Previous Entry Share Next Entry
Перс
seva_riga

Что такое квант?

На нынешнем ликбезе мы вынесем мозг рядовому гуманитарию темой, которая давно его интересует, но любые попытки почитать научно-познавательную литературу оканчивается зависанием над первой же формулой. Сейчас мы попросим всех физиков закрыть глаза и уши и расскажем остальным, что такое кванты. Наверняка, вы все постоянно встречаете это слово в литературе, телевизорах, интернетах, шаражкиных конторах и нанотехнолохотронах. Пора уже восполнить пробел и немножко врубиться в тему.


Что такое кванты физика, квантовая механика, юмор, длиннопост

Самый простой способ объяснить, что такое кванты – это (внезапно, да?) аналогия.

Возьмем расстояние между вашими глазами и монитором. Чисто математически это расстояние можно разделить на несколько отрезков. Сначала вполовину, потом еще на четыре, затем на восемь частей. И так, например, до бесконечности. И может показаться, что если вы захотите ткнуть пальцем в монитор, то не сможете это сделать, потому что это расстояние делится до бесконечности. Но вы знаете, что физически вы это сделаете без проблем, потому что, по-видимому, существует мельчайшая единица расстояния, меньше которой уже ничего нет.

Раньше считали, что мельчайший размер имеет атом, но нынче ученые докопались аж до кварков и суперструн (последние скорее нет, чем да, но звучат круто). Но вопрос определения мельчайшего расстояния оставим физикам – рано или поздно нам предъявят эталон. Факт в том, что наш опыт подтверждает, что деление отрезка в реальности не бесконечно.

Эти рассуждения близки известному парадоксу Ахиллеса и черепахи. Древние тоже задумывались о бесконечности деления пространства. Так то!

Что такое кванты физика, квантовая механика, юмор, длиннопост

Теперь возьмем другой пример из жизни. Энергию как она есть. Вы поджарили шашлык, и он, стало быть, теперь горячий. Излучает тепло, которое в общем случае является тем, что мы называем энергией, а физики - электромагнитными волнами. Жизненный опыт нам подсказывает, что энергия существует в виде непрерывных волн (помните, непонятные синусоиды на уроках алгебры). То есть энергия, как мы считаем, излучается непрерывно. До начала XX века все ученые мира тоже так думали.

А вот и фигушки. Выяснилось, что существует конечный кусочек энергии. Самая маленькая порция энергии, меньше которой не существует. Как и в случае с расстоянием, передачу энергии можно делить на кусочки (или пакеты, если вы, простигосподи, вэб-программист, и вам так понятнее). Самый крошечный кусочек энергии и называют квантом.

Что такое кванты физика, квантовая механика, юмор, длиннопост

Собственно на этом можно и закончить. Но ведь вам наверняка интересно, как это было обнаружено, да и почему из такого пустяка родилась целая наука – квантовая физика.

О том, что кванты существуют, никто не догадывался. Пока физики чисто из интереса не решили попрактиковаться в расчетах на всяких идеальных ситуациях. Они заморочились на так называемом абсолютно черном теле. Это такая выдуманная фиговина, типа духовки, которую нагревают, а она при этом не теряет (не отражает) ни капельки энергии - все тепло забирает себе без остатка.

Эта гипотетическая духовка после нагревания, разумеется, тоже начнет излучать тепло. Физики стали считать, сколько тепла (энергии) будет излучать такая духовка. И неожиданно у них по тогдашним, казалось бы логичным, формулам умника Максвелла выходила бесконечная энергия. Это была засада – практика показывала, что в реальности подобные бесконечности не наблюдается вообще нигде и тем более в духовках. И вот на этой ерунде вся классическая физика пошла дремучим лесом.

Что такое кванты физика, квантовая механика, юмор, длиннопост

Первым что-то путное высказал Макс Планк – дедушка квантовой физики. Он чисто по-студенчески подогнал результат под задачу, придумав формулу, из которой следовало, что энергия излучается порциями. То есть каждая электромагнитная волна несет в себе определенное количество энергии, пропорциональное частоте этой волны. Чем больше частота волны, тем больше энергии несет в себе один квант. Коэффицент пропорциональности назвали постоянной Планка, которая впоследствии оказалась не просто какой-то случайной цифрой, а фундаментальной физической величиной вселенского масштаба.

Интересная аналогия: когда мы играем на скрипке, и плавно увеличиваем громкость, то на самом деле громкость растет не непрерывно, а скачками, но такими маленькими, что мы не замечаем этого.

Что такое кванты физика, квантовая механика, юмор, длиннопост

Планк, к сожалению, сам не понял, что открыл – до конца жизни он был противник квантовой физики. Квантование энергии было вообще очень оскорбительным для классиков. Один известный ученый-шутник (Георгий Гамов, советский эмигрант, кстати) объяснял квантование энергии так: это все равно, что природа разрешила либо пить целый литр пива сразу, либо вообще не пить ничего, не допуская промежуточных доз. Ну или аналогия от нас: вы покупаете пиво только в бутылках (разной емкости), но никакого розливного пива! Так получается и с энергией.

Формула Планка для излучения абсолютно черного тела выдала адекватный результат без всяких бесконечностей. Потому что кусочки энергии в отличие от бесконечно малых величин можно подсчитать. После этого научный мир замер в нехорошем предчувствии.

Что такое кванты физика, квантовая механика, юмор, длиннопост

Окончательно добил классическую физику Эйнштейн. Его первым открытием была совсем не теория относительности - он сумел объяснить загадку фотоэффекта. За что и получил нобелевскую премию (а совсем не за ТО).

Фотоэффект - это когда свет падает на пластинку и выбивает из нее электроны. Только вот энергия выбитых электронов не зависит от увеличения мощности (яркости) света, хоть ставь сто ламп, но увеличивается только число электронов, а не их скорость. Энергия же выбитых из пластинки электронов растет, если увеличить частоту волны света, уменьшая ее длину: то есть посветить не красным, а, например, фиолетовым светом. Свет с малой частотой, типа очень красного, вообще не производит эффекта. Это, кстати, напрямую касается великой тайны, почему фотографии проявляют при красном свете - только этот цвет не засвечивает пленку, не выбивает электроны, улавливаете?

Явление фотоэффекта вообще никто не мог объяснить в рамках классической физики.

На картинке, походу, нарисован прибор для изучения фотоэффекта.

Что такое кванты физика, квантовая механика, юмор, длиннопост

Никто не мог объяснить, кроме агента мировых заговорщиков Эйнштейна. Чтобы ответить, почему цвет падающего луча света, а не его энергия, определяет скорость выбиваемых электронов, Эйнштейн решил перенести идейки о порциях энергии Планка на световую волну. Ведь озадаченный Планк применял свою теорию только к тепловым излучениям.

Для начала Эйнштейн впервые озвучил идею, что свет можно и нужно рассматривать не как волну, а как частицу (впоследствии ее назовут фотоном, а Эйнштейн называл ее световым квантом). Для любознательных: обычная лампочка в 100 Ватт излучает в секунду примерно сто миллиардов миллиардов фотонов (это 10 в 20 степени).

При фотоэффекте в силу размеров сражение между электроном и фотоном идет один на один. Чтобы фотон при столкновении с электроном вырвал последний из металлической пластинки, он должен иметь для этого достаточное количество энергии. А если применить формулу Планка именно для света, то выходило, что энергия каждого фотона пропорциональна частоте световой волны, то есть отдельно взятый фотон обладает определенной энергией, зависящей от собственной частоты. Вот и получалось, что частота света (его цвет) определяет скорость вылетающих электронов, а интенсивность (яркость) света влияет только на количество выбитых электронов.

Это как сотни детишек будут сбивать снежками сосульки, но никто не сможет докинуть, а потом придет переросток из старшей группы и метнет снежок до самой крыши и собьет цель.

Таким образом, Эйнштейн показал, что электромагнитная волна (свет) состоит из маленьких частиц – фотонов, которые в свою очередь представляют собой маленькие порции или кванты света.

Что такое кванты физика, квантовая механика, юмор, длиннопост

И после этого мир уже никогда не был прежним. Физики столкнулись с невероятным для макромира явлением, что материя может быть одновременно и частицей и волной, что энергия не делится бесконечно, а очень даже кратна некоему значению (постоянной Планка), что эти самые кванты обладают такими свойствами, что расскажи кому в приличной компании – не поверят и вызовут санитаров.

Эйнштейн был злостным противником квантовой физики. Он до самой смерти держал оборону, считая, что квантовые явления можно как-то нормально объяснить. Но разные там Нильсы Боры, Гейзенберги, Ландау и прочие открывали все новые и новые свойства квантов. А в 50-е годы, уже после смерти Эйнштейна квантовые штучки были подтверждены экспериментально и окончательно.

Благодарим за внимание! Продолжение следует.

Источник

NB: Все изображения взяты из гугла (поиск по картинкам) - авторство определяется там же.

Незаконное копирование текста преследуется, пресекается, ну, и сами знаете...


promo seva_riga april 9, 2016 20:26 92
Buy for 500 tokens
В продолжение материала Юли Бражниковой " Друг моего врага", в котором автор обозначила актуальную проблему управляемого роста русофобии в сопредельных с Россией государствах, предлагаю вашему вниманию собственный вариант контрповедения, отвечающий на вопрос "Что делать?".…

  • 1

Здесь у Вас явная ошибка

Вы написали:
"существует конечный кусочек энергии. Самая маленькая порция энергии, меньше которой не существует. Как и в случае с расстоянием, передачу энергии можно делить на кусочки (или пакеты, если вы, простигосподи, вэб-программист, и вам так понятнее). Самый крошечный кусочек энергии и называют квантом."
_______________
Нет никакого "самого крошечного кусочка энергии".
Просто хотя бы потому, что распределение чернотельного излучения не обрезано снизу. Оно всюду гладко.

Да уш, додифференцировался до ручки...

Это с каждым бывает.

Все мы ошибаемся, это нормально. Более того, порой именно ошибка заставляет посмотреть на проблему под другим углом и сделать открытие.

>Окончательно добил классическую физику Эйнштейн. Его первым открытием была совсем не теория относительности - он сумел объяснить загадку фотоэффекта. За что и получил нобелевскую премию (а совсем не за ТО).

Да да, взял труды Столетова и Планка и вывел свои. Гений же!

>Планк, к сожалению, сам не понял, что открыл – до конца жизни он был противник квантовой физики. Квантование энергии было вообще очень оскорбительным для классиков.
Полная хрень. Человек пишет формул и законы и сам не понимает что пишет. Стрелка осциллографа же!

>И после этого мир уже никогда не был прежним. Физики столкнулись с невероятным для макромира явлением, что материя может быть одновременно и частицей и волной, что энергия не делится бесконечно, а очень даже кратна некоему значению (постоянной Планка), что эти самые кванты обладают такими свойствами, что расскажи кому в приличной компании – не поверят и вызовут санитаров.
Ничего, что корпускулярно-волновой дуализм солнечного света от сюда же появился? Как и всякие там синусоиды звуковой волны и прочая?
В общем сева перепостил какую то хрень от какого то гуманитария.


Понял на уровне обывателя. Доказать, естественно, не могу.

Не ведитесь, православные - это всё гейзенберги, ландау и прочие лифшицы придумали, что-б смущать русского человека.

А католикам с иудеями тоже не вестись? Про мусульман и не говорю. Для них гейсберги совсем беда. Поэтому то ландау с лившицами и жили среди православных

Сознание первично, а материя вторична. Это и есть ответ на квантовый парадокс.

 сто миллиардов миллиардов фотонов (это 10 в 20 степени).
Сто миллиардов - это 100 000 000 000 т.е 10^11


Уважаемый докладчик не раскрыл роль квантов в капиталистическом строительстве.
И, апорию Зенона с черепахой , считаем вредной , для оного же строительства . Предлагаем исключить её из итогового текста заметки )

Edited at 2018-03-04 09:00 am (UTC)

И еще одна маленькая просьба - уважаемый докладчик почему-то не привел основные формулы и табличные данные, демонстрирующие степень влияния (и преимущества) квантовой и корпускулярной теории на коэффициент посконности скреп.

Надеемся, в следующем издании этого труда автор внесет эти несомненно полезные исправления и дополнения.

Прошу извинить, но я за скрепы. К этой части доклада претензий нет, кроме, конечно, использования стационарного уравнения шредингера вместо нестационарного, на первом рисунке, для расчета квантования уровней волновой функции.

> мы вынесем мозг рядовому гуманитарию

"Квант" - это журнал. И нефиг тут всякое разводить!:)

Одновременно с пониманием, что атомы были сформированы из частиц различной природы - субатомных частиц - возникла наука о квантовой механике. Вещества сравнивались и измерялись, рассчитывался электрический поток - степень внедрения частиц, необходимая для того, чтобы вызвать заметный разрыв связанных друг с другом атомов, и всё это вошло в подобающую таким исследованиям науку - квантовую механику. То, что является помехой для получения данных, входящих в формулы - это недостаток у человечества знания вообще о субатомных частицах и множестве разных типов, которые вызывают существующие энергетические волны. Если попросить вычислить количество воды, требуемой для вращения водяного колеса с данной скоростью и в течение данного периода времени, но не будет сказано, что иногда температура будет опускаться ниже точки замерзания или что в другое время вода будет течь в обратном направлении, то расчёты постоянно будут неверными.

Квантовая механика выявляет неизвестные факторы из сопоставления данных, полученных при тщательном наблюдении, так что формулы являются результатом наблюдения данных и их изменений, а не получены из теории. В этом смысле они точны, но если в теоретическом аспекте наука становится безудержной, когда ожидается, что данные, привязываемые к наблюдаемым фактам, стоят после теории на втором месте, - факты будут следовать за теорией. Наш совет - придерживаться наблюдений, которые вы в чём-то получили, по крайней мере - как способом (для получения выводов).

В течение нескольких последних столетий человечество перешло:

от концепции мира вокруг него, состоящего из твердых, жидких, газообразных и духовных форм,
к мнению, что Вселенная, раскинувшаяся вокруг него, состоит из материальных, энергетических и духовных форм,
к идее о том, что и материя, и энергия состоят из одной и той же субстанции - из субатомных частиц.

Человечество в последнее время начало расщеплять атом на исходные составные субатомные частицы, и всё больше говорит об энергии как о быстро движущихся частицах, имеющих волновую природу, степень проявления волновой природы которых, мощность и скорость вращения или то, что люди называют частотой, - переменны. Тот факт, что энергия может являться движущейся субатомной частицей, образующей материю, становится всё в большей мере общепринятым. Впрочем, почему всё же она находится в движении, и почему движется как волна, пока остаётся небольшой тайной.


Edited at 2018-03-04 11:13 am (UTC)

что удерживает волну в фотоне от разлёта во все стороны? спрашивал разных физиков, все какую-то пургу несли. причём каждый свою.

Edited at 2018-03-04 11:16 am (UTC)

В СССР издавался научно-популярный журнал "Квант". Читал в детстве с интересом...
Вот и сейчас, с удовольствием вчитывался в статью )))
Спасибо

В действительности всё не так как на самом деле!

Честная физика. Статьи и эссе.

О.Х.Деревенский

Вы же, дяденьки, понятия не имеете о том, как работает атомная бомба. Когда вы наконец скажете нам правду: кто растолковал вам, как эту бомбу сделать?

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие.

1. История физики, изложенная курам на смех.
1.1. С чего начинается физика.
1.2. Физика времён античности.
1.3. Средневековая физика.
1.4. «Просвещённый» XIX век.
1.5. «Научно»-техническая революция ХХ века.

2. Бирюльки и фитюльки всемирного тяготения.
2.1. Воззрения официальной физики на тяготение.
2.2. Опыт Кавендиша и причуды гравиметрии.
2.3. Солнечная система и приливные явления.
2.4. Аномалии системы «Земля-Луна».
2.5. Ещё раз о лабораторных… болванчиках.

3. Фиговые листки теории относительности.
3.1. Предыстория появления ТО.
3.2. Эйнштейновский монументализм.
3.3. О системах отсчета.
3.4. Сверхсветовые скорости? Пожалуйста!
3.5. …И другие интересные предсказания ТО.
3.6. А ведь всё просто!
3.7. О святой и непорочной ОТО
3.8. …И о релятивистской астрофизике.
3.9. Итого, для чего нужна ТО ?

4. Фокусы-покусы квантовой теории.
4.1. Предыстория возникновения квантовой теории.
4.2. Квантовые подходы к тупикам теоретической физики.
4.3. Тьма проблем со светом.
4.4. Так что же такое свет?
4.5. Сага об электроне.
4.6. Сказки о демонах и чудищах.
4.7. Волновая механика и вероятностные интерпретации.
4.8. Квантовая теория… поля.
4.9. Физика атомного ядра и квантовая хромодинамика.

5. Догонялки с теплотой.
5.1. О теплоте и теплотворной материи.
5.2. Скрытая теплота и температура плавления.
5.3. Механический эквивалент теплоты и «начала» термодинамики.
5.4. Что же такое температура?
5.5. Тепловые эффекты химических реакций.
5.6. Горение, взрыв и детонация. В чём разница?
5.7. Об энергии ядерного распада. О работе Солнца.
5.8. Энергия живых организмов.

6. Жмурки с электричеством.
6.1. Немного истории.
6.2. Электричество и частицы вещества.
6.3. Загадки электрического заряда.
6.4. Об электрическом токе в металлах.
6.5. Сверхпроводимость или…?
6.6. Электротоки и электролиты.
6.7. О диэлектриках.
6.8. О полупроводниках.
6.9. О радиоволнах.

7. Стратегическая ошибка современной физики.
7.1. «Бог не играет в кости!» Он играет в программирование!
7.2. Гримасы всемирного тяготения.
7.3. «Отделил Он свет от тьмы…» Да толку-то?
7.4. Влезай – не убьёт!
7.5. Держи «гения всех времен и народов»!
7.6. Их любимые сказочки про белого бычка.
7.7. Это – мыслители или толпа?
7.8. Как науку физику используют для управления людьми.

http://otstoja.net/derev/

То же мне волшебники, которые мало, что сами поняли.
есть фотоны
есть фононы
и всё это стоячие волны материи

В СССР тоже предлагали задуматься простым обывателям телезрителям/
Помню было ужжжасно интересно, и даже что-то понятно.

https://www.youtube.com/watch?time_continue=705&v=zM1lygfq7AY

Никак прямая ссылка не вставляется.

Edited at 2018-03-04 02:41 pm (UTC)

Зря вы за это взялись.

Картинка про Ахиллеса и черепаху знакома из книги которая была прощелкана в детстве
Не напомните название?

  • 1
?

Log in

No account? Create an account