫາກທີ່ເອີ້ນວ່າໂຟຕອນ. ສິ່ງນີ້ນຳໄປສູ່ຄວາມເຂົ້າໃຈວ່າອະນຸພາກຍ່ອຍອະຕອມມີລະດັບພະລັງງານແຍກຕ່າງຫາກ ແລະ ການຫັນປ່ຽນລະຫວ່າງພວກມັນຕ້ອງການ ຫຼື ປ່ອຍພະລັງງານຄວອນຕຳສະເພາະ.
4. ຄູ່ຂອງຄື້ນ-ອະນຸພາກ
ປະກົດການອີກອັນໜຶ່ງທີ່ຢືນຢັນຄວາມແປກປະຫຼາດຂອງໂລກຄວອນຕຳແມ່ນຄວາມເປັນຄູ່ຂອງຄື້ນ-ອະນຸພາກ, ເຊິ່ງຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າອະນຸພາກຍ່ອຍຂອງອະຕອມສາມາດສະແດງຄຸນສົມບັດຂອງທັງຄື້ນ ແລະ ອະນຸພາກ, ຂຶ້ນກັບວິທີການວັດແທກ. ຕົວຢ່າງ, ເອເລັກຕຣອນສາມາດປະພຶດຕົວຄືກັບຄື້ນເມື່ອບໍ່ໄດ້ຮັບການສັງເກດເຫັນ ຫຼື ຄືກັບອະນຸພາກເມື່ອສັງເກດເຫັນ. ຫຼັກການນີ້ໄດ້ຮັບການທົດສອບ ແລະ ພິສູດແລ້ວຜ່ານການທົດລອງຕ່າງໆ, ເຊັ່ນ: ການທົດລອງແບບ double-slit ແລະ ການທົດລອງກັບແສງທີ່ຄວາມຍາວຄື້ນຕ່າງໆ.
5. ການເຊື່ອມໂຍງຂອງຄວອນຕຳ
ການເຊື່ອມຕໍ່ຂອງຄວອນຕຳ, ຫຼື ການພັນກັນຕາມທີ່ຮູ້ກັນທົ່ວໄປ, ແມ່ນໜຶ່ງໃນລັກສະນະທີ່ລຶກລັບ ແລະ ໜ້າປະຫລາດໃຈທີ່ສຸດຂອງຟີຊິກຄວອນຕຳ. ເມື່ອສອງອະນຸພາກພັນກັນ, ສະຖານະຂອງມັນຈະເຊື່ອມໂຍງເຊິ່ງກັນແລະກັນໃນລັກສະນະທີ່ການວັດແທກສະຖານະຂອງອະນຸພາກໜຶ່ງພ້ອມໆກັນຈະກຳນົດສະຖານະຂອງອີກອະນຸພາກໜຶ່ງ, ໂດຍບໍ່ຄຳນຶງເຖິງໄລຍະທາງທີ່ແຍກພວກມັນອອກຈາກກັນ. ແນວຄວາມຄິດນີ້ລົບກວນໄອນ໌ສະໄຕນ໌ຢ່າງເລິກເຊິ່ງ, ຜູ້ທີ່ເອີ້ນມັນວ່າ "ການກະທຳທີ່ໜ້າຢ້ານໃນໄລຍະໄກ." ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການທົດລອງໃນຫ້ອງທົດລອງໄດ້ຢືນຢັນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເຖິງຄວາມເປັນຈິງຂອງການພັນກັນ, ເຊິ່ງປະຈຸບັນເປັນພື້ນຖານສຳລັບເຕັກໂນໂລຊີຄວອນຕຳໃນອະນາຄົດ, ລວມທັງການສື່ສານທາງຄວອນຕຳ ແລະ ການປະມວນຜົນຄວອນຕຳ.
6. ຟັງຊັນຄື້ນ ແລະ ສົມຜົນ Schrödinger
ຈຸດໃຈກາງຂອງຟີຊິກຄວອນຕຳແມ່ນຟັງຊັນຄື້ນ, ເຊິ່ງອະທິບາຍເຖິງຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການຊອກຫາອະນຸພາກໃນສະຖານະສະເພາະ. ສົມຜົນ Schrödinger, ເຊິ່ງສ້າງຂຶ້ນໂດຍ Erwin Schrödinger ໃນປີ 1926, ເປັນສົມຜົນພື້ນຖານທີ່ອະທິບາຍວ່າຟັງຊັນຄື້ນຂອງອະນຸພາກພັດທະນາໄປຕາມການເວລາແນວໃດ. ສົມຜົນນີ້ແມ່ນຄ້າຍຄືກັນກັບກົດໝາຍການເຄື່ອນທີ່ໃນກົນຈັກແບບຄລາສສິກ, ແຕ່ນຳໃຊ້ກັບຄື້ນຄວາມເປັນໄປໄດ້. ຄຳຕອບຂອງສົມຜົນ Schrödinger ໃຫ້ຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບການແຈກຢາຍຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງເອເລັກຕຣອນໃນອະຕອມ, ເຊິ່ງຊ່ວຍອະທິບາຍໂຄງສ້າງອະຕອມ ແລະ ພຶດຕິກຳທາງເຄມີ.
7. ການຕີຄວາມໝາຍ ແລະ ປັດຊະຍາທາງຄວອນຕຳ
ຟີຊິກຄວອນຕຳນຳໄປສູ່ການຕີຄວາມໝາຍທີ່ຫຼາກຫຼາຍຂອງຄວາມເປັນຈິງທີ່ຍັງຖືກໂຕ້ວາທີກັນຢູ່. ການຕີຄວາມໝາຍ Copenhagen, ເຊິ່ງບຸກເບີກໂດຍ Niels Bohr ແລະ Werner Heisenberg, ລະບຸວ່າຟັງຊັນຄື້ນຈະພັງທະລາຍລົງເປັນຄວາມເປັນຈິງອັນດຽວທີ່ແນ່ນອນເມື່ອມີການວັດແທກເທົ່ານັ້ນ. ໃນຂະນະດຽວກັນ, ການຕີຄວາມໝາຍຫຼາຍໂລກ, ທີ່ສະເໜີໂດຍ Hugh Everett ໃນປີ 1957, ລະບຸວ່າຜົນໄດ້ຮັບທີ່ເປັນໄປໄດ້ທັງໝົດຂອງຟັງຊັນຄື້ນເກີດຂຶ້ນແທ້, ແຕ່ຢູ່ໃນຈັກກະວານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຍັງມີການຕີຄວາມໝາຍ Bohmian, ເຊິ່ງເພີ່ມຕົວແປທີ່ເຊື່ອງໄວ້ເພື່ອກອບກູ້ນິຍາມ. ການຕີຄວາມໝາຍແຕ່ລະຢ່າງເຫຼົ່ານີ້ມີຜົນສະທ້ອນທາງປັດຊະຍາພື້ນຖານສຳລັບຄວາມເປັນຈິງ, ຄວາມຮູ້, ແລະ ການສັງເກດການໃນຈັກກະວານຂອງພວກເຮົາ.
8. ເທັກໂນໂລຢີຄວອນຕຳ
ນອກເໜືອໄປຈາກການໂຕ້ວາທີທາງປັດຊະຍາ, ຫຼັກການຂອງຟີຊິກຄວອນຕຳໄດ້ນຳໄປສູ່ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີທີ່ໜ້າສັງເກດ. ການຄຳນວນຄວອນຕຳນຳໃຊ້ຫຼັກການຂອງການຊ້ອນກັນ ແລະ ການພັນກັນເພື່ອປະຕິບັດການຄິດໄລ່ໄດ້ໄວກວ່າຄອມພິວເຕີແບບຄລາສສິກໃນບັນຫາບາງປະເພດ. ເຊັນເຊີຄວອນຕຳມີປະສິດທິພາບດີກ່ວາເຊັນເຊີແບບດັ້ງເດີມໃນດ້ານຄວາມແມ່ນຍຳ ແລະ ຄວາມອ່ອນໄຫວ, ເຊິ່ງມີຄວາມຈຳເປັນໃນການແພດ, ການທະຫານ, ແລະ ການຄົ້ນຄວ້າທາງວິທະຍາສາດ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ການສື່ສານຄວອນຕຳສັນຍາວ່າຈະເປັນຊ່ອງທາງການສື່ສານທີ່ປອດໄພຢ່າງສົມບູນຕໍ່ກັບການດັກຟັງຜ່ານຫຼັກການຂອງຄວາມບໍ່ແນ່ນອນ ແລະ ການພັນກັນຂອງຄວອນຕຳ.
ສະຫຼຸບ
ຟີຊິກຄວອນຕຳຍັງຄົງເປັນຂະແໜງວິທະຍາສາດທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວສູງ ແລະ ລຶກລັບ. ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງມັນ, ເຊັ່ນ: ການຊ້ອນກັນ, ຄວາມບໍ່ແນ່ນອນຂອງ Heisenberg, ການວັດແທກປະລິມານພະລັງງານ, ຄວາມເປັນຄູ່ຂອງຄື້ນ-ອະນຸພາກ, ການເຊື່ອມຕໍ່ຄວອນຕຳ, ແລະ ຟັງຊັນຄື້ນ ແລະ ສົມຜົນ Schrödinger, ບໍ່ພຽງແຕ່ໄດ້ປ່ຽນແປງວິທີທີ່ພວກເຮົາເບິ່ງໂລກເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງໄດ້ປູທາງໃຫ້ແກ່ເຕັກໂນໂລຢີໃນອະນາຄົດທີ່ໜ້າອັດສະຈັນ. ໂດຍການເພີ່ມທະວີຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບໂຄງສ້າງຈຸລະພາກຂອງຈັກກະວານຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ຟີຊິກຄວອນຕຳແມ່ນຢູ່ແຖວໜ້າຂອງການຄົ້ນພົບທາງວິທະຍາສາດ ແລະ ນະວັດຕະກຳເຕັກໂນໂລຢີທີ່ຈະສ້າງຮູບຮ່າງຂອງສະຕະວັດທີ 21 ແລະ ຕໍ່ໆໄປ.
