moris_levran (moris_levran) wrote,
moris_levran
moris_levran

Квантовые эффекты в макромире.

Квантовый мир
Квантовая физика оказалась очень успешной теорией, которая объяснила странные явления микромира, в котором царят законы, "невозможные" в нашем мире. Зачастую не имеющие аналогов в реальном мире. Как можно представить себе объект, который и волна и частица. Причём в любом соотношении – 50 на 50 или 80 на 20. Принцип неопределённости, запрещающий одновременно точно определять координаты и скорость или время и энергию. Возможность находиться и "здесь" и "там" одновременно.
Известный физик-теоретик Ричард Фейнман как-то заметил, что хотя квантовая механика существует уже более полувека, ее до сих пор не понимает ни один человек в мире. И тут же добавил: он может утверждать это вполне смело.
Традиционно считалось, что квантовые законы распространяются на объекты микромира – атомные и субатомные частицы, элементарные частицы. Даже среди физиков раньше было убеждение, что квантовые эффекты приемлемы только к микрообъектам.
При переходе из микромира в мкакромир, как считалось раньше, на каком-то уровне происходит переход одних законов в другие. Во Вселенной с её крупномасштабными объектами царят частная и общая теории относительности А. Эйнштейна. Однако с течением времени стало понятно, что это совсем не так. Так в каких эффектах можно наблюдать квантовые эффекты визуально?
• Электрический ток большой плотности.
Когда по проволоке протекает электрический ток небольшой плотности, его величина остается одинаковой по всей длине проволоки и она нагревается равномерно. Но когда плотность тока достигает очень большой величины, поток электронов за счет квантовых процессов в кристаллической решетке превращается в волновой пакет. Сила тока в разных местах проволоки становится различной, и металл сгруппировавшимися в волну электронами нагревается неравномерно. На диаграмме видно, что на проволоке соседствуют "холодные" участки с температурой 350-420°С и раскаленные до 1050-1250°С.
Этот уникальный кадр видеофильма демонстрирует макроскопическое проявление квантовых процессов - возникновение периодических скачков температуры металла вдоль стальной проволоки диаметром 0,3 мм во время протекания по ней электрического тока силой 48,6 А. Проволока погружена в воду, длина ее видимого участка 25 мм.
Квантовый процесс

• Конденсат Бозе — Эйнштейна.
Конденсат Бозе — Эйнштейна — агрегатное состояние материи, основу которой составляют охлаждённые до температур, близких к абсолютному нулю бозоны. В таком сильно охлаждённом состоянии достаточно большое число атомов оказывается в своих минимально возможных квантовых состояниях, и квантовые эффекты начинают проявляться на макроскопическом уровне. Теоретически было предсказано Альбертом Эйнштейном на основе работ Шатьендраната Бозе в 1925 году. Этот феномен является непосредственным проявлением законов квантовой механики, согласно которым система может получать энергию только дискретно. Если система находится при настолько низких температурах, что пребывает в наинизшем энергетическом состоянии, то она уже не в состоянии уменьшить свою энергию даже за счёт трения. Без трения жидкость легко преодолевает гравитационное притяжение благодаря молекулярному сцеплению жидкости со стенками сосуда и занимает наиболее выгодное положение — вне сосуда. Эта работа была выполнена Эриком Корнеллом и Карлом Виманом из университета штата Колорадо и Вольфгангом Кеттерле из MIT. Учёные охладили атомы рубидия до 170 нанокельвина.


• Явления сверхтекучести.
Явления сверхтекучести осуществляется в сверхтекучем 4He. При температуpax ниже температуры перехода в гелии происходит Бозе- Эйнштейна конденсация, состоящая в том, что конечная доля атомов гелия переходит в низшее (при данных макроскопич. условиях) квантовое состояние.


• Явление сверхпроводимости.
Макроскопические квантовые эффекты наблюдается в сверхпроводящих металлах. Поскольку электроны подчиняются статистике Ферми - Дирака, в одном квантовом состоянии не может находиться больше одного электрона. Однако при переходе в сверхпроводящее состояние в металле образуются пары из двух электронов с противоположными импульсами и спинами - так называемые куперовские пары. Эти пары, являющиеся бозонами, ниже точки перехода находятся в состоянии бозе-конденсации и характеризуются макроскопической волновой функцией. Таким образом, сверхпроводимость чисто квантовое явление. Самым ярким проявлением сверхпроводимости является эффект Мейснера, проявляющийся полным вытеснением магнитного поля из сверхпроводника.


• Другие эксперименты.
В планируемых экспериментах учёные попытаются продемонстрировать другие квантовые явления на макроуровне. Например, в этом опыте предложен эксперимент для демонстрации квантового туннельного эффекта в макромире.
А в этом опыте принцип неопределённости Гейзенберга представлен на макроуровне. Это может проявляться в том, что гравитационные волны в принципе невозможно наблюдать.
А эта теория космической ряби очень изящно объясняет, почему гравитационные волны могут не наблюдаться. Опять из-за тесного взаимодействия макромира, точнее гравитационных волн на процессы микромира – декогерентность – схлопывание волновой функции.
Ещё по теме: http://www.modcos.com/articles.php?id=150
Tags: Физика
Subscribe
promo moris_levran december 22, 2014 02:45 7
Buy for 10 tokens
Византийская принцесса Анна – Великая княгиня Киевской Руси. В. Васнецов. "Крещение князя Владимира". В 1988 году в Советском Союзе отмечалась знаменательная дата – 1000-летие Крещения Руси. Минуло 26 лет, и сейчас можно рассмотреть подробнее эти события, поскольку к религии советская власть…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment