Искрата на една научна революция
Всичко започва през 90-те години на XIX век в Берлин, когато новото изобретение на Едисон - електрическата крушка - предизвиква значителен интерес в новообединената и жадна за индустрия Германия. Скоро инженерите осъзнават, че могат да спечелят състояние, като осветят улиците на Германската империя. Те обаче не са знаели, че това на пръв поглед просто изобретение скоро ще въвлече учените в дълбока загадка и ще запали искрата на научна революция.
Ултравиолетовата катастрофа и пробивът на Планк
Знаеше се, че нишките излъчват светлина, когато се нагряват с електричество, но точният начин, по който те произвеждат светлина, и физичните принципи, на които се основава този процес, оставаха загадка. Това поставя началото на въпроса, който е в основата на раждането на квантовата механика. Връзката между температурата на нажежаемата жичка и цвета на излъчваната от нея светлина съдържаше ключови сведения за фундаменталната природа на Вселената. Теориите на класическата физика предсказваха, че обектите с високи температури ще излъчват безкрайно високоенергийна светлина. Експерименталните данни обаче противоречат на тези прогнози. Това противоречие стана известно като ултравиолетова катастрофа.
Германското правителство създава изследователски център в Берлин, наречен Имперски физико-технически институт. В 1900, за ръководител на работата на Института е назначен Макс Планк, който е блестящ ум. Когато Планк се заел с един на пръв поглед прост въпрос, той установил, че законите на класическата физика не са достатъчни, за да обяснят това явление. Необходима е нова парадигма, за да се разбере природата на светлината и енергията. Това търсене довежда до революционната идея, че енергията се излъчва на дискретни пакети, кванти. Новаторската концепция на Планк полага основите на квантовата механика, като радикално променя разбирането ни за Вселената.
За да разреши проблема с ултравиолетовата катастрофа, Макс Планк прави първите стъпки към една от най-дълбоките революции във физиката на XX век. Той открива категорична връзка между честотата на светлината и нейната енергия - странна математическа връзка, която оформя света на частиците и вълните. Въпреки това Планк не е разбрал напълно дълбокия смисъл на тази връзка. Но нещата щяха да станат още по-странни.
Радикалните светлинни частици на Айнщайн
Solving this puzzle required someone to think beyond the ordinary. In 1905, Алберт Айнщайн предлага революционна теория за обяснение на фотоелектричния ефект, която оспорва традиционните възгледи за светлината. По онова време светлината е широко приета като вълна. Айнщайн обаче представя радикална гледна точка, която изисква да си представим светлината като поток от малки, натоварени с енергия частици. Айнщайн нарича тези частици светлина кванти. Квантът е специфичен пакет енергия. Въпреки че самият термин не е нов, идеята, че светлината се състои от такива кванти, изглежда почти невероятна за мнозина по онова време. Проследяването на тази радикална идея до нейния логически завършек предлага просто и елегантно решение на загадките на светлината.
Елегантният подход на Айнщайн помогна и за разрешаването на дилемата на Планк по отношение на загадката на лъчистите тела. Ултравиолетовата светлина е по-слабо разпространена от червената, тъй като за производството на ултравиолетови кванти е необходима значително повече енергия - около 100 пъти повече. По този начин високочестотната светлина се състои от по-редки, но по-енергийни кванти.
Възходът на съвременната физика
Този момент в зората на XX век поставя началото на истинска революция. Физиката, прилагана от времето на Нютон, Лаплас и други, се оказа, че изисква напълно нов подход. От този момент нататък физиката се променя необратимо и тук наистина започва съвременната физика. Въпреки това теорията на Айнщайн постави физиците пред един главозамайващ парадокс, който противоречеше на всякаква интуиция. Възможно ли е светлината да бъде едновременно вълна и частица? Този дуализъм отвори вратите към мистериозния и хипнотизиращ свят на квантовата механика.
Ръдърфорд и атомното ядро
През 1911, учен на име Ърнест Ръдърфорд подготвя експеримент, за да разкрие тайните на вътрешната структура на атома. Ръдърфорд осъзнава, че атомът е много по-сложен, отколкото се е смятало дотогава. За да направи това откритие, той насочва положително заредени алфа частици към тънък лист златно фолио. Според преобладаващото мнение тези частици би трябвало да преминат почти през фолиото, тъй като се смяташе, че атомът има хомогенна структура.
При експеримента на Ръдърфорд обаче се случва нещо неочаквано. Въпреки че повечето алфа частици наистина преминават през фолиото, някои от тях се отразяват обратно, сякаш са се ударили в невидима стена. Това наблюдение накарало Ръдърфорд да бъде дълбоко учуден. Възможно ли е атомът да има мощно ядро, което да отклонява преминаващите през него алфа частици? В центъра на атома имало малка, но изключително плътна концентрация на положителен заряд. Това откритие довело до идеята, че сърцето на атома се намира в много дебела и малка структура, известна като ядро.
Квантовите орбити на Бор
През 1913, Бор започва да разработва нов атомен модел, вдъхновен от квантовите теории на Айнщайн и Планк. Макс Планк е предложил енергията да се излъчва на дискретни пакети, например кванти. След това Айнщайн използва тази идея, за да обясни фотоелектричния ефект, като предполага, че светлината пренася енергия в такива пакети. Бор прилага тези новаторски идеи към вътрешното функциониране на атома и въвежда революционен подход към поведението на електроните.
Моделът на Бор предсказва, че електроните не могат да съществуват на произволни орбити, а на специфични, квантувани орбити, съответстващи на определени енергийни нива. Електроните не биха губили енергия, докато се движат по тези специални орбити. Въпреки това, когато преминават от едно енергийно ниво в друго, те излъчват или поглъщат определено количество енергия. Това е най-важното нововъведение в атомния модел на Бор.
Вълните на материята на Дьо Бройл и двойствеността вълна-частица
През 1924, млад френски физик, Луи дьо Бройл, предлага хипотеза, с която да оспори този въпрос. По онова време се акцентира върху факта, че светлината може да се държи или като частица, или като вълна, в зависимост от експеримента. Но Луи дьо Бройл задава друг въпрос. Какво да кажем за електроните? Ако светлината понякога се държи като вълна, а понякога като частица, може би електроните, смятани за частици, също биха могли да се държат като вълни. С други думи, може би електроните имат дължина на вълната, свързана с тях.
Дьо Бройл предполага, че дължината на вълната, свързана с материята, може да се изчисли, като се раздели константата на Планк на импулса на тази материя. Например дължината на вълната на електрона може да се изчисли по този начин. Но защо константата на Планк? Константата на Планк е фиксирана стойност при различни експерименти, като например фотоелектричния ефект и излъчването на черното тяло: 6,626 × 10-³⁴ джаул-секунди.
Приблизително по същото време експериментът с двойния процеп също изиграва съществена роля за доказване на двойствеността на електроните като вълна и частица. Когато светлината преминава през двоен процеп, тя създава интерференчни модели, разкриващи вълновата ѝ природа. Подобен експеримент с електрони дава същите резултати. Когато електроните преминавали през двоен процеп, на екрана се появявали интерференчни модели. Забележително е, че дори когато електроните били изпращани един по един, натрупаните данни все още образували интерференчни модели. Това показало, че вълновите функции на електроните преминават през двата процепа и интерферират помежду си.
Матричната механика на Хайзенберг и вълните на Шрьодингер
Става все по-ясно, че класическата физика не обяснява субатомния свят. През 1925, осъзнавайки това ограничение, Вернер Хайзенберг възприема радикален подход, като се фокусира само върху пряко наблюдаеми величини, а не върху ненаблюдаеми орбити и точни позиции. Тази нова перспектива води до раждането на матричната механика - първата последователна математическа формулировка на квантовата механика.
Матричната механика на Хайзенберг е важна стъпка в разбирането на сложната и загадъчна природа на квантовия свят. Този абстрактен и математически интензивен подход обаче не беше интуитивен за мнозина. Австрийският физик Ервин Шрьодингер, който искал по-нагледна, вълнова гледна точка към дълбините на Вселената, решил да приложи различен подход. През 1926 г. Шрьодингер разработва теория, която радикално променя представата ни за квантовата механика - вълновата механика.
Шрьодингер твърди, че частиците не съществуват само в една точка, но и се разпространяват в пространството като истински физически вълни. Според него електроните и другите субатомни частици не се намират на едно място, а съществуват като реални вълни, разпръснати в пространството. Това означава, че поведението на частиците може да се опише с математическа конструкция, наречена вълнова функция. Вълновата функция представя пространственото разпределение и еволюцията във времето на дадена частица. В подхода на Шрьодингер тази вълнова функция има физическа реалност. Тя доказвала, че частиците съществуват като вълни в пространството.
През същата година обаче Макс Борн изказва предположението, че вълновата функция трябва да се тълкува не като физическа вълна, а като амплитуда на вероятност, която дава вероятността да се открие частица на определено място. Това тълкуване полага основите на Копенхаген
Интерпретацията обхваща вероятностния характер на квантовата механика и твърди, че абсолютният квадрат на вълновата функция дава плътността на вероятността. Шрьодингер категорично се противопоставя на вероятностната интерпретация и на схващането, че вълновата функция е просто вероятностна вълна.
Копенхагенската интерпретация и принципът на неопределеността
През 1927, в Копенхаген се проведе един от най-интензивните дебати в интелектуалната история. Датският физик Нилс Бор и младият му колега Вернер Хайзенберг се събраха, за да разберат мистериозната природа на квантовата вселена. Този задълбочен обмен на идеи в института на Бор довежда до революционен подход към квантовата реалност - Копенхагенската интерпретация. Копенхагенската интерпретация оспорва класическата концепция за определена реалност, като въвежда ново разбиране, при което вероятностите в квантовата сфера заместват сигурността.
Един от основните стълбове на това квантово разбиране е принципът на неопределеност на Хайзенберг. Този принцип гласи, че е невъзможно едновременно да се знаят с пълна точност точното положение и импулсът на частицата, произведение от масата и скоростта. На квантово ниво колкото по-точно се измерва едно свойство на частицата, толкова по-несигурно става другото.
Квантово заплитане и парадоксът на EPR
През 1935, заедно с Натан Розен и Борис Подолски Айнщайн разработва парадокса Айнщайн-Подолски-Розен (EPR), за да докаже непълнотата на квантовата механика. EPR парадоксът въплъщава убеждението на Айнщайн, че в работата на природата трябва да има нещо по-дълбоко. В основата на този дебат е завладяващото явление, известно като квантово заплитане. Заплитането описва уникалната и мистериозна връзка между две частици, създадени едновременно и по идентичен начин. Независимо от разстоянието между тях, измерването на състоянието на едната частица оказва незабавно влияние върху състоянието на другата.
Преминаване към приложение: От теория към технология
В края на 1930-те години на ХХ век, когато светът е на прага на война, този дебат стига до временна задънена улица. Физиците, ангажирани в борбата си за разкриване на най-дълбоките тайни на природата, бяха принудени да се съсредоточат върху по-непосредствените нужди на човечеството и военните усилия. Много учени емигрират в Съединените щати и в следвоенния период квантовата теория постига бърз напредък в технологичните приложения. Философските дебати, свързани с основите на теорията, бяха временно оставени настрана.
Уравнението на Дирак и откриването на антиматерията
През 1928, английският физик Пол Дирак си поставя за цел да разработи уравнение, което да обедини квантовата механика с теорията за специалната относителност на Айнщайн. По това време уравнението на Шрьодингер е в основата на квантовата механика, но то не обяснява напълно поведението на частиците, движещи се с релативистични скорости. Дирак си поставя за цел да опише движението на електроните в релативистична рамка, стремейки се към по-дълбоко разбиране на субатомния свят. Резултатът от интензивните усилия на Дирак, уравнението на Дирак, обяснява по естествен начин квантовите свойства като спина и магнитния момент на електрона. Това уравнение изразява вълновата функция на електрона като четирикомпонентен спинор, като по този начин затвърждава математическата основа на концепцията за спина.
Само четири години след предсказанието на Дирак, през 1932, американският физик Карл Андерсън наблюдава следи от частица, подобна на електрона, но с положителен заряд, по време на експерименти с космически лъчи. Андерсън нарича тази новооткрита частица позитрон, като по този начин осигурява експериментално потвърждение на предсказанието на Дирак за антиматерия. Това откритие предизвиква научна революция и оказва огромно влияние върху разбирането ни за структурата на материята и енергията във Вселената.
Принцип на изключване на Паули
През 1925, австрийският физик Волфганг Паули въвежда новаторски принцип, за да обясни сложната структура на атомите и енергийните нива на електроните в тях. По онова време вътрешната структура на атомите и подредбата на елементите в периодичната таблица не са напълно изяснени. Квантовата механика не успяваше да обясни поведението на електроните в атомите и беше необходимо по-задълбочено разбиране. Паули формулира принципа на изключване на Паули, като изследва енергийните нива на електроните в атомите и защо тези нива са запълнени по определен начин.
Квантовата теория на полето и раждането на QED
През 1930-те години на миналия век физиката е на прага да направи крачка по-близо до разбирането на мистериозната структура на Вселената. Квантовата механика успешно обяснява поведението на субатомните частици, а специалната теория на относителността описва поведението на обектите, движещи се с висока скорост. Между тези две теории обаче съществуваше несъответствие. Не съществуваше последователна рамка, която да съчетава квантовата механика със специалната теория на относителността. За да запълнят тази празнина, физиците разработиха нов подход, известен като квантова теория на полето.
През 40-те години на миналия век нова вълна от открития разтърсва света на физиката. Гении като Ричард Файнман, Джулиан Швингър и Шиничиро Томонага се впускат в пътешествие, посветено на разгадаването на тайните на една от основните природни сили - електромагнитната сила. Както е известно, електромагнетизмът управлява взаимодействието между светлината и електроните. Разбирането на това взаимодействие на квантово ниво обаче, в рамките на несигурния и необикновен ред на субатомния свят, беше невъзможно.
Диаграмите на Файнман и квантовата симфония
Диаграмите на Файнман, разработени от Ричард Файнман, предоставят възможност за визуализиране на тези мистериозни взаимодействия. Диаграмите превръщат сложните математически процеси в карти, които показват как се създават и унищожават електрони и фотони и как се пренася енергия. Всяка линия и стрелка разкриваше как материята и светлината си взаимодействат на микроскопично ниво. Диаграмите на Файнман разкриват функционирането на квантовия свят като симфония. Този инструмент беше математическо нововъведение и откривателско пътешествие, което задълбочи интуицията ни.
Квантовата електродинамика направи предсказания, които бяха в изключително съгласие с наблюденията. От измерванията на магнитните моменти на електроните до взаимодействията им с фотоните - предсказанията, предлагани от квантовата електродинамика, разшириха разбирането ни за това как функционира природата. Това забележително съвпадение превърна квантовата електродинамика в една от най-точните теории в науката. Този успех не само обяснява електромагнитната сила, но и отваря вратата към разбирането на други фундаментални сили в рамките на квантовата теория на полето. Успехът на квантовата електродинамика вдъхнови и разбирането на силните и слабите ядрени сили, което доведе до раждането на стандартния модел - фундаменталната рамка на физиката на елементарните частици.
Теоремата на Бел и тестването на квантовата реалност
Дебатът за квантовата електродинамика между Айнщайн и Бор повдига въпроса дали квантовата механика напълно отразява реалността. Айнщайн твърди, че квантовата механика е непълна и че трябва да съществуват по-дълбоки, скрити променливи, докато Бор настоява, че квантовата механика точно отразява основните закони на природата. Джон Бел разработва математическа рамка, известна като теорема на Бел, за да отговори на този съществен въпрос. Бел формулира неравенствата на Бел, демонстрирайки, че ако съществуват локални скрити променливи, както предполага Айнщайн, би трябвало да последват специфични измерими статистически резултати. Тези неравенства противоречат на предсказанията на квантовата механика, което дава възможност да се провери експериментално кой възглед е правилен.
Краят на една епоха и началото на ново разбиране
С това приключва революцията в квантовата физика от 1895 до 1945. През тези 50 години физиката се променя из основи. Следващите години бяха години на технологично внедряване и осмисляне на тези открития. Светът преминава през Първата и Втората световна война веднага след Американската революция и се изгражда нов свят.
Духовните връзки и Второто пришествие
Когато в обширни области на науката настъпват качествени промени, те настъпват и в човешкото съзнание. Велики хора като Максуел, Тесла, Айнщайн, Бор и Планк са родени, за да осъществят тази промяна. Трансформацията в науката е последвана от културна и социална революция, за да се създаде светът, който познаваме сега.
Универсалното съзнание и бъдещето на науката
Що се отнася до заплитането на частиците, учените започнаха да го регистрират като универсален ефект. Това изисква няколко стъпки напред. Първо, тя признава съществуването на етера, и второ, тя признава съзнанието на Вселената. Понастоящем най-разпространеното физично разбиране не включва вселенското съзнание като фактор във взаимодействието между частиците. Квантовата физика е следващото ниво на разбиране на света. Това изисква преразглеждане на много предишни предположения, тъй като включва ново структурно мислене. Например, първо, тя премахва ограничението на времето, второ, добавя фактори като вътрешно свързани събития (заплитания), и трето, обяснява причината за гравитацията, която не се основава на материални носители, а на първото ниво на универсалното съзнание.
Именно там ние, хората, ще намерим своята цел и значение за света, в който живеем. Да, Шрьодингер беше прав, светлината и електроните имат двойствена природа, тъй като те са входната субстанция на нашия свят, но не бяхме прави за протоните (барионите). Материята е изградена от протони (бариони), а пространството е изградено от електрони (лептони). Фотоните образуват лептони, по-нататък лептоните образуват бариони, а всички форми във Вселената, разгледани в публикацията Произход на материята. И да, копенхагенската интерпретация на Бор и Хайзенберг, според която квантовият свят зависи от наблюдателя, е правилна; квантовият свят реагира на наблюдателя, тъй като отразява неговото съзнание. Всичко това е свързано. И този ефект става все по-изразен, когато наблюдателят съществува отвъд материалистичната среда. Обсъдихме това в шестте книги за Квантова Механика by Kiril Chukanov for a deeper explanation.
Петър Дънов и духовното просвещение на една епоха
Какво друго се е случило по това време, което може да е повлияло на начина на мислене на хората и да е довело до появата на нови идеи в науката? На хоризонта на социалното и духовното съществуване се появява нова духовна фигура. Петър Дънов (Беинса Дуно) е роден през юли 1864 г. и завършва образованието си през 1895. Започва духовния си път през 1897 малко преди да навърши 33 години (т.нар. „Христова възраст“). Именно тогава получава просветление от невидимия свят за мисията си на Земята.
Дори Алберт Айнщайн е казал веднъж: „Целият свят се кланя на мен, но аз се кланям на Учителя Петър Дънов от България.“ И така, бумът на науката, насилието и промяната на световния ред от 1895 до 1945 г. е пряко свързан с качествените и количествените промени във всички аспекти на живота в началото на ХХ в., повлияни от духовното просветление на тази епоха. Според предсказанията на духовните книги тя е около 2000 години след първото пришествие.
Поглед в бъдещето
По-нататък в разбирането ни за основите на Вселената с помощта на инструментите на квантовата физика има нова интерпретация на реликтовата скорост, ядрената енергия срещу Квантовата Енергия, студения синтез срещу свръхплътната плазмаи как ще се промени производството на енергия през следващите 10 години. Научаваме също така как се образува гравитацията и как тя може да бъде компенсирана в поле с нулева гравитация. Всички разгледани в шестте книги за Квантова Механика от Кирил Чуканов се занимават с по-задълбочено обяснение
Заключение: Наука, съзнание и човешка съдба
В заключение, гениалността на един учен се дължи на връзката му с Вселенското съзнание. Такива връзки могат да бъдат естествени или предизвикани от духовния подем на хората вследствие на някои преломни събития. Имаме много примери от историята, като Нострадамус, Леонардо да Винчи, Исак Нютон, Джеймс Клерк Максуел, Алберт Айнщайн, Кирил Чуканов и др. Трябва да се поучим от техните постижения и да почитаме способността на душата и ума на нашата глава да постигнат новото ниво на науката, което заслужаваме като човешки същества, а не да използваме тази наука, за да се избиваме взаимно в безсмислена война.
