Εξηγήστε ποιες είναι οι εγγενείς ιδιότητες της κλασσικής φυσικής. Και πώς φαίνονται σε επαρκή. Εξετάστε μερικά φυσικά φαινόμενα δεδομένα επεξηγήσεων. Εξέταση απόκλιση από την Classi;

Η ανεπάρκεια της κλασικής φυσικής:μια ιστορία δύο κόσμων

Η κλασσική φυσική, που περιλάμβανε τη μηχανική της Νευτώνας, τον ηλεκτρομαγνητισμό και τη θερμοδυναμική, βασιλεύει υπέρτατα για αιώνες, εξηγώντας τον κόσμο γύρω μας με αξιοσημείωτη ακρίβεια. Όμως, καθώς η κατανόησή μας εμβαθύνει, άρχισαν να εμφανίζονται ρωγμές, αποκαλύπτοντας τους περιορισμούς αυτού του πλαισίου. Ας βυθίσουμε σε αυτούς τους περιορισμούς και να διερευνήσουμε πώς η κβαντική φυσική επανάσταση στην κατανόησή μας.

Εγγενείς ιδιότητες της κλασικής φυσικής:

* ντετερμινισμός: Η κλασική φυσική αναλαμβάνει ένα προβλέψιμο σύμπαν. Δεδομένων των αρχικών συνθηκών και δυνάμεων, η μελλοντική κατάσταση οποιουδήποτε συστήματος μπορεί να καθοριστεί με απόλυτη βεβαιότητα.

* Τοποθεσία: Οι αλληλεπιδράσεις στην κλασσική φυσική είναι τοπικές. Τα αντικείμενα επηρεάζουν μόνο το ένα το άλλο απευθείας μέσω επαφής ή μέσω πεδίων που διαδίδονται με πεπερασμένη ταχύτητα.

* συνέχεια: Η κλασσική φυσική αναλαμβάνει ομαλές, συνεχείς αλλαγές στις φυσικές ποσότητες όπως η θέση, η ορμή και η ενέργεια.

* Διπλότητα κύματος-σωματιδίου: Το φως αντιμετωπίζεται ως κύμα, ενώ η ύλη θεωρείται καθαρά σωματίδια.

Γιατί η κλασική φυσική φαίνεται ανεπαρκής:

Ενώ η κλασική φυσική περιγράφει με επιτυχία τα καθημερινά φαινόμενα, αποτυγχάνει να εξηγήσει ορισμένες παρατηρήσεις στα ατομικά και υποατομικά επίπεδα:

* ακτινοβολία μαύρου σώματος: Η κλασσική φυσική προβλέπει ότι ένα θερμαινόμενο αντικείμενο θα πρέπει να εκπέμπει μια άπειρη ποσότητα ενέργειας σε όλες τις συχνότητες, αντιφατικές σε πειραματικές παρατηρήσεις.

* φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα: Το φως, όταν λάμπει σε ένα μέταλλο, εκπέμπει ηλεκτρόνια, αλλά η ενέργεια των εκπεμπόμενων ηλεκτρονίων είναι ανεξάρτητη από την ένταση του φωτός, αψηφώντας τις κλασσικές προσδοκίες.

* Ατομικά φάσματα: Τα άτομα εκπέμπουν φως σε συγκεκριμένες, διακριτές συχνότητες, αψηφώντας την κλασσική πρόβλεψη της συνεχούς εκπομπής.

* Διπλότητα κύματος-σωματιδίου: Τα πειράματα δείχνουν ότι το φως και η ύλη παρουσιάζουν τόσο ιδιότητες που μοιάζουν με κύμα όσο και από σωματίδια, αντιφατικά για την κλασσική διάκριση.

Quantum Physics:Ένα νέο παράδειγμα:

Η κβαντική φυσική εμφανίστηκε ως επαναστατική εναλλακτική λύση, παρέχοντας εξηγήσεις για τις αποτυχίες της κλασσικής φυσικής. Ενσωματώνει τις ακόλουθες βασικές έννοιες:

* Κοσβατικά: Η ενέργεια, η ορμή και άλλες φυσικές ποσότητες υπάρχουν σε διακριτά πακέτα που ονομάζονται Quanta.

* Πιθανότητα: Η μελλοντική κατάσταση ενός συστήματος περιγράφεται από την άποψη των πιθανοτήτων, όχι για τις ντετερμινιστικές προβλέψεις.

* υπέρθεση: Τα σωματίδια μπορούν να υπάρχουν ταυτόχρονα σε πολλαπλές καταστάσεις, καταρρέουν σε μία μόνο κατάσταση μόνο κατά την παρατήρηση.

* εμπλοκή: Δύο εμπλέκονται σωματίδια μπορούν να επηρεάσουν το ένα το άλλο στιγμιαία, ανεξάρτητα από την απόσταση, αψηφώντας την τοποθεσία.

Παραδείγματα απόκλισης από την κλασική φυσική:

* Το μοντέλο Bohr του ατόμου: Τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται ο πυρήνας σε συγκεκριμένα, κβαντισμένα επίπεδα ενέργειας, σε αντίθεση με τις συνεχείς τροχιές που προβλέπονται από την κλασσική φυσική.

* Κβαντική σήραγγα: Τα σωματίδια μπορούν να περάσουν από πιθανά εμπόδια, ακόμη και αν δεν διαθέτουν επαρκή ενέργεια, αψηφώντας τις κλασσικές προσδοκίες.

* Διπλότητα κύματος-σωματιδίου: Τα ηλεκτρόνια, παραδοσιακά θεωρούνται σωματίδια, παρουσιάζουν πρότυπα παρεμβολών που μοιάζουν με κύματα στο πείραμα διπλής σχισμής.

Συμπέρασμα:

Η κλασική φυσική παρέχει ένα ισχυρό πλαίσιο για την κατανόηση του μακροσκοπικού κόσμου, αλλά διασπάται στα ατομικά και υποατομικά επίπεδα. Η κβαντική φυσική, με τις επαναστατικές της έννοιες, προσφέρει μια πληρέστερη κατανόηση του σύμπαντος σε όλες τις κλίμακες, αποκαλύπτοντας έναν κόσμο πιθανοτικών φαινομένων, υπέρθεσης και εμπλοκής, αψηφώντας την ντετερμινιστική και τοπική φύση της κλασσικής φυσικής.