- Дэлхий дээрх хамгийн хүчтэй амьтан юу вэ?
- Иймхэн юм мэддэггүй юмуу, шоргоолж л байж таараа шүү дээ. Тэд чинь
өөрөөсөө дөрөв дахин хүнд биетийг өргөж чаддаг юм.
- Хорвоо дээрх хамгийн хүчтэй энэ амьтан/шавж тэгвэл хүн төрөлхтөний түүхэн
дэх хамгийн хачин жигтэй онолыг нээсэн гэвэл итгэх үү?
- Квант механик уу?
- Тиймээ
- Итгэмээргүй л юм...
Хэдэн арван мянгаараа сүрэг болон хөрсөн доор үүрлэн амьдардаг шоргоолж гэх
шавж өдгөө 22000 орчим төрөл зүйл бий. Тэд хүний нийгэм шиг анги давхарга,
нийгмийн зохион байгуулалтай. Ажилчин шоргоолж, батлан хамгаалах хүчин, хатан
шоргоолж хүртэл бий. Төрөл бүрийн амттан, чихэр жимсэнд дуртай энэ сонирхолтой
шавж хоол хүнсээ хэсэг хэсэг бүлэгт хуваагдан эрж хайцгаадаг. Манай гэрт яг ийм
нэг шоргоолжны сүрэг байдаг гэж төсөөлцгөөе. Чи хүсвэл шилэн хоргоны наанаас
тэдний үүр ямар төгс зохион байгуулалттайг харж болно. Мөн тэд хэсэг, хэсгээрээ
тал бүр тийш хүнс хайн хэсүүчилцгээдэг. (Өмнө нь хэлсэн шүү дээ!) Гэхдээ би
шоргоолжны тухай үүнээс цааш мэдэхгүй. Харин тэд физикийн нэгэн хувьсгалч
санааны үр болсон тухай бол мэднэ шүү.
- Аливээ тэгээд хурдан хэл л дээ.
- Жаахан тэвчээртэй бай... Чи мэдээж Квант механик, бөөм-долгионы дуализм
гэж сонсоо л байлгүй.
- Материйг бүтээгч АТОМЫН нэг хэсэг электрон, түүний цөмийг бүрэлдүүлэгч
протон, нейтрон гэх мэт бөөмс нь чулуу шиг жинтэй барьцтай бөөм атлаа мөн дуу
шиг барьцгүй, жингүй долгион ч бас болдог гэж үү? Энэ тухай чинь бүгд л мэднэ
шүү дээ, уйтгартай юм.
Өнгөрөгч зууны эхэнд физикийн шинжлэх ухаанд ХОЁР томоохон ЭРГЭЛ хийгджээ.
Эдний нэг нь алдарт Альберт Эйнштейний нээсэн ХАРЬЦАНГУЙН ОНОЛ бол өнөөх нь мөн
л мань өвгөний шавыг нь тавилцсан КВАНТ МЕХАНИК байсан юм.
- Тиймээ. Харьцангуйн онол бол Ньютоны таталцалын онолыг хэд дахин
сайжруулсан, тэрбүү хэл цаг хугацаа - орон зай хоёр нэгдмэл зүйл болохыг, цаг
хугацаа хүн бүрт өөр өөр байдгийг, хар нүх оршдогийг таамагласан одод, галактик
гэх асар том биесүүдийн онол. Харин Квант механик бол эсрэгээрээ. Нүдэнд
үзэгдэхгүй асар жижигхэн биетүүдийн хөдөлгөөн шинж чанарыг тайлбарладаг.
Харьцангуйн онолд орон зай - хугацаа нэгддэг бол Квант механикт бөөм - долгион
нэгддэг.
Гайхалтай биш гэж үү? 200-н жилийн өмнө цахилгаан болон соронзон үзэгдэл нь
үнэндээ цахилгаан соронзон гэх нэг үзэгдэлийн хоёр өөр тал байсныг нээсний адил
Харьцангуйн онол орон зай - хугацааг, квант механик бөөм - долгионыг хамтад нь
нэгтгэсэн юм. Үүнээс үүдэн цоо шинэ гайхалтай зүйлс бий болсон. Жишээ
дурьдахад, бид зурагтаар кино үзэж байх даа тэр зурагт маань секундэд 60-н удаа
анивчиж байгааг анзаардаггүй. Тэр зурагтнаас маань гэрэл секундэд 60 удаагийн
таслалттай цацарч байгаа ч үүнийг бидний нүд тасралтгүй НЭГ ЦУЛ үргэлжилсэн
гэрэл мэтээр л хүлээж авдаг. Үүнтэй адилаар Квант механик аливаа биеэс цацрах
энерги нь тасралттай байх ба энэ тасралтийн хамгийн бага нэгжийг НЭГ КВАНТ гэж
нэрлэсэн.
- Нэг КВАНТ гэдэг чинь өнөөх Планкийн тогтмолоор хэмждэгддэг хамгийн бага
нэгж! Гэхдээ энд шоргоолж ямар хамаатай юм бэ?
- Электрон, протон, нейтрон гэх мэт атомыг бүтээгч бөөмс нь бөөм - болон
долгионы хоёрдмол шинж чанартай хэмээн үздэг үзэл бол Квант механикийн ердөө
НЭГ тайлбар нь юм. Энэ тайлбарт электрон гэх бөөм нь гартаа атгаад бариад авч
болохоор чулуу шиг материаллаг/бүхэллэг шинж чанартай ба мөн усны мандал дээрх
долгион шиг барьж атгаж болохгүй долгионы хоёрдмол шинж чанартай гэдэг. Өөрөөр
хэлбэл нэг бол чулуу, эсвэл усны мандал дээрх долгион болоод байх нь. Энэ
үзлээр бөөмийн интерференц, дифракц зэрэг үзэгдлүүдийг тайлбарлаж болно. Мөн
квант механикийн магадлалт шинж чанар ч үүнтэй холбоотой. Чухам даа бөөм нь
өөрөө давхар долгиолог шинж чанартай тул түүнд тогтсон НЭГ байрлал гэх зүйл
үгүй болж зөвхөн электрон миний өмнөх сандар дээр сууж байх магадлал 60% ,
хажуу өрөөний сандал дээр сууж байх магадлал 40% гэх мэтээр яригдана гэсэн үг.
Бид түүний яг аль сандал дээр сууж байгааг нь мэдэхээр шалгалаа гэхэд тэр өмнөх
сандал дээр сууж байвал нөгөө сандал дээр сууж байх магадлал 0% болно. Үүнийг
магадлалын хумилт гээд бөөм тогтсон нэг байрлалдаа шилжчихлээ гэдэг. Тэгэхээр
бид түүнийг харах хүртэл тэр хаана ч байж болно. Эйнштейн квант механикийн энэ
тодорхой бус тайлбарт дургүйцэж "Сарыг хараагүй үед сар тэндээ байсаар л
байх болно" гэж шоглосон юм. Мэдээж сар болон гараг шиг асар том
биетүүдийн хувьд квант ертөнцийн долгиолог шинж чанар үгүй болж магадлалт чанар
нь алга болдог. Харин яг одоо бид электрон шиг жижигхэн хэмжээнд агшчихвал нар
сар оддод биелдгээс өөр байгалийг ажиглана. Энэ бол КВАНТ ЕРТӨНЦ. Квант
ертөнцөд бүх зүйл долгион болон бөөмийн хоёрдмол шинж чанартай тул би чамайг
өмнөө суугааг яг таг харах хүртэл чи гадаах дэлгүүрт маружин идээд зогсож байх
боломжтой.
- Өө яг маружин идэх тухай бодож байсан юм...
Тэгвэл энэ квант ертөнцөд би чамайг хартал чи гадаах дэлгүүрт маружин идээд
зогсож байх магадлал өндөр байх нь ээ...
- Тиймээ би ойлгож байна. Гэхдээ шоргоолжнуудыг хүлээсээр л...
Квант механикийн энэхүү тодорхой бус шинж чанар олон физикч нарын толгойг
гашилгаж байж л дээ. Гэтэл нэгэн хүү төрсөн нь алдарт физикч Ричард Фейнман
байв...
- Тэр тэгээд юу хийсэн юм бэ?
Хос нүхний туршилтаар ажиглагддаг интерференцийн үзэгдлийг квант механикийн
долгиолог шинж чанараар маш хялбархан тайлбарлаж болдог.
- Яагаад гэвэл электрон долгиолог шинж чанартай тул хос нүхээр орохдоо
түүний долгион нэвтрээд цааш хуваагдан хоорондоо усталцаж, нэмэгдсээр цаад
ханан дээр хоорондоо зай бүхий төрөл бүрийн босоо шугамуудыг үүсгэдэг. Хэрвээ
электрон зөвхөн бөөмлөг шинжтэй бол зөвхөн аль нэг нүхээр л электрон орсон
ганцхан босоо шугам үүсэх ёстой. Зөвхөн долгиолог үед л интерференцийн үзэгдэл
ажиглагдах боломжтой!
Яг зөв! Харин Фейнман ингэж төсөөлжээ: Тэр эхлээд хос нүхэн дээр маш ойрхон
зайтай ахин нэг нүхийг нэмэв. Ингэвэл электрон гурван нүхээр нэгэн зэрэг гарах
ёстой. Энэ нь мэдээж квант механиктай зөрчилдөхгүй. Ахиад дөрөв дэх нүхийг
өмнөх гуравтай маш ойрхон гаргая. Электрон долгион тул мэдээж бүх нүхээр нэгэн
зэрэг нэвтрэнэ. Өөрөөр хэлбэл усны мандал дээр тархаж буй долгионы замд 4-н өөр
нүхтэй хаалт тавьчихлаа гэхэд мандал дээрх долгион тэр бүрээр нэгэн зэрэг
нэвтэрнэ шүү дээ.
- Тэгвэл энэ нүхнүүдийг нэмээд л байя. Тав. Зургаа. Долоо. Найм. Ес. Арав.
Улам ойрхон зайтай нүхүүд нэмээд л байя.
Фейнман яг ингэж боджээ. Тэр эдгээр нүхүүдийг хооронд нь маш ойрхон зайтай
нэмсээр байвал эцэстээ тэнд ямар ч хаалтгүй байгаатай адилхан байгааг
анзаарчээ!
- Гайхалтай!
Энэ яг л олзоо хайх шоргоолжнуудтай адил. Үүрнээс эхлээд тагнуул шоргоолж
гарч энэ тэргээр эргэлдсээр үүрнээс яг шулуун замаар явахад хүрэх газраас
жижигхэн ёотон олсон гэж саная. Түүний явсан замыг өнгийн харандаагаар дагуулан
зурвал тал тал тийш хэсүүчилсэн муруй зам гарах болно. Тагнуул шоргоолж үүр
рүүгээ яаралтай буцан бусад даа олз ойрхон байгааг хэлжээ. Гэхдээ тэр явсан
замаа яг таг тодорхой хэлж чадаагүй тул дараагийн шоргоолж бас л төөрч
будилсаар олзыг олно. Энэ маягаар эдгээр шоргоолжуудын явсан замыг өөр өөр
өнгийн харандаагаар зурвал эхлээд замбараагүй муруйж хэсүүчилсэн зам маань
аажмаар шууд олз руугаа чиглэсэн шулуун зам болж байгааг ажиглаж болно. Эцэстээ
бүх шоргоолж олз хүрэх хамгийн дөт - шулуун замаар явж эхлэнэ. Хэрвээ тэдгээр
шоргоолж бүгд нэгэн зэрэг нэг дор гарлаа гэвэл төрөл бүрийн замууд зурагдана.
Өнөөх электронуудтай адил...
- Хэрвээ хаалтыг авчихвал, нүх бүрээр орсон электроныг, өөр олон электроны
өөр, өөр замууд мэтээр төсөөлж болох нь!
Тиймээ. Яг л шоргоолжуудтай адил байгаа биз? Аажимдаа шоргоолжууд маань
олзруугаа шууд чиглэсэн шулуун замтай болдогийн адилаар электронууд маань шууд
хана руу туссан "нэг" замтай болно.
- Энэ чинь хамгийн богино замын бодлого шүү дээ. Ферматын зарчимд
"Байгаль ертөнц хамгийн богино энерги, хугацаа зарцуулах замаар
хувьсана" гэдэг. Үүнийг хялбараар гэрэл үргэлж хамгийн богино замаар
тархана гэж хэлж болно.
Тиймээ, энэ бол классик физикийн үндсэн суурь. Энэ зарчим хэрхэн квант
механикт үйлчлэхийг тухайн үед Фейнман бодож олсон хэрэг. Гэхдээ бага зэргийн
ялгаатай. Бидэнд ердөө ганц л электрон байгаа. Электроны долгион хос нүхээр
нэгэн зэрэг гардагийн адил энэ тохиолдолд электрон маань 2 өөр газар нэгэн
зэрэг байж чадна. Үүнийг Фейнманы зам гэдэг. Өөрөөр хэлбэл хязгааргүй олон
нүхээр гарч буй ГАНЦХАН электроны хязгааргүй олон зам байдаг. Тэр үүгээрээ
НЭГЭН ЗЭРЭГ гарна.
- Хос нүхний туршилт дээр электрон яг аль нүхээр гарсаныг шалгах үед тэр
хоёр нүхээр зэрэг бус зөвхөн ганцаар нь гардаг. Энэ үүнтэй холбоотой юу?
Тэр харж буй электрон бол тэдгээр олон замуудын нийлбэр зам юм. Өөрөөр
хамгийн өндөр магадлалтай зам гэнэ. Тэгэхээр электроны долгиолог шинжийг
мартвал, электрон маань нэгэн зэрэг хязгааргүй олон замаар яваад тэдгээр замууд
нь нийлбэрчлэгдсээр хамгийн өндөр боломжит замыг бий болгох нь. Шоргоолжны
жишээн дээр энэ нь шулуун зам байсан.
- Фейнман үнэхээр үүнийг шоргоолжуудыг ажиглаад л нээчихсэн юм гэж үү?
Тийм гэх баталгаа байхгүй ч тийм байх магадлал өндөр. Түүний тэмдэглэл,
намтарууд дээр энэ тухай дурьдсан байдаг. Квант механикийн бөөм - долгионы
дуализмаас өөр нэгэн тайлбарыг бий болгосон нь энэхүү "Фейнманы замын
нийлбэрчлэл" юм. Энэ тайлбарт электрон. протон, нейтрон гэх мэт бөөмс нь хугацааны
нэг эгшинд төрөл бүрийн замаар нэгэн зэрэг явсаар тэдний нийлбэрчлэл нь бидний
ажигладаг замыг бий болгодог гэдэг.
- Бид үүрэн дэх шоргоолж бүрийг хараад ялгаж таньж мэдэхгүй шүү дээ. Нарийн
ажиглавал магадгүй тэд хоорондоо бага зэргийн ялгаатай байх ч, нэг ЦОР ГАНЦ л
шоргоолж гэж сэтгэж болно. Тэр цор ганц шоргоолж маань бүх шоргоолж үүрнээсээ
нэгэн зэрэг гарахтай адилаар, бүх замаар нэгэн зэрэг явсаар олзоо олтол тэр бүх
замуудын нийлбэр маань ШУЛУУН зам болох нь. Нэг ёсондоо, өмнө нь шоргоолж
бүрийн зам шулуун руу тэмүүлж байсантай адилхан юм.
Өөр өөр замуудаар явсан өөр өөр ТҮҮХТЭЙ цор ганц шоргоолж байх нь шүү дээ.
Эцэст нь олз хүрэх хамгийн богино замыг олж байна.
Энэ бол Квант механикийн 2 дахь тайлбар юм. Квант механик дахь энэхүү
ажиглалтыг 2 өөрөөр тайлбарласан ч эцэстээ НЭГ АДИЛ үр дүн гаргаж авч байгаа нь
тун сонирхолтой. Нэг тохиолдолд бид ертөнцийг бөөм - долгионы дуализм гэж үзэж
болох бол нөгөө тохиолдолд зөвхөн бөөм тэр нь хугацааны нэг эгшинд төрөл бүрийн
өөр түүхүүдийн нийлбэртэй гэж тайлбарлаж болох нь. Ертөнцийг тайлбарлах хоёр
өөр үзэл байж болох нь байна.
- Тэгээд аль нь зөв юм бэ?
Энэ бол тайлагдаагүй нууц. Орчин үеийн физикчид эдгээрийг бүхэлд нь
тайлбарласан цор ганц онол бий эсвэл энэ хоёрын аль нэг нь нөгөөгөө өөртөө агуулсан
илүү фундаменталь (суурь) онол гэж харддаг. Гэвч өдгөө хараахан эцсийг нь
үзээгүй л байна. Магадгүй чи энэ тухай судалж болох юм. Фейнманы замын тайлбар
нь өөр төрөл бүрийн өвөрмөц таамаглалуудыг бий болгодог. Үүний нэг жишээ нь,
манай орчлон ертөнц бол өөр олон төрөл бүрийн янзаар янзаар хувьсаж өөрчлөгдсөн
орчлон ертөнцүүдийн нийлбэр бөгөөд хамгийн өндөр магадлалтай ертөнц юм.
- Сонирхолтой юм. Шоргоолжнуудыг ажиглаад л ийм чухал нээлтийг хийчих юм
гэж хэн санах билээ! Гэхдээ одоо хоёулаа гарч маружинаа идэе тэгэх үү?
Чи аль хэдийн маружинаа идчихсэн шүү дээ....