“Ciencia a todos” | 40.000 palabras de produtos secos! Podes entender a información cuántica

By | 03/02/2018

Yu Lanfeng, Ph.D., Universidade de Ciencia e Tecnoloxía de China, Profesor Asociado, Laboratorio Nacional de Ciencia de Material Microscale, Hefei, Universidade de Ciencia e Tecnoloxía de China, Presidente de Ciencia e Tecnoloxía e Estratexia. Nos últimos anos, hai que ver cada vez máis “cuántico” relacionado coas noticias de ciencia e tecnoloxía. O 16 de agosto de 2016, a China lanzou o primeiro satélite experimental científico de ciencia cuántica “Mozi”, é unha sensación global. Pero se quere comprender o quantum a ciencia, na rede para ver e na maior parte do misterioso e misterioso e inexplicable argumento, o que “ninguén sabe como os mecánicos cuánticos” amigos “, o papel do espazo”, “Deus non dá”, máis confuso. Non podes está máis aló do alcance da miña comprensión? “Mozi” lanzamento por satélite Quantum sobre este, este artigo quere dicir: Non deixe o tratamento! Está ben, é unha broma. O significado práctico é iso A ciencia cuántica é perfectamente comprensible e de ningún xeito non se pode falar. Só ten que ler este artigo coidadosamente, creo que poderá obter unha comprensión moi profunda sobre este tema. Profundidade en que medida? Polo menos, máis que a gran maioría dos xornalistas e persoas que consumen melóns. Máis tarde, para ver as noticias relevantes, vai entender cal é o problema, cal é o fondo, que tipo de significado. Despois de todo, a esencia da ciencia é simple, calquera motivo pode Se estás canso de todo tipo de especulacións enganosas, realmente queres aprender “produtos secos”, entón este artigo é sempre o teu alimento. Por suposto, ler este artigo non é tan sinxelo como beber unha sopa de polo O texto completo, case 40.000 palabras, pode que teñas que dividir varias veces para rematar. E este artigo trata só de principios científicos, realmente queres entender completamente ou ter que ter. Base ertain, e concentrarse en pensar que tipo de fundación que necesita Quizais a nivel de escola … … Se realmente moi difícil de ler, quizais instituto tamén?! (Alumnos! Non discrimine contra nós) Keke, non importa o que a súa base é o que, como ler sempre que con coidado e pensar sobre este artigo, certamente vai ser collido. Ben, imos comezar esta xornada cuántica. fivela do cinto de seguridade, debemos comezar! o que é o “Quantum” Quantum ciencia é misterioso, antes de todo, o nome é unha gran razón. Vexa a palabra “Quantum”, moitas persoas no “inconsciente”, a primeira reacción é entendela como unha partícula. Pero mentres as persoas que estiveron en escola secundaria, sabemos que podemos ver moitas veces o material está composto de átomos, átomos e está composto por núcleos e electróns, o núcleo está composto de protóns e neutróns. o que é o cuanto? é menor que o atómico, electróns? é non. Quantum con átomos, os electróns non poden ser máis RGE, porque pretende ser un concepto matemático. Así como “5” é un número, “3 mazás” é un tipo, lle pregunta “5” e “3 mazás”, que grande, como é que esta resposta? A resposta correcta é o significado do concepto matemático de cuántico? ¿É a “unidade máis pequena de cambio discreto?”. Cal é o “cambio discreto”? Contamos o número de persoas, non pode ser unha persoa, dúas persoas, pero non pode ter a metade dunha persoa, 1/3 persoas. Cando damos un paso cara arriba, só podemos acelerar un paso, dous pasos, e non o primeiro semestre, un terceiro paso Para os pasos, un paso é un cuántico. Se algo só pode distorsionarse, dicimos “é cuántico”. no pasos co “cambio discreto” en relación ao “conPor exemplo, nunha sección da estrada, pode ir a unha posición de 1 metro, pode ir ata a posición de 1,1 metros, pode ir ata a posición de 1,11 metros, e así por diante, calquera distancia entre a Obviamente, os cambios discretos e continuos da vida diaria son moitísimas de existencia, os dous conceptos son fáciles de entender. Entón, ¿por que a palabra “cuántica” se fai tan importante? Porque a xente considerar que o cambio discreta é unha característica esencial do mundo microscópico. alteracións discretas no mundo microscópico inclúen dúas categorías, unha é a composición do material dos cambios discretas, un é o volume físico dos cambios discretas. en primeiro lugar, mire para a primeira clase, a composición do material das alteracións discretas. por exemplo, a luz está composta dun fotón, non é posible separar a metade dun fotón, 1/3 de fotóns, de xeito que o fotón é o cuanto de luz. raios catódicos está composto por unha electrónica, non é posible separar a metade un electrón, 1/3 electróns, polo tanto, o electrón é a de raios catódicos do quantum. Neste caso, parece ser capaz de tomar o cuanto á comparación atómica, electrónico, pero iso non fai moito sentido, porque é co seu problema e cambio. Atom, electróns, protóns, neutróns, neutrinos Estas palabras en si corresponden a certas partículas, ea palabra cuántica corresponde a diferentes partículas en diferentes contextos (se corresponde a partículas). e non hai algún tipo de partícula especialmente chamado “cuanto” mire para a segunda clase, o volume físico dos cambios discretas. Por exemplo, a enerxía de electróns dun átomo de hidróxeno só pode tomar -13,6 eV (eV é “electrón volts”, unha unidade de enerxía) ou o seu 1/4, 1/9, 1/16, etc., en xeral, -13.6 eV (-13.6 / n 2 eV, n pode tomar 1, 2, 3, 4, 5, etc. .), e non pode tomar outros valores, como -10 eV, -20 eV. Non podemos dicir o que a enerxía cuántica de electróns en tel átomo de hidróxeno é (porque non é o cambio da distancia equidistante), pero dise que a enerxía do electrón no átomo de hidróxeno é cuantificada e está no “nivel de enerxía”. A enerxía de electróns en cada átomo é Quantum, e este é un fenómeno común. átomos de hidróxeno se atopan lonxe fromAfter o cambio é unha característica esencial do mundo microscópico, o científico fundada unha teoría física que describe con precisión o mundo microscópico, que é “mecánica cuántica”. Agora, podes ver como o nome vén, e é para enfatizar a universalidade dos cambios discretas no mundo microscópico. Tras a aparición da mecánica cuántica, a xente chamaron a mecánica newtoniana tradicionais “mecánica clásica”. para o público en xeral, a mecánica cuántica soa como unha fronteira Pero para os (física, química) investigadores relevantes profesionais, mecánica cuántica é unha teoría moi antiga, -. Hai máis de un século A orixe da mecánica cuántica en 190! 0, o científico Planck alemán (Max Planck) no estudo do problema “radiación de corpo negro”, descubriu que a radiación debe levar a enerxía como un cambio discreta, a fin de lanzar consistente coa fórmula experimental. Nesta base, Albert Einstein, Niels Bohr HD, Louis V. de Broglie, Werner K. Heisenberg, Erwin Schrödinger RJA, Paul AM Dirac, e outros propuxeron un novo concepto que se estende a aplicación da etapa mecánica cuántica a paso. na década de 1930, o edificio teórico de Quantum mecánica fora amplamente establecida para describir cuantitativamente a maioría dos fenómenos do mundo microscópico. en segundo lugar, a mecánica cuántica omnipresente mecánica cuántica ea relatividade é o século XX dúas revolución científica, a concepción do mundo humano tivo un choque forte. Pero a visibilidade do público, cuanto mecánica semella moito menor que a teoría da relatividade. a razón pode ser que a teoría da relatividade é principalmente creard por Einstein, a imaxe do heroe solitario é fácil de lembrar e estenderse, e os principais contribuíntes a mecánica cuántica teñen poucos, non un portavoz único. Einstein ea teoría da relatividade eran coñecidos por mulleres e nenos, e escoitou da mecánica cuántica no “gato de Schrödinger”, “Heisenberg medida principio” estas palabras, foi considerada como un entusiasta científica. con todo, a maioría da xente non sabe é que o ámbito de aplicación e número de investigadores, a mecánica cuántica moito máis que a teoría da relatividade. noutras palabras, a relatividade é unha teoría relativamente famoso e menos utilizados, a mecánica cuántica é unha teoría menos famoso e máis utilizado. por que isto ocorre? Olle para estas dúas teorías desempeñar un papel nas condicións de entender. relatividade ten un fundamental importancia no caso de obxectos en movemento preto da velocidade da luz e fortes condicións gravitacionais. Pero cantas oportunidades ten na súa vida diaria? na maioría dos casos, o obxecto do noso estudo i aínda é a baixa velocidade, o campo gravitacional da Terra non é forte. Así, a teoría actual da relatividade, limitado a cosmoloxía, elementos pesados ​​da química, reloxo atómico, sistema de posicionamento global e algunhas zonas. mentres que o outro lado, describindo o mundo microscópico deben usar mecánica cuántica, a natureza do material macroscópico é determinada pola súa microestrutura. polo tanto, é necesario o uso de mecánica cuántica, non só para estudar os obxectos microscópicas de átomos, moléculas e láseres, pero tamén para estudar as propiedades de condutividade macromolécula, térmica condutividade, a dureza, a estrutura de cristal de transición de fase e moitos dos problemas máis básicos son os mecánica cuántica que poden ser respondidas antes de aparecer, por exemplo: .. porque o átomo pode permanecer estable, por exemplo, os átomos de hidróxeno nas electróns non caer no núcleo? (Porque a enerxía dos electróns do átomo de hidróxeno e cuantificado, o menor pode ter só -13,6 eV, e se caersobre o núcleo convértese en infrains negativos e por baixo deste valor.) Por átomo atómica formando moléculas, átomos de hidróxeno H convergiram para unha molécula de hidróxeno H 2 Porque os átomos teñen combinacións diferentes, tales como ¿Por que algunhas sustancias son moi estables e algunhas substancias son propensas a reaccións químicas? Por que algunhas sustancias como o cobre poden ser condutores Por que algunhas sustancias como o silicio son semicondutores? ¿Por que algunhas sustancias, como o mercurio, se fan supercondutores a baixas temperaturas? Por que hai un cambio de fase, como a auga a 0 graos Celsius? por baixo do xeo, 0-100 graos Celsius entre o líquido, máis que 100 graos Celsius gaseificação por cambiar a composición do aceiro, pode crear unha variedade de aceiro especial? Porque son láseres e diodos luminosos fulgor ing? Por que os químicos sintetizar novas sustancias moito máis que as especies orixinais da natureza? Por que sabe os elementos do planeta distante, observando as liñas espectrais no universo? … … da sociedade moderna realizacións técnicas frutíferas, case todos coa mecánica cuántica. Abre un aparello eléctrico, a condutividade explícase pola mecánica cuántica, poder, chip de memoria, e obras de visualización baseadas en mecánica cuántica. nun cuarto, a natureza de aceiro, cemento, vidro, plástico, fibra, caucho é determinada pola mecánica cuántica. o proceso de gravación dun avión, un barco, un coche, e un combustible é determinado pola mecánica cuántica o desenvolvemento de novos procesos químicos, novos materiais, novos medicamentos, son inseparables dos mecánica cuántica pódese dicir: .. en vez de preguntar que mecánica cuántica se pode empregar para facelo, é mellor preguntarlle que non pode facer. O anterior é sobre o alcance da aplicación da mecánica cuántica e relatividade comparativa. Outro ángulo de observación é onúmero de persoas estudando e estudando. Agora todos os estudantes da física e moitas profesións relacionadas (especialmente química) aprender a mecánica cuántica, e só os alumnos que estudan teoría xeral da relatividade, como a física teórica e astronomía, ter unha chea de estudantes a estudar a relatividade especial Nos informes dos medios atopará que o campo cuántico está cambiando, o campo das grandes novidades é verificar Einstein fai 100 anos para predecir a onda gravitacional dobre buraco negro se fundiron para producir ondas gravitacionais terceiro lugar, a información cuántica emerxente Desde a aparición da mecánica cuántica foi máis thanFor un século, por que foi tan quente recentemente nos medios de comunicación, a resposta é:? a mecánica cuántica e ciencia da información interdisciplinar – información cuántica ¿Por que se cruzan estas dúas disciplinas? Porque a ciencia cuántica é un marco matemático dispoñible para a ciencia da información propósito de información cuántica é utilizar as características da mecánica cuántica para alcanzar a ciencia da información clásica non pode alcanzar a función, como nunca será rachado método confidencial (isto é, máis tarde para explicar a “cifrado cuántica”), filme de ciencia ficción ” cirurxía “(si, a transmisión é, en principio, se pode alcanzar, eo seu nome profesional é chamado de” teletransporte cuántico “). Como a ciencia da información clásica, incluíndo a comunicación e informática dous temas principais, a procura de información cuántica tamén pode ser dividida en dous bloques :. comunicación cuántica e información cuántica computación cuántica Asuntos desenvolvemento cuantitativo da información cuántica, o cuanto nunha opinión pública palabras quentes na comunidade científica é raramente usado na “tecnoloxía cuántica” este argumento, porque, como mencionado anteriormente, as conquistas tecnolóxicas. da sociedade moderna son inseparables da mecánica cuánticaICS, onde non hai tecnoloxía “Quantum”? Científicos prefiren usar ben definidas “mecánica cuántica” e “información cuántica” e outros termos. Cando ve “tecnoloxía cuántica” nos medios de comunicación, que moitas veces refírese a información cuántica. Fourth , o funcionamento do manual de operación do micro-mundo pode ter oído unha morea de renderización mecánica cuántica como difícil de entender o argumento, como “mesmo Einstein non pode entender a mecánica cuántica”, “Feynman dixen, ninguén entende a mecánica cuántica. “Pero, para principiantes, estas declaracións son un pouco erro, vai deixar que pensa que a mecánica cuántica é unha metafísica, máquina de Zen, unha especie de riddling ou sofisma de algo. de feito, a mecánica cuántica é un conxunto claro de estruturas matemáticas que poden ser comparados a un manual de operacións para operacións de micro-mundo. Millóns de científicos e técnicos de todo o mundo están familiarizados co manual de operación, así como millóns de encanamento están familiarizados con pi operacións de pelín en todo o mundo. De acordo con este manual operativo, podemos facer previsións precisas do funcionamento do mundo microscópico, co experimento en liña co moi bo, moitas veces preciso ata o punto decimal despois do 9 ou máis. físico británico famoso “mecánica cuántica” principio de Dirac tan difícil de entender o que é? é este manual de operación “por que” é iso, este é un nivel filosófico do problema. E esta guía en si é moi claro. Como obter o “nove as escrituras de yin “, non entenden por que moitos lugares no interior así o escriben, pero pode converterse nun mestre da formación das artes marciais. Desde o punto de vista das ciencias da información, a mecánica cuántica pode aproveitar tres puntos que violan a experiencia cotiá o mundo macro: apilar, medir e enredar. Podemos chamalo “tres upanixades”. Isto non quere dicir queen só tres dos mecánica cuántica, por suposto, hai outros, pero a relación coa ciencia da información non é tan grande, este artigo non é introducida. Aínda que estes tres violacións esotéricos de “sentido común”, pero moitas das micro- experimentos mundo xa verificou súa corrección. cando le o seguinte, sempre que sente “como isto podería”, “este non é un absurdo”, recorda que estes principios non son caprichos dun científico para a obra de ficción, pero foi case un centenar Así, no contexto actual de coñecemento, a comunidade científica existe estes principios como verdade. Se quere preguntar: “Se estas teorías son erróneas”, a resposta é : a súa televisión non pode abrir a máquina, o teléfono non pode pasar a carta, o ordenador pode nin sequera cousas, a luz non enviar luz Entón, quere que estas teorías de estar mal, ou é aquí teño que facer.? explai n os específicos “tres Upanishads”, que utilizan algúns símbolos matemáticos, – porque é o xeito máis doado de entender se usa a linguaxe cotiá de describir, vai pagar unha morea de lingua, pero tamén dixo pouco claras Moitos artigos son máis e .. máis confuso, é a razón. eo uso da linguaxe matemática para describir, pode precisa e concisa comprensión dos “tres Upanishads.” Se realmente quere entender a información cuántica, ademais do nivel da multitude, ten que atravesar este a barreira psicolóxica, o bravo para afrontar as matemáticas. Despois de facelo, atoparás que, de feito, non é difícil, podes facelo! 1 2 3 4 5 6 7 Seguinte páxina