Jūs negalite nieko suprasti fizikoje, bet jūs turėjote girdėti apie Schrödingerio minties eksperimentą, kur katė yra dedama į langelį su radioaktyviuoju elementu ir gali būti ir gyva, ir mirusi. Tai keistas reiškinys, sukurtas kvantinės mechanikos.
Neseniai Ekseterio universiteto (Anglija) fizikai nustatė, kad panašus panašumas gali būti pastebimas temperatūrose: objektai gali turėti dvi temperatūras kvantiniame lygyje. Šis keistas kvantinis paradoksas yra pirmasis visiškai naujas kvantinio netikrumo santykis, kuris bus suformuluotas per dešimtmečius.
Kitas Heisenbergo principas
1927 m. Vokiečių fizikas Werner Heisenberg padarė postulatą: kuo tiksliau matuojate kvantinės dalelės padėtį, tuo tiksliau suprasite jo impulsą ir atvirkščiai. Ši taisyklė dabar vadinama Heisenbergo neapibrėžtumo principu.
Naujasis kvantinis neapibrėžtumas, kur tiksliau žinote temperatūrą, tuo mažiau galite pasakyti apie energiją ir atvirkščiai, turi daug didesnį poveikį nanotechnologijoms, studijuojančioms neįtikėtinai mažus objektus (mažesnius nei nanometrai). Šis principas pakeis, kaip mokslininkai matuoja itin mažų dalykų, pvz., Kvantinių taškų, temperatūrą. 1930 m. Heisenbergas ir Niels Bor nustatė santykį tarp neapibrėžtumo tarp energijos ir temperatūros kiekybiškai neapibrėžtoje skalėje. Idėja buvo ta, kad jei norėtumėte sužinoti tikslią objekto temperatūrą, geriau būtų panardinti jį į „bako“ (vonią su vandeniu ar kamerą su oru), kurios temperatūra yra žinoma, kad organizmas lėtai prisotintų šia temperatūra. Tai vadinama termine pusiausvyra.
Šią terminę pusiausvyrą palaiko objektas, o rezervuaras nuolat keičia energiją. Dėl šios priežasties objekto energija nepaprastai mažais kiekiais juda aukštyn ir žemyn, todėl neįmanoma tiksliai nustatyti. Jei norite sužinoti tikslią objekto energiją, turėsite ją izoliuoti, kad jis negalėtų susisiekti su nieko. Tačiau izoliacija neleidžia tiksliai apskaičiuoti temperatūros naudojant cisterną. Šie apribojimai daro temperatūrą neapibrėžtą, o kolinant į kvantinę skalę, spalvos dar labiau sutirštėja.
Naujas neapibrėžties santykis
Net jei tipiškas termometras turi šiek tiek energiją, kuri šiek tiek pakyla, ji vis dar aptinkama nedideliame diapazone. Bet tai neveikia kvantiniu lygiu, kur viskas grįžta į garsiąją Šrödingerio katę. Šis minties eksperimentas parodė, kad katė buvo uždaryta nuodų dėžutėje, kurią aktyvuoja radioaktyviosios dalelės. Pagal kvantinės mechanikos įstatymus dalelė tuo pačiu metu gali suskaidyti arba nesugriauti. Tai yra, kol atidarysite langelį, katė tuo pačiu metu bus gyva ir mirusi. Tai yra superpozicijos reiškinys. Mokslininkai matematiką ir teoriją naudojo tiksliai prognozuodami, kaip superpozicija turi įtakos kvantinių objektų temperatūros skaičiavimui. Pasirodo, kad kvantinis termometras tuo pačiu metu bus energijos būsenų superpozicijoje, o tai sukelia temperatūros netikrumą.
Mūsų pasaulyje termometras gali pranešti, kad objektas yra tarp 31 ir 32 laipsnių pagal Celsijų. Kvantinėje byloje termometras pasakys, kad objektas tuo pačiu metu yra abiejose temperatūrose. Kvantinėje skalėje esančių objektų kontaktai gali sukurti superpozicijas ir energiją. Senasis neapibrėžties ryšys ignoravo šiuos efektus, nes jie nebuvo svarbūs ne kvantiniams objektams. Dabar svarbu, jei reikia nustatyti kvantinio taško temperatūros indeksą.
