קוואַנטום טעאָריע אין מאָדערנער פיזיק
פיזיק איז אַ דיסציפּלין וואָס איז שטענדיק געווען אין דער שפּיץ פֿון ענטדעקונג און כידעש. איינע פֿון די מערסט רעוואָלוציאָנערע קאָנצעפּטן אין מאָדערנער פיזיק איז קוואַנטום טעאָריע. די טעאָריע ניט נאָר שאָקלט די יסודות פֿון אונדזער פֿאַרשטאַנד פֿון דער וועלט, נאָר אויך באַפֿלייצט דעם וועג פֿאַר פֿאָרגעשריטענע טעכנאָלאָגיעס וואָס דעפֿינירן דעם דיגיטאַלן עלטער, ווי קוואַנטום קאָמפּיוטערס און קוואַנטום קאָמוניקאַציע.
א קורצע געשיכטע פון קוואנטום טעאריע
קוואַנטום טעאָריע איז אַנטשטאַנען אין די פריע 20סטע יאָרהונדערט אין ענטפער צו דערשיינונגען וואָס האָבן נישט געקענט דערקלערט ווערן דורך קלאַסישער פיזיק, ספּעציעל ניוטאָנישער טעאָריע און מאַקסוועלס עלעקטראָמאַגנעטיזם. ביזן סוף 19טן יאָרהונדערט האָבן וויסנשאַפֿטלער איינגעזען אַז עס זענען געווען אַ צאָל אַנאָמאַליעס אין עקספּערימענטאַלע אָבסערוואַציעס וואָס האָבן נישט געקענט דערקלערט ווערן דורך די געזעצן פון קלאַסישער פיזיק. איינע פון די אַנאָמאַליעס איז געווען דער ספּעקטרום פון שוואַרצער קערפּער ראַדיאַציע. מאַקס פּלאַנק האָט פֿאָרגעלייגט אין 1900 אַז ענערגיע ווערט אַרויסגעלאָזט אָדער אַבזאָרבירט אין דיסקרעטע פּאַקעטן גערופן "קוואַנטאַ". דאָס וואָלט שפּעטער באַקאַנט געוואָרן ווי דער אָנהייב פון קוואַנטום טעאָריע.
עטלעכע יאר שפּעטער, האָט אַלבערט איינשטיין גענומען פּלאַנקס געדאַנקען און זיי גענוצט צו דערקלערן דעם פאָטאָעלעקטרישן עפֿעקט, פֿאָרשלאָגנדיק אַז ליכט אַליין באַשטייט פֿון טיילכלעך באַקאַנט ווי "פֿאָטאָנס". דאָס איז געווען אַ וויכטיקער שריט צו דער ווייטערדיקער אַנטוויקלונג פֿון קוואַנטום מעכאַניק. קוואַנטום טעאָריע איז שפּעטער אויסגעברייטערט געוואָרן דורך נילס באָהר מיט זײַן אַטאָמישן מאָדעל און דורך שרעדינגער און הייזנבערג מיט מער דעטאַלירטע מאַטעמאַטישע פֿאָרמולירונגען.
גרונטלעכע פּרינציפּן פון קוואַנטום טעאָריע
קוואַנטום טעאָריע איז געווען רעוואלוציאנער אין פילע וועגן, הויפּטזעכליך ווייל זי האט איינגעפירט פּרינציפּן וואָס זענען געווען ראַדיקאַל אַנדערש פון קלאַסישער פיזיק. עטלעכע פון די גרונט פּרינציפּן פון קוואַנטום טעאָריע זענען:
1. ענערגיע קוואנטע: ענערגיע איז נישט קאנטינעווערליך ווי קלאסישע פיזיק באהויפטעט, נאר איז אפגעטיילט אין באזונדערע פאקעטן גערופן קוואנטע.
2. טיילכעל-כוואַליע דואַליטעט: סובאַטאָמישע ענטיטעטן, ווי עלעקטראָנען, ווייַזן ביידע טיילכעל און כוואַליע אייגנשאַפטן. דאָס איז ערשט באַשטעטיקט געוואָרן דורך עלעקטראָן דיפראַקציע עקספּערימענטן.
3. כוואַליע פונקציע: יעדע פּאַרטיקל ווערט באַשריבן דורך אַ כוואַליע פונקציע, וואָס כּולל אַלע אינפֿאָרמאַציע וועגן דעם סיסטעם. די כוואַליע פונקציע באַשטימט נישט די פּאָזיציע פֿון דער פּאַרטיקל גלייך, נאָר גיט אַ וואַרשיינלעכקייט פֿאַרטיילונג פֿון וואו די פּאַרטיקל קען געפֿונען ווערן.
4. הייזענבערג'ס אומזיכערהייט פרינציפ: דער פרינציפ זאגט אז עס איז אוממעגלעך צו וויסן די גענויע פאזיציע און מאמענטום פון א פארטיקל גלייכצייטיג. די אומזיכערהייט איז נישט דער רעזולטאט פון דעפעקטיווע מעסט-אינסטרומענטן, נאר א יסודות'דיגע אייגנשאפט פון קוואנטום פארטיקלען.
5. סופּערפּאָזיציע: פּאַרטיקלען קענען עקזיסטירן אין אַ קאָמבינאַציע פון פֿאַרשידענע שטאַטן סיימאַלטייניאַסלי ביז זיי ווערן געמאָסטן. דאָס איז די באַזע פון פילע קוואַנטום דערשיינונגען ווי למשל פֿאַרפּלעכטונג.
6. פארפּלעכטונג: צוויי אדער מער פּאַרטיקלעך קענען זיך פארפּלעכטן וואו זייערע צושטאַנדן זענען פארבונדן אויף אַזאַ אופן אַז אַ מעסטונג אויף איין פּאַרטיקל וועט גלייך אַפעקטירן דעם צושטאַנד פון דעם אַנדערן פּאַרטיקל, נישט קוקנדיק אויף דער דיסטאַנץ וואָס טיילט זיי אָפּ.
דורכפירונג און אַפּליקאַציע
די יסודות'דיגע אונטערשיידן צווישן קלאסישער און קוואנטום פיזיק זענען נישט נאר טעארעטיש נאר אויך פראקטיש. מיט דער צייט האבן זיך אנטוויקלט אסאך אנווענדונגען פון קוואנטום טעאריע וואס האבן געענדערט דעם וועג ווי מיר לעבן. דא זענען עטליכע אינטערעסאנטע ביישפילן.
1. עלעקטראָניק און האַלב-קאָנדוקטאָרן: קוואַנטום פּרינציפּן זענען די יסוד פון האַלב-קאָנדוקטאָר פיזיק. פֿאַרשטיין ענערגיע באַנדס אין מאַטעריאַלן האָט געהאָלפֿן אין דער אַנטוויקלונג פון טראַנזיסטאָרן און דיאָדן, וואָס זענען לעצטנס געוואָרן די יסודות פון אַלע מאָדערנע עלעקטראָנישע דעוויסעס ווי קאָמפּיוטערס און סמאַרטפאָונז.
2. קוואַנטום קאָמפּיוטערס: די מאשינען נוצן סופּערפּאָזיציע און פֿאַרפּלעכטונג צו דורכפירן קאַמפּיוטיישאַנז עקספּאָנענציעל שנעלער ווי קלאַסישע קאָמפּיוטערס פֿאַר אַ ברייט פאַרשיידנקייט פון פּראָבלעמען, אַזאַ ווי פאַקטאָרינג גרויסע נומערן, וואָס איז קריטיש אין קריפּטאָגראַפֿיע.
3. קוואַנטום קאָמוניקאַציע: די טעכנאָלאָגיע אָפפערט די מעגלעכקייט פֿאַר העכסט זיכערע קאָמוניקאַציע דורך די נוצן פון קוואַנטום ענקריפּשאַן, וואָס באַזירט איר זיכערהייט אויף די פונדאַמענטאַלע פּרינציפּן פון קוואַנטום טעאָריע.
4. מעטראָלאָגיע און אַטאָמישע זייגערס: אַטאָמישע זייגערס, די וועלט'ס מערסט פּינקטלעכע, אַרבעטן אויף קוואַנטום פּרינציפּן. זיי ווערן ברייט געניצט אין GPS נאַוויגאַציע סיסטעמען און אין וויסנשאַפטלעכער פאָרשונג וואָס ריקווייערז גאָר פּינקטלעכע צייט מעסטונגען.
5. נייע מאַטעריאַלן: די אַנטוויקלונג פון מאַטעריאַלן מיט עקזאָטישע אייגנשאַפטן, ווי הויך-טעמפּעראַטור סופּערקאָנדוקטאָרן און טאָפּאָלאָגישע מאַטעריאַלן, איז באַזירט אויף קוואַנטום פּרינציפּן. די פאָרשונג גייט ווייטער און צוזאָגט רעוואָלוציאָנערע אַפּליקאַציעס אין דער צוקונפֿט.
6. לאַזערס: לאַזער טעכנאָלאָגיע, אויסגעטראַכט אין די 1960ער יאָרן, איז אויך באַזירט אויף אַ קוואַנטום פארשטאנד פון די ינטעראַקציע פון ליכט און מאַטעריע. לאַזערס האָבן אַ ברייט קייט פון אַפּלאַקיישאַנז, פון שניידן און וועַלדינג מאַטעריאַלס, צו מעדיציניש כירורגיע, צו טעלעקאָמוניקאַציע.
טשאַלאַנדזשיז און קאָנטראָווערסיעס
טראָץ אירע פילע הצלחות, שטייט קוואַנטום טעאָריע אויך פאר א צאָל שוועריקייטן און קאָנטראָווערסיעס. איינער פון די מערסט באַרימטע איז דער שרעדינגער'ס קאַץ פּאַראַדאָקס, וואָס אונטערשטרייכט פּראָבלעמען אין דער אינטערפּרעטאַציע פון קוואַנטום מעכאַניק, ספּעציעל וועגן מעסטונג און סופּערפּאָזיציע. דער פּאַראַדאָקס פרעגט ווי און ווען אַ קוואַנטום סיסטעם קלייבט זיך אויס איינער פון פילע מעגלעכע סופּערפּאָזיציע שטאַטן.
דערצו, זענען דא פארשידענע אינטערפּרעטאַציעס פון קוואַנטום טעאָריע, ווי צום ביישפּיל די קאָפּנהאַגן אינטערפּרעטאַציע, די פילע-וועלטן אינטערפּרעטאַציע, באָהמיאַן מעכאַניק, און אַנדערע, וואָס פּרוּוון צו צושטעלן אַן אַנדער בילד פון ווי דער אוניווערס אַרבעט אויף דעם קוואַנטום לעוועל.
די צוקונפט פון קוואַנטום טעאָריע
פֿאָרשונג אין קוואַנטום טעאָריע גייט ווײַטער פֿאָרויס מיט אַ שנעלן טעמפּאָ. איין געביט פֿון אינטענסיווער פֿאָרשונג איז קוואַנטום גראַוויטאַציע, אַ פֿאַרזוך צו פֿאַרבינדן קוואַנטום טעאָריע מיט אײַנשטײַנס אַלגעמיינער רעלאַטיוויטעט, עפּעס וואָס איז ביז איצט נישט געווען מצליח.
דערצו, ווייטערדיגע אנטוויקלונג פון קוואנטום טעכנאָלאָגיעס, ווי קוואנטום קאָמפּיוטערס און קוואנטום קאָמוניקאַציע, קען רעוואלוציאנירן פארשידענע אַספּעקטן פון מענטשלעך לעבן נאָך ווייטער.
קעסימפּולאַן
קוואַנטום טעאָריע איז געווען און בלייבט איינע פון די וויכטיקסטע און טיפסטע טעאָריעס אין פיזיק. זי גיט נישט נאָר נייע איינזיכטן אין דער פונדאַמענטאַלער נאַטור פון דער וועלט, נאָר אויך די באַזע פֿאַר פילע פון די אַוואַנסירטע טעכנאָלאָגיעס וואָס דאָמינירן די מאָדערנע וועלט. כאָטש עס זענען דאָ שוועריקייטן און פּראָבלעמען וואָס בלייבן צו סאָלווען, איז דער פּאָטענציאַל פון קוואַנטום טעאָריע כּמעט אומבאַגרענעצט, און צוזאָגט אַ צוקונפֿט פול מיט כידעש און ענטדעקונג.
אזוי, ווייטערדיגע פארשונג אין קוואנטום טעאריע איז נישט נאר וויכטיג פאר וויסנשאפט, נאר האט אויך ברייטע פראקטישע אימפליקאציעס, וואס קענען פונדאַמענטאַל ענדערן דעם וועג ווי מיר לעבן און אינטעראַקטירן מיט דער וועלט.
