Mekanikang quantum: Pagkakaiba sa mga binago
Content deleted Content added
m re-categorisation, replaced: :Mekaniks na Kwantum → :Mekanikang quantum using AWB |
m orthography, replaced: ksyon → ksiyon (2) using AWB |
||
Linya 3:
{{better translation}}
[[Talaksan:HAtomOrbitals.png|thumb|275px| ''Larawan. 1: Ang mga alongpunsiyon ng isang elektron sa isang [[atomo]] ng [[hidroheno]] na mayroong tiyak na [[enerhiya]](papalaki pababa: n=1,2,3,...) at [[angular na momentum]](pataas pahalang: s, p, d,...). Ang mga maliwanag na lugar ay katumbas ng mataas na densidad ng probabilidad sa pagsukat ng posisyon nito. Kwantisado ang [[angular na momentum]] at enerhiya at malinaw na nagpapakita na halaga tulad ng nakalarawan.'']]
Ang '''Mekaniks na Kwantum''' na kilala rin bilang '''Teoriyang Kwantum''' o '''Pisikang Kwantum'''(mula sa Ingles na '''Quantum Mechanics''', '''Quantum Theory''' o '''Quantum Physics''')<ref name="ReferenceA">Salin ayon sa ''Science Dictionary: English - Filipino'' (ISBN-971-0324-14-4) ni Marissa R. Enriquez</ref> ay isang pundamental na hinuhang pisikal (physics) na pumapalit sa [[mekaniks na Newtonian]] at klasikong [[elektromagnetismo]] sa lebel na [[atomo|atomika]] at [[subatomika]]. Ito ang balangkas sa ibabaw sa maraming larangan ng [[pisika]] at [[kimika]] kasama ang pisika ng kondensadong materya ''([[condensate matter]])'', kimika kwantika at pisika ng mga partikulo. Ang katagang kwantum (''quantum sa Latin'', “magkano, gaano”) ay tumutukoy sa mga hiwalay at maliwanag na unit na itinatakda ng hinuha sa kantidad tulad ng enerhiya ng isang atomong nakahimpil (tingnan ang Larawan 1, sa kanan). Ang pundasyon ng kwantum mekaniks ay itinatag noong unang kalahati ng siglo 20 nina [[Max Planck]], [[Albert Einstein]], [[Niels Bohr]], [[Werner Heisenberg]], [[Erwin Schrödinger]], [[Max Born]], [[John von Neumann]], [[Paul Dirac]], [[Wolfgang Pauli]] at ng iba pa. Ang ilang aspetong pundamental ng hinuang ito ay patuloy na pinag-aaralan magpahanggang ngayon.
Sinasabing ang kwantum mekaniks ay mas pundamental na hinuha kaysa mekaniks na Newtonian at klasikong [[elektromagnetismo]] dahil nagpapakita ito ng tama at tumpak na paliwanag sa maraming kababalaghan na hindi maipapaliwanag ng mga “klasikong” hinuha. Halimbawa, hindi maipakita ng mekaniks na Newtonian ang pag-inog ng mga panatag na [[atomo]]. Kinakailangan itong gumamit ng kwantum mekaniks upang lubos na maunawaan ang ugali ng mga sistema sa atomika o mas maliit pa rito. Ginagamit rin ang kwantum mekaniks upang maipaliwanag ang ilang “makroskopyong kwantikong sistema” tulad ng mga [[superkonduktor]] at [[superpluido]]. Hindi pa napabubulaanan ang mga hula ng kwantum mekaniks makaraan ang daang taong pananaliksik rito. Maraming mga pisiko ang naniniwala na ang kwantum mekaniks ang nagbibigay ng tamang paliwanag sa pisikal na mundo na halos matatagpuan sa lahat ng kalagayan. Kung saan maaring pumalya ang isang katayuan sa kwantum mekaniks ay kung saan ang epekto ng hinuha ng [[pangkalahatang relatibidad]], ang nananaig na hinuha ng [[grabidad]] ay mahalaga tulad na mararamdaman malapit sa mga [[itim na butas]] ng kalawakan o kaya’y nagpapakita sa kabuuan ng sankalawakan. Sinasabing magkataliwas ang hinuha ng kwantum mekaniks at hinuha ng [[pangkalahatang relatibidad]] dalawang pinakamahalagang tuklas sa pisika sa ika-20 siglo. Kung papaano mapagkakasundo ang
Sa malawakg kaisipan, sumasaklaw ang kwantum mekaniks sa apat na uri ng kababalaghan na hindi maipakikita ng klasikong pisika: (i) ang [[kwantisasyon]] (hiwalay at maliwanag na pagpapakita) ng ilang pisikang kantidad, (ii) [[dualidad ng alon-partikulo]] ''(wave-particle duality)'', (iii) ang [[prinsipyo ng walang katiyakan]] ''(uncertainty principle)'', at (iv) [[pagkakabuhol na kwantum]] ''(quantun entanglement)''. Ipaliliwanag ito sa mga susunod ang bahagi.
Sa ilang sitwasyon, ang mga batas ng klasikong pisika ay malapit na nagtataya sa mga batas ng kwantum mekaniks. Kalimitang sinasabi na pinaliit na kwantum mekaniks ang klasikong mekanika at klasikang elektromagetismo. Klasikong hanggahan o pagkakaayon ang tawag rito kung saan sila nagtatagpo.
Maaring balangkasin ang kwantum mekaniks sa [[relatibidad|relatibistiko]](''relativistic'') at hindi-relatibistiko''(non-relativistic)'' na paraan. Ang makaugnay na kwantum mekaniks (hinuha sa kwantikong larangan) ay nagpapakita ng balangkasin sa mga tumpak ng hinuha. Ang di-makaugnay na kwantum mekaniks naman ay kalimitang ginagamit dahil madali itong gamitin. Ang mga katagang kwantum mekaniks, pisika kwantika at hinuhang kwantika ay mapapagpalit-palit na tumutukoy sa makaugnay at di-makaugnay na kwantum mekaniks. Dapat tandaan na may ilang may-akda ang gumagamit ng katagang “kwantum mekaniks” sa mas makitid ng di-makaunay ng kwantum mekaniks. Gayundin, ang gamit ng partikulo sa kwantum mekaniks ay tumutukoy sa isang elementaryo o subatomikong partikulo.
Linya 27:
Karaniwan, ang isang sistema ay wala sa eigen-estado kahit gaano tayo kainteresado sa mga natutunghayan dito. Gayunman, kung masukat natin ang natutunghayan, ang kanyang alongpunsiyon ay agad-agad nagiging eigen-estado ng natutunghayan. Ang prosesong ito ay tinatawag na [[pagkagiba ng alongpunsiyon]] ''(wavefunction collapse)''. Kung ating alam ang alongpunsiyon nito saglit bago sukatin ito, ating makukwenta ang probabilidad ng pagkagibâ ng bawat posibleng eigen-estado. Halimbawa, ang malayang partikulo sa ating naunang halimbawa ay magkakaroon ng isang alongpunsiyon na isang bugso ng alon na nakasentro sa gitnang posisyong x0, na hindi eigen-estado ng posisyon o ng momentum. Kapag ating sinukat ang posisyon ng partikulo, imposible nating matiyak ang makukuha nating resulta. Malamang, ngunit di-tiyak, na ito ay malapit sa ''x0'', kung saan ang amplitud ng alongpunsiyon ay malaki. Matapos nating sukatin at kunin ang resultang ''x'', agad magigibâ ang alongpunsiyon sa posisyong eigen-estado na nakagitna sa ''x''.
Maaring magbago ang alongpunsiyon habang lumalakad ang mga panahon. Ang ekwasyong tinatawag na [[ekwasyong Schrödinger]] ang nagpapakita kung papaano nagbabago ang alongpunsiyon sa paglakad ng panahon na kawangki sa ikalawang [[mga batas ng mosyon ni Newton]] ng klasikong mekanika. Hinuhulaan na ang sentro ng bugso ng alon na ipinakikita ng [[ekwasyong Schrödinger]] na ginagamit sa ating malayang partikulo ay gagalaw lamang sa lugar sa tuwing di-nagbabago tulad ng isang klasikong partikulo na walang pwersang nagpapakilos rito. Gayunman, ang bugso ng alon ay kakalat din habang lumalakad ang panahon na nangangahulugang lalong walang katiyakan ang posisyon nito. May epekto rin ito upang baguhin ang mga eigen-estado ng posisyon (na para bang lubos na matinis na mga bugso ng alon) upang maging malawak na bugsong alon na wala na eigen-estado ng posisyon.
May ilang alongpunsiyon ang nagbubunga ng probabilidad ng pagkakamudmod nito na di-nagbabago sa panahon. Maraming sistema na itinituring na dinamiko sa [[klasikong mekaniks]] ang ipinakikita ng “nakapirmeng” alongpunsiyon. Halimbawa, ang isang [[elektron]] sa isang di-maliksing (non-excited) [[atomo]] ay ipinakikitang umiikot ng pabilog sa palibot ng [[nukleyo]] ng atomo. Sa kwantum mekaniks, ito ay ipililiwanag na isang simetrikong at nakapirmeng alongpunsiyon sa palibot ng nukleyo (Larawang 1). Tandaan na ang pinakamababang estado at [[angular na momentum]] na may ngalang s ay simetrikong [[spero]] (parang bola).
Linya 43:
Sa halimbawang ibinigay, ang isang malayang partikulo sa isang lugar na walang kalaman-laman, patuloy na matutunghayan ang posisyon at momentum nito. Ngunit kung ating patitigilin ang partikulong ito sa isang rehiyon ng lugar na ito (na tinatawag problema ng na nakabilanggong partikulo), ang momentum na natutunghayan ay magiging malinaw. Ito ay may halagang <math>n \frac{h}{2 L}</math>, kung saan ''L'' ang haba ng kahon, ''h'' ang Planck’s constant, at ''n'' isang arbitraryo at di-negatibong numero. Ang mga nasabing natutunghayang ito ay sinasabing kwantisado at may mahalagang papel sa maraming sistemang pisikal. Ang mga halimbawa ng kwantisadong natutunghayan ay ang mga sumusunod: [[angular na momentum]], ang buong enerhiya ng isang sistemang binigkis, at ang enerhiyang nakapaloob sa isang elekromagnetikong alon kung alam ang prekwensiya nito.
Ang isa pang kwantikong epekto ay ang [[prinsipyo ng walang katiyakan]] kung saan ang kababalaghan ng magkakasunod na pagsukat ng dawal o higit pang natutunghayan ay may angking limitasyon sa katumpakan nito. Sa ating halimbawa ng malayang partikulo, imposibleng matagpuan nang magkasabay ang alongpunsiyon na nasa eigen-estado ng posisyon at momentum nito. Nagpapahiwatig ito na ang posisyon at momentum ay hindi masusukat ng may katiyakan ng magkasabay kahit sa prinsipyo man lang: sa dahilang habang lumalapit ang pagsukat sa tamang posisyon nito, lumalayo o bumababa naman ang maksimong katamaan sa pagsukat ng momentum, at bise bersa. Ang mga pagsukat na ito (e.g. momentum at posisyon, o enerhiya at panahon) ay mga itinakdang sukat sa klasikong pisika.
Ang isang pang kwantikong epekto ay ang [[dualidad ng partikulo-alon]]. Ipinakita ng mga eksperimento sa ilalim ng mga itinakdang mga kondisyon, ang mga mikroskopyong bagay tulad ang mga atomo o elektron ay nagpapakita ng ugali na isang parang-bang partikulo tulad ng pagkakalat nito ng liwanag. (Ang parang-bang partikulong kaisipan ng isang bagay ay napipigilan sa isang partikulor na rehiyon sa kalawakan.) Sa ibang kondisyones, ito ay may ugaling parang-bang alon (alon) tulad ng ''[[interperensiya]]'' (paghadlang). Atin lamang matutunghayan ang katangian ito nang isa-isa.
Linya 62:
== Pakikipagniig nito sa ibang hinuang maka-agham ==
Napakalawak ang panuntunang pundamental ng kwantum mekaniks. Sinasabi rito na ang lugar na estado ng isang sistema ay isang Hilbert space at ang natutunghayan ay mga Hermitian operators na gumaganap sa lugar na ito ngunit hindi sinasabi kung aling Hilbert space o aling operador. Kailangang piliin ito nang maayos para makuha ang nasusukat na paliwanag na isang sistemang kwantiko. Ang isang mahalagang gabay sa pagpili rito ay ang prinsipsyo ng karampatan ''(correspondence principle)'' na nagsasaad na ang ang
''Mga di-pa nalulutas na suliranin sa pisika: Sa limit ng karampatan ng kwantum mekaniks: Mayroon bang kinikilingang interpretasyon ito sa kwantum mekaniks? Papaano ang kwatikong paliwanag sa realidad kasama rito ang mga elemento ng superposisyon ng mga katayuan at pagkagiba ng alongpunsiyon, ay nagbubunga sa realidad na ating nadarama?''
Linya 70:
Ang unang pagsubok na isama ang kwantum mekaniks sa espesyal ng pagkakaugnay-ugnay kasangkot ang pagpapalit ng ekwasyong Schrödinger ng ekwasyong covariant tulad ng ekwasyong Klein-Gordon o ng ekwasyong Dirac. Habang matagumpay na ipinaliliwaning ng mga hinuang ito ang maraming resulta ng mga eksperimento, may mga hindi mainam na katangian ang nagmumula sa pagpapabaya sa makaugnay na paglalang at pagkagunaw ng mga partikulo. Ang buong hinuang makaugnay na hinuang kwantiko ay nangangailangang ng pagsulong ng hinuang larangang kwantika na naakma sa kwantisasyon sa isang larangan kaysa isang di-gumagalaw na set ng partikulo. Ang unang kumpletong hinuang larangang kwantika na kwantikang elektrodinamika ay nagpapakita nang buong kwantikong paliwanag ng elektromagetikong pagniniig.
Ang buong aparato ng hinua ng larangang kwantika ay madalas ng di kailangan sa pagpapaliwanag ng mga sistemang elektrodinamiko. Ang isang simpleng paraan na ginagamit mula pa man nang binuo ang kwantum mekaniks ay ang pagtrato sa mga kargadong partikulo bilang bagay ng mekanikong kwantiko na ginagampanan ng isang klasikong larangang elektromagnetiko.
Halimbawa, the modelong elementaryong modelo kwantiko ng atomo ng hidroheno ay nagpapaliwanag ng larangang elektrikal ng atomo na gumagamit ng 1/r Coulomb potential. Ang “semi-klasikong” paraan na ito ay papalya kapag ang kwatikong pabago-bago nito sa larangang elektromagnetiko ay may mahalagang papel katulad nang sa pagsingaw ng mga potons ng mga kargadong partikulo.
Linya 82:
Marami sa mga makabagong teknolohiya ay umiiral kung saan matindi ang kwatikong epekto. Halimbawa: ang laser, transistor, electron microscope at magnetic resonance imaging. Ang pag-aaral ng mga semiconductors ay nagbunga sa pagkakatuklas ng diode at transistor na napakahalaga sa makabagong elektroniks.
Ang mga mananaliksik ay kasalukuyang naghahanap nang makisig ng pamamaraan upang masupil ang kwatikong kalagayan ''(quantum states)''. May nagbubuhos ng pagnanaliksik upang makabuo ng ''[[kriptograpiyang kwantum]]'' (kwantikong kriptograpiya) upang magarantiyahan ang seguridad ng trasmisyon ng mga impormasyong elektronika. Isang mithiin din ang makabuo ng mga kwantikong kompyuter na tinatayang mabilis nang maraming beses sa mga klasikong [[kompyuter]]. Ang isa pang masusing pinagbubuhusan ng atensyon ay ang quantum teleportation ([[teleportasyong kwantum]]) kung saan ihahatid ang kwantikong kalagayang mula sa isang lugar papunta sa ibang lugar.
== Kahahantungang Pangpilosopiya ==
| |||