Эти два слова не просто научная дисциплина, или некая разновидность философии, и даже не синергизм эти двух понятий... Но Квантовая физика - это олицетворение стремления человечества (ну, исчезающе малой его части) понять, описать мир с перспективой уподобиться Творцу.
Ну, вот, в целом, сойдет за вступление.
Доброй вам вечности, Друзья, с вами ваш дружелюбный собеседник Dr.CREEZ. И разговор пойдет... о понимании квантовой физики как явления современности. Это без формул, сравнений и практического применения (по крайней мере в рамках настоящего момента).
И так вот. С чем, собственно ассоциируется у "не глухо-слепого" прохожего, словосочетание Квантовая физикя? Или напротив, что люди, относят в беседе к данной категории тем...
Ну, начнем с самого простого. "Кот Шредингера".
Если кто не знает, суть этого анекдота в том, что ученый предлагает принимать интригу жизни или смерти испытуемого кота, как явление суперпозиции в квантовой физике (КФ). То есть сам то ученый не считал, что покуда крышку не открыть кот якобы будет находиться в двух возможных состояниях (И жив и мертв). Поскольку Вселенной объективно плевать, установил ли наблюдатель момент смерти (или спасения) кота или забыл открыть крышку вовсе. Факт случится и без человека. Но иллюстрация нужна была для подготовки сознания слушателя к переходу на уровень элементарных частиц, где подобные состояния возможны.
Ну, а если отнестись к анекдоту с должной серьёзностью, да ещё и сломать об него немало копий, то как-то становиться совестно да и не вправе говорить, "ребята это шутка" (эта ситуация как раз и укладывается в теорию суперпозиции - верны оба состояния и шутка и научный труд)... Теория, так теория, вреда не будет, а гимнастика для мозгов на долгие годы.
Так в чем основная мораль анекдота про кота? Особенность мира атомов в том, что их составные части могут быть одновременно в разных местах. Это естественно в формулах, на деле поди проверь один в двух местах или разные, но похожи.
И подпоясавшись пониманием случая с анекдотом мы видим, что никакого противоречия нет.
Мы знаем, что электроны носятся вокруг ядра по орбиталям, но важный момент в том, что орбитали эти расположены не в одной плоскость (как планеты в Солнечной системе), а иначе, в некотором смысле, их плоскости перекрываются (если смотреть в сечении). То есть по мере движения электрона по орбитале он в некоторые моменты времени может находиться максимально близко к соседнему электрону, что может привести к их одновременной (фактической или мнимой) смене заряда. Или даже передачи во вне, как у "некоторых" особо активных.
В этом, если коротко и состоит явление суперпозиции. Но, на пальца это пустяк. А в виде формул получается "немножко дискомфортно", поскольку при попытке просчитать в подобном ключе, каждое "изменение" состояния электрона, то меняется и картина атома в целом (сменяются взаимные углы орбиталей, плотности зарядов, и стабильность всего атома). Вот и приходиться работать или с идеальными условиями (когда каждому сверчку свой шесток), или выводить геометрические прогрессии для сопровождения формул, а с этим по сути бесконечным процессом справиться разве что Квантовый компьютер. И это важно.
Второй житейский вопрос на пути к пониманию КФ это "теория струн".
Некоторые ученые в поисках выхода из творческого тупика (время было такое) решили зайти "по-новому", а давайте притворимся, что весь мир состоит из тонких вибрирующих струн... И стали с этим работать... а если над чем-то работать, оно и появиться.
Ну, а если серьёзно, то суть такого подхода можно представить так.
Вообразите тетрадный лист в клеточку. Теперь представьте, что это струны, и если дернуть за одну сторону любого квадрата, то колебания станут в разном порядке передаваться по всем струнам так далеко на сколько хватит энергии.
Ну, и для полноты представим, что в каждой клетке намечено еще по "целому листу". Да, к тому же струны идут еще и вверх и вниз (мир то трехмерных). То получится, что всё и вся вписано в эти струны, которые вибрируют, от чего угодно. И чем больше чего угодно или "не угодно" тем сильнее вибрации и сильнее последствия.
Какова мораль? Всё в мире взаимосвязано.
Далее. Квантовый компьютер.
О, это "святой грааль" науки (в том смысле, что его крайне хочется найти) и "Перст Творца" (если удастся найти).
Вообще такой агрегат благодаря своей "природе" способен ломать заложенную в него логику. А вернее.
Обычный компьютер, суть мыслит линейно, если противоречие или парадокс он или зацикливается или сбрасывает выполнение задачи. То есть он не может найти того, что в нем не заложено программой. Либо "да", либо "нет", либо "нет данных".
Но, "Квантовый" - МОЖЕТ. В его распоряжении всегда "суперпозиция" - читай "запасной план". Его невозможно поставить в тупик он если не найдет решения, то сделает его, пусть даже для этого придется переписать вселенную на его винчестере.
ВОТ ТУТ то и начинается квантовая физика. Слабое и больное (нежно больное) место которой в неспособности просчитать вселенную "ручным методом" или даже с помощью всех компьютеров Земли. Даже если определиться с конкретной элементарной частицей, то формула её состояния уже через несколько циклов займет петабайты. И это без учета всего остального. Но нам, то нужна формула, а вернее целая "ТЕОРИЯ ВСЕГО".
Вообще физика для удобства часто абстрагирует исследуемые явления, ну в самом деле если нам надо рассчитать ускорение свободного падения, неужели мы будем учитывать вращение планеты или воздействие фотонов на падающий объект или радиацию, а может и все константы и не константы туда приплетем. Зачем? Ради длинного хвоста после запятой, который как само Пи (нет предела... совершенству).
А вот Квантовый компьютер сможет учесть всё. При чём почти сам. В него введут условия "Большого взрыва" и там родиться целая вселенная. Похожая на нашу, во всех смыслах параллельная. А главная полностью доступная к исследованию и редактированию.
Если задать параметр обнаружить планету "точь-в-точь как наша". Он найдет. Если нет сделает. Ведь в нем вселенная, она бесконечна, и если возможно существование таких параметров, то и событие неминуемо.
И тут ученые смогут всё...
Для нас же важнее, что именно в таких мирах они будут исследовать (взрывать, сталкивать, синтезировать и прочее), без последствий для нашего родного "куска скалы", и сообщать нам лишь важные результаты. Золото из свинца, вино из воды, или жизнь после смерти (хоть бы и во вселенной внутри компьютера).
Всё к нашим с вами услугам.
Вот, собственно.
Спасибо за внимание, с вами был Dr.CREEZ...
И помните...
Квантовая физика - это не наука, не философия. ЭТО ПУТЬ. Путь всего человечества.