ते काय आहे? क्वांटम यांत्रिकी आणि ते कसे सुरू झाले? जर मॅक्स प्लॅंकने एका वाईट सल्ल्याकडे दुर्लक्ष केले नाही तर ते परमाणुविरोधी क्रांती कधीच सुरू करणार नाहीत. तरुण प्लॅनने भौतिकशास्त्रातील करियरचा पाठपुरावा करायचा की नाही हे तरुण प्लॅंकने आपल्या एका प्रोफेसरला विचारले. प्रोफेसर फिलिप व्हॉन जॉली यांनी प्लॅन यांना दुसरे काम शोधण्यासाठी सांगितले. भौतिकशास्त्रातील सर्व महत्वाचे शोध आधीच तयार केले गेले आहेत, त्याने आपल्या तरुण संरक्षक प्राध्यापकांना आश्वासन दिले.

प्लॅनने नंतर आठवण केल्याप्रमाणे, व्हॉन जॉली म्हणाले,

"भौतिकशास्त्र तपास किंवा tamtoho की क्रम मध्ये टाकल्यावर आणि अगदी किंचित चालू केले जाऊ शकते, तर संपूर्ण प्रणाली सूत्रसंचालन आहे आणि सैद्धांतिक भौतिकशास्त्र लक्षणीय पूर्ण झाले आहेत."

त्या लहान गोष्टींपैकी एक गोष्ट सराव मध्ये ठेवून, शेवटी ते सापडले प्लॅंक नोबेल पारितोषिक आणि ती जन्माला आली क्वांटम यांत्रिकी. असुविधाजनक लहान वस्तूमध्ये एक अतिशय सामान्य घटना अंतर्भूत होती: उबदार वातावरणात ते ज्या प्रकारे उगवतात ते वस्तुस्थिती का उद्भवतात? ते तयार केलेले काहीही असले तरीही, सर्व सामग्री, वाढत्या तापमानांवर ती वागतात - ते लाल, पिवळे आणि शेवटी पांढरे दिसतात. 19 मध्ये कोणतेही भौतिकशास्त्रज्ञ नाही. शतकांमुळे ही प्रदीर्घ प्रक्रिया स्पष्ट होऊ शकली नाही.

ही समस्या "पराबैंगनी संकटे" असल्याचे दिसून आले कारण सर्वोत्तम सिद्धांताने असा अंदाज वर्तविला की अतिशय उच्च तापमानात गरम होणारी वस्तू सर्वात कमी तरंगदैर्ध्य उर्जा उत्सर्जित करते. कारण आपल्याला ठाऊक आहे की सशक्त प्रवाह अशा ऊर्जा उर्जेच्या बीम, 19 मधील भौतिकशास्त्रांमध्ये प्रकाश बल्ब आणत नाही. येथे कोणताही शेवटचा शब्द स्पष्ट दिसत नाही.

ऊर्जा शोषली जाऊ शकते

प्लॅंकने आधीपासूनच 1900 मध्ये एक आधुनिक हिट बनलेला उत्तर सापडला. खरं तर, त्यांनी असे विचार केले की ऊर्जा केवळ निर्जंतुकीत प्रमाणात किंवा मात्रांमध्ये शोषली जाऊ शकते किंवा संक्रमित केली जाऊ शकते. शास्त्रीय भौतिकशास्त्रातून हा एक मूलभूत सुटलेला होता जो सतत सतत, निरंतर प्रवाहातून उगम पावत असे. त्यावेळी, प्लॅंककडे सैद्धांतिक कारणे नव्हती, परंतु ते कार्य करीत असल्याचे दिसून आले. कुठल्याही तपमानावर गरम झालेल्या वस्तूंची उर्जा किती प्रमाणात सोडली जाऊ शकते याचा प्रमाण कमी झाला. शेवटी, घातक पराबैंगनी किरणांची किरण नाही!

क्वांटम क्रांती

अशा प्रकारे क्वांटम क्रांती सुरू झाली. तो अल्बर्ट आइनस्टाइन, वर्नर हायझेनबर्ग, नील्स बोर आणि भौतिकशास्त्र इतर टायटन्स च्या सैद्धांतिक काम तपे जावी लागली, म्हणून तो एक व्यापक सिद्धांत साठी प्लांक प्रेरणा बदलली, पण कोणीही खरोखर गरम पाण्याची सोय तेव्हा वस्तू काय समजले कारण, फक्त सुरूवात होती.

क्वांटम यांत्रिकी सिद्धांत, आमच्या दररोज अनुभव साधित केलेली लहान कण क्षेत्रात कण आणि ऊर्जा प्रक्षेपण हाताळते आणि आमच्या सर्व बोजड संवेदना अदृश्य आहे. सर्वकाही पूर्णपणे अदृश्य आहे! काही भाग प्रभाव, ते तेजस्वी आणि सूर्य किरण आणि तारे चकाकी म्हणून सुंदर आहेत तरी संपूर्णपणे क्वांटम यांत्रिकी घटने किंवा प्रसंगाचे आगमन आधी स्पष्ट केले जाऊ शकत नाही दुसरे काहीही सारखे लपलेली आहेत.

आपल्या रोजच्या जीवनात आपण क्वांटम जगातून किती घटना अनुभवू शकतो? वास्तविकतेच्या वास्तविक स्वरूपात आपली इंद्रियां कोणती माहिती शोधू शकतात? शेवटी, मूळ सिद्धांतानुसार, क्वांटम घटना आपल्या नाकाखाली थेट असू शकते. खरं तर, ते आमच्या नाक्यात बरोबर येऊ शकतात.

क्वांटम बम्पर

जेव्हा तुम्ही जागे होतात आणि आपल्या अमर टोस्टरमध्ये कॉफीचा वास किंवा ब्रेडचा तुकडा अनुभवता तेव्हा आपल्या नाकामध्ये काय होते? चेहर्यावरील या संवेदनात्मक अंगासाठी, फक्त एक छाप आहे. एकदा एनिरिको फर्मी, ज्याने पहिल्यांदा परमाणु रिएक्टर तयार केला, कांदा फ्राय केला, त्यावेळेस आपले संवेदनात्मक अंग कसे कार्य करते हे समजून घेणे चांगले होईल.

क्वांटम मेकेनिक्स (© जे स्मिथ)

म्हणून आपण अंथरूणावर झोपलेले आणि ताजे टोस्ट टोस्ट तयार करण्याबद्दल विचार करा. सुगंध रेणू वायुमार्गे वाहतात. आपल्या श्वासाने आपल्या तोंडात फक्त काही ओलांच्या नलिक गुहात ओलांडू शकता. अणु नाक गुहाच्या पृष्ठभागावरील म्यूकोसल लेयरला जोडलेले असतात आणि घाणेंद्रियाच्या रेसेप्टर्समध्ये अडकतात. जेलिफिश सारख्या मेंदूतून घसरुन घासण्यासारखे तंत्र नसतात, ते केंद्रीय तंत्रिका तंत्राचा एकमात्र भाग आहे जो सतत बाह्य जगात आढळतो.

पुढे काय होते ते पूर्णपणे स्पष्ट नसते. आम्हाला माहित आहे की सुगंध रेणू श्लेष्माच्या पृष्ठभागावरील कोणत्याही 400 च्या विविध रिसेप्टर्सशी बांधलेले आहेत, आम्हाला माहित नाही की हा संपर्क आपल्या वासचा कसा आणि कसा तयार करतो. गंध समजणे इतके कठीण का आहे?

इंपीरियल कॉलेज लंडनमधील एक शास्त्रज्ञ अँड्र्यू हॉर्सफील्ड म्हणतात:

"घाणेंद्रियाचा ग्रहण करणारे यांच्यात काय चालले आहे हे तपासण्यासाठी प्रयोग करण्यात अडचण आल्यामुळे."

वास कसे कार्य करते

सुगंध कसे कार्य करते याचे पारंपारिक स्पष्टीकरणः ग्रहण करणारे रेणूंचे विशिष्ट आकार घेतात. ते लॉकसारखे आहेत जे फक्त योग्य की सह उघडले जाऊ शकतात. या सिद्धांतानुसार, नाकात शिरणारी प्रत्येक रेणू रिसेप्टर्सच्या सेटमध्ये बसते. मेंदू अणु-सक्रिय रीसेप्टर्सच्या अद्वितीय संयोगाचा अर्थ लावतो, जसे की कॉफीचा वास. दुस !्या शब्दांत, आम्ही रेणूचे आकार जाणवतो! तथापि, 'की ओपनिंग' मॉडेलमध्ये मूलभूत समस्या आहे.

हॉर्सफील्ड म्हणतो:

"आपणास अणू वेगवेगळे आकार आणि रचना आहेत ज्या आपल्याला सर्व समान भावना देतात."

असे दिसते आहे की केवळ आकाराव्यतिरिक्त काहीतरी यात सामील असले पाहिजे, परंतु काय? या मॉडेलचा एक विवादास्पद पर्याय सूचित करतो की आपला अर्थ केवळ रेणूंच्या आकारानेच नव्हे तर हे रेणू कंपित करण्याच्या मार्गाने देखील सक्रिय होतो. सर्व रेणू त्यांच्या संरचनेवर आधारित विशिष्ट वारंवारतेवर सतत कंपन करतात. आमचे नाक कशा प्रकारे त्या कंपन फ्रिक्वेन्सीमधील फरक प्रकट करू शकेल? ग्रीसमधील अलेक्झांडर फ्लेमिंगच्या बायोमेडिकल रिसर्च सेंटरमधील बायोफिजिकिस्ट लुका टुरिन यांना विश्वास आहे की ते करू शकतात.

सुवास च्या कंपन सिद्धांत

जगातील सर्वात अग्रगण्य परफ्यूम तज्ज्ञांपैकी एक बनलेला ट्यूरिन पहिल्यांदा एक्सएमएक्सएक्समधील रसायनशास्त्रज्ञ माल्कॉम डायसनने प्रस्तावित स्पंदनात्मक सुगंध सिद्धांताने प्रेरित केले आहे. टोरिनोने नब्बेच्या दशकात प्रथम डायसनच्या कल्पनावर कब्जा केल्यानंतर त्याने या सिद्धांताची चाचणी घेण्यासाठी रेणू शोधणे सुरू केले. त्यांनी सल्फर यौगिकांवर लक्ष केंद्रित केले ज्यात एक अद्वितीय गंध आणि वैशिष्ट्यपूर्ण आण्विक vibrations आहेत. नंतर ट्यूरिनला सल्फरपेक्षा इतर आण्विक आकारासह एक पूर्णपणे असंबंधित कंपाऊंड ओळखणे आवश्यक होते, परंतु सल्फरसारखे काहीही होते काय हे पाहण्यासाठी त्याच कंपनेबंद आवृत्तिसह. शेवटी, एक बोरॉन-युक्त रेणू सापडला. तिने सल्फर प्रमाणे गंध लागेल. "मी ते करत आहे," तो म्हणतो, "मला वाटते की हा एक संयोग असू शकत नाही."

जेव्हापासून त्याला हा घाणेंद्रियाचा खळबळ सापडला, तेव्हापासून ट्युरिन या कल्पनेचे समर्थन करण्यासाठी प्रायोगिक पुरावे गोळा करीत होते आणि सैद्धांतिक तपशीलांवर कार्य करण्यासाठी हॉर्सफिल्डबरोबर काम केले होते. पाच वर्षांपूर्वी, ट्यूरिन आणि त्याच्या सहका्यांनी एक प्रयोग तयार केला ज्यामध्ये सुगंधित काही हायड्रोजन रेणूंच्या जागी न्यूक्लियसमधील न्युट्रॉन असलेल्या हायड्रोजनचा एक समस्थानिक ड्यूटेरियम घेतला गेला आणि असे दिसून आले की मानवांना फरक जाणवू शकतो. हायड्रोजन आणि ड्युटेरियममध्ये समान आण्विक आकार परंतु भिन्न कंपनेसंबंधी फ्रिक्वेन्सी असल्यामुळे, परिणाम पुन्हा सुचवितो की आपल्या नाक प्रत्यक्षात कंप शोधू शकतात. फळांच्या माश्यांसह प्रयोगांनी समान परिणाम दर्शविले आहेत.

आपल्याला कंपन देखील जाणवते का?

ट्यूरिनचा विचार विवादास्पद राहिलेला आहे - त्याचा प्रायोगिक डेटा घर्षण संशोधकांच्या अंतःविषय समुदायाद्वारे सामायिक केला गेला. परंतु ते योग्य असल्यास, आकारांशिवाय, आपल्याला कंपन जाणवते, आपले नाक कसे करतात? टुरिनने अंदाज लावला की सुर्यास्त म्हणून येथे क्वांटम प्रभाव समाविष्ट केला जाऊ शकतो. क्वांटम मेकेनिक्समध्ये, इलेक्ट्रॉन आणि इतर सर्व कणांमधील दुहेरी निसर्ग आहे - प्रत्येक कण आणि लाट दोन्ही आहे. हे कधीकधी सुर्यासारख्या सामग्रीद्वारे इलेक्ट्रानचे हालचाल करण्याची परवानगी देते ज्यायोगे शास्त्रीय भौतिकशास्त्राच्या नियमांनुसार कणांद्वारे प्रतिबंधित केले जाईल.

गंध च्या आण्विक कंपन्या गंध ग्रहण करणा .्या एका भागापासून दुसर्‍या भागात जाण्यासाठी इलेक्ट्रॉनला आवश्यक उर्जा खाली उर्जा प्रदान करते. वेगवेगळ्या रेणूंनी उडीची गती बदलते, ज्यामुळे मेंदूमध्ये वेगवेगळ्या गंधांची धारणा निर्माण होते.

म्हणून आपला नाक एक अत्याधुनिक इलेक्ट्रॉनिक डिटेक्टर असू शकतो. अशा क्वांटम खासतेचा फायदा घेण्यासाठी आमचे नाक कसे विकसित झाले?

टुरिन म्हणतो:

"मला वाटते की काही ओळी सांगण्यासाठी आम्ही या तंत्रज्ञानाचा अंदाज कमी करतो. अमर्यादित निधी सह चार अब्ज वर्षे संशोधन आणि विकास उत्क्रांती एक दीर्घ वेळ आहे. पण मला वाटत नाही की जीवन ही सर्वात आश्चर्यकारक गोष्ट आहे. "