Die Quantenmechanik stellt einen echten Durchbruch in der Wissenschaft dar und ermöglicht es Wissenschaftlern, viele Phänomene auf der Ebene von Atomen und subatomaren Teilchen zu erklären. Und es ist keineswegs überraschend, dass ein sich so dynamisch entwickelndes Wissensfeld einen großen Einfluss auf das moderne Bild der Realität hatte. Sie können dies überprüfen, indem Sie sich 17 Beispiele ansehen, wie sich die Quantenmechanik verändert hat und unsere Sicht auf das Universum weiter verändert.
1. Das Universum kann ein Hologramm sein
Eine der Interpretationen des Modells der Welt, bedingt durch die Postulate der Quantenmechanik, ist die Idee, dass unser dreidimensionales Universum nur ein Hologramm ist. Forscher des Deutsch-Britischen Observatoriums berichten über die wahrscheinliche Erkennung kleiner Wellen in der Raumzeit, die Beweise für die Theorie der Quantenpixelisierung liefern könnten.
2. Mit der Verbesserung der Technologie werden Innovationen immer ungenauer
Mit den Fortschritten auf dem Gebiet der technologischen Entwicklungen wächst natürlich auch das Bedürfnis nach Genauigkeit. Der Fehler verschiedener Geräte wie Uhren und Thermometer kann auf das Phänomen des Quantenrauschens zurückgeführt werden. Dieses Rauschen verhindert, dass perfekte Messungen erhalten werden. Indem Sie diese Interferenz beseitigen, können Sie eine Technik mit maximaler Genauigkeit der Indikatoren erstellen, ähnlich wie Atomuhren oder Quantenthermometer.
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3. Das Licht kann gesteuert und konzentriert werden, um verschiedene Funktionen auszuführen
Seltsamerweise galt der Laser, dessen Entdeckung dank der Quantenmechanik möglich wurde, einst als Thema ohne praktische Bedeutung. Entgegen dieser Überzeugung hat die Entwicklung des Anwendungsbereichs dieser Technologie jedoch die Entstehung einer Vielzahl von Erfindungen sichergestellt, vom CD-Player bis hin zu Raketenabwehrsystemen.
4. Zufälligkeit kann berechnet und vorhergesagt werden
Laut Wissenschaftlern kann aus quantenmechanischer Sicht nichts wirklich zufällig sein. Mit umfassenden Informationen über die Bewegung der Würfel könnten sie den Würfelwurf genau simulieren und sein Ergebnis im Voraus vorhersagen. Durch Erzeugen von Quantenrauschen und Messen seiner Pegel können Zufallszahlen erzeugt werden, die zum Verschlüsseln von Daten verwendet werden können.
5. Objekte verhalten sich beim Messen anders
Die Kopenhagener Interpretation der Quantenmechanik geht davon aus, dass Teilchen ihr Verhalten während des Messvorgangs ändern. Nach diesem Konzept haben Teilchen unterschiedliche Zustände, aber im Moment ihrer Beobachtung sind sie gezwungen, einen von ihnen zu nehmen. Das mag seltsam klingen, aber diese Interpretation wird durch das mathematische Konzept des Wellenfunktionskollapses unterstützt.
6. Es gibt mehr als ein Universum
Das Konzept des Multiversums oder die Existenz einer Vielzahl aller möglichen Realitäten ist auch das Produkt verschiedener Interpretationen der Quantenphysik. Dies kann durch Daten von umlaufenden Observatorien, die die Restphänomene des Urknalls beobachten, sowie durch mathematische Modelle, die ein zyklisches Universum implizieren, bewiesen werden.
7. Es gibt viel mehr Dimensionen
Die aus der Quantenmechanik geborene Stringtheorie führte wiederum zu Spekulationen über die Wahrscheinlichkeit (oder das Fehlen derselben) mehrerer Dimensionen. Laut Forschern enthält das Universum mindestens 11 Dimensionen, die anscheinend nicht nur möglich, sondern auch eine notwendige Voraussetzung für das Funktionieren der Stringtheorie sind.
8. Geometrie eines Edelsteins als neuer Blick auf das Konzept der Quantenphysik
Die Physiker entdeckten ein geometrisches Objekt, dessen Form einem facettenreichen Edelstein ähnelt. Der Fund vereinfacht die Berechnung von Teilchenwechselwirkungen dramatisch und stellt das klassische wissenschaftliche Verständnis von Raum und Zeit als Hauptbestandteilen der Realität in Frage.
9. Revolutionäre Transportmittel können gefunden werden
Dies ist nicht länger Gegenstand einer reinen Science-Fiction: Materie kann in Partikel zerlegt werden, die nach dem Transport ihr früheres Aussehen wieder herstellen können. Dies wurde in Experimenten zur Übertragung von Daten sowie von großen Molekülen möglich, aber die Anwendung dieser Technologie auf den Menschen in naher Zukunft wird noch nicht in Betracht gezogen. Heute ist es möglich, jedes Molekül im menschlichen Körper zu scannen und an einem anderen Ort zusammenzusetzen, aber nach den Postulaten der Quantenphysik ändert sich das Objekt unter dem Einfluss solcher Aktionen. Somit kann eine genaue Kopie des zu bewegenden Objekts nicht reproduziert werden.
10. Strom kann in der Medizin verwendet werden
Wissenschaftler haben kürzlich winzige Halbleiterkristalle entdeckt, die in naher Zukunft die Grundlage für einen Durchbruch auf dem Gebiet der Medizin bilden können. Es wird angenommen, dass diese Quantenpunkte leuchten, wenn sie ultravioletter Strahlung ausgesetzt werden. In diesem Fall können sie an Krebszellen gebunden werden, um diese zu lokalisieren und zu zerstören.
11. Es gibt ein Teilchen, das selbst kleinsten Formen von Materie Masse verleiht
Wissenschaftler glauben, dass das Higgs-Boson, auch als "göttliches Teilchen" bekannt, in der Lage ist, bestimmten fundamentalen Teilchen wie Elektronen und Gluonen Masse zu verleihen. Durch die Entdeckung und Isolierung des Higgs-Bosons könnten die Forscher verstehen, wie Materie mit Antimaterie in Einklang gebracht werden kann und was nach dem Urknall tatsächlich mit dem Universum passiert ist.
12. Licht kann helfen, Hackeraktivitäten zu erkennen
Um sensible Informationen vor der Gefahr von Störungen von außen zu schützen, hat die Quantenkryptographie eine Methode zur Codierung von Daten in einzelnen Lichtteilchen oder Photonen entwickelt. Das Geheimnis der Methode liegt in der Anwesenheit eines "Schlüssels", der aus Nullen und Einsen besteht, wodurch das Programm die Anwesenheit des Hackers in Echtzeit erkennen kann, während er versucht, klassifizierte Daten aufzudecken.
13. Computer können schneller laufen als jedes derzeit vorhandene digitale Gerät
Die Entwicklung von Quantencomputern ist ein angewandtes Gebiet der Quantenmechanik, das das Rechnen revolutionieren kann. Im Vergleich zu digitalen Computern, die Daten in einem Binärsystem codieren, verwenden Quantencomputer Quanteneigenschaften, um Daten zu speichern und Operationen auszuführen, so dass Berechnungen und Algorithmen viel schneller ausgeführt werden können.
14. Das Phänomen des Quantentunnelns kann in Bezug auf moderne Geräte verwendet werden
In der Quantenmechanik wird Quantentunneln als der Prozess eines Teilchens beschrieben, das eine Barriere durchdringt, die es normalerweise nicht überwinden kann. Dieses Phänomen ist für den Betrieb verschiedener Geräte wie Switches, Flash-Speicherchips und USB-Laufwerke von wesentlicher Bedeutung.
15. Flüssigkeiten können der Schwerkraft trotzen
Einige große Systeme können die Auswirkungen der Quantenmechanik zeigen, beispielsweise das Phänomen der Superfluidität. Es ist ein Zustand der Materie, in dem es wie eine Flüssigkeit mit einer Viskosität von Null wirkt, die es ihm ermöglicht, sich unabhängig von der Schwerkraft selbst anzutreiben. Unter den gegenwärtigen Bedingungen hat dieser Effekt die größte Anwendung bei der Schaffung moderner Kühlschränke und der Entwicklung der Spektroskopie gefunden.
16. Luftturbulenzen können eingestellt werden
Brasilianische Wissenschaftler haben begonnen, Quantenturbulenzen unter extrem kalten Bedingungen in einer mit Gas gefüllten Laborkammer zu erzeugen. Das Studium von Turbulenzen in einer kontrollierten Umgebung kann letztendlich dazu führen, dass Wissenschaftler damit umgehen können. Somit kann das Problem der Flugzeuginstabilität während des Fluges gelöst werden.
17. Menschen können rechtzeitig hin und her reisen
Die Forschung in der Quantenmechanik hat die Bedingungen für Experimente zur Möglichkeit der Reise von unserer Welt in alternative Zeit und Raum geschaffen. Basierend auf den Ergebnissen von Experimenten aus dem Jahr 2010 konnten Wissenschaftler feststellen, wie sich ein isoliertes Metallstück bewegen und gleichzeitig stehen kann. Dies ist auf die Fähigkeit von Quantenteilchen zurückzuführen, sich über das Zeitkontinuum hin und her zu bewegen. Diese Funktion kann wahrscheinlich dazu führen, dass die Wissenschaft in naher Zukunft Wege für Zeitreisen schafft.
Verfasser: Katrin Straszewski
