quantum interactive

Kvanttiobjektit näyttävät käyttäytymistä, joka on ristiriidassa päivittäisen makroskooppisen kokemuksemme kanssa. Erotamme kolme yhteistä mallia, joihin usein vedotaan kuvaamaan tiettyjä todellisuuden osa-alueita.

hiukkasmalli

hiukkaset esitetään usein palloina, joilla havainnollistetaan pieniä tai jopa pistemäisiä kohteita, joilla on tarkoin määritellyt rajat.

niiden erottuvuutta edustavat eri värit. Hiukkaset voidaan laskea.

klassiset hiukkaset voidaan paikallistaa. Koska tahansa ne ovat tietyssä paikassa, Joka voidaan periaatteessa tuntea. Heilläkin on hyvin määritelty momentum. Newtonilaisen mekaniikan mallin puitteissa voimme tehdä tarkkoja ennusteita siitä, mistä hiukkanen tulevaisuudessa löytyy, jos meille annetaan tarkat alkuolosuhteet.

aallot

aallot ovat avaruudellisia ja jaksollisia ilmiöitä.

klassisen aallon mallissa niiden voimakkuutta voidaan jatkuvasti muokata.

käytännössä klassisetkin aallot koostuvat hyvin monista yksittäisistä hiukkasista: vesiaallot syntyvät hyvin monien molekyylien kollektiivisesta liikkeestä. Yhden ja saman aallon sisällä eri hiukkaset ovat eri paikoissa ja kulkevat eri momentalla.

kun kaksi osittaista aaltoa supistaa toisiaan. Kahden aallonharjan kohtaaminen johtaa vielä suurempaan harjanteeseen (rakentavaan häirintään). Kun harjanne on päällekkäinen aallonpohjan kanssa, kaksi aaltomuotoa voivat kumota toisensa (tuhoisa häiriö).

Kvanttifysiikka

kvanttifysiikassa emme voi määrittää hiukkaselle tarkkaa sijaintia tai tarkkaa suuntaa.

todennäköisyys löytää kvanttikohde paikasta \(x\) momentilla \(p\) voidaan kuitenkin ennustaa kvanttimekaanisen aaltofunktion \(|\psi(x, p)|^2\) absoluuttisesta neliöstä.

tällä todennäköisyydellä voidaan milloin tahansa olettaa nollasta poikkeavia arvoja useissa jopa kaukana toisistaan olevissa positioissa. Tällöin sanomme, että kohde on delokalisoitunut, emmekä voi määrittää yhtä hyvin määriteltyä paikkaa avaruudessa.

mielenkiintoista kuitenkin on, että missä tahansa kyseisen kvanttikappaleen sijaintimittauksessa löydämme yhden ja kokonaisen kappaleen. Sen ominaisuudet, kuten massa, energia, varaus tai polarisoituvuus, yhdistyvät aina tässä yhdessä kappaleessa – eivät laimene tai sotkeudu suuremmille avaruuden alueille.

vapaassa evoluutiossa kvanttikappaleet etenevät Schrödingerin aaltoyhtälön mukaan. Ne ovat kuitenkin vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa ehjinä kokonaisina hiukkasina.

laboratoriossamme voi luoda molekyylisäteen ja tarkkailla detektoriin saapuvia molekyylejä yksitellen. Mikä kolmesta mallista kuvaa havaintoja parhaiten?