量子物理学の概要
量子力学は見えない宇宙をどのように説明するか
トラフィック_アナライザー/ゲッティイメージズ
量子物理学は、 案件 と エネルギー 分子、原子、核、さらにはさらに小さな顕微鏡レベルで。 20 世紀初頭、科学者たちは、巨視的な物体を支配する法則が、そのような小さな領域では同じようには機能しないことを発見しました。
量子とはどういう意味ですか?
「Quantum」はラテン語で「いくら」を意味します。これは、量子物理学で予測および観測される、物質とエネルギーの離散単位を指します。非常に連続しているように見える空間と時間でさえ、最小の値を持ちます。
量子力学を開発したのは誰?
科学者がより正確に測定する技術を獲得するにつれて、奇妙な現象が観察されました。量子物理学の誕生は、黒体放射に関するマックス プランクの 1900 年の論文に起因します。フィールドの開発はによって行われました マックス・プランク 、 アルバート・アインシュタイン 、 ニールス・ボーア 、リチャード・ファインマン、ヴェルナー・ハイゼンベルグ、アーウィン・シュレーディンガー、およびこの分野の他の著名人。皮肉なことに、アルバート・アインシュタインは量子力学に関して深刻な理論的問題を抱えており、何年にもわたってその反証や修正を試みました。
量子物理学の何が特別なのですか?
量子物理学の領域では、何かを観察することは実際に起こっている物理的プロセスに影響を与えます。光の波は粒子のように作用し、粒子は波のように作用します ( 波動粒子二重性 ）。物質は、介在する空間を移動することなく、ある場所から別の場所に移動できます (量子トンネルと呼ばれます)。情報は広大な距離を瞬時に移動します。実際、量子力学では、宇宙全体が実際には一連の確率であることを発見しています。幸いなことに、大きなオブジェクトを扱うときは壊れます。 シュレディンガーの猫 思考実験。
量子もつれとは？
重要な概念の 1 つは、 量子もつれ これは、1 つの粒子の量子状態の測定が他の粒子の測定にも制約を課すような方法で、複数の粒子が関連付けられている状況を説明しています。これは、 EPRパラドックス .もともとは思考実験でしたが、これは現在、 ベルの定理 .
量子光学
量子光学 主に光または光子の挙動に焦点を当てた量子物理の一分野です。量子光学のレベルでは、アイザック ニュートン卿によって開発された古典的な光学とは対照的に、個々の光子の挙動が結果として生じる光に影響を与えます。レーザーは、量子光学の研究から生まれたアプリケーションの 1 つです。
量子電気力学 (QED)
量子電気力学 (QED) は、電子と光子がどのように相互作用するかを研究するものです。 1940 年代後半にリチャード ファインマン、ジュリアン シュウィンガー、シニトロ トモナゲなどによって開発されました。光子と電子の散乱に関する QED の予測は、小数点以下 11 桁まで正確です。
統一場理論
統一場理論 量子物理学との調和を試みている研究経路のコレクションです。 アインシュタインの一般相対性理論 、多くの場合、 物理学の基本的な力 .いくつかのタイプの統一理論には次のものがあります (一部重複があります)。
- 量子重力
- ループ量子重力
- 弦理論 / 超弦理論 / M理論
- 大統一理論
- 超対称性
- すべての理論
量子物理学の別名
量子物理学は、量子力学または量子場理論と呼ばれることもあります。また、上で説明したように、量子物理学と同じ意味で使用されることもあるさまざまなサブフィールドもありますが、実際には量子物理学はこれらすべての分野のより広い用語です。
主な調査結果、実験、および基本的な説明
初期の調査結果
波動粒子双対性
量子物理学における因果関係 - 思考実験と解釈
- コペンハーゲン解釈
- シュレディンガーの猫
- EPRのパラドックス
- 多世界解釈