Bugun biz "ultrabinafsha falokat" kabi tushunchaning mohiyati haqida gaplashamiz: nima uchun bu paradoks paydo bo'ldi va uni hal qilish yo'llari bormi.
Klassik fizika
Kvant paydo boʻlgunga qadar tabiatshunoslik olamida klassik fizika hukmronlik qilgan. Albatta, matematika har doim asosiy deb hisoblangan. Biroq, algebra va geometriya ko'pincha amaliy fanlar sifatida ishlatiladi. Klassik fizika jismlar qizdirilganda, kengaytirilganda va urilganda qanday harakat qilishini o'rganadi. U energiyaning kinetikdan ichki tomonga o'zgarishini tavsiflaydi, ish va quvvat kabi tushunchalar haqida gapiradi. Aynan shu sohada fizikada ultrabinafsha falokat qanday paydo bo'lgan degan savolga javob topilgan.
Bir paytlar bu hodisalarning barchasi shu qadar yaxshi o'rganilganki, boshqa kashf qilinadigan hech narsa yo'qdek tuyulardi! Shu darajaga yetdiki, iqtidorli yoshlarga matematiklar yoki biologlar oldiga borish tavsiya qilindi, chunki ilm-fanning faqat shu sohalarida yutuqlarga erishish mumkin. Ammo ultrabinafsha falokat va amaliyotning nazariya bilan uyg'unlashuvi bunday g'oyalarning noto'g'ri ekanligini isbotladi.
Issiqlik nurlanishi
Klassik fizika va paradokslardan mahrum emas edi. Masalan, issiqlik nurlanishi - bu qizdirilgan jismlarda paydo bo'ladigan elektromagnit maydonning kvantlari. Ichki energiya yorug'likka aylanadi. Klassik fizikaga ko'ra, qizdirilgan tananing nurlanishi doimiy spektrdir va uning maksimal darajasi haroratga bog'liq: termometr ko'rsatkichi qanchalik past bo'lsa, "qizilroq" yorug'lik eng kuchli bo'ladi. Endi biz to'g'ridan-to'g'ri ultrabinafsha falokatiga yaqinlashamiz.
Terminator va termal nurlanish
Issiqlik nurlanishiga misol qilib qizdirilgan va erigan metallarni keltirish mumkin. Terminator filmlarida ko'pincha sanoat ob'ektlari tasvirlangan. Dostonning eng ta’sirli ikkinchi qismida temir dastgoh gurillagan cho‘yan vannasiga sho‘ng‘iydi. Va bu ko'l qizil. Shunday qilib, bu soya ma'lum bir harorat bilan quyma temirning maksimal nurlanishiga mos keladi. Bu shuni anglatadiki, bunday qiymat barcha mumkin bo'lgan eng yuqori emas, chunki qizil foton eng kichik to'lqin uzunligiga ega. Shuni esda tutish kerakki, suyuq metall energiyani infraqizil, ko'rinadigan va ultrabinafsha mintaqada chiqaradi. Qizildan boshqa fotonlar juda kam.
Ajoyib qora tan
Isitilgan moddaning nurlanishining spektral quvvat zichligini olish uchun qora jismning yaqinlashuvidan foydalaniladi. Bu atama qo'rqinchli tuyuladi, lekin aslida u fizikada juda foydali va haqiqatda unchalik kam emas. Demak, butunlay qora jism - unga tushgan narsalarni "ozod qilmaydigan" ob'ekt.fotonlar. Bundan tashqari, uning rangi (spektri) haroratga bog'liq. To'liq qora jismning taxminiy taxmini kub bo'ladi, uning bir tomonida butun rasm maydonining o'n foizidan kam bo'lgan teshik mavjud. Misol: oddiy ko'p qavatli uylarning kvartiralaridagi derazalar. Shuning uchun ular qora ko'rinadi.
Rayleigh-Jins
Bu formula faqat klassik fizikada mavjud boʻlgan maʼlumotlar asosida qora jismning nurlanishini tavsiflaydi:
-
u(ō, T)=kTō2/p2c3, bu erda
u - shunchaki energiya yorqinligining spektral zichligi, ō - nurlanish chastotasi, kT - tebranish energiyasi.
Agar toʻlqin uzunliklari katta boʻlsa, qiymatlar maʼqul va tajribaga mos keladi. Ammo biz ko'rinadigan nurlanish chizig'ini kesib o'tishimiz va elektromagnit spektrning ultrabinafsha zonasiga kirishimiz bilanoq, energiya aql bovar qilmaydigan qiymatlarga etadi. Bundan tashqari, formulani noldan cheksizgacha chastotaga integratsiyalashganda cheksiz qiymat olinadi! Bu fakt ultrabinafsha falokatining mohiyatini ochib beradi: agar biror jism yetarli darajada qizdirilsa, uning energiyasi koinotni yo‘q qilishga yetarli bo‘ladi.
Plank va uning kvanti
Koʻplab olimlar bu paradoksni yengib chiqishga harakat qilishdi. Yutuq ilm-fanni boshi berk ko'chadan olib chiqdi, noma'lum tomonga deyarli intuitiv qadam bo'ldi. Plank gipotezasi ultrabinafsha falokat paradoksini engishga yordam berdi. Qora tana nurlanishining chastota taqsimoti uchun Plank formulasi tushunchani o'z ichiga olgan"kvant". Olimning o'zi buni tizimning atrofdagi dunyoga juda kichik bir yagona harakati deb ta'riflagan. Endi kvant ba'zi fizik miqdorlarning eng kichik bo'linmas qismidir.
Kvantlar koʻp shakllarda boʻladi:
- elektromagnit maydon (foton, shu jumladan, kamalakdagi);
- vektor maydoni (glyuon kuchli o'zaro ta'sir mavjudligini aniqlaydi);
- gravitatsiya maydoni (graviton hali ham sof faraziy zarracha boʻlib, u hisob-kitoblarda mavjud, ammo u hali tajribada topilmagan);
- Xiggs maydonlari (Xiggs bozoni yaqinda Katta adron kollayderida eksperimental ravishda kashf etilgan va hatto fandan juda uzoq odamlar ham uning kashfiyotidan quvongan);
- qattiq jism panjarasi atomlarining sinxron harakati (fonon).
Shredingerning mushuki va Maksvellning iblisi
Kvantning kashf etilishi juda muhim oqibatlarga olib keldi: fizikaning tubdan yangi tarmog'i yaratildi. Kvant mexanikasi, optika, maydon nazariyasi ilmiy kashfiyotlar portlashiga sabab bo'ldi. Taniqli olimlar qonunlarni kashf etdilar yoki qayta yozdilar. Elementar zarralar tizimlarini kvantlash fakti Maksvell iblisining nima uchun mavjud bo'lmasligini tushuntirishga yordam berdi (aslida uchta tushuntirish taklif qilingan). Biroq, Maks Plankning o'zi juda uzoq vaqt davomida kashfiyotining asosiy mohiyatini qabul qilmadi. U kvant ma'lum bir fikrni ifodalashning qulay matematik usuli deb hisoblagan, ammo bundan ortiq emas. Qolaversa, olim yangi fiziklar maktabida kuldi. Binobarin, M. Plank hal qilib bo'lmaydigan, unga ko'ra, paradoksni o'ylab topdiShredingerning mushuki haqida. Bechora hayvon bir vaqtning o'zida ham tirik, ham o'lik edi, buni tasavvur qilishning iloji yo'q. Ammo bunday vazifa ham kvant fizikasi doirasida juda aniq tushuntirishga ega va nisbatan yosh fanning o'zi allaqachon sayyora bo'ylab kuchli va asosiy qadamlar bilan qadam tashlamoqda.
