Überblick, Konzepte und Geschichte der Quantenphysik

Die Quantenphysik ist das Studium des Verhaltens von Angelegenheit und Energie auf molekularer, atomarer, nuklearer und noch kleinerer mikroskopischer Ebene. Im frühen 20. Jahrhundert entdeckten Wissenschaftler, dass die Gesetze für makroskopische Objekte in so kleinen Bereichen nicht gleich funktionieren.

"Quantum" kommt aus dem Lateinischen und bedeutet "wie viel". Es bezieht sich auf die diskreten Einheiten von Materie und Energie, die von der Quantenphysik vorhergesagt und beobachtet werden. Sogar Raum und Zeit, die extrem kontinuierlich zu sein scheinen, haben die kleinstmöglichen Werte.

Als die Wissenschaftler die Technologie erlangten, um genauer zu messen, wurden seltsame Phänomene beobachtet. Die Geburt der Quantenphysik wird Max Plancks Arbeit von 1900 über Schwarzkörperstrahlung zugeschrieben. Die Entwicklung des Feldes erfolgte durch Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Richard Feynman, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger und andere Leuchten auf dem Gebiet. Ironischerweise hatte Albert Einstein ernsthafte theoretische Probleme mit der Quantenmechanik und versuchte viele Jahre, sie zu widerlegen oder zu modifizieren.

Im Bereich der Quantenphysik beeinflusst das Beobachten von etwas tatsächlich die ablaufenden physikalischen Prozesse. Lichtwellen wirken wie Teilchen und Teilchen wirken wie Wellen (genannt) Wellenteilchen-Dualität). Materie kann von einem Punkt zum anderen gelangen, ohne sich durch den dazwischenliegenden Raum zu bewegen (Quanten-Tunneling genannt). Informationen bewegen sich sofort über große Entfernungen. Tatsächlich entdecken wir in der Quantenmechanik, dass das gesamte Universum tatsächlich eine Reihe von Wahrscheinlichkeiten ist. Glücklicherweise bricht es beim Umgang mit großen Objekten zusammen, wie die Schrödingers Katze Gedankenexperiment.

Eines der Schlüsselkonzepte ist QuantenverschränkungDies beschreibt eine Situation, in der mehrere Partikel so zugeordnet sind, dass die Messung des Quantenzustands eines Partikels auch die Messungen der anderen Partikel einschränkt. Dies wird am besten durch die veranschaulicht EPR-Paradoxon. Obwohl ursprünglich ein Gedankenexperiment, wurde dies nun experimentell durch Tests von etwas bestätigt, das als bekannt ist Bell's Theorem.

Quantenoptik ist ein Zweig der Quantenphysik, der sich hauptsächlich auf das Verhalten von Licht oder Photonen konzentriert. Auf der Ebene der Quantenoptik hat das Verhalten einzelner Photonen einen Einfluss auf das ausgehende Licht, im Gegensatz zur klassischen Optik, die von Sir Isaac Newton entwickelt wurde. Laser sind eine Anwendung, die aus dem Studium der Quantenoptik hervorgegangen ist.

Die Quantenelektrodynamik (QED) untersucht, wie Elektronen und Photonen interagieren. Es wurde Ende der 1940er Jahre von Richard Feynman, Julian Schwinger, Sinitro Tomonage und anderen entwickelt. Die Vorhersagen der QED bezüglich der Streuung von Photonen und Elektronen sind auf elf Dezimalstellen genau.

Einheitliche Feldtheorie ist eine Sammlung von Forschungspfaden, mit denen versucht wird, die Quantenphysik in Einklang zu bringen Einsteins allgemeine Relativitätstheorie, oft durch den Versuch, die zu konsolidieren Grundkräfte der Physik. Einige Arten von einheitlichen Theorien umfassen (mit einigen Überschneidungen):

• Quantengravitation
• Schleifenquantengravitation
• Stringtheorie / Superstringtheorie / M-Theorie
• Große einheitliche Theorie
• Supersymmetrie
• Theorie von allem

Die Quantenphysik wird manchmal als Quantenmechanik oder Quantenfeldtheorie bezeichnet. Es hat auch verschiedene Unterfelder, wie oben diskutiert, die manchmal austauschbar mit der Quantenphysik verwendet werden, obwohl die Quantenphysik eigentlich der breitere Begriff für alle diese Disziplinen ist.

Früheste Ergebnisse

• Schwarzkörperstrahlung
• Photoelektrischer Effekt

Wellen-Teilchen-Dualität

• Young's Doppelspaltexperiment
• De Broglie-Hypothese

Der Compton-Effekt

Heisenberg-Unsicherheitsprinzip

Kausalität in der Quantenphysik - Gedankenexperimente und Interpretationen

• Die Kopenhagener Interpretation
• Schrödingers Katze
• EPR-Paradoxon
• Die Interpretation vieler Welten