Last-Ditch Hack Led to the Invention of Quantum Mechanics

Почему этот кофе излучать в инфракрасном диапазоне?
Кредит: От Shutterstock

Допустим, у вас есть какой-то случайный объект перед вами — как насчет хорошей горячей чашкой кофе? Вы можете увидеть кубок и кофе, конечно, потому что свет от лампы отражается от него и в глаза. И вы можете почувствовать его тепло, как вы захватить кружку. Но держите руку рядом с чашкой. Вы все еще чувствую себя немного тепла, не так ли?

Это потому, что чашка кофе-это действительно своего рода свет, но это не видно вроде. Оно испускает свет с длиной волны больше, чем самый глубокий красный цвет вы могли бы себе представить. Что ниже красной? Инфракрасный. Он может быть не виден, но все равно вид света.

По Теме: Бум! Мощный космический взрыв может намекнуть на то, как черные дыры форма

Но ваш кофе остывает, сидя на вашем столе, и в конце концов, вы не сможете почувствовать тепло. Почему горячую чашку кофе испускают излучение, которое можно ощутить, но холодная чашка кофе не? Кто решает, какое излучение возникает, когда?

Это был огромный, горящий вопрос в умах физиков 19-го века, которая изучает особый вид излучения называется излучения абсолютно черного тела. Название происходит от экспериментальных устройств, используемых для исследования этого явления: в поле черным покрытием внутри, с малюсенькая отверстие для просмотра.

Лучшего названия для этого явления теплового излучения. Это излучение, исходящее от … ну, просто обо всем. Все, что делал много атомов и молекул все танцует и шевелится испускает тепловое излучение. Горячей плите испускает тепловое излучение. Ваше тело испускает тепловое излучение. Чашка кофе, даже холодный, испускает тепловое излучение.

С помощью этого черного тела хитрое, физики обнаружили некоторые важные вещи о Вселенной. Для одного, Чем горячее объект, тем больше света он дает. Во-вторых, чем выше температура, тем выше энергия света он дает. Прохладный огурец может только излучать слабые инфракрасные волны, или даже слабее, микроволновая печь. Очень горячие объекты, такие как поверхность Солнца будет светиться в видимом свете. Даже жарче объектов изрыгать ультрафиолетом, или даже рентген, легкие.

Но как?

Проблемы физики столкнулись с одним из соединений. Как изменяется температура объекта определить, какой свет он излучает? В наиболее распространенной модели, в то время, вибрирующего атома или молекулы будет разделить свою энергию, разбор его на всех возможных длинах волн света.

Эта модель, конечно, неправильно, потому что ваш горячий кофе не выплюнул рентгеновских лучей в вашу руку каждый раз, когда вы забрать его. Но никто не лучшая идея.

На рубеже 20-го века, физик по имени Макс Планк … не было идеи получше, либо. Вместо этого, он был действительно, действительно плохая идея. Он обдумывал эту проблему в течение достаточно долгого времени, и по его собственному признанию, что он сделал потом, было в основном грязный хак, попытка последней инстанции, чтобы попытаться найти что-то, что могло бы объяснить излучение абсолютно черного тела.

Его мерзкий писака был такой: он ввел постоянный, единый номер, который подключен как энергия изнутри стены абсолютно черного тела палата превращается в излучение.

Этот номер сказал ему, сколько его «стоимость» излучать определенное количество света. Вы не только изрыгать любое количество любого рода свет, который ты чувствовал, при условии, что он в конечном итоге добавил до нужного количества энергии. Нет, если вы хотели, чтобы излучать инфракрасный свет, он бы стоил столько энергии. И если ты хотела что-то излучают сильнее, как рентгеновские лучи, это будет стоить столько энергии. Постоянная Планка была ссылка обеспечивая масштаб от того, какой свет вы хотели выделяют и сколько это будет стоить, чтобы сделать это.

Постоянная Планка также было еще одно замечательное последствие: он сказал, что свет может испускаться только в конечных, дискретных фрагментов, позже названных фотонами. На данной длиной волны, было наименьшее количество света, что может существовать. Вы не могли бы сделать половину фотон, или 64,4 фотонов, например, вы могли бы сделать только целые числа фотонов.

Этот маленький хак полностью решена проблема черного тела. Теплый объект имеет определенное количество энергии, доступной, чтобы сделать излучение. Свой кофе может любовь сделать рентген, но рентген дорогие, и он не может сделать половину рентген. Вместо этого приходится довольствоваться бюджетный инфракрасного излучения.

Планк первым предложил этот маленький самородок идеи в статье 1900, и эта концепция была позднее подхвачена сам Альберт Эйнштейн. Оттуда эта идея росла. Возможно, это не только сам свет, который приходит в дискретных, конечных пакетов. Возможно, это многое значит. Возможно, реальность, на самом фундаментальном, субатомном уровне, является … квантуется.

Что осознание открыл дверь в то, что мы сейчас называем квантовой механики: что физики очень малого базируется на дискретных пакетов энергии, импульса, и многое другое. Получается, что законы Вселенной на субатомных масштабах не очень похожи на наших макроскопических правила, а у нас Макс Планк (случайно), чтобы поблагодарить за это.

  • Почему квантовая механика объясняет гравитацию?
  • Массивных космических структур имеют удивительную связь с квантовой механикой
  • Черные Дыры: Все, Что Вы Думаете, Вы Знаете, Это Неправильно

Павел М. Саттер астрофизик из Университета штата Огайо, ведущий задать космонавта и космического радио, и автор книги «ваше место во вселенной» (книги Прометея, 2018). Саттер внес эту статью, чтобы Space.com эксперт с голоса: ОП-Эд & выводы.

Узнать больше слушая эпизод «кто здесь главный квантового мира?» на задать подкаст космонавтом, доступный на iTunes и на сайте askaspaceman.com. Благодаря Нир Бен З., Р. Брент, Френки С., Вики К., диалогический, Н. Катя и @fellabear на вопросы, которые привели к этой части! Задать свой вопрос на Twitter с помощью #AskASpaceman или, следуя Павлу @PaulMattSutter и facebook.com/PaulMattSutter. Следуйте за нами на Twitter @Spacedotcom и на Facebook.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *