Das Drama der Quantenphysik findet auf der Bühne


Im Jahre 1897, der Physiker William Thomson, Lord Kelvin betrachtete die enormen Fortschritte in Elektrizität, Astronomie und Biologie, die seinem Alter geprägt und kam zu dem Schluss: "Es gibt nichts Neues in der Physik jetzt entdeckt zu werden. Bleibt nur noch präziser Messung."

Aber im selben Jahr Physiker Ernest Rutherford entdeckt das Elektron – und Physiker erkannte schnell ihr Verständnis der Physik war bei weitem nicht vollständig. Elektronen, geheimnisvoll, benahm sich wie Teilchen und Welle. Das Elektron Entdeckung begann ein neues Zeitalter der wissenschaftlichen Forschung, aber auch zutiefst beeinflusst es die Personen, die ihr Leben gewidmet zu finden, eine Art von Logik, um das Elektron verwirrenden Welle-Teilchen verhalten.

Dieses Wochenende beim World Science Festival, diese Wissenschaftler Forschung, Theorien und Leidenschaft spielte sich auf der Bühne. Theoretischer Physiker Brian Greene vorgestellt und erzählt "Spooky Action: The Drama der Quantenphysik," eine Veranstaltung, die Kombination von Elementen eines College-Level Physik Vorlesung, Geschichtsstunde und Theateraufführung. [Verrückte Physik: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

Einstein vs. Bohr

Greenes Erzählung, konzentriert obwohl technisch, nicht auf die Partikel und Theorien, die aus der Debatte über die Natur des Elektrons, aber die Diskutanten selbst, zum Leben erweckt durch Schauspieler Maia Guest, Michael Roush und Carl Howell, der Bühne hinter Greene, Linien, die direkt aus historischen Aufzeichnungen liefern überquerte.

In der Mitte des Dramas war die Rivalität und widerwillig Freundschaft zwischen Albert Einstein und Niels Bohr, zwei brillante Physiker, die auf gegenüberliegenden Seiten der neuen Debatte fiel, die Quantentheorie genannt werden.

Die Debatte begann, als Bohr, eine Theorie für das Elektron Verhalten vorgeschlagen: dass vielleicht was aussah wie eine Welle, die Wissenschaftler Augen eigentlich ein Spektrum der Möglichkeiten. Vielleicht haben die Elektronen keinen festen Standort, nur eine Wahrscheinlichkeit des Seins in einem Ort oder einer anderen.

Diese Idee warf die stabile scientific Community von Lord Kelvin Tag in Aufruhr. Wie Greene erklärt von der Bühne, "Quantenmechanik beschrieb eine sehr unbekannte Realität, eine Realität, in denen Partikel hier oder dort oder an anderen Orten sein könnte." Eine Realität, die eine ganze Reihe von unterschiedlichen und sich gegenseitig ausschließende Möglichkeiten umfasst... Vor diesem, Physik, wurde die Welt, Wirklichkeit, durch Objekte geparkt an bestimmten Standorten definiert. Was könnte mehr als die grundlegenden. Noch jetzt sagte die Vorhut der Quantenphysiker, dass Idee völlig falsch war."

"Physiker wurden reduziert, um die Chance auf ein Ergebnis oder eine andere Berechnung", erklärt Greene. Und einige Physiker mochte, dass ein Bit.

Unter die Dissidenten war Einstein (gespielt von Gast), der auf der Bühne erklärt, "auf jeden Fall bin ich überzeugt, dass er nicht Würfel zu werfen."

"Einstein!" erwiderte Bohr (gespielt von Roush), "Sag nicht Gott was zu tun!" [Geheimcodes bereit, Quantensprung in Space]

Schrödingers Katze

Einstein wies die Vorstellung, dass das Gewebe des Universums auf molekularer Ebene, auf Wahrscheinlichkeit beruht. Er argumentierte, dass die Quantentheorie war noch unvollständig, dass Physik einfach nicht noch die Werkzeuge, um ein genaues Modell der Natur zu schaffen.

Um dies zu veranschaulichen, Einstein machte darauf aufmerksam, ein Quantenphänomen, die zuvor übersehen hatte: die Fähigkeit bestimmte Elektronen, scheinbar über weite Distanzen miteinander kommunizieren. Dieses Phänomen kam mit der Bezeichnung "Verschränkung."

Sobald zwei Teilchen "verfangen" Greene erklärt, können sie nicht mehr ausschließlich durch ihre eigene Merkmale beschrieben werden, auch wenn sie wieder getrennt werden. Also wenn Sie ein Bild von zweien der verschränkten Teilchen beobachten, Sie, die Eigenschaften des anderen, wissen auch wenn sie weit auseinander liegen. Dieses Prinzip der Schlüssel zur Erreichung schnelle Langstrecken-Kommunikation und sogar eines Tages, Teleportation sein könnte, sagen einige Wissenschaftler.

Einstein argumentierte, dass Verschränkung Beweis, daß es irgendeine Art von Information, genannt "lokalen Realismus," Diese Partikel innewohnt, Quantenmechanik nur konnte nicht erkennen, noch. Die einzige Lösung war, dass die "verschränkten" Teilchen miteinander kommunizieren – eine Vorstellung, dass Einstein berühmt genannt "gespenstische Fernwirkung," aus denen Greene Leistung seinen Namen verdankt.

Bohr konterte, dass es keine Möglichkeit zu wissen gab, ob der Akt der Beobachtung in irgendeiner Weise beeinflusst die Partikel beobachtet; in der Tat statt Bohr, dass es der Akt der Beobachtung war, das die wahrscheinlichen Eigenschaften von Partikeln in greifbare Realität verwandelt.

Weitere, spätere Experimente von dem Physiker John Stewart Bell schien darauf hinzudeuten, dass Einsteins Idee der "lokalen Realismus" fehlerhaft und nicht kompatibel mit der Quantentheorie bei großen war. Quantenverschränkung ist bis zum heutigen Tag noch nicht vollständig verstanden.

Aber wie Einstein behaupten würde, die Idee, dass Beobachtung notwendig, Realität zu schaffen macht keinen Sinn wenn zu seinem logischen Schluss ausgespielt. Das klassische Beispiel ist Schrödingers Katze berühmt Experiment: Stellen Sie sich vor es war eine Katze in einer Box, die eine Kapsel von Giftgas attached to it. hatte gesperrt. Ein bestimmtes Teilchen in einem Zustand waren, würde das Giftgas in die Box, die Katze zu töten freigesetzt werden. Wenn das Teilchen in einem anderen Staat war, jedoch das Gas nicht freigegeben werden und die Katze würde Leben. Nach Bohr vor dem Öffnen der Box auf die Katze zu überprüfen wäre die Katze lebendig und tot, reflektieren die mehreren möglichen Zustände des Teilchens werden. Aber das macht nur Sinn, die Katze muss entweder tot oder lebendig sein. Sein also sollte nicht warum das Teilchen gleich?

Wo bleibt uns dann wenn wir unendlich Wahrscheinlichkeit und die Notwendigkeit für ein echtes Ergebnis haben? "Spooky Action: das Drama der Quantenphysik" endete mit einem letzten Physiker, ein 1957 Princeton graduate Student namens Hugh Everett, wer vorgeschlagen, eine Möglichkeit für Partikel an vielen Orten gleichzeitig zu sein: mehrere Wirklichkeiten.

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