巨視的な物理法則は、私たちの周囲にある物体の運動状態を記述することができます。さて、原子や分子のスケールに入ると、それらは時代遅れになります。その後、法則が決定論的ではなくなる量子物理学が登場します。
その中では、物体がどこにあるか、あるいはその速度さえも正確に予測することができないため、測定値は確率で表現されます。しかし、この測定の不可能性は、機器の不足や知識の不足などによるものではなく、量子物理学のまさにその性質によるものです。
その奥深さを示すために、突拍子もないように思えますが、この複雑な科学分野をより深く理解するのに役立つ 5 つの理論をリストしました。
1. オブジェクトは同時に 2 つの場所に存在できます
波と粒子の二重性として知られるこの自然の性質は、粒子と波に当てはまります。この理論は、量子物理学における非常に重要な進歩として現れました。彼女によれば、量子粒子の位置を絶対的な精度で決定することは不可能であるため、粒子は一種の「 物質場」であるとのことです。
と呼ばれるあの有名な実験を覚えていますか?この実験の背後にあるのは、波動と粒子の二重性という考えです。つまり、量子システムを観察することなく、そのシステムに関する情報を決定することはできません。これが起こるまでは、たとえば電子は「ここ」と「そこ」に同時に存在することができます。
2. 星の発見に役立ちました
人類は星が何でできているかを知っています。なぜなら、星の光を虹のようなスペクトルに分割すると、欠けている色が見つかるからです。これにより、太陽や他の星が構成されているものを発見することができます。この可能性を定義したのは物理学者のニールス・ボーアです。
星の色は温度に直接依存します。星のスペクトルは、暗い縞によって中断された虹のすべての色を含む連続した明るい帯として見えます。まさにこれらの暗い縞から、星の表層の化学組成を発見することができます。量子物理学に対する歓声が聞こえましたか?
3. 私たちはあなたのおかげで太陽が輝く理由を知っています
クーロン障壁と呼ばれる核融合は、2 つ以上の原子の原子核が融合してより大きな原子核を形成するプロセスです。地球上ではこれは自然には起こりませんが、 などの膨大なエネルギーがある天体では比較的頻繁に起こります。実際には、太陽で核融合が起こらなければ、太陽光は存在しません。
これは、アストロキングがこのプロセスを通じてエネルギーを生成し、水素原子をヘリウム原子に変換するためです。結果として得られる質量は水素の質量の合計ではないため、不足分はエネルギーの放出によって補われますが、それはビーチでの美しい日の美しい輝きにほかなりません。
4. 死んだ星の崩壊を阻止するものを発見するのに協力した
科学は、太陽の核融合が最終的には停止し、消滅、つまり崩壊することをすでに知っています。パウリの排他原理として知られる量子物理学の法則があり、この崩壊が永遠に続くわけではないことを示しています。
重力が電子を同じ量子状態に存在させようとすると、抵抗が発生し、崩壊が止まり、 として知られる新しい天体が形成されます。
これは恒星の残骸に与えられた名前です。その質量が増加すると、超新星として知られる、それを引き裂く核融合の波が引き起こされます。銀河全体を覆うほど明るいです。
5. 宇宙の大規模な構造を説明する
ビッグバン理論によれば、宇宙は大規模な宇宙爆発によって生じ、その結果空間と時間が創造されたという理論は、すべての起源に関する最良の仮説です。しかし、その理論的な部分にはいくつかの不完全さが含まれており、1981年にアラン・ガスによって「インフレ」と呼ばれるもので修正されました。
この「インフレーション」によれば、宇宙はその始まりに、負の真空エネルギー密度や反発重力によって生み出される大きな成長段階を経た。そして、量子ゆらぎが消える前に宇宙が急速に成長したのは、まさにこの「インフレーション」でした。