גרונטלעכע פּרינציפּן פון קוואַנטום פיזיק: אויספאָרשן דעם אוניווערס אויף אַ מיקראָסקאַלע
קוואַנטום פיזיק איז איינע פון די מערסט רעוואלוציאנערע און אומפארזעבארע צווייגן פון פיזיק, וואס ענטפלעקט גרונטלעכע קאנצעפטן פון דעם אוניווערס דורך די לינזע פון מיקראסקאפישע אינטעראקציעס און טיילכלעך. א שנעל-אנטוויקלענדיקע דיסציפלין זינט דעם פריען 20סטן יארהונדערט, קוואַנטום פיזיק אָפערט א נייעם בליק אויף דער רעאליטעט וואס שטימט נישט שטענדיק מיט אונזערע טעגלעכע אינטואיציעס. פארשטיין די גרונטלעכע פרינציפן פון קוואַנטום פיזיק האט נישט נאר פארברייטערט אונזער פארשטאנד פון דעם אוניווערס, נאר אויך פארגעשריטענע טעכנאָלאָגיע דורך אומצייליקע ענטדעקונגען און אַפּליקאַציעס, פון קוואַנטום קאָמפּיוטינג ביז קריפּטאָגראַפֿיע.
1. קוואַנטום סופּערפּאָזיציע
סופּערפּאָזיציע איז אַ יסודותדיקער פּרינציפּ אין קוואַנטן פיזיק, וואָס זאָגט אַז פּאַרטיקלען ווי עלעקטראָנען קענען עקזיסטירן אין קייפל שטאַטן סיימאַלטייניאַסלי. אין קלאַסישער מעכאַניק , קען אַ באַל, למשל, זיין אין אָדער אָרט A אָדער אָרט B, אָבער נישט ביידע סיימאַלטייניאַסלי. אָבער, אין דער קוואַנטן וועלט, קענען פּאַרטיקלען עקזיסטירן אין קייפל שטאַטן אָדער פּאָזיציעס סיימאַלטייניאַסלי ביז אַ מעסטונג ווערט געמאַכט. דער פּרינציפּ ווערט עלעגאַנט אילוסטרירט אין דעם טאָפּל-שפּאַלט עקספּערימענט, וואָס ווייזט אַז פּאַרטיקלען קענען אַקטירן ווי כוואַליעס און ינטערפיראַנס ביז זיי ווערן באַאָבאַכט ווי פּאַרטיקלען.
2. הייזענבערג'ס אומזיכערהייט
דער הייזענבערג אומזיכערהייט פרינציפ, פארמולירט דורך ווערנער הייזענבערג אין 1927, זאגט אז עס איז דא א יסודות'דיגע גרענעץ צו ווי גענוי מיר קענען וויסן געוויסע פּאָרן פון וועריאַבלען, ווי צום ביישפּיל די פּאָזיציע און מאָמענטום פון אַ פּאַרטיקל. ווי מער גענוי מיר וויסן די פּאָזיציע פון אַ פּאַרטיקל, אַלץ גרעסער די אומזיכערהייט וועגן זיין מאָמענטום, און פארקערט. דערצו, די אומזיכערהייט איז נישט אַ רעזולטאַט פון די לימיטאַציעס פון אונדזערע מעסט-אינסטרומענטן, נאָר איז אַן אייגנשאַפט פון דער קוואַנטום וועלט אַליין. דער פּרינציפּ ענדערט אונדזער מיינונג וועגן דעטערמיניזם און ימפּליצירט אַז אויף דער קוואַנטום וואָג, האט דער אוניווערס אַן אינעווייניקסטן קאָמפּאָנענט פון אומזיכערהייט.
3. ענערגיע קוואַנטיזאַציע
אין קלאַסישער פיזיק, איז ענערגיע באַטראַכט געוואָרן ווי קאָנטינויִערלעך. אָבער, קוואַנטום פיזיק האָט איינגעפירט דעם באַגריף אַז ענערגיע אויף דעם מיקראָסקאָפּישן לעוועל איז קוואַנטיזירט, דאָס הייסט אַז עס זענען נאָר אַ געוויסע סכום כוחות וואָס אַ סיסטעם קען אַבזאָרבירן. דאָס איז ערשט דעמאָנסטרירט געוואָרן דורך מאַקס פּלאַנק אין די פריע 1900ער יאָרן ווען ער האָט פּרובירט צו דערקלערן שוואַרץ-קערפּער ראַדיאַציע . אַלבערט איינשטיין האָט שפּעטער אויסגעברייטערט דעם באַגריף דורך דערקלערן דעם פאָטאָעלעקטרישן עפֿעקט, וואָס האָט געוויזן אַז ליכט עמיטירט ענערגיע אין דיסקרעטע פּאַקעטן גערופן פאָטאָנען. דאָס האָט געפֿירט צו דער פֿאַרשטענדעניש אַז סובאַטאָמישע פּאַרטיקלען האָבן דיסקרעטע ענערגיע לעוועלס און אַז איבערגאַנגען צווישן זיי דאַרפן אָדער עמיטירן ספּעציפֿישע קוואַנטן פון ענערגיע.
4. כוואַליע-פּאַרטיקל דואַליטעט
נאך א פענאמען וואס פארשטארקט די מאדנעקייט פון דער קוואנטום וועלט איז כוואליע-טיילכעל דואליטעט, וואס זאגט אז סובאטאמישע טיילכלעך קענען אויסשטעלן אייגנשאפטן פון ביידע כוואליעס און טיילכלעך, לויט ווי מען מעסט זיי. עלעקטראנען, למשל, קענען זיך אויפפירן ווי כוואליעס ווען מען באאבאכט זיי נישט אדער ווי טיילכלעך ווען מען באאבאכט זיי. דער פרינציפ איז געווארן געטעסט און באוויזן דורך פארשידענע עקספערימענטן, ווי צום ביישפיל דער דאבל-שפאלטן עקספערימענט און עקספערימענטן מיט ליכט ביי פארשידענע כוואליע-לענג.
5. קוואַנטום פֿאַרפּלעכטונג
קוואַנטום פֿאַרבונדנקייט, אדער פֿאַרפּלעכטונג ווי עס איז מער באַקאַנט, איז איינער פֿון די מערסט מיסטעריעזע און פֿאַרכאַפּנדיקע אַספּעקטן פֿון קוואַנטום פֿיזיק. ווען צוויי פּאַרטיקלעך זענען פֿאַרפּלעכטן, זענען זייערע צושטאַנדן פֿאַרבונדן איינער מיטן אַנדערן אויף אַזאַ אופֿן אַז מעסטן דעם צושטאַנד פֿון איין פּאַרטיקל סיימאַלטייניאַס באַשטימט דעם צושטאַנד פֿון דעם אַנדערן, נישט קוקנדיק אויף דער דיסטאַנץ וואָס טיילט זיי אָפּ. דער באַגריף האָט טיף געשטערט איינשטיין, וועלכער האָט עס גערופֿן "שרעקלעכע אַקציע אויף אַ דיסטאַנץ". אָבער, לאַבאָראַטאָריע עקספּערימענטן האָבן קאָנסיסטענט באַשטעטיקט די רעאַליטעט פֿון פֿאַרפּלעכטונג, וואָס איצט פֿאָרמירט די יסוד פֿאַר צוקונפֿטיקע קוואַנטום טעכנאָלאָגיעס, אַרייַנגערעכנט קוואַנטום טעלעקאָמוניקאַציע און קוואַנטום קאָמפּיוטינג.
6. כוואַליע פֿונקציע און שרעדינגער גלייכונג
אין צענטער פון קוואנטום פיזיק איז די כוואַליע פונקציע, וואָס באַשרײַבט די וואַרשיינלעכקייט פון געפֿינען אַ פּאַרטיקל אין אַ באַשטימטן צושטאַנד. די שרעדינגער גלייכונג, פֿאָרמולירט דורך ערווין שרעדינגער אין 1926, איז אַ יסודותדיקע גלייכונג וואָס באַשרײַבט ווי אַ פּאַרטיקל'ס כוואַליע פונקציע עוואַלוציאָנירט איבער צײַט. די גלייכונג איז ענלעך צו די געזעצן פון באַוועגונג אין קלאַסישער מעכאַניק, אָבער געווענדט צו וואַרשיינלעכקייט כוואַליעס. די לייזונג צו דער שרעדינגער גלייכונג גיט אינפֿאָרמאַציע וועגן דער וואַרשיינלעכקייט פֿאַרטיילונג פון עלעקטראָנען אין אַן אַטאָם, וואָס העלפֿט דערקלערן אַטאָמישע סטרוקטור און כעמיש נאַטור.
7. קוואַנטום אינטערפּרעטאַציע און פילאָסאָפֿיע
קוואַנטום פיזיק פירט צו פארשידענע אינטערפּרעטאַציעס פון דער רעאַליטעט וואָס ווערן נאָך דעבאַטירט. די קאָפּנהאַגן אינטערפּרעטאַציע, פיאָנירט דורך נילס באָהר און ווערנער הייזנבערג, זאָגט אַז די כוואַליע פונקציע פאַלט צוזאַמען אין אַן איינציקער, באַשטימטער רעאַליטעט נאָר ביים מעסטונג. דערווייל, די פילע-וועלטן אינטערפּרעטאַציע, פארגעשלאגן דורך היו עווערעט אין 1957, זאָגט אַז אַלע מעגלעכע רעזולטאַטן פון דער כוואַליע פונקציע פּאַסירן טאַקע, אָבער אין פאַרשידענע וניווערסעס. עס איז אויך די באָהמיאַנישע אינטערפּרעטאַציע, וואָס לייגט צו באַהאַלטענע וועריאַבאַלן צו ראַטעווען דעטערמיניזם. יעדע פון די אינטערפּרעטאַציעס האט פונדאַמענטאַלע פילאָסאָפֿישע אימפּליקאַציעס פֿאַר רעאַליטעט, וויסן און אָבסערוואַציע אין אונדזער וניווערס.
8. קוואַנטום טעכנאָלאָגיע
ווייטער פון פילאסאפישע דעבאטע, האבן די פרינציפן פון קוואנטום פיזיק געפירט צו באמערקבארע טעכנאלאגישע אנטוויקלונגען. קוואנטום קאמפיוטינג ניצט די פרינציפן פון סופערפאזיציע און פארפּלעכטונג צו דורכפירן קאלקולאציעס פיל שנעלער ווי קלאסישע קאמפיוטערס אויף געוויסע סארטן פראבלעמען. קוואנטום סענסארן איבערשטייגן קאנווענציאנעלע סענסארן אין פּרעציזיע און סענסיטיוויטי, וואס זענען וויכטיג אין מעדיצין, מיליטער, און וויסנשאפטלעכע פארשונג. דערצו, קוואנטום קאמוניקאציע צוזאגט א גאנץ זיכערן קאמוניקאציע קאנאל קעגן אויסהערן דורך די פרינציפן פון קוואנטום אומזיכערהייט און פארפּלעכטונג.
קעסימפּולאַן
קוואַנטום פיזיק בלייבט אַ העכסט דינאַמיש און מיסטעריעז פעלד פון וויסנשאַפֿט. אירע יסודותדיקע פּרינציפּן, ווי סופּערפּאָזיציע, הייזנבערג אומזיכערקייט, ענערגיע קוואַנטיזאַציע, כוואַליע-פּאַרטיקל דואַליטעט, קוואַנטום קאָנעקטיוויטי, און די כוואַליע פונקציע און שרעדינגער גלייכונג, האָבן ניט בלויז טראַנספאָרמירט דעם וועג ווי מיר זען די וועלט, נאָר אויך געפּלאַסטערט דעם וועג פֿאַר ערשטוינלעכע צוקונפֿט טעכנאָלאָגיעס. דורך קעסיידער פֿאַרטיפֿן אונדזער פֿאַרשטאַנד פֿון דער מיקראָסטרוקטור פֿון דער וניווערס, איז קוואַנטום פיזיק אין דער פֿאָדערשטער ריי פֿון וויסנשאַפֿטלעכע ענטדעקונג און טעקנאַלאָגישע כידעש וואָס וועט פֿאָרמען דעם 21סטן יאָרהונדערט און ווייטער.
