TECHNOLOGY - познавательный журнал

Technology - Познавательный Журнал
11 августа 2017

Как квантовая механика изменила наше представление о реальности.

Квантовая механика представляет собой настоящий прорыв в науке, позволивший ученым объяснить многие явления на уровне атомов и субатомных частиц. И вовсе не удивительно, что столь динамично развивающаяся сфера знания оказала огромное влияние на современный образ реальности. Убедиться в этом вы можете, познакомившись с 17 примерами того, как квантовая механика изменила и продолжает менять наш взгляд на вселенную.

1. Вселенная может являться голограммой.
Одна из интерпретаций модели мира, обусловленная постулатами квантовой механики представляет собой идею того, что наша трехмерная вселенная – лишь голограмма. Сотрудники германо-британской обсерватории сообщают о вероятном обнаружении мелкой ряби в пространстве-времени, способной стать доказательством теории квантовой пикселизации.

2. С улучшением технологий инновации становятся все менее точными.
Вместе с продвижениями на поприще технологических разработок закономерно растет потребность в их точности. Погрешность различных приборов, таких как часы и термометры, можно отнести к явлению квантового шума. Этот шум препятствует получению идеальных измерений. Однако устранив данную помеху, можно создать технику с максимальной точностью показателей, подобную атомным часам или квантовым термометрам.

3. Свет может управляться и концентрироваться для выполнения различных функций.
Как это ни странно, лазер, открытие которого стало возможным благодаря квантовой механике, когда-то считался не имеющим никакого практического значения предметом. Однако вопреки такому мнению развитие сферы применения этой технологии обеспечило появление самых различных изобретений, начиная с проигрывателя компакт-дисков и заканчивая системами противоракетной обороны.

4. Случайность может быть рассчитана и предсказана.
По мнению ученых, с позиции квантовой механики ничто не может быть по-настоящему случайным. Имея исчерпывающую информацию о движении игральной кости, они смогли бы точно сымитировать бросок кубика и спрогнозировать заранее его исход. Создавая квантовый шум и измеряя его уровни, можно получать случайные числа, которые могут быть использованы для шифрования данных.

5. При измерении объекты ведут себя по-разному.
Копенгагенская интерпретация квантовой механики предполагает, что во время акта измерения частицы меняют свое поведение. Согласно данной концепции частицы имеют различные состояния, однако в момент наблюдения за ними они вынуждены принимать какое-то одно из них. Это может показаться странным, тем не менее подобная интерпретация подтверждается математической концепцией коллапса волновой функции.

6. Существует более одной вселенной.
Концепция Мультивселенной или существования множества всех возможных реальностей также является плодом различных интерпретаций квантовой физики. Доказательством ее могут стать данные с орбитальных обсерваторий, которые наблюдают за остаточными явлениями Большого Взрыва, а также математические модели, подразумевающие циклическую вселенную.

7. Существует намного больше измерений.
Порожденная квантовой механикой теория струн, в свою очередь, дала начало рассуждениям о вероятности (или же отсутствии таковой) существования нескольких измерений. По мнению исследователей, Вселенная содержит по меньшей мере 11 измерений, которые, по всей видимости, представляются не только возможным, но и необходимым условием функционирования теории струн.

8. Геометрия драгоценного камня как новый взгляд на представления о квантовой физике.
Физиками был обнаружен геометрический объект, подобный по форме многогранному драгоценному камню. Находка резко упрощает расчеты взаимодействия частиц и бросает вызов классическим научным представлениям о пространстве и времени как основных компонентах реальности.

9. Могут быть найдены революционные способы транспортировки.
Это больше не является предметом исключительно научной фантастики: материя может быть разобрана на частицы, которые после их транспортировки будут способны вновь восстановить прежний вид. Это стало возможным в опытах по передаче данных, а также крупных молекул, однако применение такой технологии к человеку в ближайшей перспективе пока не рассматривается. На сегодняшний день возможно отсканировать каждую молекулу в человеческом организме и собрать его в другом месте, но, согласно постулатам квантовой физики, объект изменяется под влиянием подобных действий. Таким образом, точная копия перемещаемого объекта не может быть воспроизведена.

10. Электричество может применяться в медицине.
Недавно ученые обнаружили крошечные полупроводниковые кристаллы, способные в ближайшем будущем стать основой прорыва в области медицины. Эти квантовые точки предположительно могут светиться под воздействием ультрафиолетового излучения. Если это так, их возможно будет прикреплять к раковым клеткам с целью локализации и уничтожения последних.

11. Существует частица, которая придает массу даже мельчайшим формам материи.
Ученые полагают, что бозон Хиггса, также известный под названием «божественная частица», способен придавать массу некоторым фундаментальным частицам, таким как электроны и глюоны. Обнаружив и изолировав бозон Хиггса, исследователи бы получили возможность понять, каким образом материя может быть сбалансирована с антиматерией и что на самом деле случилось с вселенной после Большого Взрыва.

12. Свет может помогать распознавать хакерские действия.
Чтобы обезопасить важную информацию от угрозы постороннего вмешательства, квантовая криптография разработала метод кодирования данных внутри отдельных частиц света или фотонов. Секрет метода заключается в наличие «ключа», состоящего из нулей и единиц, позволяющего программе выявить хакерское присутствие в реальном времени, пока тот пытается вскрыть засекреченные данные.

13. Компьютеры могут работать быстрее, чем любые существующие сейчас цифровые приборы.
Разработка квантовых компьютеров является прикладным направлением квантовой механики, способным произвести революцию в вычислительных технологиях. По сравнению с цифровыми компьютерами, которые кодируют данные в двоичной системе, квантовые компьютеры используют квантовые свойства для хранения данных и выполнения операций, в результате чего вычисления и алгоритмы могут осуществляться намного быстрее.

14. Явление квантового туннелирования может быть использовано в отношении современных гаджетов
В квантовой механике квантовое туннелирование описывается как процесс проникновения частицы сквозь барьер, который в норме она преодолеть не способна. Данное явление имеет важное значение для работы различных устройств, таких как выключатели, микросхемы флэш-памяти и USB-накопители.

15. Жидкости могут бросать вызов силе тяжести
Некоторые крупные системы способны демонстрировать эффекты квантовой механики, например, явление сверхтекучести. Это состояние вещества, в котором оно действует подобно жидкости с нулевой вязкостью, что позволяет ему самоперемещаться безотносительно к силе тяжести. В нынешних условиях наибольшее применение данный эффект нашел в создании современных холодильников и развитии спектроскопии.

16. Турбулентность воздуха возможно регулировать.
Бразильские ученые начали работать над созданием квантовой турбулентности в экстремально холодных условиях внутри лабораторной камеры, наполненной газом. Изучение турбулентности в контролируемой среде в конечном счете может привести ученых к получению способа управления ею. Таким образом, возможно, решится проблема нестабильности самолетов во время полета.

17. Люди могут путешествовать во времени назад и вперед.
Исследования в квантовой механике обеспечили условия для проведения экспериментов, касающихся возможности путешествовать из нашего мира в альтернативное время и пространство. По итогам опытов, осуществленных в 2010 году, ученые смогли определить, каким образом изолированный кусок металла оказывается способным двигаться и в то же самое время стоять. Это происходит благодаря возможностям квантовых частиц двигаться вперед и назад сквозь временной континуум. Данная особенность, вероятно, может в ближайшем будущем привести науку к созданию способов путешествия во времени.