La lumière, le café et le monde quantique

En 1878, lorsque le jeune Planck (Max Planck) a demandé au professeur Philipp von Jolly, si elles devraient continuer à se livrer à la recherche en physique, le professeur lui a conseillé de trouver un autre emploi, parce que la physique « peut être en mesure de progresser dans certains milieux, ici et là peuvent faire un peu de travail de finition subtile, cependant, tout le système est stable, de toute évidence, la physique théorique est en voie d'achèvement ».

Il se trouve que juste un peu de travail de finition mineur à faire, que Planck a remporté le prix Nobel de physique - et a conduit à la naissance de la mécanique quantique. A cette époque, les physiciens ont un peu de mal, il est d'un phénomène très fréquent: Pourquoi un objet qui émet de la lumière lorsqu'il est chauffé? Tous les documents, quel que soit ce qui constitue, comme la température augmente, exposeront le même comportement: rouge, jaune, blanc. les physiciens du 19ème siècle ne peuvent pas expliquer ce processus apparemment simple.

A cette époque, la meilleure théorie prédit, les objets de haute température libéreront énergie courte longueur d'onde illimitée, mais bien sûr, nous savons que même un fort courant chauffe le filament, ni ne deviendra un objet de rayon de la mort d'injection, de sorte à ce que les scientifiques de temps confus sur cette question, et a appelé " catastrophe ultraviolette ".

En 1900, Planck a trouvé une réponse, il a spéculé, L'énergie est absorbée ou émise uniquement sous forme « quantique » discrète . Quantum d'énergie en limitant efficacement l'énergie à tous les objets chauds de température sera libéré, de sorte que le problème résolu catastrophe ultraviolet. Ceci est un changement radical de la soi-disant physique classique, la physique classique pensent que le flux d'énergie est continue en douceur.

révolution quantique a commencé. Après quelques décennies, Einstein , Heisenberg , Bohr Et d'autres physiciens passent beaucoup de temps, l'inspiration Planck progressivement transformée en une théorie complète, mais tout a commencé à la fin on ne comprenait pas ce qui se passe quand on chauffe l'objet.

résultant théorie des quanta La taille des particules du traitement et de l'énergie pour est très faible, de notre expérience quotidienne pour nos sens ternes de ces mammifères, il est presque imperceptible. Mais pas complètement invisible! Certains effets quantiques manifestement cachés dans notre champ de vision, comme la lumière du soleil, des étoiles lointaines clignotantes.

Dans la vie quotidienne, nous pouvons expérimenter comment le monde quantique? A propos de la nature réelle du monde, nos sens peuvent recueillir les informations? En fait, les phénomènes quantiques se sont produits dans notre nez, les yeux, la peau et d'autres années sensorielles.

Comment pouvons-nous odeur différentes saveurs?

Lorsque vous sentez le parfum de osmanthus et gras, ou des têtes de poivre et de poisson si plein de gaz pyrotechnique de l'encens, le nez à la fin ce qui est arrivé? Pour le nez, on sait peu, et même construit premier physicien du réacteur nucléaire du monde fermi , A également été amis écrièrent quand les oignons frits, si vous comprenez comment le sens des uvres d'odeur, combien plus intéressant ah oui.

chaude après-midi, quelqu'un Prendre soin de vous faire bouillir une tasse de café, moelleux molécules libérées dans l'atmosphère dans l'air, vous ces molécules inhalées, elles sont attachées au mucus nasal, et intégrés dans les neurones olfactifs. neurones olfactifs comme des tentacules de méduses, comme pendaient du cerveau, le système nerveux central est la seule exposée en permanence partie de l'environnement extérieur.

Nous savons que ces molécules seront, cependant, un tel contact 400 différents neurones récepteurs olfactifs de surface en conjonction avec une partie de notre sens de l'odorat comment générer? En fait, nous ne sommes pas très clair.

Pour le principe de fonctionnement de l'odeur, l'explication traditionnelle semble simple: Récepteur aura une forme spéciale et une molécule de liaison , Comme seule la bonne clé pour ouvrir une serrure. Selon ce modèle, sortir de votre tasse de café dans chaque molécule, sont tout simplement s'adapter à votre nez avec un ensemble de récepteurs spécifiques. les molécules de liaison aux récepteurs sur les neurones olfactifs, le cerveau reçoit un signal d'activation, et l'odeur du café interprétés. En d'autres termes, On sent la forme de la molécule .

Mais ce modèle a un problème fondamental: la forme et la composition des différentes molécules, il aura le même sens de l'odorat. Sens de l'odorat semble aussi inclure plus que la forme moléculaire des choses, mais qu'est-ce?

Un type est toujours vue show controversé, aussi avec le sens de la perception des odeurs mode de vibration de la molécule Connexes. En fonction de la configuration, toutes les molécules sont en constante vibration à des vitesses différentes. Nos nez peuvent détecter des différences d'une certaine manière à ces fréquences vibratoires il?

Les scientifiques ont découvert qu'un composé de soufre ayant une odeur unique et vibration moléculaire caractéristique, et un autre des molécules contenant du bore ayant une autre forme avec celui-ci, mais la même fréquence de vibration, de manière surprenante, les molécules contenant du bore dégage aussi du soufre. Dans une autre expérience, une partie de l'odeur molécule d'hydrogène scientifiques musqué est de l'eau douce remplacé deuterium - deuterium est un isotope de l'hydrogène, contiennent un neutron supplémentaire - constaté que les gens peuvent sentir la différence. L'hydrogène et le deuterium ont la même forme, mais différentes fréquences de vibration, ce qui montre à nouveau que nous en effet le nez peut détecter la vibration.

Odeur des vibrations moléculaires peuvent être perçues idée est encore controversée, mais si cela est vrai, Comment notre nez est perçu les vibrations des molécules, il ? Les scientifiques pensent que cela peut impliquer soi-disant effet tunnel quantique .

En mécanique quantique, les électrons et autres particules ont toutes dualité particule vague - est à la fois une particule et une onde. Cela rend parfois la propagation électronique d'une manière interdite par les règles de la physique classique à travers le matériau. Vibration des molécules d'odeur peuvent simplement fournir une énergie appropriée à tunnel à travers le récepteur olfactif d'une partie à une autre partie des électrons. Pour différentes molécules, la probabilité de tunnel est différent , De ce fait déclencher l'influx nerveux, entraînant la perception des odeurs différentes dans le cerveau.

Alors, caché dans le nez peut être un détecteur électronique sophistiqué. Cependant, notre nez est de comprendre comment l'évolution de la singularité quantique il? Les scientifiques croient que nous allons probablement sous-estimé la sagesse de la vie de plusieurs ordres de grandeur, quatre milliards d'années d'évolution naturelle est une longue période de développement, donc ce n'est pas la vie des choses les plus étonnantes.

Comment voyons-nous la lumière?

Vous êtes toujours au soleil l'après-midi, tenant une tasse de café chaud, il cligna des yeux et de laisser la lumière à travers la fenêtre dans vos yeux. Ces photons sont passés par un peu plus de huit minutes de temps, sur une distance d'environ 150 millions de kilomètres entre le Soleil et la Terre, dans vos yeux. Cependant, la plupart du voyage de ces photons se produit en fait à l'intérieur du soleil, avant cela, ils ont passé 100 ans à temps pour échapper au soleil, puis, notre Zuxian non humain Gang a commencé le feu.

Au cur du soleil, très matière dense, les photons ne peuvent parcourir une courte période de temps infini, seront absorbés par des ions hydrogène, le processus émet un photon dans ce voyage continuent d'être rapidement mis fin à nouveau jusqu'à la fin du temps. S'il n'y a pas d'effet tunnel quantique, le soleil n'a même jamais envoyé ces photons. Cependant, après ces interactions sur 1021 fois, et enfin, un photon aller un long chemin se tord et se transforme, émergent de la surface du soleil.

Le soleil et d'autres étoiles sont la lumière générée par les réactions de fusion nucléaire: un atome d'hydrogène-ion (proton) forment une collision avec de l'hélium, le processus libère de l'énergie par seconde, environ 4 millions de tonnes matériau de conversion de l'énergie solaire. Mais l'ion hydrogène, qui est un seul proton, porter une charge positive, repousser naturellement les uns des autres, comment pourraient-ils fusionné il?

Dans le tunnel quantique, les caractéristiques de fluctuation des protons afin qu'ils puissent se chevauchent légèrement, comme des ondulations à la surface de l'étang, que ce chevauchement est suffisamment proche pour que l'onde de protons, par conséquent, une autre valable que dans une très courte distance, mais aussi force plus forte - force nucléaire Nous pouvons surmonter la répulsion électrique entre protons, éventuellement, la fusion de protons, libérant un photon.

Nos yeux ont évolué en très sensibles à ces photons. Certaines expériences récentes montrent que nos yeux peuvent détecter même un seul photon. Cela soulève une possibilité intéressante: si les humains peuvent être utilisés pour tester des propriétés étranges de la mécanique quantique? En d'autres termes, une personne - tout comme les photons, électrons ou oiseau Schrödinger est mort, et il est malheureux chat vivant - peut être directement impliqué dans le monde quantique? Cette expérience sera comme?

2016, physicien à l'Université Rockefeller Alipasha Vaziri à travers l'étude a révélé que les humains peuvent en effet voir un photon unique, cependant, le visuel ne peut pas décrire avec précision cette expérience, pour voir un seul photon de lumière, et je vis pas la même chose, ce qui est presque un sentiment imaginaire presque.

Dans un proche avenir, les scientifiques peuvent attendre de tester expérimentalement, lorsque le photon entre dans l'état quantique étrange, les gens vont percevoir ce. Par exemple, les physiciens peuvent attirer dans le soi-disant photon unique état superposition que exist photon unique dans deux positions différentes . Que les gens peuvent percevoir directement à l'état de superposition des photons, il ? Les scientifiques proposent deux situations expérimentales:

Dans un cas, les photons entreront à gauche ou à droite d'une rétine humaine, cette personne vous remarquerez de quel côté de la rétine se sentait photons. Dans un autre cas, le photon sera placé en superposition quantique, il est possible de compléter la tâche apparemment impossible: côtés droit et gauche atteignent simultanément la rétine.

Eh bien, cette personne sera sur les deux côtés sont perçus de la rétine à la lumière elle? Ou, comme les physiciens disent, l'interaction des photons peut conduire à l'état de superposition des yeux « effondrement » dans une position où elle? Dans ce cas, le photon sera comme, comme prédit par la théorie, est apparu souvent aussi dans la rétine des côtés gauche et droit de celui-ci?

Los Alamos physicien National Laboratory Rebecca Holmes a expliqué :. « Selon la mécanique quantique standard, dans un état de superposition d'émission de photons peut sembler aléatoire sur les côtés gauche et droit d'un photon ne fait aucune différence. » Si les gens participent vraiment à l'expérience en même temps perçue à deux endroits au photon, ce que cela signifie que l'homme lui-même est dans l'état quantique? À cet égard, elle a répondu: « .. Vous pouvez dire que le spectateur dans une très courte période de temps dans un état de superposition quantique, mais personne n'a essayé, donc nous ne savons pas vraiment que cela est une raison suffisante pour faire cette expérience. »

Quel est exactement contact?

Toujours revenir à cette tasse de café, tasse de café se sent très solide - un gros morceau de matière solide en contact étroit avec la peau de la main. Mais en fait, ce n'est rien qu'une illusion: nous venons jamais vraiment en contact avec quoi que ce soit, du moins pas deux morceaux de matériau solide. 99,9999999999 pour cent ou plus des atomes dans l'espace sont vides Presque tout le matériel est concentré dans le noyau.

Lorsque vous appliquant manuellement une pression sur la coupelle, sur une surface d'un solide sens que de la répulsion des électrons dans la tasse. volume électronique n'a pas - ils portent seulement charge négative, saut momentanée, nuage comme point de dimension zéro autour des atomes et des molécules.

Les lois de la mécanique quantique des électrons Confine autour des atomes et des molécules dans un niveau spécifique. Lorsque vous la main serrant la coupe, forcera les électrons d'un niveau d'énergie pour passer à un autre niveau, et ce processus nécessite de l'énergie des muscles de la main, le cerveau interprète comme le contact matériau solide.

Par conséquent, Notre sens du toucher des interactions très complexes entre l'électron et l'objet de notre corps que nous rencontrons les molécules environnantes . De ces informations, notre cerveau produire une telle illusion - nous avons un corps solide, et se déplacer dans un monde plein d'autres entités.

Afin de percevoir la réalité de l'évolution n'est pas

Notre sens du toucher ne donne pas une idée précise de la réalité. Peut-être, toute notre perception ne correspond pas à la réalité. Un spécialiste des neurosciences cognitives à l'Université de Californie, Irvine, Donald Hoffman croit, Nos sens et le cerveau continue d'évoluer, afin de cacher la vraie nature de la réalité, de ne pas le révéler.

Hoffman estime que peu importe ce que la réalité est, sont trop complexes et nécessitent trop de cerveau prend du temps et de l'énergie à traiter. Il construira la métaphore du cerveau du monde pour l'interface graphique de l'ordinateur: Toutes les icônes colorées sur l'écran - la poubelle, le pointeur de la souris, des dossiers - ce qui se passe à l'intérieur de l'ordinateur et n'a aucune ressemblance. Ces icônes sont abstraites, simplifiées, afin que nous puissions interagir avec des équipements électroniques sophistiqués.

De manière similaire à façonner l'évolution de notre cerveau, il ne signifie en aucune façon la reproduction réaliste du monde. Evolution ne favorise pas le développement de la perception précise, mais récompenser ces caractéristiques permettra d'améliorer la viabilité. Pour la nature, la perception de la réalité, de préférence à adapter à l'environnement .

Ainsi, même si un corps vivant est possible de construire une représentation plus précise de la réalité, mais l'apparence n'a pas amélioré sa viabilité. D'une certaine façon, nous avons évolué pour adapter à l'environnement, plutôt que la réalité perçue.

Hoffman message de base de vues et certains physiciens croient que la théorie quantique est cohérente: La réalité est pas tout à fait objective, nous ne pouvons pas observer avec notre propre monde à part . Hoffman entièrement d'accord avec ce point de vue :. « L'espace est juste une structure de données, l'objet physique lui-même est notre structure de données dynamique créée quand j'ai vu l'autre côté de la montagne, j'ai créé une structure de données de montagne, puis je déplace la ligne de mire. ouvert, abandonné la structure des données, parce que je ne ai plus besoin ».

travail de Hoffman spectacles que nous saisissons pas encore la pleine signification de la théorie quantique et la théorie quantique pour expliquer la nature de la réalité.

vie Planck la plupart du temps à essayer de comprendre la théorie quantique, il a contribué à créer, et toujours croire qu'un indépendant de l'univers de l'objectif de notre existence. Il a écrit pourquoi il a décidé de recommander quels que soient les mentors et rejoindre la physique:

« Monde extérieur est indépendant du peuple, est la poursuite absolue, absolue de la loi applicable au monde, et à mon avis, semble être la poursuite scientifique la plus sublime de la vie. »

Peut-être dans un siècle, puis après une révolution, afin de prouver Planck à la fin il est bien ou mal tout comme un gâchis comme son maître.

Illustration: Pany

Traduction: adolescent Corbeau

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