Tip:
Highlight text to annotate it
X
От къде идва квантовата теория?
Тя се появила не като някаква луда идея, а с помощта на крушката. През 1890 година, немското
бюро по стандарти питало Макс Планк, как да създаде крушка, която да бъде по-ефективна, така че
да извлекат максимална светимост за минимално количество електрическа енергия.
Първата задача на Планк била да определи, колко светлина излъчва нажежена жичка.
Той знаел, че светлината се състои от електромагнитни вълни с различни цветове, имащи
различни честоти. Проблемът бил да осигори, колкото се може повече светлина във видимия спектър
вместо ултравиолетова или инфрачервена светлина.
Той се опитал да установи, колко светлина от определен цвят излъчва нагорещен предмет, но неговите предвиждания
базирани на електромагнитната теория се разминавали с експеримента.
По-късно, това което той нарекъл..."в акт на отчаяние", той захвърлил съществуващата теория
през прозореца и започнал нова работа на базата на експерименталните измервания. Данните го отвели към ново
правило във физиката: светлинните вълни носят енергия само в пакети, където високо-честотните
се състоят от големи пакети енергия а ниско-честотните от малки пакети
енергия.
Идеята, че светлината идва на пакети, или "кванти" може да звучи налудничево, и тя действително била за времето си, но
Айнщайн скоро свързал тази идея с много други подобни проблеми: споделянето.
Ако искате да направите едно дете щастливо...дайто му бисквитка! Но ако има две деца, а вие
имате само една бисквита, ще бъдете способни да ги развеселите на половина по-малко. А ако имате
четири или осем или хиляда и шестотин хиляди, Вие нямате да можете да ги направите особенно щастливи
ако всички трябва да споделят по между си една бисквитка.
Всъщност, ако имате стая с безкарйно много деца, но не и безкрайно много бисквити
и ако вие споделите бисквитките равномерно между децата, то всяко ще получи безкрайно малка троха
и нито едно от тях няма да бъде щастливо. Но те все пак ще изядат всичките ви бисквити.
Разликата между светлинните вълни и децата, е че вие в действителност не можете да имате безкрайно
много деца в една стая. Но тъй като светлинните вълни идват във всички размери, може да имате произволно
малки вълни, така че можете да побете безкрайно много в една стая. И тогава светлинните вълни
ще изконсумират всички ваши бисквитки...Имам предвид, енергия.
В действителност, всички тези безкрайно малки вълни ще имат безкраен капацитет за усвояване на
енергия, и те ще изсмучат цялата топлина от всичко, което е поставено в стаята...неизбежно
ще замръзнат чашата чай в стаята, или слънцето или дори една супер-нова.
За щастие, Вселената не работи по този начин... защото, както Планк предположил, малките
високочестотни вълни могат да носят на енергия само в големи пакети. Те са като капризни деца, които ще
приемат само точно тридесет и седем "бисквитки", или сто и шестдесет и две хиляди бисквитки,
нито повече, нито по-малко. Защото те са толкова придирчиви, високочестотните вълни ще изгубят
защото голямата част от енергията се пренасят с по-ниско честотитни пакети, които са готови да поемат равен количества пакети
Тази обща, средна енергия, която пакетите носят, е всъщност това което имаме предвид под
"температура".
Така че, по-висока температура означава по-висока средната енергия, и по този начин по правило Планк,
по-висока честота на излъчваната светлина. Това е причината, когато нагорещяваме едно тяло първо се излъчва
инфрачервена, после червена, жълта, бяла светлината; по-топло и по-топло до синьо, виолетово ултравиолетово...
и т.н.
По-конкретно, квантовата теория на Планк казва, че крушка с нажежаема жичка
трябва да бъде нагрята до 3200 Келвина, за да излъчи по-голямата част от енергията си
като видима светлина - доста по-горещо
Всъщност, квантовата физика ни се бърка пред лицето доста преди проблема с крушката
човешките същества са взирали в огъня в продължение на хилядолетия, с цвета на...