Что такое суперпозиция в физике простыми словами

Квантовая физика для начинающих

Квантовая физика является молодой наукой, что не мешает появлению в ней фантастических гипотез. Перспективы квантовой физики способны поразить любое сознание. Вот лишь несколько примеров: появление квантовой криптографии, основанной на передаче информации отдельными фотонами, и развитие квантового компьютера, который использует квантовую суперпозицию и квантовую запутанность для работы с информацией.

Хотите понять квантовую физику? Не пытайтесь ассоциировать эту науку с классической физикой. Тогда вы сможете взглянуть на мир иначе.

Квантовая гипотеза Планка

Днём рождения квантовой физики считается 14 декабря 1900 года, когда Макс Планк предложил теоретический вывод о соотношении между температурой тела и испускаемым им излучением. Он гласил: энергия электромагнитной волны может излучаться и поглощаться исключительно целыми порциями — квантами. Формула энергии кванта:

e = nh,

где e — энергия излучения, n — частота излучения, h — постоянная Планка.

Это предположение показывало, что законы классической физики неприменимы к микромиру.

Эйнштейн и фотоэлектрический эффект

В 1905 году Альберт Эйнштейн объяснил фотоэффект, опираясь на квантовую гипотезу Планка.

Фотоэлектрический эффект — явление вылета электрона из твёрдых и жидких тел под воздействием электромагнитного излучения.

Учёный предположил, что электромагнитная волна (которой считался свет) состоит из световых квантов (фотонов). Поглощение света происходит так, что фотоны квантами передают собственную энергию электронам вещества. При фотоэффекте часть электромагнитного излучения отражается от поверхности металла, а другая попадает внутрь и там поглощается. Электрон получает энергию от фотона и совершает работу выхода из вещества, приобретая начальную скорость.

где h — постоянная Планка, n — частота электромагнитного излучения, A — работа выхода, mv^2/2— кинетическая энергия вышедшего электрона.

Это уравнение объясняет все законы внешнего фотоэлектрического эффекта:

• Суммарное число фотоэлектронов, покидающих поверхность вещества, прямо пропорционально числу фотонов, попадающих на поверхность вещества.
• Максимальная кинетическая энергия фотоэлектрона зависит от частоты электромагнитного излучения и работы выхода, но не зависит от интенсивности электромагнитного излучения.
• Для каждого вещества есть граница частоты электромагнитного излучения, ниже которой фотоэффект не наблюдается. Эта частота и соответствующая длина волны называется красной границей фотоэффекта. Она зависит от работы выхода, химической природы вещества и состояния поверхности.

Благодаря явлению внешнего фотоэффекта мы смотрим фильмы со звуком. Фотоэлемент позволял превратить звук, запечатлённый на киноплёнке, в слышимый. Свет обычной лампы проходил через звуковую дорожку киноплёнки, преобразовывался и попадал на фотоэлемент. Чем больше света проходило через дорожку, тем громче был звук в динамике.

Не начинайте изучение квантовой физики со сложных математических формул. Улавливайте суть законов и экспериментов.

Формирование квантовой механики

Матричная механика Гейзенберга

В 1925 году Вернер Гейзенберг сформулировал теорию квантовой механики.

Квантовая механика — раздел квантовой физики, описывающий свойства и строение субатомных частиц и их систем.

Метод Гейзенберга требовал работы с матрицами (математическая таблица, представляющая набор упорядоченных чисел). Отсюда название — матричная механика. Теория объясняла, как происходят квантовые скачки.

Квантовый скачок — переход квантовой системы (в частности атома) с одного энергетического уровня на другой.

Подход Гейзенберга включал два компонента:

• Полный набор частот, на которых излучает атом вследствие квантового скачка;
• Вероятности, в соответствии с которыми происходят скачки;

Замысел матричной механики заключался в том, что физические величины, характеризующие частицу, описываются матрицами, изменяющимися во времени.

Волновая механика Шрёдингера

Совершенно другой подход предложил Эрвин Шрёдингер, назвав теорию волновой механикой. Он предположил, что любая материя существует в виде волн.

Волновое уравнение, сформулированное Шрёдингером, относится к ненаблюдаемой величине. Квадрат модуля этой величины показывает распределение вероятности обнаружить частицу в различных точках пространства, то есть отдельная частица представляется как волна, распределённая по всему пространству. Из его метода описание материи стало статистическим, то есть вероятностным.

Позже Поль Дирак доказал, что теории двух учёных были разными представлениями одного и того же и равноценными. Эти два подхода сформировали квантовую механику.

Однако Гейзенберг и Шрёдингер известны другими открытиями.

Помните: в квантовой физике и её разделах всё неопределённо и вероятностно.

Основные законы квантовой механики

Принцип неопределённости Гейзенберга — где и с какой скоростью?

В 1927 году Гейзенберг сформулировал принцип неопределённости: невозможно одновременно точно измерить пространственную координату и скорость частицы. Формула:

где Δx— неопределённость координаты пространства, Δv — неопределённость скорости частицы, h — Постоянная Планка, m — масса частицы.

Принцип неопределённости также связывает иные пары характеристик, например, энергию квантовой системы и момент времени, когда квантовая система обладает ей.

Подходящей аналогией является фотографирование движущегося объекта. Объект, сфотографированный с длительной экспозицией, размывается. Это демонстрирует, как движется объект, но не где он находится. Наоборот: можно определить местоположение объекта, сфотографированного с короткой экспозицией, но не то, как он движется. Однако следует понимать, что принцип неопределённости не ориентирован на наблюдателя, а показывает природу частиц.

Кот Шрёдингера — и жив и мёртв одновременно

Шрёдингер, желая показать неполноту квантовой механики при переходе от микромира к макромиру, провёл мысленный эксперимент.

Кот Шрёдингера — и жив и мёртв одновременно

Есть закрытый ящик, в котором находится живой кот и механизм: счётчик Гейгера с радиоактивным веществом, молоток и колба смертельного яда. Колба может быть разбита механизмом, приводимым в действие радиоактивным распадом. Однако распад носит вероятностный характер — 50/50. Если распад произойдёт, то молоток разобьёт колбу и смертельный яд убьёт кота. Если распада не произойдёт, то механизм не сработает и кот будет жив. Шрёдингер заключил, что пока мы не откроем ящик и не узнаем состояние кота, то он жив и мёртв одновременно.

Читайте также: Бесконечность Вселенной: бесконечен ли космос

Статья дает научный ответ на вопрос, безгранична ли Вселенная и как это доказать.

Интерпретации квантовой механики

У квантовой механики существуют две интерпретации:

1. Копенгагенская (Нильс Бор, Вернер Гейзенберг). Она гласит, что квантовые сущности описываются волновой функцией, но при их взаимодействии с окружением волновая функция коллапсирует к конкретным значениям величин.
2. Многомировая (Хью Эверетт). Она гласит, что каждая квантовая вероятность влечёт за собой возникновение отдельной вселенной, где происходит тот или иной исход.

Различность этих подходов демонстрирует квантовое бессмертие, которое можно считать пересказом эксперимента Шрёдингера от лица кота. Вместо кота — участник, вместо колбы с ядом — ружьё, которое стреляет, если радиоактивный распад произойдёт (вероятность по-прежнему 50/50).

• Согласно копенгагенской интерпретации, рано или поздно ружьё выстрелит и убьёт участника.
• Согласно многомировой интерпретации, после каждого выстрела вселенная расщепляется на две: в одной участник жив, в другой — мёртв. В мире, где участник умер, он перестанет существовать, а где выжил — эксперимент продолжится. Участник сможет наблюдать итог эксперимента только во вселенной, где он остался в живых, и заметит, что никогда не умрёт.

Квантовая физика — FAQ

Это были основы квантовой физики, которые необходимо знать для базового понимания. Однако осталось несколько интересных вопросов:

Квант — наименьшая неделимая порция чего-либо, в частности энергии. Понятие кванта ввёл Макс Планк.

Квантовый компьютер — вычислительное устройство, использующее явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки информации. И он существует. Наибольший составлен из семи кубитов. Этого хватит, чтобы разложить число 14 на простые множители: 7 и 2. Пока что нет квантового компьютера для практического применения, однако его появление поможет человечеству решить медицинские проблемы, расшифровать генетический код и выйти за рамки материального мира. Поэтому многие страны финансируют десятки миллионов долларов на создание квантового компьютера.

Пока что о квантовой криптографии говорят в будущем времени. Однако первый протокол был создан в 1984 году и носил название BB84. Замысел квантового шифрования состоит в том, чтобы передавать информацию отдельными фотонами. Главным теоретическим недостатком квантового шифрования является низкая пропускная способность.

Если выбрать одну частицу из определённого количества частиц и повлиять на неё, то состояние изменится у остальных частиц, независимо от условий. Явление квантовой запутанности — основа квантовой телепортации.

Свойство некоторых металлов при охлаждении до абсолютного нуля полностью терять сопротивление электрическому току.

Свет не является ни частицей, ни волной, приобретая их свойства только в некотором приближении.

Квантовый двигатель — механизм, который выполняет работу без потерь энергии, сил трения и теплообмена с окружающей средой.

Эффект наблюдателя — теория о том, что наблюдение за объектом изменяет его свойства.

В квантовых полях процесс передачи взаимодействия происходит квантами, в качестве которых выступают элементарные частицы с фиксированными физическими характеристиками. Таким образом, взаимодействующие частицы имеют квантованные характеристики и взаимодействие между ними передаётся квантовым полем со своими квантованными характеристиками.

Квантовый камуфляж сделан из оксида самария и никеля и позволяет спрятаться от инфракрасных камер.

Книги о квантовой физике

Если вы хотите и дальше познавать квантовый мир, рекомендуем следующие книги:

Квантовая суперпозиция: как физики учатся понимать её правильно

—> +7 926 604 54 63 address

Источник.’ > Самым известным объектом, находящимся в состоянии квантовой суперпозиции, без сомнения, является кот Шрёдингера, который одновременно и жив, и мёртв. Источник.

Физики создали квантовую механику, чтобы описать законы мира, в котором живут микрообъекты. Но эти законы оказались настолько загадочны и контринтуитивны, что с некоторыми их аспектами учёные разбираются до сих пор. О свежих работах, посвящённых изучению явления квантовой суперпозиции, рассказывает кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института прикладной физики РАН , автор научно-популярного блога physh.ru Артём Коржиманов.

Квантовая суперпозиция — основа квантовой механики

Квантовая механика, зародившаяся в начале XX века и окончательно сформировавшаяся в 1930-х годах, сейчас является хорошо проверенной и чрезвычайно успешной физической теорией. Наша цивилизация немыслима без технических достижений, обязанных своим появлением именно ей. Достаточно упомянуть, что компьютер, ноутбук или смартфон, с помощью которых вы читаете этот текст, никогда бы не были созданы, если бы не было квантовой механики.

Учёным, правда, пришлось заплатить большую цену за эти достижения, поскольку принципы, заложенные в основу квантовой теории, настолько сильно противоречат нашей интуиции, что даже самые сильные умы человечества выбрасывали белый флаг в попытках дать им какое-либо истолкование, которое отличалось бы от знаменитой фразы, приписываемой то Ричарду Фейнману, то Дэвиду Мермину: «Заткнись и считай!».

Одним из таких парадоксальных принципов является принцип квантовой суперпозиции. Вообще, с принципом суперпозиции все мы хорошо знакомы, хотя, возможно, и не называем его так в обыденной жизни. Обычно под суперпозицией понимают простое наблюдение: если одно действие приводит к одному результату, а второе действие — ко второму, то их совместное действие даст оба результата. Например, если вы купите яблоко, и ваш друг купит яблоко, то вместе вы купите два яблока. Принцип суперпозиции, конечно, выполняется не всегда: если в магазине в продаже осталось только одно яблоко, то двух яблок вы с другом никогда не купите, хотя по отдельности купить яблоко могли бы.

Квантовая суперпозиция, однако, существенно отличается от суперпозиции классической. Речь в квантовой теории идёт о суперпозиции не действий, а состояний. Например, если у вас есть две коробки, то электрон может находиться как в одной из них, так и в другой, но кроме того, оказывается, что он может находиться в суперпозиции этих двух состояниях — то есть в некотором смысле — в обоих коробках одновременно. Этот факт, противоречащий всему нашему житейскому опыту, был неоднократно подтверждён в различных экспериментах, причём не только с электронами, но и с более крупными объектами, вплоть до вполне себе макроскопических сверхпроводящих металлических колец, в которых ток одновременно течёт как по часовой, так и против часовой стрелки.

Двухщелевой эксперимент

Классическим примером, демонстрирующим явление квантовой суперпозиции, является опыт с двумя щелями. Этот эксперимент имеет настолько большое значение для понимания квантовой механики, что известный физик Ричард Фейнман в своих не менее известных «Фейнмановских лекциях по физике» называет его явлением, «которое невозможно, совершенно, абсолютно невозможно объяснить классическим образом. В этом явлении таится самая суть квантовой механики».

Суть опыта относительно проста. Пусть имеется источник частиц — это могут быть частицы света фотоны, электроны, атомы, а недавно опыт был проведён и для молекул, — и этот источник освещает непрозрачную для частиц пластинку. В пластинке проделаны две тонкие щели, а сзади неё поставлен экран, на котором прилетевшие частицы оставляют следы. Если мы закроем одну из щелей, то увидим на экране более или менее тонкую полосу напротив второй щели. Если мы закроем вторую щель и откроем первую, результат будет тот же, но полоса появится напротив первой щели. Вопрос в том, что будет, если открыть обе щели одновременно?

Обыденная интуиция подсказывает, что в этом случае на экране мы увидим просто две полосы. Или, если щели расположены достаточно близко друг к другу, одна более толстая полоска, получившаяся просто наложением полос от каждой из щелей. Однако Томас Юнг, который первым осуществил этот эксперимент ещё в начале XIX века, с удивлением наблюдал совсем другую картину. На экране явственно виднелось множество полосок, толщина которых была меньше толщины полос, получавшихся изначально. Сейчас мы называем это интерференционной картиной, а сам эффект — интерференцией на двух щелях.

Интерференционная картина для двух щелей, полученная на современном оборудовании. Что-то подобное Томас Юнг и наблюдал на своём экране. Источник.

Томас Юнг, однако, работал не с отдельными частицами, а с большим их количеством — с ярким источником света. Поэтому хотя его наблюдения и доказали, что свет — это волна, но истинного переворота в мировоззрении не произвели. Учёные просто стали описывать свет как волны. А для волн явление интерференции является естественным. Бросьте в воду два камушка, и вы увидите, что расходящиеся от них круги, пересекаясь, образуют довольно сложный узор, который и будет интерференционной картиной.

Переворот случился в начале XX века. Сначала в теоретических работах Макса Планка и Альберта Эйнштейна была введена гипотеза, что свет состоит из частиц, а затем британскому физику Джефри Инграму Тейлору удалось повторить опыт Юнга, но с настолько слабым источником света, что на экране можно было засечь приход отдельных фотонов. При этом интерференционная картина, получавшаяся после прихода большого количества фотонов, оставалась такой же, как у Юнга. Таким образом, оказалось, что свет вроде бы состоит из частиц, но эти частицы ведут себя как волны.

Ещё сильнее усложнило ситуацию то, что аналогичный эффект был предсказан и для электронов — частиц, от которых уж точно ожидать волновых свойств и явления интерференции не приходилось. И хотя аналог опыта Юнга для электронов был осуществлён только в 1961 году немецким физиком Клаусом Йонссоном, наличие у них волновых свойств было доказано другими методами ещё в 1920-х годах.

Проявление интерференционной картины при облучении двух щелей отдельными электронами. Источник.

Чтобы разрешить создавшееся противоречие, которое получило название корпускулярно-волнового дуализма, учёным пришлось предположить, что каждой частице соответствует некая волна — она получила название волновой функции, — которая зависит от того, в каком состоянии находится частица. Например, если частица прошла через одну щель, то это одно состояние и у него одна волновая функция, а если частица прошла через другую щель, то она находится в другом состоянии и у него другая волновая функция. Принцип квантовой суперпозиции при этом утверждает, что при двух открытых щелях частица находится в состоянии суперпозиции первого и второго состояний, и соответственно её волновая функция — это сумма двух волновых функций. Эта сумма и приводит к возникновению интерференционной картины. В этом смысле говорят, что частица проходит сразу через обе щели, поскольку если бы она проходила только через одну из них, то интерференционной картины бы не было.

Удивительно, но, несмотря на то, какую роль в квантовой физике играет двухщелевой эксперимент, многие учёные понимают его не совсем правильно. Более того, это некорректное объяснение присутствует в большинстве учебников по квантовой механике. Дело в том, что обычно явление суперпозиции в этом опыте объясняют так: волновая функция состояния, в котором находится электрон, прошедший через две щели, является суммой волновых функций состояний, в которых он находился бы, если бы одна из щелей была бы закрыта. Это объяснение, однако, не учитывает, что открывая вторую щель, мы можем изменить то, как электрон проходит через первую. Возвращаясь к примеру с яблоками, представьте, что вы покупаете яблоко на деньги, которые взяли в долг у друга, тогда покупка двух яблок уже не пройдёт так же, гладко, как покупка одним из вас одного яблока, потому что суммарных денег вам может и не хватить.

Трёхщелевой эксперимент: теория

Суть того, что происходит, когда открыто более одной щели, проще объяснить на примере опыта, в котором добавлена ещё одна щель. Кроме того, удобно перейти к альтернативному описанию квантовой физики, придуманному тем же Ричардом Фейнманом. В конце 1940-х годов он показал, что все результаты уже хорошо развитой тогда квантовой механики можно получить, не вводя никаких волновых функций, но предположив, что частица движется из одной точки в другую сразу по всем возможным траекториям, но «вес» каждой траектории, то есть её вклад в окончательный результат, различен и определяется по особым правилам.

Наибольшим весом обладают такие траектории, которые близки к классическим. Например, в случае двух щелей такие траектории показаны на рисунке ниже зелёным цветом.

R. Sawant et al., PRL 113, 120406 (2014)

Но вклад дают и многие другие траектории, и даже такие экзотические, на которых частица часть пути движется назад, а не вперёд. Среди них есть и такие, которые войдя в одну из щелей, затем проходят через другую и выходят через третью, как это показано фиолетовым на рисунке ниже.

Sawant et al., PRL 113, 120406 (2014)

Именно наличие таких неклассических траекторий и приводит к тому, что состояние частицы после прохода трёх щелей не равняется простой сумме состояний её прохода через каждую из них в отдельности при закрытых двух других. Отличие, конечно, обычно невелико, но, во-первых, оно может быть существенным, если вас интересуют какие-то слабые эффекты, а во-вторых, его можно усилить, прибегнув к специальным ухищрениям.

Первым на некорректность обычного объяснения принципа суперпозиции для двухщелевого эксперимента указал, по всей видимости, японский физик Х. Ябуки ещё в 1986 году, но его работа долгое время оставалась незамеченной. Современный интерес к этой теме возродила работа 2012 года, опубликованная в авторитетном журнале Physical Review A. В ней авторы рассмотрели случай классической волновой интерференции на трёх щелях на примере электромагнитных волн. Путём прямого численного моделирования фундаментальных для этой области уравнений Максвелла, они показали, что отличие правильного ответа от того, который получается при неправильной интерпретации принципа суперпозиции, в реалистичных условиях составляет около 0,5 %. И хотя эта величина невелика, и измерить её экспериментально пока невозможно, сам эффект является неоспоримым.

Но всё же учёным хотелось бы проверить этот факт и экспериментально, поэтому в 2014 и 2015 годах одна и та же группа учёных, возглавляемая физиком-женщиной из Индии Урбаси Синха, опубликовала две статьи в Physical Review Letters и Scientific Reports, в которых подробно рассмотрела квантовую теорию прохождения частиц через три щели и показала, что эффект несовпадения правильного результата с предсказанием неправильной интерпретации может быть заметно усилен, если проводить измерения с электромагнитными волнами не оптического диапазона, то есть светом, а микроволнового диапазона — такие волны используются, например, в бытовых микроволновых печах для разогрева пищи.

Трёхщелевой эксперимент: практика

Урбаси Синха, комментируя статью 2014 года, утверждала, что её группа уже начала эксперимент с микроволнами, но их результаты до сих пор не опубликованы. Зато совсем недавно вышла статья ещё одной группы учёных, возглавляемых известным физиком Робертом Бойдом (он знаменит, например, тем, что первым осуществил эксперимент с «замедленным» светом). Статья была опубликована в Nature Communications и экспериментально продемонстрировала обсуждаемый эффект. Правда, идея этого эксперимента была другой.

Роберт Бойд и его коллеги предложили усилить «вес» неклассических траекторий вблизи пластинки со щелями за счёт использования так называемых плазмонов. Плазмоны — это что-то вроде «фотонов на привязи», которые могут бегать только вдоль поверхности металла от одной щели к другой. Для этого пластинку со щелями сделали из золота. Золото — отличный проводник, поэтому оно создаёт особо сильные плазмоны.

В эксперименте источник света облучал только одну из трёх щелей. При этом если две другие были закрыты, то наблюдалась типичная картина немного размытой полосы напротив открытой щели. Но когда две другие щели открывались, картина кардинально отличалась: возникала типичная интерференционная картинка со значительно более узкими полосками.

Сравнение изображений на экране в случае, когда две щели из трёх закрыты (слева) и когда открыты все три щели (справа). O. S. Magaña-Loaiza et al., Nat. Commun. 7, 13987 (2016)

Зачем нужны все эти тонкости?

Могут ли эти исследования иметь какое-то практическое значение? Авторы упомянутых работ надеются, что да. Явление квантовой суперпозиции широко используется для так называемой квантовой коммуникации. На её основе, например, работает квантовая криптография. Именно явление суперпозиции даёт неоспоримые преимущества квантовым компьютерам по сравнению с компьютерами, основанными на традиционной электронике. Поэтому в этих направлениях точное понимание того, как работает квантовая суперпозиция, чрезвычайно важно. И именно поэтому можно надеяться, что исследования интерференции на трёх щелях помогут придумать новые, более эффективные протоколы для работы квантовых устройств.

Квантовая физика для чайников: суть простыми словами. Поймёт даже ребёнок. Точнее, особенно ребенок!

Наверняка Вы много раз слышали о необъяснимых тайнах квантовой физики и квантовой механики. Её законы завораживают мистикой, и даже сами физики признаются, что до конца не понимают их. С одной стороны, любопытно понять эти законы, но с другой стороны, нет времени читать многотомные и сложные книги по физике. Я очень понимаю Вас, потому что тоже люблю познание и поиск истины, но времени на все книги катастрофически не хватает. Вы не одиноки, очень многие любознательные люди набирают в поисковой строке: «квантовая физика для чайников, квантовая механика для чайников, квантовая физика для начинающих, квантовая механика для начинающих, основы квантовой физики, основы квантовой механики, квантовая физика для детей, что такое квантовая механика». Именно для Вас эта публикация.

Вам станут понятны основные понятия и парадоксы квантовой физики. Из статьи Вы узнаете:

• Что такое квантовая физика и квантовая механика?
• Что такое интерференция?
• Что такое спин и суперпозиция?
• Что такое «измерение» или «коллапс волновой функции»?
• Что такое квантовая запутанность (или Квантовая телепортация для чайников)? (см. статью Квантовая запутанность простыми словами. Возможна ли телепортация?)
• Что такое мысленный эксперимент «Кот Шредингера»? (см. статью Кот Шредингера простыми словами. Суть эксперимента)

И еще: Вам интересно узнать о чисто прикладном, практическом применении квантовой физики? Тогда читайте статью Что такое квантовый компьютер и для чего он нужен? Просто о сложном.

Что такое квантовая физика и квантовая механика?

Квантовая механика — это часть квантовой физики.

Почему же так сложно понять эти науки? Ответ прост: квантовая физика и квантовая механика (часть квантовой физики) изучают законы микромира. И законы эти абсолютно отличаются от законов нашего макромира. Поэтому нам трудно представить то, что происходит с электронами и фотонами в микромире.

Пример отличия законов макро- и микромиров: в нашем макромире, если Вы положите шар в одну из 2-х коробок, то в одной из них будет пусто, а в другой — шар. Но в микромире (если вместо шара — атом), атом может находиться одновременно в двух коробках. Это многократно подтверждено экспериментально. Не правда ли, трудно это вместить в голове? Но с фактами не поспоришь.

Ещё один пример. Вы сфотографировали быстро мчащуюся красную спортивную машину и на фото увидели размытую горизонтальную полосу, как будто-машина в момент фото находилась с нескольких точках пространства. Несмотря на то, что Вы видите на фото, Вы всё равно уверены, что машина в ту секунду, когда Вы ёё фотографировали находилась в одном конкретном месте в пространстве. В микро же мире всё не так. Электрон, который вращается вокруг ядра атома, на самом деле не вращается, а находится одновременно во всех точках сферы вокруг ядра атома. Наподобие намотанного неплотно клубка пушистой шерсти. Это понятие в физике называется «электронным облаком» .

Небольшой экскурс в историю. Впервые о квантовом мире учёные задумались, когда в 1900 году немецкий физик Макс Планк попытался выяснить, почему при нагревании металлы меняют цвет. Именно он ввёл понятие кванта. До этого учёные думали, что свет распространяется непрерывно. Первым, кто серьёзно воспринял открытие Планка, был никому тогда неизвестный Альберт Энштейн. Он понял, что свет – это не только волна. Иногда он ведёт себя, как частица. Энштейн получил Нобелевскую премию за своё открытие, что свет излучается порциями, квантами. Квант света называется фотоном (фотон, Википедия) .

Для того, чтобы легче было понять законы квантовой физики и механики (Википедия), надо в некотором смысле абстрагироваться от привычных нам законов классической физики. И представить, что Вы занырнули, как Алиса, в кроличью нору, в Страну чудес.

Кстати, статью можно читать, как сказку, вместе с детьми. Они ещё не утратили наивную чистоту восприятия окружающего мира и часто могут понять физику, особенно квантовую, лучше взрослых.

А вот и мультик для детей и взрослых. Рассказывает о фундаментальном эксперименте квантовой механики с 2-мя щелями и наблюдателем. Длится всего 5 минут. Посмотрите его перед тем, как мы углубимся в основные вопросы и понятия квантовой физики.

Квантовая физика для чайников видео. В мультике обратите внимание на «глаз» наблюдателя. Он стал серьёзной загадкой для учёных-физиков.

Что такое интерференция?

В начале мультика было показано на примере жидкости, как ведут себя волны – на экране за пластиной со щелями появляются чередующиеся тёмные и светлые вертикальные полосы. А в случае, когда в пластину «стреляют» дискретными частицами (например, камушками), то они пролетают сквозь 2 щели и попадают на экран прямо напротив щелей. И «рисуют» на экране только 2 вертикальные полосы.

Интерференция света – это «волновое» поведение света, когда на экране отображается много чередующихся ярких и тёмных вертикальных полос. Еще эти вертикальные полосы называются интерференционной картиной.

В нашем макромире мы часто наблюдаем, что свет ведёт себя, как волна. Если поставить руку напротив свечи, то на стене будет не чёткая тень от руки, а с расплывающимися контурами.

Итак, не так уж всё и сложно! Нам сейчас вполне понятно, что свет имеет волновую природу и если 2 щели освещать светом, то на экране за ними мы увидим интерференционную картину. Теперь рассмотрим 2-й эксперимент. Это знаменитый эксперимент Штерна-Герлаха (который провели в 20-х годах прошлого века).

В установку, описанную в мультике, не светом светили, а «стреляли» электронами (как отдельными частицами). Тогда, в начале прошлого века, физики всего мира считали, что электроны – это элементарные частицы материи и должны иметь не волновую природу, а такую же, как камушки. Ведь электроны – это элементарные частицы материи, правильно? То есть, если ими «бросать» в 2 щели, как камушками, то на экране за прорезями мы должны увидеть 2 вертикальные полоски.

Но… Результат был ошеломляющий. Учёные увидели интерференционную картину – много вертикальных полосок. То есть электроны, как и свет тоже могут иметь волновую природу, могут интерферировать. А с другой стороны стало понятно, что свет не только волна, но немного и частица — фотон (из исторической справки в начале статьи мы узнали, что за это открытие Энштейн получил Нобелевскую премию).

Может помните, в школе нам рассказывали на физике про «корпускулярно-волновой дуализм»? Он означает, что когда речь идет об очень маленьких частицах (атомах, электронах) микромира, то они одновременно и волны, и частицы

Это сегодня мы с Вами такие умные и понимаем, что 2 выше описанных эксперимента – стрельба электронами и освещение щелей светом – суть одно и тоже. Потому что мы стреляем по прорезям квантовыми частицами. Сейчас мы знаем, что и свет, и электроны имеют квантовую природу, являются и волнами, и частицами одновременно. А в начале 20-го века результаты этого эксперимента были сенсацией.

Внимание! Теперь перейдём к более тонкому вопросу.

Мы светим на наши щели потоком фотонов (электронов) – и видим за щелями на экране интерференционную картину (вертикальные полоски). Это ясно. Но нам интересно увидеть, как пролетает каждый из электронов в прорези.

Предположительно, один электрон летит в левую прорезь, другой – в правую. Но тогда должны на экране появиться 2 вертикальные полоски прямо напротив прорезей. Почему же получается интерференционная картина? Может электроны как-то взаимодействуют между собой уже на экране после пролёта через щели. И в результате получается такая волновая картина. Как нам за этим проследить?

Будем бросать электроны не пучком, а по одному. Бросим, подождём, бросим следующий. Теперь, когда электрон летит один, он уже не сможет взаимодействовать на экране с другими электронами. Будем регистрировать на экране каждый электрон после броска. Один-два конечно не «нарисуют» нам понятной картины. Но когда по одному отправим в прорези их много, то заметим…о ужас – они опять «нарисовали» интерференционную волновую картину!

Начинаем медленно сходить с ума. Ведь мы ожидали, что будет 2 вертикальные полоски напротив щелей! Получается, что когда мы бросали фотоны по одному, каждый из них проходил, как бы через 2 щели одновременно и интерферировал сам с собой. Фантастика! Вернёмся к пояснению этого феномена в следующем разделе.

Что такое спин и суперпозиция?

Мы теперь знаем, что такое интерференция. Это волновое поведение микро частиц – фотонов, электронов, других микро частиц (давайте для простоты с этого момента называть их фотонами).

В результате эксперимента, когда мы бросали в 2 щели по 1 фотону, мы поняли, что он пролетает как будто через две щели одновременно. Иначе как объяснить интерференционную картину на экране?

Но как представить картину, что фотон пролетает сквозь две щели одновременно? Есть 2 варианта.

• 1-й вариант: фотон, как волна (как вода) «проплывает» сквозь 2 щели одновременно
• 2-й вариант: фотон, как частица, летит одновременно по 2-м траекториям (даже не по двум, а по всем сразу)

В принципе, эти утверждения равносильны. Мы пришли к «интегралу по траекториям». Это формулировка квантовой механики от Ричарда Фейнмана.

Кстати, именно Ричарду Фейнману принадлежит известное выражение, что уверенно можно утверждать, что квантовую механику не понимает никто

Но это его выражение работало в начале века. Но мы то теперь умные и знаем, что фотон может вести себя и как частица, и как волна. Что он может каким-то непонятным для нас способом пролетать одновременно через 2 щели. Поэтому нам легко будет понять следующее важное утверждение квантовой механики:

Строго говоря, квантовая механика говорит нам, что такое поведение фотона – правило, а не исключение. Любая квантовая частица находится, как правило, в нескольких состояниях или в нескольких точках пространства одновременно.

Объекты макромира могут находится только в одном определенном месте и в одном определенном состоянии. Но квантовая частица существует по своим законам. И ей и дела нет до того, что мы их не понимаем. На этом — точка.

Нам остаётся просто признать, как аксиому, что «суперпозиция» квантового объекта означает то, что он может находится на 2-х или более траекториях одновременно, в 2-х или более точках одновременно

То же относится и к другому параметру фотона – спину (его собственному угловому моменту). Спин — это вектор. Квантовый объект можно представить как микроскопический магнитик. Мы привыкли, что вектор магнита (спин) либо направлен вверх, либо вниз. Но электрон или фотон опять говорят нам: «Ребята, нам плевать, к чему Вы привыкли, мы можем быть в обоих состояниях спина сразу (вектор вверх, вектор вниз), точно так же, как мы можем находиться на 2-х траекториях одновременно или в 2-х точках одновременно!».

Что такое «измерение» или «коллапс волновой функции»?

Нам осталось немного — понять ещё, что такое «измерение» и что такое «коллапс волновой функции».

Волновая функция — это описание состояния квантового объекта (нашего фотона или электрона).

Предположим, у нас есть электрон, он летит себе в неопределённом состоянии, спин его направлен и вверх, и вниз одновременно. Нам надо измерить его состояние.

Измерим при помощи магнитного поля: электроны, у которых спин был направлен по направлению поля, отклонятся в одну сторону, а электроны, у которых спин направлен против поля — в другую. Ещё фотоны можно направлять в поляризационный фильтр. Если спин (поляризация) фотона +1 – он проходит через фильтр, а если -1, то нет.

Стоп! Вот тут у Вас неизбежно возникнет вопрос: до измерения ведь у электрона не было какого-то конкретного направления спина, так? Он ведь был во всех состояниях одновременно?

В этом-то и заключается фишка и сенсация квантовой механики. Пока Вы не измеряете состояние квантового объекта, он может вращаться в любую сторону (иметь любое направление вектора собственного углового момента – спина). Но в момент, когда Вы измерили его состояние, он как будто принимает решение, какой вектор спина ему принять.

Вот такой крутой этот квантовый объект – сам принимает решение о своём состоянии. И мы не можем заранее предсказать, какое решение он примет, когда влетит в магнитное поле, в котором мы его измеряем. Вероятность того, что он решит иметь вектор спина «вверх» или «вниз» – 50 на 50%. Но как только он решил – он находится в определённом состоянии с конкретным направлением спина. Причиной его решения является наше «измерение»!

Это и называется «коллапсом волновой функции». Волновая функция до измерения была неопределённой, т.е. вектор спина электрона находился одновременно во всех направлениях, после измерения электрон зафиксировал определённое направление вектора своего спина.

Внимание! Отличный для понимания пример-ассоциация из нашего макромира:

Раскрутите на столе монетку, как юлу. Пока монетка крутиться, у нёё нет конкретного значения — орёл или решка. Но как только Вы решите «измерить» это значение и прихлопните монету рукой, вот тут-то и получите конкретное состояние монеты – орёл или решка. А теперь представьте, что это монета принимает решение, какое значение Вам «показать» – орёл или решка. Примерно также ведёт себя и электрон.

А теперь вспомните эксперимент, показанный в конце мультика. Когда фотоны пропускали через щели, они вели себя, как волна и показывали на экране интерференционную картину. А когда учёные захотели зафиксировать (измерить) момент пролёта фотонов через щель и поставили за экраном «наблюдателя», фотоны стали вести себя, не как волны, а как частицы. И «нарисовали» на экране 2 вертикальные полосы. Т.е. в момент измерения или наблюдения квантовые объекты сами выбирают, в каком состоянии им быть.

Фантастика! Не правда ли?

Но это ещё не всё. Наконец-то мы добрались до самого интересного.

Но… мне кажется, что получится перегруз информации, поэтому 2 эти понятия мы рассмотрим в отдельных постах:

• Что такое Квантовая запутанность простыми словами. Возможна ли телепортация?
• Что такое мысленный эксперимент Кот Шредингера простыми словами? Суть эксперимента.

А сейчас, хотите, чтобы информация разложилась по полочкам? Посмотрите документальный фильм, подготовленный Канадским институтом теоретической физики. В нём за 20 минут очень кратко и в хронологическом порядке Вам поведают о всех открытиях квантовой физики, начиная с открытия Планка в 1900 году. А затем расскажут, какие практические разработки выполняются сейчас на базе знаний по квантовой физике: от точнейших атомных часов до суперскоростных вычислений квантового компьютера. Очень рекомендую посмотреть этот фильм.

Желаю всем вдохновения для всех задуманных планов и проектов!

P.S.1 Если Вам понравилась статья Квантовая физика для чайников, поделитесь ею.

P.S.2 Пишите Ваши вопросы и мысли в комментариях. Пишите, какие ещё вопросы по квантовой физике Вам интересны?

P.S.3 Подписывайтесь на блог — форма для подписки под статьёй.

Суперпозиция, как она есть.

В квантовой физике существует понятие суперпозиции. Там даже есть пояснение про кота Шрёзигера. Но всё очень туманно и непонятно. Не могли бы Вы пояснить, что это такое и почему вообще появилась эта физика.
(Юрий Николаев. Волгоград)

Давайте сначала разберемся, что такое квант? А с ним не всё так просто, как нам навязали мнение о нём. Во-первых, нет никакого четкого определения, что это такое, а если и есть, то все сводится к некой неделимой частице энергии. Во-вторых, никто не определил саму энергию, кроме, как эпитетами к ней: темная, светлая, злая, вечная (закон сохранения энергии). То есть, и квант и энергия введены исключительно для удобства пояснения каких-то теорий.
Попытка разобраться в этимологии слова, приведет вас к самой обычной бухгалтерии: quantum — «сколько». А вот чего «сколько» опять не пояснит. Рубим дрова – щепки летят – сколько, режем колбасу – тоже сколько.
Я недаром привел пример про дрова, поскольку слово «сколько» и есть эти осколки. Грохните о землю стакан и получите это самое сколько. Грохните сильнее, и осколков будет больше. То есть, их количество зависит от силы примененной к некоему веществу. Чем больше сила, тем меньше осколки. На атомных ускорителях силы неимоверные, а потому и осколки от них мельчайшие.
Делаем промежуточный вывод: квантовая физика это физика, которая занимается проблемами применения сверхсил, которые в обычной физике не встречаются или почти не встречаются. Но, тогда возникает вопрос, что такое физика на самом деле?
Ответ прост: значение слова физика – природа. То есть, квантовая физика это квантовая природа или осколочная природа.
Мир природы совершенен и его законы везде одинаковы. Если, эти законы соблюдаются в обычной природе, то они должны соблюдаться и в квантовой. Но там этого нет. А значит, что все физические законы, ранее известные человечеству либо не верны, либо подогнаны под некие теории. Например, законы Ньютона не действуют в квантовой физике.
Теперь я хочу определить эти законы общей физики с точки зрения психологии. А определения получаются нерадостные, для того же Ньютона – он солипсист.
Солипсизм (от лат. solus — «одинокий» и ipse — «сам») — философская доктрина и позиция, характеризующаяся признанием собственного индивидуального сознания в качестве единственной и несомненной реальности и отрицанием объективной реальности окружающего мира.
Слово одинокий имеет интересную структуру – один-окий или одноглазый, то есть человек имеющий достаточно узкое представление о наблюдаемом мире, поскольку смотрит на него одним глазом и только со своей позиции. Такое положение дел очень характерно для работников бухгалтерии и богоизбранного народа, эту бухгалтерию создавшего. Даже еврей-психолог Фрейд, ныне признанный всем «просвещенным» миром, достаточно примитивен, если понимать, что он всю свою теорию вывел из отношений двух полов. Одноглазый раввин, в полный рост.
Так вот солипсист он не просто одинокий, а еще и самоодинокий, ну как Путин в самоизоляции, то есть загнавший себя в такое положение своей убежденностью.
Солипсиста психологически можно определить, как человека, который без специального размышления приписывает всем остальным свою конституцию. Из чего следует, что для солипсиста, сознание любого другого человека, тоже часть его конституции, и что это отождествление является «непременным условием» понимания. То есть, солипсистами полагает, что его умозаключения и есть объективная реальность.
Я считаю, что руководители высоких рангов, оторванные от народа, всеми признанные авторитеты и младенцы типовые солипсисты или «солнечные психи». Соли это солнце или солярность. То есть, им выпадаем слишком много заботы о них, и в результате в их сознании возникает представление, что солнце светит только для них, а остальным просто посвечивает. Как я уже говорил, это достигается за счет самоизоляции. На примере Путина, окруженного охраной и подхалимами, очень несложно стать солипсистом. Вот и сияет парень плешью, представляя Россию, как облагодетельствованную им же самим. Ну и естественно народы ее тоже. В этом вопросе он не далеко ушел от Ньютона, который создал «всемирные законы». Вот и приходится делить мир на физику и квантовую физику, дабы спасать авторитет солипсиста, благо последователей в его «благодатном» свечении выше крыши. Раз разделяешь понимания Ньютона – великий ученый или мыслитель, увлечен мудростью Путина – губернатор или депутат, и то же лампочка Ильича, только поменьше мощностью.
На деле же, это ничего не работает: ни физика Ньютона, поскольку она частный случай, ни экономика Путина, поскольку экономики самой нет, а есть торговля недрами. Ньютона уже прижали рассуждения о кванте, а Путина давит падающий рубль.
Попытка удержать классическую физику на плаву и породила физику квантовую, вот только что это такое, сами физики пояснить не в силах, а потому притащили из 1900 года постоянную Планка, которая, яко бы объясняет все, но на деле ничего не объясняет, а лишь порождает новые теории. Теория это тео — Бог и рия – арабский, то есть ученый термин (араб это ученый, раб – неуч), обозначающий показные действия и свершение благого ради того, чтобы покрасоваться перед другими людьми, а не ради Бога. То есть, показуха.
Мало кто понимает, что слово «показуха», означает МНОГОБОЖИЕ – по сказу духа. Теория же, это, когда много богов. Сегодня поклоняются одной теории, завтра, ее опровергнув, поклоняются другой. В политике это особенно хорошо видно: Сталин при жизни и Сталин сейчас.
Ну, а теперь перейдем к суперпозиции. По мнению квантовых физиков, с времен другого солнечного психа Эйнштейна, суперпозиция — это наложение состояние одно на другое, т.е. существование одновременно в нескольких состояниях. Эйнштейн вообще уникальный мичуринец, ему бы картошку с арбузами скрещивать. Одна формула Е=МС(2) чего стоит?! Посудите сами: квадрат коэффициента помножил на килограммы и вывел производную единицу, которая ныне зовется джоулем и меряет энергию. А уж джоуль связали с ньютоном, который меряет силу. Прочитайте снова мои рассуждения о стакане и силе, и смело ставьте кол студенту-недоучке (не арабу) Эйнштейну. В стройбат сиониста, с планировочной лопатой на большой бетон – глядишь поумнеет!
Если фотон или электрон в суперпозиции — он делает сразу все одновременно. Он и частица и волна, находится одновременно в нескольких местах, сам об себя ударяется и интерферирует — в-общем, творит черт знает что. Как вам такое пояснение физиков-квантонавтов? А все от солнечной бестолковости. Она плещет через край допустимого и потому приходится вершить новых богов.
Всё меняется (шеф, всё пропало!), как только приходит наблюдатель. С ним полный позор на всю эту психологию кагального гешефта! Далее цитирую мировое светило квантовой физики, чью фамилию и выговорить не могу, настолько знаменит этот псих:
— Фотон в курсе того, что за ним наблюдают, и ему приходится подчиниться — при появлении измеряющей аппаратуры и строгого наблюдателя, фотон тут же дисциплинируется и начинает вести себя по какому-то одному сценарию. Это называется «схлопывание суперпозиции», или «коллапс волновой функции». Именно присутствие наблюдателя заставляет хаос исчезнуть и превратиться в один из возможных вариантов.
Вот так, и не иначе, все глобально и в мировом масштабе! Ньютон со своими «законами всего», просто стриптизер у шеста, которому в трусы кидают пивные пробки, а не мелочь совковыми лопатами. Какой умный этот фотон!? Шлёма Коцмальгоген косо поглядел, и всему хаосу пришла крышка. Какая суперпозиция, это же философия одесских еврейских кварталов! Если тетя Роза вывесила свои белые рейтузы, то это либо капитуляция, либо предложение. Судите сами, Роза без трусов и с этим надо, что-то делать?! На микроуровне это работает. А работает ли на макро?
О, да! Перегревшийся на солнце дурик-солипсист Эрвин Шредингер предложил мысленный эксперимент с котом — если кот лежит в закрытой коробке и мы его не наблюдаем, то он как бы в суперпозиции, то есть одновременно и жив и мертв. Этот эксперимент принято считать демонстрацией того, что суперпозиция не работает на макроуровне (ведь не может же кот одновременно быть живым и мертвым).
Ну, что тут сказать? Эту хрень полагают квантовой физикой. А ведь это просто идеально сформулированные условия, для подгонки теории, под вывод. Ну, посудите сами, как кот оказался в коробке? Очевидно, его туда живого или мертвого посадил сам Шредингер, поскольку это его кот или он сам туда залез. То есть, существует событие, которое предстояло тому, что рассматривает старина Эрвин. И в этом событии состояние кота прекрасно известно – он либо жив, либо дохлый. Псих исключает, что кота там нет вообще, поскольку он точно формулирует условие эксперимента. Тогда о чем вообще разговор, если поместивший коробку задолбанную экспериментами домашнюю скотину Шредингер, точно знает, что туда засунул.
Теперь, кот в коробке и его не видно. Он может там сдохнуть без воздуха, либо наоборот храпеть от радости, что свалил от идиота-хозяина. Ну и какая тут суперпозиция, если все это просто физический процесс плюс логическое мышление на научный прогноз возможного развития событий.
Совершенно непонятно, почему английские ученые утверждают, что суперпозиция в макро мире не работает и не может работать. Невидимый кот одновременно и жив и мертв, до тех пор, пока не произойдет что-либо, что схлопнет суперпозицию — кот мяукнет, мы откроем ящик, он испустит дух и т.д.
Типичная попытка натянуть сову на глобус, ведь иначе придется отобрать все чины и звания, лауреатства и премии.
Солипсисты считают, что то, чего мы не наблюдаем, либо не существует, либо существует сразу в множестве вариантов. А я вот с дочерью только, что говорил по телефону за тысячи км от меня. И мой шредингеровский кот жив-здоров, существует в одной позиции, и не желает получить раздвоение личности.
Так есть суперпозиция или нет? Отвечу русским языком – ЕСТЬ!
Но сначала нужно прогнать Эйнштейна из физики с позором. Нет и никогда не было никакой скорости света. Вся скорость света это вы со свечкой в руке бредущий в темноте невежества. Ваша скорость ходьбы и есть скорость света, который не что иное, как СТОЯЧАЯ объемная волна, никуда не бегущая, а зависящая от силы источника.
Вот горит вдали огонек – он нам видится точкой. Начинаем приближаться и точка увеличивается. С каждым шагом она становится все больше и наконец, мы вступаем на ярко освещенную площадь со столиками и людьми, строениями и пр. То есть, мы вошли в стоячую волну.
То же и со звездами. Не летит к нам никакой свет, а мы видим габариты стоячей волны, которую создает звезда. Эти габариты огромны, но они для нас маленький огонек, поскольку находятся очень далеко.
Как влияет наблюдатель на такой фотон? И снова все просто: наш глаз не приемное устройство света и вообще видеоматериала об окружающей среде. Мысль, рождаемая мозгом, проходя через хрусталик глаза, создает точно такую световую волну до рассматриваемого объекта. Мы постоянно сканируем мыслями окружающий мир, и я уже предъявлял в одной из своих работ фото этого действа, где мы сняли, выходящую из глаз мысль. Глаз работает по принципу «оптического» локатора и волной влияет на позицию того же электрона. Сумел приблизиться мыслью на одно расстояние – частица и ведет себя, как частица, вошел на площадь – ты в волне. Наблюдатель влияет на предмет квантового изучения мыслью, которая тоже волна. Сильная мысль, заглянешь туда, где ранее тебя никого не было и мысль, проникающая всюду, принесет тебе образ из любой точки вселенной, которую ты можешь представить. А если ты можешь представить лишь ликеро-водочный магазин или идеи Лизы Песковой о ее суперпозиции из Камасутры, то это говорит о том, что твое образование оставляет желать лучшего. Образование это не заучивание, а способность создавать образы из которых брать нужное и важное. Созданный образ это не что иное, как мысленное действие на изменение мира. И этому действию мир не подчиняется, а является в том виде, в котором ты его способен рассмотреть. Мысль совершенный инструмент и ее применение обладает невероятной скоростью установления стоячей волны на любые расстояния. Само наблюдение — это волна, сформированная частицей, а та, в свою очередь, сформирована волной. Наблюдатель силой мысли способен менять наблюдаемую картину. Кстати, и картину следует рассматривать под углом. В старое время зеркала и картины вешались повыше и под наклоном к стене именно для создания угла зрения, который очень четко можно обнаружить на иконе Святая Троица Андрея Рублева (князя Андрея Боголюбского). Для наблюдателя важно местоположения и это утверждение сомнению не подлежит.
Всё, абсолютно всё, имеет свои излучения и околевший кот излучает иные характеристики, нежели живой. Поэтому, все эти теории призваны служить только одному делу – поддержанию статуса солипсистов, которые с легкостью отказываются от любых теорий, как только чувствуют свою несостоятельность и непонимание масс.
Конечно, не следует понимать мысль, как исключительно глазное действие или глазомер. Любой измерительный прибор сособен так же менять суперпозицию, поскольку имеет пределы своих возможностей. А вот мысль, если ее развивать, не имеет предела. От слова совсем. Все, что ее сдерживает – это наше собственное невежество и солипсихозность.

Количество отзывов: 0
Количество сообщений: 0
Количество просмотров: 641
© 25.06.2020г. комиссар Катар
Свидетельство о публикации: izba-2020-2838797

Отправляя любой текст через специальные формы на сайте, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности данного сайта. Все авторские права на произведения принадлежат их авторам и охраняются действующим законодательством. Перепечатка и копирование произведений возможны только с согласия их автора, к которому вы можете обратиться на его авторской странице. Ответственность за содержание произведений закреплена за их авторами на основании правил публикации и российского законодательства. При нарушении правил сайта и официального судебного запроса Администрация сайта предоставит все необходимые данные об авторе-нарушителе.

Принцип суперпозиции электрических полей

Одна из задач, которые ставит электростатика перед собой – это оценка параметров поля при заданном стационарном распределении зарядов в пространстве. И принцип суперпозиции является одним из вариантов решения такой задачи.

Принцип суперпозиции

Предположим наличие трех точечных зарядов, находящихся во взаимодействии друг с другом. При помощи эксперимента возможно осуществить измерение сил, действующих на каждый из зарядов. Для нахождения суммарной силы, с которой на один заряд действуют два других заряда, нужно силы воздействия каждого из этих двух сложить по правилу параллелограмма. При этом логичен вопрос: равны ли друг другу измеряемая сила, которая действует на каждый из зарядов, и совокупность сил со стороны двух иных зарядов, если силы рассчитаны по закону Кулона. Результаты исследований демонстрируют положительный ответ на этот вопрос: действительно, измеряемая сила равна сумме вычисляемых сил согласно закону Кулона со стороны других зарядов. Данное заключение записывается в виде совокупности утверждений и носит название принципа суперпозиции.

Принцип суперпозиции:

• сила взаимодействия двух точечных зарядов не изменяется, если присутствуют другие заряды;
• сила, действующая на точечный заряд со стороны двух других точечных зарядов, равна сумме сил, действующих на него со стороны каждого из точечных зарядов при отсутствии другого.

Принцип суперпозиции полей заряда является одним из фундаментов изучения такого явления, как электричество: значимость его сопоставима с важностью закона Кулона.

В случае, когда речь идет о множестве зарядов N (т.е. нескольких источников поля), суммарную силу, которую испытывает на себе пробный заряд q , можно определить по формуле:

F → = ∑ i = 1 N F i a → ,

где F i a → является силой, с которой влияет на заряд q заряд q i , если прочий N — 1 заряд отсутствует.

При помощи принципа суперпозиции с использованием закона взаимодействия между точечными зарядами существует возможность определить силу взаимодействия между зарядами, присутствующими на теле конечных размеров. С этой целью каждый заряд разбивается на малые заряды d q (будем считать их точечными), которые затем берутся попарно; вычисляется сила взаимодействия и в заключение осуществляется векторное сложение полученных сил.

Полевая трактовка принципа суперпозиции

Полевая трактовка: напряженность поля двух точечных зарядов есть сумма напряженностей, создаваемым каждым из зарядов при отсутствии другого.

Для общих случаев принцип суперпозиции относительно напряженностей имеет следующую запись:

где E i → = 1 4 π ε 0 q i ε r i 3 r i → является напряженностью i -го точечного заряда, r i → — радиусом вектора, проложенного от i -го заряда в некоторую точку пространства. Указанная формула говорит нам о том, что напряженность поля любого числа точечных зарядов есть сумма напряженностей полей каждого из точечных зарядов, если другие отсутствуют.

Инженерная практика подтверждает соблюдение принципа суперпозиции даже для очень больших напряженностей полей.

Значимым размером напряженности обладают поля в атомах и ядрах (порядка 10 11 — 10 17 В м ), но и в этом случае применялся принцип суперпозиции для расчетов энергетических уровней. При этом наблюдалось совпадение результатов расчетов с данными экспериментов с большой точностью.

Все же следует также заметить, что в случае очень малых расстояний (порядка ~ 10 — 15 м ) и экстремально сильных полей принцип суперпозиции, вероятно, не выполняется.

Например, на поверхности тяжелых ядер при напряженности порядка ~ 10 22 В м принцип суперпозиции выполняется, а при напряженности 10 20 В м возникают квантово-механические нелинейности взаимодействия.

Когда распределение заряда является непрерывным (т.е. отсутствует необходимость учета дискретности), совокупная напряженность поля задается формулой:

В этой записи интегрирование проводится по области распределения зарядов:

• при распределении зарядов по линии ( τ = d q d l — линейная плотность распределения заряда) интегрирование проводится по линии;
• при распределении зарядов по поверхности ( σ = d q d S — поверхностная плотность распределения) интегрирование проводится по поверхности;
• при объемном распределении заряда ( ρ = d q d V — объемная плотность распределения) интегрирование проводится по объему.

Принцип суперпозиции дает возможность находить E → для любой точки пространства при известном типе пространственного распределения заряда.

Примеры применения принципа суперпозиции

Заданы одинаковые точечные заряды q , расположенные в вершинах квадрата со стороной a . Необходимо определить, какая сила воздействует на каждый заряд со стороны других трех зарядов.

Решение

На рисунке 1 проиллюстрируем силы, влияющие на любой из заданных зарядов в вершинах квадрата. Поскольку условием задано, что заряды одинаковы, для иллюстрации возможно выбрать любой из них. Сделаем запись суммирующей силы, влияющей на заряд q 1 :

F → = F 12 → + F 14 → + F 13 → .

Силы F 12 → и F 14 → являются равными по модулю, определим их так:

F 13 → = k q 2 2 a 2 .

Теперь зададим направление оси О Х (рисунок 1 ), спроектируем уравнение F → = F 12 → + F 14 → + F 13 → , подставим в него полученные выше модули сил и тогда:

F = 2 k q 2 a 2 · 2 2 + k q 2 2 a 2 = k q 2 a 2 2 2 + 1 2 .

Ответ: сила, оказывающее воздействие на каждый из заданных зарядов, находящихся в вершинах квадрата, равна F = k q 2 a 2 2 2 + 1 2 .

Задан электрический заряд, распределенный равномерно вдоль тонкой нити (с линейной плотностью τ ). Необходимо записать выражение, определяющее напряженность поля на расстоянии a от конца нити вдоль ее продолжения. Длина нити – l .

Решение

Первым нашим шагом будет выделение на нити точечного заряда d q . Составим для него, в соответствии с законом Кулона, запись, выражающую напряженность электростатического поля:

d E → = k d q r 3 r → .

В заданной точке все векторы напряженности имеют одинаковую направленность вдоль оси ОХ, тогда:

d E x = k d q r 2 = d E .

Условием задачи дано, что заряд имеет равномерное распределение вдоль нити с заданной плотностью, и запишем следующее:

Подставим эту запись в записанное ранее выражение напряженности электростатического поля, проинтегрируем и получим:

E = k ∫ a l + a τ d r r 2 = k τ — 1 r a l + a = k τ l a ( l + a ) .

Ответ: напряженность поля в указанной точке будет определяться по формуле E = k τ l a ( l + a ) .

Суперпозиция. Чем она определяется и какими обладает свойствами.

Научные материалы в Интернете создают какое-то гнетущее, беспросветное впечатление. Особенно это касается материалов по квантовому мировоззрению. Они очевидно утомляют не только меня, но и многих других. Так, например, ушел с поля науки Гордон. Видно на роликах, с какой тоской в глазах он слушает ученого, который с каким-то натужным упорством объясняет явление суперпозиции. Он видит, что ученый не понимает этого, не чувствует этого события, да оно ему и не нужно как природное явление. Для него суперпозиция нужна только для того, чтобы объяснить какое-то явление то же не понятное ему, например, квантовый, компьютер. Видно, что рассказчик не понимает философии обычного компьютера, а тщится через суперпозицию объяснить принципы построения квантового компьютера.

Мало того почти невозможно найти ни одного толкового комментария к этим материалам. Ругани и оскорблений сколько угодно, а вот дельного маловато. Хотя есть и такие: вот-вот сейчас я ухвачу смысл этой суперпозиции. Еще чуть-чуть и объект проясниться, выплывет как из тумана. Но ничего не происходит и все исчезает, как химера. В общем, не удалось Гордону донести науку в массы. Он прикрыл эту лавочку. Да и многим другим все это не по душе. Хочется понять, что это такое, но не получается.

Действительно, как можно понять этого “кота Шредингера”? Кто находится в суперпозиции: кот или наблюдатель? Или они оба находятся в суперпозиции? Или кот находится в суперпозиции, потому что есть наблюдатель? Нет наблюдателя и для физических объектов нет никакой суперпозиции. Кот понимает, что он жив, если он не болен так, что чувствует: вот сейчас помру. Если для смерти кота требуется разрушения от яда, например, 100 клеток печени, когда он умрет точно, то разрушение 20 или 77 клеток печени дает нам возможность говорить, что кот умрет с вероятностью в 20 или 77 процентов. Ящик, в котором находится кот, тоже знает, жив кот или нет, пока от кота поступают на его стенки тепловые фотоны определенной энергии или пока кот его царапает.

Но вот появляется Шредингер и говорит, что мы не можем сказать, жив кот или мертв. А почему не можем сказать? Да потому, что не знаем, распался ли этот злополучный элемент или нет? А почему не знаем об этом? Да потому что у нас нет ни малейшего понятия о том, как устроен данный элемент, не смотря на “чудеснейшую” волновую функцию того же Шредингера. Мало того не обязательно устраивать этот спектакль с распадом, а достаточно кота не кормить и уже через несколько дней кот окажется в суперпозиции: может жив или уже отдал Богу душу.

Ну, хорошо. Сидит кот Шредингера в ящике с ядом – все, что полагается, находиться в суперпозиции. Я открыл ящик и вижу, что кот здравствует. Согласно данной науке суперпозиция исчезла. Кот жив с достоверностью единицы. Я закрыл ящик. Что произошло? Ответ должен быть один: снова возникла суперпозиция, другой ответ нелепица. Через некоторое время я снова открыл ящик и вижу бездыханного кота. Суперпозиция исчезла: кот жив с достоверностью 0, то есть мертв. Я снова закрыл ящик. Думаю, никакой Шредингер не будет утверждать, что кот находится одновременно в двух состояниях одновременно: жив и мертв. То есть интересное дело: на живого кота суперпозиция распространяется, а на дохлого кота, увы, нет.

Конечно, такие ученые изворотливые и он может сказать, что кот перешел в другую суперпозицию: я не могу сказать разложился кот полностью или только частично, либо съели его крысы или нет. То есть простор для творчества существует, и хлеб с маслом у такого ученого будет. Здесь не допускается никакая суперпозиция: получу я свою зарплату или нет. За зарплатой я веду четкое наблюдение и не даю ей нырнуть в суперпозицию.

Это крайние и наблюдаемые состояния суперпозиции. Они относятся к одному и тому же объекту, например, электрону. А точнее ко всем объектам микромира. К объектам макромира это явление можно применять с определенными оговорками, как мы видели по коту. То есть для макромира состояние суперпозиции не является законом, а вот для микромира ученые полагают – это закон. Если допустить, что это предположение верно, то встает вопрос, а с какого места начинает работать закон суперпозиции? С клетки, с молекулы, с атома, с частицы? Молекула воды подчиняется закону суперпозиции полностью или нет?

Вот как ученые рассматривают явление суперпозиции:

“В качестве ячейки памяти квантового компьютера используется частица – атом или электрон. Такую единицу квантовой информации называют кубитом. Возможные состояния частицы назовем |0> и |1>, что отвечает двум возможным значениям ее спина. Но в квантовой механике все сложнее, чем в обычной, и частица способна находиться в двух состояниях одновременно, причем в каждом из них – с какой-то вероятностью. Поэтому ближайший аналог кубита – вовсе не бит, а вектор на плоскости. В этом сравнении скрыта природа удивительной производительности квантовых компьютеров – ведь возможных состояний у бита всего два, а возможных направлений вектора – множество. При добавлении в систему новых кубитов размерность пространства возможных состояний растет экспоненциально, а итоговый результат вычислительной операции над такой системой содержит в себе распределение вероятностей каждого из возможных ответов. Отсюда возникает параллелизм – мы проводим вычисления не для конкретного состояния системы, а для всех ее возможных состояний сразу”. Это я прочел в сети.

Так что, как видите, атом может находиться в суперпозиции. И это должно быть так, ибо как утверждает, например, академик Гершейн С.С. в своих лекциях на You-Tube, суперпозиция – это один из основных законов квантовой механики. Это убеждение ему через рукопожатие передал Нильс Бор, высказавший гениальнейшую мысль, что движущийся по определенной орбите электрон в атоме ничего не излучает. Но стоит ему чуть-чуть сдвинуться с орбиты, и он тут же засветится, то есть начнет излучать. Эта мысль Бора достойна суперпозиции.

В общем, продвигаясь от атома к молекуле, клетке, тканям и так далее мы дойдем, что некоторые атомы в неживом коте окажутся в суперпозиции, а весь кот – нет. Хоть тряси ящик, хоть переворачивай, что не делай, но если положил в ящик мертвого кота, то он и будет мертвый. Можно, конечно, для достоверности послать за живой водой, да она в суперпозиции, то ли она есть, то ли ее нет, либо она мертвая и живая одновременно с различной вероятностью. Наверное, наша вода такая и есть.

С электроном проще – у него два очевидных состояния в виде спина. Спин вверх и спин вниз. Это мы наблюдаем по поляризации света. И удивительное третье состояние, точнее бесконечное множество состояний, в виде так называемой суперпозиции. Эти состояния мы не можем никак видеть или получить их в физическом виде и даже спрашивать о них не корректно, ибо в этом заключается таинство и мудрость квантовой механики. В математике пожалуйста: написал аx+iby и вот Вам состояние. Как раз именно здесь спин вверх с вероятностью а, а спин вниз этого же электрона в этом месте с вероятностью b. Изменяйте параметры и переменные и получите плоскость состояний, а вот в природе отыскать эти состояния не получается. Главное таких плоскостей состояний можно получить достаточно много. Каждый кубит добавляет свою плоскость в массив состояний.

Представляете себе: каждый кубит (подобие одного двоичного) в виде разряда памяти. Состояний такого кубита не мега, не тера, не фемто, а много, много больше. То есть этим кубитом можно закодировать все на свете. Хотите – 0, есть 0. Хотите запомнить 1, тоже можно. Желаете записать в него 782 – никаких проблем. Может быть, Вам хотелось бы на этом кубите хранить свое фото? Вот оно: фото “Я” расположено по адресу 568 + i66778. Считывайте его и пересылайте своей любимой, а она уж точно расположить его в переднем углу по адресу 1+i1.

А уж выбираться из лабиринта или извлекать корни на таком компьютере одно удовольствие: и быстро и как угодно точно. Действительно, какое бы не было большое число, хоть в миллиард знаков, значение его корня можно записать в данном кубите. Естественно, что это должно быть только одно значение в данном случае. Каковы бы не были диковинные законы квантовой механики, ни один академик не осмелится в один и тот же кубит сразу записать всевозможные числа. Мы же не знаем корень, какой степени, и из какого числа, и с какой точностью мы будем извлекать. Попробуйте записать все результаты извлечения квадратного корня из числа 3. Да еще в один кубит. Сложно, но если хочется, то можно.

Хорошо, пусть записали. А теперь проведем “…вычисления не для конкретного состояния системы, а для всех ее возможных состояний сразу”. А что нам тут вычислять? Мы и так знаем, что этот кубит содержит искомый ответ. Ах, мы не знаем, какое именно состояние системы соответствует искомому ответу. Ну, тогда давайте проведем вычисление конкретного состояния системы, которое соответствует данному результату. У попа была собака, он ее любил…

Даже если Вы и проведете все вычисления сразу, то среди них надо выбрать требуемое. Попытайтесь из ящика яблок выбрать яблоко заданного размера, если размеры примерно одинаковы. Это чуть меньше, то чуть больше и так далее. Без инструмента не обойтись.

Если не сходить с ума и не апеллировать к тому, что квантовая механика штука тонкая и она позволяет состояться таким событиям, которые не подвержены осмыслению, то мы должны признать, что в каждый момент времени в один разряд мы можем записать только одно значение. Можно записать и два числа в один кубит, но тогда надо знать адреса этих чисел в кубите, а иначе сразу получается их сумма. Заметим, что в природе так и получается, но мы (рассуждающие о суперпозиции) этого пока не знаем. Конечно, мы можем точно не знать, что мы туда записали.

Все равно для любого компьютера требуется не один разряд, а больше. Чтобы сложить два числа надо иметь, как минимум, два разряда. Эти числа могут быть и малыми, и большими, но для каждого свой разряд. Естественно, что для подбора результата извлечения корня квадратного из числа 3 определенной точности требуется практически бесконечное число разрядов. Если мы учтем, что каждый кубит находится в суперпозиции, то есть пока не сосчитаем его значение, то и не знаем, что в нем хранится, то скорость работы данного компьютера за счет параллельности может быть потеряна за счет сравнения или апробирования этих результатов вычислений.

Кроме того, с явлением суперпозиции происходят еще такие не совсем приятные вещи. Если у электрона два понятных состояния в виде спина, то о каких состояниях атома идет речь, особенно атома c большим числом электронов? Об всевозможных положениях атома в пространстве? О взаимном расположении в нем электронов? О том, излучил ли какой-то электрон данного атома какой-либо фотон? И если излучил, то какой фотон? Или, может быть, сам атом находится в суперпозиции: то ли он есть, то ли его нет?

Но ведь суперпозиция должна быть всеобъемлющей хотя бы в микромире. Значит, если атом находится в суперпозиции, то и его составляющие протоны, нейтроны и электроны тоже должны находиться в суперпозиции. То есть неизвестно где. Да и в самих протонах кварки и сам субстрат (поле), в котором находятся кварки, должны находиться в суперпозиции.

Какой же может быть построен на такой идеологии компьютер? Да никакой. Попытайтесь в него ввести какие-нибудь данные. То же самое число, из которого Вы будете параллельным путем извлекать корень той или иной степени. В любом случае сам алгоритм извлечения должен где-то точно храниться. И каждый шаг этого алгоритма должен считываться не с какой-то вероятностью, а с вероятностью 1 и без разрушения этого состояния, ибо цикл может повториться множество раз. И считывание это будет происходить по определенным каналам, к которым могут подсоединяться различные шпионы, от которых нам надо защищаться. Подучается, что защита должна идти по пути защиты информации от разрушения, то есть держать все время систему в суперпозиции, и от воровства как такового.

В заключение можно сказать, что если руководствоваться принципами суперпозиции, которые излагаются примерно так:

“Основное отличие принципа суперпозиции в квантовой теории от его классического аналога в том, что состояния, которые «накладываются» друг на друга в квантовой теории, — это альтернативные, взаимоисключающие состояния, когда одно из них полностью отрицает другое. Если мы находимся где-то в одном месте, значит, в другом месте нас нет — это подсказывает здравый смысл. Но в квантовой теории складываются именно такие взаимоисключающие состояния, и система может находиться в таких состояниях одновременно!”, то со здравым смыслом придется расставаться на каждом шаге работы квантового компьютера от ввода информации до поставки ее потребителю в обработанном виде.

К сожалению, кому-то убедить кого-то в наличии или отсутствии явления суперпозиции это все равно, что убедить кого-то или наоборот разубедить в наличии или отсутствии Бога, или Аллаха. Это проблема очень сложная. Здесь нужен авторитет или сила, или время, когда все узнается по кусочкам.

Кто сможет обьяснить суперпозицию в квантовой физике? В моск пока не влазеет. желательно, на упрощенных примерах.

в классической физике исследуемый объект находится лишь в каком-то одном или в другом состоянии. К примеру, учащийся может бегать на улице или кушать в столовой. Однако он не может быть в этих двух местах в одно и то же время, что могло бы соответствовать суперпозиции этих состояний.
Тем не менее в природе для микрочастиц имеет место и совершенно другая ситуация, когда объект находится в суперпозиции состояний. Иными словами, происходит наложение двух или большего числа состояний друг на друга без какого-либо взаимного влияния. Например, экспериментально доказано, что одна частица может как бы одновременно проходить через две щели в непрозрачном экране. Частица, проходящая через первую щель, — это одно состояние, та же частица, проходящая через вторую, — другое. И эксперимент показывает, что наблюдается сумма этих состояний. В таком случае говорят о суперпозиции состояний, или о чисто квантовом состоянии. Речь идет о квантовой суперпозиции, т. е. о суперпозиции состояний, которые не могут быть реализованы одновременно с классической точки зрения. Состояния квантовой частицы описываются посредством так называемой волновой функции. Можно сказать, что волновая функции описывает «программу» поведения электронов. Как в компьютере есть «железо» и программа, так и в квантовом мире электрон (частица) играет роль «железа» , а волновая функция — программы. Программа описывает, что можно делать электрону, а что нельзя. Существуют различные программы его поведения, они зависят от условий наших наблюдений. Когда меняется прибор наших наблюдений, меняется и программа. Можно сравнить это с воздействием красного или зеленого сигнала на автомобилиста. Это не физическое воздействие, однако оно задает действие водителя. В соответствии с программой, которая задается водителю светофором, он едет дальше или останавливается.
Для того чтобы разобраться в этих понятиях, можно рассмотреть классический двухщелевой эксперимент, который был описан Фейнманом. Из него следует, что когда наблюдатель смотрит на электрон и фиксирует его состояние, то электрон ведет себя как обычная частица. А когда наблюдатель на него не смотрит, электрон проявляет волновые свойства. (Действительно, электрон ведет себя как волна, но это не обычная, физическая волна, а комплексная волна вероятности, которую невозможно увидеть. )
Так, электрон как бы «чувствует» , что за ним смотрят, и ведет себя в соответствии с действиями наблюдателя. Выходит, наблюдение как бы «вырывает» объект из совокупности неопределенных квантовых состояний и переводит его в проявленное, наблюдаемое состояние.
Оказывается, если измерение, проведенное над классической системой, может и не оказать никакого влияния на ее состояние, для квантовой системы это не так.

Это не совсем так.
Измерение всегда подразумевает физическое воздействие.
Другое дело, что для классической системы оно может оказаться пренебрежимо малым.

На самом деле электрон ничего не может чувствовать что за ним кто-то наблюдает причиной дуальности электрона является пучок электронного микроскопа на восновании которого и проявляются свойства электрона когда пучок не направлен волновые свойства если пучок электронного микроскопа направлен на электрон, электрон ведет себя как частица. Не морочьте впредь себе голову этой глупостью.

Квантовый компьютер делаешь из берёзы?

А мы легких путей не ищем!:)
и откуда вы знаете про мой квантовый комп из березы (делаю топором), вы за мной следите, вы из Red KGB или из массонской ложи Ротшильдов?:)

Саня Даньшин прекрасно объяснил научную точку зрения на самом ярком и доступном примере.

В реальном макромире для макротел и макропроцессов (факторы: большие промежутки времени, расстояния, массы, энергии, малые силы, скорости и ускорения) существует принцип суперпозиции, то есть принцип наложения, суммирования перечисленных факторов, который всегда оправдывается.
Суперпозиция кажется реально действующей не только для единого направления движения, скорости, ускорения, но и для взаимодействия, хотя мы знаем, что сил приложено несколько, мы всегда можем заменить их суммой .

В микромире же суперпозиция может определяться только через вероятности событий.

Принцип неопределённости говорит о том, что для тех микрочастиц, внутренность которых нам неизвестна (мы не имеем микро-микроскопа и микроскальпеля) , их микровзаимодействия нам неизвестны (мы не имеем микроприборов и подавляем влияние всех микросил своим присутствием) , мы не можем исследовать поведение частицы иначе, как через статистику, через определение вероятности событий.
Теоретики предсказывают событие на кончике пера, экспериментаторы проделывают миллиарды опытов.
Если в двух отдельных опытах получен разных результат, приходится развести руками и надеяться на миллиарды других опытов.
Сама вероятность есть конечное отдельное число и она символизирует сам квант, она не связана с непрерывностью процессов, наоборот, она может быть подтверждена только если опыт будет прерван, начальные условия восстановятся и опыт будет повторён.
Вероятность тем точнее вычисляется, чем короче опыт во времени и пространстве,
но тут точность ограничивается принципом неопределённости. Итак, в науке мы имеем не микрочастицу реальную, а квант вероятности, по сути.

Наука никак не связана с реальностью, она лишь есть совокупность идеалистических теорий, абстрактных математических фактов. Теории всегда могут быть заменены, все вычисления перевычислены в другой системе координат, представлений.

То есть и в реальном макромире принцип суперпозиции есть не реальность, а абстракция (понятие о равнодействующей силе это ясно подчеркивает) .

Квантовая механика есть наука весьма отделённая от обычных человеческих понятий.
Один из её основателей, Эйнштейн, отказался ею заниматься, так как считает мир непрерывным, подчиняющимся не законам случайности, а законам дифференциально-интегрального исчисления.

Но квантовая механика возникла не случайно, она должна была возникнуть на пороге недостижимого. И с её помощью экспериментаторы через макропроцессы постигают многие явления микромира, учатся через большие энергии извлекать новые микрочастицы из «вакуума».
То что фотон существует в двух или нескольких местах не противоречит теории. Если в одном месте вероятность его появления 0,5, то эт оавтоматически означает, что за рассмотренный период времени он побывает ещё где-то. Это как школьник, поздно вернувшийся из школы. Если он вернулся очень быстро, значит нигде не был, бежал прямо домой. Если поздно вернулся, значит куда -то ходил, или по пути надолго останавливался. Всё очень понятно, если быть точным.
Опыт с фотоном говорит о том, что размеры фотона не могут быть ограничены, ибо он не есть частица, а есть поле. Поле как вода, проникает не через одну дырочку в сите, и не через все, а через множество.
В хорошем решете при определённых условиях воду носить всё-таки можно. Суть в самих условиях и в том, точно ли экспериментатор учитывает эти условия.

*и тут у меня отвалилась челюсть и пробив 5 этажей улетела в подвал*
Девушка, если вы в Москве, то я хочу пригласить вас на кофе с зефирками в Шоколадницу! Мне чертовски любопытно узнать, какого размера у вас голова, если в нее поместилось понимание квантовой суперпозиции:)

Юля Павлова Гений (69978) Вам понравилось? Мне что-то объясняли об обычной суперпозиции, а о квантовой я никогда и не задумывалась. Если Вам потребовался ответ, надо было только включить соображение. В Википедию даже было лень заглянуть, чтобы прикоснуться к теме ))). Суперпозиция — это математическое понятие и надо мыслить строго в этом ключе, не привлекая сов чудо и магия. Ну вот о математике. Как известно, есть формулы решения квадратных и кубических уравнений в сфере вещественных чисел, Более сложные уравнение таких формул не имеют. Более того, даже квадратные и кубические уравнения не всегда имеют решения. Кардано, который занимался этой проблемой, придумал мнимую единицу, чтобы как-то решить квадратное уравнение а абстрактном смысле. В результате возникла стройная теория комплексного числа и обнаружилось, что в комплексной область любое уравнений n-1 степени имеет всегда ровно n корней. И любое сложное уравнение стало элементарно решаться простым способом, понятным шклльнику.