ภัยพิบัติอัลตราไพโอเวต: นิยามสาระสำคัญและการตีความ

วันนี้เราจะพูดถึงสาระสำคัญของสิ่งนั้นว่า "ภัยพิบัติอัลตราไชโอเลต": ทำไมความขัดแย้งนี้ปรากฏขึ้นและมีวิธีแก้ปัญหาหรือไม่

ฟิสิกส์คลาสสิก

ก่อนการเกิดขึ้นของควอนตัมในโลกของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติปกครองฟิสิกส์คลาสสิก แน่นอนสิ่งสำคัญเสมอพิจารณาคณิตศาสตร์. อย่างไรก็ตามพีชคณิตและเรขาคณิตมักใช้เป็นศาสตร์ประยุกต์ ฟิสิกส์คลาสสิกสำรวจลักษณะการทำงานของร่างกายเมื่อให้ความร้อนขยายและโดดเด่น อธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงของพลังงานจากการเคลื่อนไหวไปสู่ภายในพูดถึงแนวคิดเช่นการทำงานและอำนาจ อยู่ในบริเวณนี้เป็นคำตอบสำหรับคำถามเกี่ยวกับความหายนะของรังสีอัลตราไวโอเลตในฟิสิกส์ที่เกิดขึ้น

ในบางประเด็นปรากฏการณ์เหล่านี้ทั้งหมดเป็นเช่นนั้นการศึกษาที่ดีซึ่งดูเหมือนมากขึ้นและมีอะไรที่จะค้นพบ! มันถึงจุดที่คนหนุ่มสาวที่มีพรสวรรค์ได้รับคำแนะนำให้ไปที่คณิตศาสตร์หรือชีววิทยาตั้งแต่นวัตกรรมใหม่ที่เป็นไปได้เฉพาะในด้านวิทยาศาสตร์เหล่านี้ แต่ความหายนะของรังสีอัลตราไวโอเลตและข้อตกลงในการปฏิบัติกับทฤษฎีได้พิสูจน์ความผิดพลาดของการเป็นตัวแทนดังกล่าว

รังสีความร้อน

ไม่ถูกลิดรอนจากฟิสิกส์คลาสสิกและ paradoxes ตัวอย่างเช่นรังสีความร้อนเป็นควอนตัมของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในร่างกายที่ร้อน พลังงานภายในเปลี่ยนเป็นแสง ตามฟิสิกส์คลาสสิกการแผ่รังสีของร่างกายที่ร้อนเป็นคลื่นความถี่ที่ต่อเนื่องและค่าสูงสุดขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ: การอ่านค่าอุณหภูมิของเครื่องวัดอุณหภูมิที่มีขนาดเล็ก "แดง" เป็นแสงที่รุนแรงที่สุด ตอนนี้เราจะได้รับโดยตรงกับสิ่งที่เรียกว่าภัยพิบัติอัลตราไวโอเลต

Terminator และรังสีความร้อน

ตัวอย่างของรังสีความร้อนคือความร้อนและโลหะหลอมเหลว ในภาพยนตร์เกี่ยวกับเทอร์มิเนเตอร์วัตถุอุตสาหกรรมมักปรากฏขึ้น ในส่วนที่สองสัมผัสมากที่สุดของมหากาพย์เครื่องเหล็กจะแช่อยู่ในอ่างอาบน้ำของเหล็กหล่อ gurgling ทะเลสาบแห่งนี้มีสีแดง ดังนั้นสีนี้สอดคล้องกับรังสีสูงสุดของเหล็กหล่อที่มีอุณหภูมิบางอย่าง ซึ่งหมายความว่าค่าดังกล่าวไม่ได้สูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เนื่องจากโฟตอนสีแดงมีความยาวคลื่นที่สั้นที่สุด เป็นมูลค่าจำ: โลหะเหลวส่งพลังงานทั้งในอินฟราเรดและในที่มองเห็นได้และในรังสีอัลตราไวโอเลต เฉพาะที่นี่โฟตอนที่แตกต่างจากสีแดงมีน้อยมาก

ร่างกายสีดำสนิท

เพื่อให้ได้สมรรถนะของสเปกตรัมกำลังการแผ่รังสีของสารที่ถูกให้ความร้อนใช้ค่าประมาณของร่างกายสีดำ คำว่าเสียงน่ากลัว แต่ในความเป็นจริงมันมีประโยชน์มากในฟิสิกส์และหาได้ยากในความเป็นจริง ดังนั้นร่างกายสีดำอย่างเป็นวัตถุที่ไม่ได้ "ปล่อย" โฟตอนที่มาถึงมัน ในขณะเดียวกันสี (สเปกตรัม) ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ การประมาณอย่างคร่าวๆของตัวสีดำจะเป็นก้อนซึ่งด้านใดด้านหนึ่งมีรูน้อยกว่าร้อยละสิบเปอร์เซ็นต์ของพื้นที่ทั้งร่าง ตัวอย่าง: หน้าต่างในอพาร์ตเมนต์ของอาคารหลายชั้นแบบเดิม ๆ ดังนั้นจึงดูเหมือนจะเป็นสีดำ

กฎหมาย Rayleigh-Jeans

สูตรนี้อธิบายถึงการปลดปล่อยร่างกายสีดำโดยอาศัยข้อมูลที่มีอยู่ในฟิสิกส์คลาสสิกเท่านั้น:

• u (ω, T) = kTω²/ π²ค³, ที่ไหน
  u เป็นเพียงความหนาแน่นของสเปกตรัมของความส่องสว่างของพลังงาน,
  ωคือความถี่ของรังสี,
  kT คือพลังงานการสั่น

ถ้าความยาวคลื่นมีขนาดใหญ่ค่านั้นเป็นไปได้และยอมรับได้ดีกับการทดลอง แต่ทันทีที่เราข้ามเส้นของรังสีที่มองเห็นและเข้าสู่แถบคลื่นรังสีอัลตราไวโอเลตของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานจะเข้าถึงค่าที่เหลือเชื่อ นอกจากนี้การบูรณาการสูตรในช่วงความถี่ตั้งแต่ 0 ถึงอนันต์จะให้ค่าอนันต์! ข้อเท็จจริงนี้แสดงให้เห็นถึงสาระสำคัญของความหายนะอัลตราไวโอเลต: ถ้าร่างกายถูกให้ความร้อนได้ดีพอพลังงานของมันจะเพียงพอที่จะทำลายจักรวาล

Planck และควอนตัมของเขา

นักวิทยาศาสตร์หลายคนพยายามหลีกเลี่ยงความขัดแย้งนี้ เขานำวิทยาศาสตร์ออกมาจากทางตันซึ่งเป็นขั้นตอนการพัฒนาซึ่งเป็นขั้นตอนที่ใช้งานง่ายเกือบทุกอย่างที่ไม่รู้จัก สมมติฐาน Planck ช่วยในการเอาชนะความขัดแย้งของความหายนะอัลตราไวโอเลต สูตรของ Planck สำหรับการแจกแจงความถี่ของรังสีในร่างกายสีดำทั้งหมดมีแนวคิดเรื่อง "ควอนตัม" นักวิทยาศาสตร์เองระบุว่าเป็นการกระทำของหน่วยเล็ก ๆ ในระบบรอบโลก ตอนนี้ปริมาณควอนตัมเป็นส่วนที่เล็กที่สุดที่ไม่สามารถแยกกันได้ของปริมาณทางกายภาพบางส่วน

Quanta มาในรูปแบบที่แตกต่างกัน:

• สนามแม่เหล็กไฟฟ้า (โฟตอนรวมทั้งในรุ้ง);
• สนามเวกเตอร์ (gluon กำหนดการมีปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง)
• สนามโน้มถ่วง (graviton ยังคงเป็นอนุภาคสมมุติฐานอย่างหมดจดซึ่งอยู่ในการคำนวณ แต่ก็ยังไม่พบการทดลอง);
• เขต Higgs (Higgs boson เมื่อไม่นานมานี้ถูกค้นพบในห้องทดลองขนาดใหญ่ของ Hadron และการค้นพบนี้ทำให้ผู้คนห่างไกลจากวิทยาศาสตร์มาก)
• การเคลื่อนไหว synchronous ของอะตอมขัดแตะของของแข็ง (phonon)

แมว Schrodinger และปีศาจ Maxwell

การค้นพบควอนตัมทำให้มีความสำคัญมากผลกระทบ: สร้างสาขาวิชาฟิสิกส์ใหม่ขึ้น กลศาสตร์ควอนตัมเลนส์ทฤษฎีทุ่งทำให้เกิดการระเบิดของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ นักวิชาการดีเด่นได้ค้นพบหรือเขียนใหม่กฎหมาย ความจริงที่ว่า quantization ของระบบอนุภาคมูลฐานช่วยอธิบายได้ว่าทำไมปีศาจของ Maxwell จึงไม่สามารถอยู่ได้ (ในความเป็นจริงมีคำอธิบายสามข้อ) อย่างไรก็ตาม Max Planck เองไม่ยอมรับลักษณะพื้นฐานของการค้นพบของเขาเป็นเวลานานมาก เขาเชื่อว่าควอนตัมเป็นวิธีทางคณิตศาสตร์ที่สะดวกในการแสดงความคิด แต่ไม่มากนัก นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์หัวเราะที่โรงเรียนของนักฟิสิกส์ใหม่ ดังนั้นเอ็ม Planck คิดค้นแก้ปัญหาได้ตามที่ดูเหมือนกับเขาขัดแย้งกับแมวSchrödinger สัตว์ตัวนั้นยังมีชีวิตอยู่และตายในเวลาเดียวกันซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการได้ แต่งานดังกล่าวมีคำอธิบายที่ชัดเจนอย่างสมบูรณ์ภายในกรอบของฟิสิกส์ควอนตัมและวิทยาศาสตร์ที่มีอายุน้อย ๆ เองก็กำลังก้าวไปตามดาวเคราะห์ด้วยพลังและหลัก