Γιατί ο κόσμος φαίνεται ομαλός και συνεχής και όχι κοκκώδης όπως περιγράφεται από την κβαντική φυσική;
1. Η κλίμακα των κβαντικών αποτελεσμάτων:
* Η κβαντική φυσική διέπει τον μικροσκοπικό κόσμο: Περιγράφει τη συμπεριφορά των σωματιδίων όπως τα φωτόνια, τα ηλεκτρόνια και τα άτομα.
* Η καθημερινή μας εμπειρία είναι μακροσκοπική: Αλληλεπιδρούμε με αντικείμενα που αποτελούνται από δισεκατομμύρια σε δισεκατομμύρια από αυτά τα μικροσκοπικά σωματίδια.
2. Μέσος όρος και εξομάλυνση:
* Μεγάλη κλίμακα μέσος όρος: Όταν βλέπουμε μια ομαλή επιφάνεια, αυτό που πραγματικά αντιλαμβανόμαστε είναι η μέση συμπεριφορά των αμέτρητων κβαντικών σωματιδίων. Οι ατομικές, διακριτές κινήσεις τους εξομαλύνονται λόγω των τεράστιων αριθμών που εμπλέκονται.
* αναδύεται η κλασική φυσική: Οι κανόνες της κλασικής φυσικής, που περιγράφουν τον ομαλό, συνεχή κόσμο που βιώνουμε, προκύπτουν από τη συλλογική συμπεριφορά των κβαντικών συστημάτων.
3. Ο ρόλος της μέτρησης:
* Κβαντική αβεβαιότητα: Η κβαντική μηχανική δηλώνει ότι ορισμένες ιδιότητες των σωματιδίων (όπως η θέση και η ορμή) δεν μπορούν να γίνουν γνωστές με τέλεια ακρίβεια ταυτόχρονα.
* κατάρρευση της συνάρτησης κύματος: Όταν μετράμε ένα κβαντικό σύστημα, η λειτουργία του κύματος (η οποία περιγράφει την πιθανότητα εύρεσης του σωματιδίου σε μια συγκεκριμένη κατάσταση) καταρρέει. Αυτό το "πρόβλημα μέτρησης" είναι ένα από τα πιο συζητημένα θέματα στη φυσική.
4. Η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg:
* Όρια για την ακρίβεια: Η αρχή της αβεβαιότητας αναφέρει ότι όσο πιο συγκεκριμένα γνωρίζουμε τη θέση ενός σωματιδίου, τόσο λιγότερο ακίνητα μπορούμε να γνωρίζουμε τη δυναμική της (και αντίστροφα).
* εξομάλυνση λόγω αβεβαιότητας: Αυτή η εγγενή αβεβαιότητα στις κβαντικές μετρήσεις συμβάλλει στην εμφανή ομαλότητα του μακροσκοπικού κόσμου.
5. Παραδείγματα:
* φως: Το φως είναι κατασκευασμένο από φωτόνια, τα οποία είναι κβαντισμένα σωματίδια ενέργειας. Αλλά όταν βλέπουμε ένα ελαφρύ κύμα, το αντιλαμβανόμαστε ως συνεχή γιατί παρατηρούμε τη συλλογική συμπεριφορά των αμέτρητων φωτονίων.
* στερεά: Τα άτομα σε ένα στερεό δονούν, αλλά οι δονήσεις τους είναι τόσο μικρά και πολυάριθμα που μας φαίνονται ως μια ομαλή, συνεχή επιφάνεια.
ουσιαστικά:
Η "ομαλότητα" που παρατηρούμε είναι συνέπεια του τεράστιου αριθμού των σωματιδίων που εμπλέκονται σε μακροσκοπικά αντικείμενα και τους εγγενείς περιορισμούς της μέτρησης στον κβαντικό κόσμο. Ενώ η κβαντική φυσική περιγράφει τη θεμελιώδη πραγματικότητα, η αντίληψή μας διαμορφώνεται από το μέσο όρο, μακροσκοπική συμπεριφορά αυτών των κβαντικών σωματιδίων.
