Квантовая физика. Пустота атомов и корпускулярно-волновой дуализм.

Как квантовая физика меняет мир. Просто о сложном. Пустота атомов. Корпускулярно-волновой дуализм. Эксперимент с двумя щелями.
Человека не подготовленного #квантоваяфизика способна запутать и даже напугать с самого начала знакомства. Это достаточно странная и нелогичная наука, даже для учёных физиков, которые имеют с ней дело каждый день. Но одно можно сказать наверняка – квантовая физика изменит наш мир в самое ближайшее время. А главное, эта наука способна дать ответ на самый интригующий вопрос относительно того, из чего состоит Вселенная и как зародилась жизнь.
Квантовая физика изучает поведение самых маленьких вещей в нашей Вселенной: субатомных частиц. При этом изучаемые объекты могут вести себя совершенно непредсказуемо. Тем не менее, даже если специалисты не полностью понимают происходящие процессы, результаты таких исследований вполне могут использоваться для разработки новейших технологий, которые зачастую могут быть названы не иначе, как фантастическими.
Хотя квантовая физика содержит несколько разделов физики, принципиальную роль в этой науке играет квантовая механика и квантовая теория поля, которые проявляются на уровне микромира, но имеют большое влияние и на макромир.
В квантовой физике существует множество парадоксов и труднообъяснимых явлений, над которыми до сих пор бьются умы лучших физиков планеты. Чтобы в общих чертах понять, что собой представляет квантовая физика, приведем цитату Нильса Бора (Niels Bohr): "Тот, кто не шокирован квантовой механикой, просто еще не понял принцип ее работы".
Пустота атомов
Представьте себе, что 99 целых и двенадцать девяток после запятой процентов атома занимает пустое пространство. Этот научный факт заставит вас пересмотреть то, как мы воспринимаем самих себя и реальность. Тем не менее, промежуток между ядром атома и вращающимся вокруг него электроном фактически пуст.
Это не вакуум, а в буквальном смысле пустота. В качестве примера приведём сравнение: если увеличить ядро атома водорода до размеров баскетбольного мяча, то вращающийся вокруг него электрон будет находиться на расстоянии 30 километров, а всё пространство между ними будет занято пустотой!
Но в таком случае, если наше тело и предметы, окружающие нас, в большей степени состоят из пустого пространства, почему же мы можем их осязать? На самом деле, так называемая твердость предметов создается силами отталкивания или притяжения между атомами, похожими на силы, действующие между двумя поднесёнными друг к другу магнитами. А наши руки и ноги на самом деле никогда и ни к чему не прикасаются, а всего лишь испытывают силу отталкивания, которая и создаёт ощущение твердости.
В это трудно поверить, но в реальности вы не касаетесь стула, на котором сидите, а скорее висите над ним, поскольку атомы вашего тела и стула отталкивают друг друга. В действительности наша реальность выглядит твёрдой и осязаемой за счёт всё заполняющего и колеблющегося вокруг нас океана энергии, а не чего-то вещественного. Не только ваше тело, но и всё, что вы видите, чувствуете и с чем взаимодействуете, в сущности состоит из пустоты.
Эксперимент с двумя щелями
Еще один парадокс квантовой физики – корпускулярно-волновой дуализм, который условно можно назвать как волночастица. Он состоит в том, что любой микрообъект, к примеру, фотон или электрон, может проявлять как материальные свойства частицы, обладающей собственной массой, так и свойства волны, способной беспрепятственно распространяться в пространстве. Но главное, что изменяются эти свойства в зависимости от того, имеется ли в прямом смысле наблюдатель за объектом.
Впервые такой дуализм или двойственность свойств обнаружился при исследованиях света. Позднее, в 1961 году немецкий физик Клаус Йонссон, провел эксперимент, подобный эксперименту Томаса Юнга по интерференции света, но вместо лучей света Йонссон использовал пучки электронов.
Это исследование подтвердило правильность положений квантовой механики о смешанной корпускулярно-волновой природе элементарных частиц, а проведённый опыт стал одним из красивейших в истории науки. В последствии, эксперимент был многократно повторён и проверен во множестве лабораторий мира, однако его результаты, в которые сложно поверить, остались неизменными.
Суть этого эксперимента состояла в том, что источник излучал поток электронов в сторону экрана-фотопластинки. На пути электронов была установлена преграда – медная пластина с двумя щелями. Для простоты понимания, давайте представим, что вместо потока электронов мы стреляем маленькими шариками с краской в экран. А между экраном и пушкой с шариками установлена всё та же медная пластина с двумя щелями.....

Подписаться на канал: https://www.youtube.com/channel/UCJAgeuidYRfuAMALAXwGCPw
Композиция "Sunrise On Mars" принадлежит исполнителю Audionautix. Лицензия: Creative Commons Attribution (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
Исполнитель: http://audionautix.com/

Видео Квантовая физика. Пустота атомов и корпускулярно-волновой дуализм. канала Спорим, вы не знали?