Ni nini? quantum mechanics na ilianzaje? Ikiwa Max Planck hakuwa na kupuuza ushauri mmoja mbaya, hakutaka kuanza mapinduzi katika atomi. Muda muhimu ulikuwa 1878 wakati Planck mdogo aliuliza mmoja wa wasomi wake kama kufuata kazi katika fizikia. Profesa Philip von Jolly aliiambia Planck kupata kazi nyingine. Uvumbuzi wote muhimu katika fizikia tayari umefanywa, kumhakikishia profesa wa mlinzi wake mdogo.

Kama Planck alivyokumbuka baadaye, von Jolly alisema,

"Fizikia inaweza kuendelea hata kidogo, uchunguzi au kuweka katika utaratibu na tamtoho hiyo, lakini mfumo kwa ujumla ni nanga na nadharia fizikia ni kwa kiasi kikubwa inakaribia kukamilika."

Kwa kuweka moja ya vitu vidogo vyenye kazi, ikawa hatimaye aliipata Panga Tuzo ya Nobel na yeye alizaliwa quantum mechanics. Jambo lisilo na wasiwasi lilihusisha jambo la kawaida sana: Kwa nini vitu vinajitokeza kwa njia wanavyofanya wakati wa joto? Vifaa vyote, bila kujali ni vilivyofanywa, vitende sawa na joto la kuongezeka - huwa rangi rangi nyekundu, njano na hatimaye nyeupe. Hakuna fizikia katika 19. karne haikuweza kuelezea mchakato huu unaoonekana rahisi.

Tatizo limeonekana kuwa "janga la ultraviolet," kwa sababu nadharia bora imetabiri kuwa vitu vinavyotaka kwenye joto la juu sana vinapaswa kuondoa nishati ya muda mrefu zaidi ya nishati ya wavelength. Tangu tunajua kuwa sasa nguvu haina kuleta balbu mwanga ndani ya mionzi ya nguvu ya kifo, fizikia katika 19. Hakukuwa wazi neno la mwisho hapa.

Nishati inaweza kufyonzwa

Planck kupatikana jibu tayari katika 1900 na kile kilichokuwa hit kisasa. Kwa kweli, alidhani kuwa nishati inaweza kufyonzwa au kuambukizwa kwa kiasi tu, au kiasi. Ilikuwa ni kuondoka kwa kiasi kikubwa kutoka fizikia ya classic ambayo ilidai nishati ikatoka kupitia mkondo unaoendelea, unaoendelea. Wakati huo, Planck hakuwa na sababu ya kinadharia, lakini pia alifanya kazi. Kiasi chake kwa ufanisi kilipunguzwa kiasi cha nishati makala zinazowaka zinaweza kutolewa wakati wowote wa joto. Hatimaye, hakuna mionzi yenye mauti ya ultraviolet!

Mapinduzi ya Quantum

Ndio jinsi mapinduzi ya quantum yalivyoanza. Ilichukua miaka ya kazi ya kinadharia ya Albert Einstein, Werner Heisenberg, Niels Bohr na titans nyingine za fizikia, hivyo ni iliyopita Planck msukumo kwa nadharia ya kina, lakini huu ni mwanzo tu, kwa sababu hakuna kweli kuelewa kilichokuwa kinaendelea na vitu inapokanzwa.

nadharia ya quantum mechanics, ambayo inahusika na chembe na ugonjwa wa nishati katika ulimwengu wa chembe ndogo zinazotokana na uzoefu yetu ya kila siku na yote ni kuonekana kwa Sensorium yetu clumsy. Si kila kitu kisichoonekana kabisa! Baadhi ya athari quantum ni siri kutoka machoni, ingawa wao ni mkali na nzuri kama mionzi ya jua na pambo la nyota, kama kitu kingine chochote kwamba haikuweza kabisa alielezea kabla ya ujio wa quantum mechanics.

Ni matukio ngapi kutoka ulimwengu wa quantum tunaweza kupata katika maisha yetu ya kila siku? Ni habari gani ambayo akili zetu zinaweza kugundua kwa hali halisi ya ukweli? Baada ya yote, kama nadharia ya awali inaonyesha, matukio ya quantum yanaweza kuongozwa chini ya pua zetu. Kwa kweli, wanaweza kutokea vizuri katika pua zetu.

Bonde la Quantum

Je, kinachotokea katika pua yako unapoamka na kujisikia harufu ya kahawa au kipande cha mkate katika gesi yako isiyoweza kufa? Kwa chombo hiki cha hisia juu ya uso, ni tu hisia. Kama vile Enrico Fermi, ambaye alijenga kitambaa cha kwanza cha nyuklia ulimwenguni, mara moja kukaanga vitunguu, itakuwa nzuri kuelewa jinsi chombo chetu kinachofanya kazi.

Mechanics ya Quantum (© Jay Smith)

Kwa hivyo unamalala kitandani na fikiria juu ya kuandaa toast safi. Molekuli ya harufu ya mtiririko kupitia hewa. Kupumua kwako kutavuta baadhi ya molekuli hizi ndani ya cavity ya pua kati ya macho yako tu juu ya kinywa. Molekuli zimeunganishwa kwenye safu ya mucosal juu ya uso wa cavity ya pua na imesimama kwenye vipokezi vyema. Ni hangs kutoka kwenye ubongo kunusa neva minyiri jellyfish, ni sehemu tu ya mfumo mkuu wa neva, ambayo ni daima wazi kwa dunia ya nje.

Kile kinachotokea baadaye sio wazi kabisa. Tunajua kuwa molekuli za harufu zinamfunga kwa yoyote ya mapokezi ya 400 juu ya uso wa mucosa, hatujui hasa jinsi gani na jinsi mawasiliano haya yanajenga hisia zetu za harufu. Kwa nini ni vigumu kuelewa harufu?

Andrew Horsfield, mwanasayansi katika Imperial College London, anasema hivi:

"Hasa kwa sababu ya ugumu wa kufanya majaribio ili kuangalia ni nini kinaendelea ndani ya viboreshaji vya ufundi."

Jinsi harufu inafanya kazi

Maelezo ya kawaida ya jinsi harufu inavyofanya kazi inaonekana rahisi: vipokezi huchukua maumbo maalum ya molekuli. Ni kama kufuli ambazo zinaweza kufunguliwa tu na funguo sahihi. Kulingana na nadharia hii, kila molekuli inayoingia kwenye pua inafaa katika seti ya vipokezi. Ubongo hutafsiri mchanganyiko wa kipekee wa vipokezi vilivyoamilishwa na molekuli, kama harufu ya kahawa. Kwa maneno mengine, tunahisi maumbo ya molekuli! Walakini, kuna shida ya kimsingi na mfano wa "ufunguo muhimu".

Horsfield anasema:

"Unaweza kuwa na molekuli yenye maumbo tofauti na nyimbo ambazo zote zinawapa hisia sawa."

Inaonekana kwamba kitu zaidi ya sura tu lazima kihusishwe, lakini ni nini? Njia mbadala ya kutatanisha na mfano huu inaonyesha kwamba hisia zetu hazijaamilishwa tu na sura ya molekuli, bali pia na njia ambayo molekuli hizi hutetemeka. Molekuli zote hutetemeka kila wakati kwa masafa fulani, kulingana na muundo wao. Je! Pua zetu kwa njia fulani zinaweza kufunua tofauti katika masafa hayo ya kutetemeka? Luca Turin, mtaalam wa biofizikia katika Kituo cha Utafiti wa Biomedical cha Alexander Fleming huko Ugiriki, anaamini wanaweza.

Nadharia ya vibration ya harufu

Turin, ambaye pia alikuwa mmoja wa wataalamu linaloongoza duniani kwa manukato ulitokana vibration nadharia harufu nzuri, kwanza uliopendekezwa mwanakemia Malcolm Dyson katika 1938. Baada Turin katika miaka ya tisini kwa mara ya kwanza Dyson hawakupata wazo kwamba, alianza kutafuta molekuli ambazo zitamwezesha mtihani nadharia. Alikazia juu ya misombo ya sulfuri ambayo ina harufu ya pekee na tabia ya vibrations Masi. Turin kisha zinahitajika ili kubaini misombo unrelated kabisa na sura tofauti Masi ya kiberiti, lakini kwa huo vibrational frequency kuamua kama kuna kitu kama kiberiti. Hatimaye mmoja alipata molekuli iliyo na boron. Lazima lazima amesikia kama sulfuri. "Hapa ninafanya hivyo," anasema, "nadhani haiwezi kuwa bahati mbaya."

Kuanzia wakati alipogundua hisia hizi za kunusa, Turin alikuwa amekusanya ushahidi wa majaribio kuunga mkono wazo hilo, na alikuwa amefanya kazi na Horsfield kushughulikia maelezo ya nadharia. Miaka mitano iliyopita, Turin na wenzake walitengeneza jaribio ambalo molekuli zingine za haidrojeni kwenye harufu zilibadilishwa na deuterium, isotopu ya hidrojeni iliyo na nyutroni kwenye kiini, na kugundua kuwa watu wanaweza kuhisi tofauti kama hiyo. Kwa sababu haidrojeni na deuteriamu zina maumbo sawa ya Masi lakini masafa tofauti ya kutetemeka, matokeo tena yanaonyesha kwamba pua zetu zinaweza kugundua mitetemo. Majaribio ya nzi wa matunda yameonyesha matokeo sawa.

Je, sisi pia huhisi vibration?

Dhana ya Turin inabakia kuwa na utata - data yake ya majaribio iligawanua jumuiya ya vikundi vya watafiti wasio na uchunguzi. Lakini ikiwa ni sahihi, na badala ya maumbo, sisi pia tunahisi vibrations, jinsi gani nos wetu kufanya hivyo? Turin ilidhani kuwa athari ya kiasi, inayoitwa tunneling, inaweza kuingizwa hapa. Katika mashine za umeme, elektroni na chembe nyingine zote zina asili mbili - kila mmoja wao ni chembe na wimbi. Hii wakati mwingine inaruhusu harakati za elektroni kupitia vifaa kama tunnel, kwa njia ambayo ingezuiwa na chembe kulingana na sheria za fizikia ya classic.

Mtetemo wa Masi ya harufu inaweza kutoa nguvu kuruka chini ya nishati ambayo elektroni zinahitaji kuruka kutoka sehemu moja ya kipokezi cha harufu kwenda nyingine. Kasi ya kuruka hubadilika na molekuli tofauti, ambayo husababisha msukumo wa neva ambao huunda kwenye ubongo mtazamo wa harufu tofauti.

Hivyo pua yetu inaweza kuwa detector elektroniki kisasa. Je, pua zetu zingewezaje kutumia faida ya utunzaji wa kiasi hicho?

Turin inasema:

"Nadhani tunapuuzia teknolojia hii, kusema mistari machache. Miaka bilioni nne ya utafiti na maendeleo na fedha zisizo na ukomo ni muda mrefu kwa mageuzi. Lakini sidhani ni jambo la kushangaza sana ambalo maisha hufanya. "