Светлината не се подчинява на законите на Нютон в квантовия свят
Експеримент, извършен от японски откриватели, разкрива евентуално несъгласие сред първия закон за придвижването на Нютон и държанието на частиците в квантовия свят. Използвайки фотона като обект на проучване, те откриха 45-процентно противоречие сред теоретичните прогнози и пробните измервания. Тези резултати могат да слагат под въпрос разбирането ни за квантовото придвижване.
Квантовата галактика, с нейните ясни правила и правила, продължава да провокира обичайното ни схващане за физиката. В основата на това предизвикателство е правилото на несигурност на Хайзенберг, който гласи, че местоположението и инерцията на една парченце не могат да бъдат по едно и също време тъкмо избрани.
Неотдавна екип от откриватели, управителен от Такафуми Оно от университета в Кагава, Япония, организира самоуверен опит, с цел да ревизира тази концепция. Използвайки фотон като обект на проучване, те откриха доста противоречие сред прогнозите, основани на законите на Нютон, и пробните резултати. Това изобретение, което слага под въпрос първия закон на Нютон за придвижването в квантовия свят, може да наложи преоценка на нашето схващане за придвижването на частиците в този мащаб. Изследването е налично в платформата arXiv.
Проблемът с първия закон на Нютон в квантовия свят
Първият закон за придвижването на Нютон, дефиниран в края на XVII в., е формирал визиите ни за придвижването на обектите. Според този закон всички обекти остават неподвижен или в отмерено неотклонно придвижване, в случай че не им влияе външна мощ. Когато обаче навлезем в квантовия свят, този закон наподобява подложен под въпрос.
В квантовия свят разпоредбите се трансформират. Законите на Нютон се заменят с сходни правила на квантовата доктрина. Принципът на несигурност на Хайзенберг, който е в основата на квантовата механика, гласи, че ситуацията и инерцията на даден обект в никакъв случай не могат да бъдат по едно и също време измерени със съвършена акуратност. Това затруднява точното установяване на придвижването на даден квантов обект.
Светлината като тест?
Японската изследователска група е провела забавен опит, с цел да ревизира дали праволинейното придвижване е предписание, което може да бъде пренесено от класическата физика в квантовата физика. За квантов обект е употребен фотон – обособена единица светлина.
Фотонът е сингулярна парченце. Той няма маса и се движи с най-високата допустима скорост. При опита фотонът е основан благодарение на лазер и минава през няколко лещи и процепи, преди да попадне в детектор.
Изследователите откриха, че измерванията от опита не съответстват с прогнозите, основани на уравнението на квантовата доктрина, което имитира първия закон на Нютон. Разминаването сред прогнозите и действителните измервания е 45%. Това значи, че фотонът не се е държал по този начин, както е предсказано от закона на Нютон. Вместо да се движи по права линия, фотонът наподобява се е движил по по-различен път.
Тези резултати демонстрират, че квантовите частици, като фотоните, не се подчиняват безусловно на същите правила за придвижване, които се следят в макроскопичния свят. Следователно законите на Нютоновата физика, които тъкмо разказват придвижването на огромните обекти, не са напълно използвани към квантовия свят.
Тълкуванията си остават теоретични
Интерпретацията на резултатите от този опит е комплицирана. Квантовите закони нормално съдържат статистическа информация, т.е. информация за държанието на доста частици, а не на една. Това значи, че въпреки да можем да предскажем междинното държание на група частици, прогнозирането на държанието на обособена парченце е доста по-трудно. Поради това е комплицирано да се разбере по какъв метод допускането за неотклонно придвижване може да бъде нарушено за обособена парченце.
Нов метод за схващане на тези резултати може да се крие в преосмислянето на природата на самия фотон. Вместо да преглеждаме фотона като твърда парченце, можем да го преглеждаме като една по-флуидна същина, способна да се разделя или да „ изчезва “ при придвижването си. Този мироглед може да помогне да се изясни за какво фотонът не се движи по права траектория, както планува законът на Нютон. Тази позиция обаче към момента е на стадий доктрина и изисква спомагателни проучвания и опити за потвърждаването ѝ.
