← все презентацииоткрыть презентацию →
Карта презентации

Фотон и вероятность — анатомия квантового мира

Полная анатомия квантового мира: как из одной нестыковки с раскалённой печкой выросла теория, в которой частица проходит через две щели одновременно, измерение меняет реальность, а две частицы на разных концах галактики знают друг о друге всё. И почему на ней работает твой телефон.
33 слайдов · 8 глав
Глава 1

1900: физика была закончена

Кельвин говорил, что осталось уточнить шестой знак после запятой. Оставались две мелочи: печка светилась не так, как положено, и свет выбивал электроны не так, как положено.

  1. Ультрафиолетовая катастрофа: печка, которая должна была всех убить03
  2. Эйнштейн, 1905: свет — это не волна. Это град04
  3. Почему атом не схлопывается за 10 пикосекунд05
Глава 2

Дуализм: ни волна, ни частица

Если свет, который считали волной, оказался градом частиц — может, электрон, который считали частицей, окажется волной? Де Бройль предположил это в диссертации. Через три года это увидели.

  1. У всего есть длина волны: λ = h/p07
  2. Две щели: единственная тайна, по Фейнману08
  3. Ψ: не волна чего-то, а амплитуда «может быть»09
  4. Δx·Δp ≥ ħ/2: не незнание, а свойство10
Глава 3

Атом: стоячие волны и таблица Менделеева

Решаем уравнение Шрёдингера для одного электрона и одного протона. Из него, без единого дополнительного постулата, вываливается вся химия.

  1. Почему энергия дискретна: частица в ящике12
  2. Орбитали: четыре числа вместо орбит13
  3. Спин: вращение без вращения, и почему ты не проваливаешься сквозь пол14
  4. Сквозь стену: волна не обязана останавливаться там, где кончается энергия15
Глава 4

Измерение: где кончается волна

Уравнение Шрёдингера детерминировано и никогда не даёт «одну точку на экране». Но мы видим точку. Что происходит между Ψ и щелчком детектора — сто лет спорят, и это не решено.

  1. Кот Шрёдингера: не парадокс, а обвинение17
  2. Почему кота никто не видел: среда измеряет всё и всегда18
Глава 5

Запутанность: «жуткое дальнодействие»

Эйнштейн придумал этот аргумент, чтобы доказать неполноту квантовой механики. Через 30 лет Белл превратил его в проверяемое неравенство. Через 50 — эксперимент показал: Эйнштейн ошибался, и мир действительно так устроен.

  1. 1935: Эйнштейн ставит ловушку20
  2. 1964: неравенство, которое природа нарушает21
  3. Телепортация, криптография и запрет копирования22
Глава 6

Фотон крупным планом

Самая изученная частица во вселенной. Без массы, без заряда, без времени в собственной системе отсчёта. Переносчик электромагнитного взаимодействия, единственный участник самой точной теории в истории — и рабочая лошадка лазера.

  1. Что такое фотон на самом деле24
  2. Вынужденное излучение: Эйнштейн, 1917 — лазер, 196025
  3. Квантовая электродинамика: самая точная теория, что у нас есть26
Глава 7

Квантовое железо: что уже работает

Треть мирового ВВП стоит на квантовой механике: каждый транзистор, каждый лазер, каждый МРТ и каждый спутник GPS. Плюс новая волна — компьютеры, сенсоры, связь, где квантовость уже не побочный эффект, а сам ресурс.

  1. Зоны: почему медь проводит, стекло нет, а кремний — как попросишь28
  2. Атомные часы и GPS: время, отсчитываемое квантовыми переходами29
  3. Кубиты: 300 штук — больше состояний, чем атомов во вселенной30
  4. Вся квантовая механика на одном слайде31
  5. Открытые вопросы — честно32
Финал

Мир не сделан из вещей

Печка → h → фотон → волна де Бройля → Ψ → |Ψ|² → неопределённость → орбитали → Паули → химия → зоны → транзистор → кубит. От одной нестыковки в спектре до трети мировой экономики — за сто лет.