В XXI веке науке известно почти все об окружающих нас явлениях. По крайней мере, она может достаточно точно ответить на вопрос, что такое свет, какие у него свойства и каким законам он подчиняется.

Что такое свет с точки зрения физики

Первую научную теорию о природе света предложил в XVIII веке Христиан Гюйгенс, утверждавший, что световое излучение распространяется в пространстве волнами. Исаак Ньютон выдвинул свою концепцию о природе этого явления, согласно которой свет — это поток мельчайших частиц. 

В середине XIX-го века наука сформировала новые представления о физической природе света. Прорывом стал закон электромагнитного поля Джеймса Максвелла, который смог гармонично соединить идеи Гюйгенса и Ньютона. Ученый доказал, что световое излучение одновременно является и частицей, и волной. 

Эти же представления о явлении света актуальны и для современного научного сообщества. Единицей измерения светового потока принято считать фотон — квант электромагнитного излучения.  

Природа явления, какие законы его описывают

За 200 лет активных изучений световых явлений, ученые накопили достаточно информации и сформулировали основные законы распространения светового потока в пространстве.

К ним относятся:

1. Прямолинейное распространение светового луча в однородной среде.
2. Отражение светового луча от непрозрачной поверхности.
3. Преломление светового луча на границе двух разных сред.

Закон прямолинейного распространения утверждает, что видимый свет в однородной среде (воздух, вода) распространяется строго по прямой линии. Если на этой линии разместить предмет, то от него образуется тень. 

В неоднородной же среде направление светового луча меняется. Одну часть фотонов поглощает среда, другая — меняет свой вектор движения.

Закон отражения одним из первых сформулирован учеными древности. Из этого закона следуют следующие свойства света:

1. Падающий световой поток и отраженный луч находятся в одной плоскости. 
2. Угол падения светового луча всегда равен углу отражения. 

Как действует закон преломления, каждый из нас мог наблюдать в жизни неоднократно. Мы видели как преломляется чайная ложка в прозрачном стакане воды, но не знали, что это объясняется изменением длины световых волн. Попадая в более плотную среду, скорость распространения светового потока уменьшается, и, наоборот, она увеличивается, переходя из воды в воздух. Другим примером, иллюстрирующим закон преломления света в атмосфере является радуга. 

Общие определения

В физике существует специальный раздел, который занимается изучением света, его распространения в пространстве и взаимодействия с другим веществом. Этот раздел называется оптикой.

Другие важные определения, которые необходимо знать при изучении оптических явлений, это:

1. Световой поток. Это величина, равная количеству энергии, излучаемой источником света за единицу времени.
2. Сила света. Так называют плотность светового потока, распространяемого в данном направлении пространства.
3. Яркость. Это характеристика, которая показывает отношение силы света, который излучает поверхность, к площади ее проекции на перпендикулярную оси наблюдения плоскость.
4. Освещенность. Этим термином называют количество света, который падает на единицу поверхности. 

Характеристики и основные свойства света

Основной характеристикой света является корпускулярно-волновой дуализм, то есть его двойственная природа, присущие ему свойства и волны, и частицы.

К основным волновым свойствам данного явления относятся:

1. Интерференция — пространственное перераспределение энергии светового излучения при наложении двух или более световых волн.
2. Дифракция. Этим термином называется свойство световой волны огибать препятствия на своем пути. 
3. Поляризация — свойство световых лучей распространяться в определенном направлении (лазеры).

Квантовыми свойствами света считаются:

1. Фотоэффект — выделение веществом электронов под воздействием электромагнитного излучения.
2. Излучение черного тела. Абсолютно черным телом в физике называют тело, поглощающее все то излучение, которое на него падает.
3. Эффект Комптона. Комптон исследовал упругое рассеяние коротковолнового рентгеновского излучения на свободных электронах вещества. Открытый им эффект увеличения длины волны рассеянного излучения получил название эффект Комптона.

Спектральный состав света

Еще Ньютон в своих экспериментах доказал, что обычный белый свет является набором многих цветов или волн, имеющих различную длину, которые при взаимодействии складываются в белый. Видимый свет находится в диапазоне от 380 до 780 нанометров. 

Если излучение обладает волнами, короче 380 нм, то оно относится к ультрафиолетовому свету, если излучение имеет длину волн более 780 нм — оно называется инфракрасным. 

За пределами ультрафиолетового и инфракрасного излучения находятся и другие, известные науке виды:

• гамма-лучи;
• рентгеновские волны;
• микроволновой диапазон и др.

Как свет воспринимается глазом

Свет воспринимается глазами человека в диапазоне 370-790 нм. Ультрафиолетовое излучение наше зрение зафиксировать не может, зато его воздействие испытывает на себе наша кожа, на которую оно оседает в виде загара. Инфракрасное же излучение ощущается человеком как тепло. Разработки последних лет подтвердили преимущество инфракрасных обогревателей перед другими видами.

Сетчатка глаз обладает уникальной способностью улавливать фотоны и передавать эту информацию в мозг для последующей обработки. Это подтвержденный факт, который свидетельствует о том, что человек является гармоничной частью природы.

Как видите, физика и ее отдельные аспекты кажутся простыми только на первый взгляд. Для того, чтобы разобраться в сути некоторых явлений, придется потратить не один час. Если физика — это не для вас и не про вас, обязательно обращайтесь за помощью к экспертам Феникс.Хелп.

Столкнувшись с задачами по физике на внутреннюю энергию, главное, основательно разобраться во всех процессах, указанных в условиях, и использовать ранее изученные формулы по этой теме.

Каким образом можно изменить внутреннюю энергию в физике

Чтобы условия задачи всегда были ясны, важно детально разобраться с понятием, точно знать, что это такое, от чего зависит и на что влияет.

Понятие, определение

В международной системе обозначается большой латинской буквой U и измеряется в Джоулях.

Внутренняя энергия тела зависит:

1. От температуры. Чем выше температура тела, тем активнее движутся частицы внутри него, тем больше его внутренняя энергия.
2. От его массы.
3. От агрегатного состояния вещества (вода/лед).

Изменить внутреннюю энергию можно:

1. С помощью работы, совершаемой над телом или совершенной им. Причем, внутренняя энергия объекта уменьшается, если он совершает работу, и, наоборот, увеличивается, если работа совершается над ним.
2. При помощи теплопередачи. 

Основные формулы и их применение

Основными формулами, которые понадобятся для решения задач по данной теме, являются:

1. \(U=E_к+E_п\), где \(E_к\) — кинетическая энергия, а \(E_п\) — потенциальная.
2. \(\Delta U=A+Q\),  где \(A\) — это работа, \(Q\) — количество теплоты. Данное уравнение выражает первый закон термодинамики: изменение внутренней энергии при переходе системы из одного состояния в другое будет равняться сумме работы внешних сил и количества теплоты переданной системе.

Примеры решения качественных задач по теме

Для решения задач по данной теме термодинамики чаще всего нужны следующие формулы:

Чтобы окончательно разобраться с темой, рассмотрим решение нескольких типовых задач.

Задача №1

Какова внутренняя энергия гелия, который заполняет аэростат объемом 50 м³ при давлении в нем 80 кПа?

Решение

1. Записываем известные нам данные: p=80 кПа, V=50 м³, U=?
2. Приводим единицы измерения давления к общепринятым — Па, p=8х10⁴ Па.
3. Для одноатомного идеального газа U вычисляется по формуле: \(U=\frac32\times\frac mM\times R\times T\)
4. Для решения этой задачи нам понадобится уравнение Менделеева-Клапейрона: \(p\times V=\frac mM\times R\times T\)
5. Соответственно, \(U=V=\frac32\times p\times V\)
6. Подставляем числовые значения в формулу и получаем ответ: 6 МДж.

Задача №2

Насколько изменилась внутренняя энергия гелия, если его масса 200 грамм, а температура увеличилась на 20 Кельвинов?

Решение

1. Записываем вводные данные: m= 200 гр., T=20 К, R=8,31 Дж х моль/К, M=0,004 кг/моль, U=?
2. Для решения данной задачи потребуется одна формула — для идеального газа: \(U=\frac32\times\frac mM\times R\times T\)
3. Производим несложные математические действия и получаем ответ: 12,5 кДж.

Задача №3

Газ находится в закрытом баллоне. При охлаждении газа его внутренняя энергия снизилась на 500 Дж. Какое количество теплоты при этом отдал газ и совершал ли он работу?

Решение

1. Это задача скорее теоретическая, поэтому давайте рассуждать: так как газ находится в закрытом баллоне, следовательно, его объем не меняется, т.е. \(\Delta V=0\)
2. Работа определяется по формуле: \(\Delta V=0\), \(А=0\), а это значит, что газ работу не совершал.
3. По первому закону термодинамики, \(Q=A+\Delta U=\Delta U= — 500\) Дж.

Если тема по-прежнему кажется сложной, а вам предстоит подготовить доклад или решить с десяток задач по ней, не спешите отчаиваться! Специалисты онлайн-сервиса Феникс.Хелп рады будут помочь с любой темой по физике или другому предмету.

Молодые люди, обладающие музыкальным талантом, слухом и сильным голосом, часто задаются вопросом, можно ли получить высшее образование в этой сфере. Для музыкально одаренных личностей в нашей стране существуют специальные вузы — консерватории.

Кратко об условиях поступления

На территории Российской Федерации в 2025 году зачисление в высшие учебные заведения проводится на основании баллов, полученных учащимися на сдаче единого государственного экзамена. Но это условие не относится к творческим специальностям, где обязательным условием для поступления является сдача вступительных экзаменов. В остальном процесс поступления в музыкальный вуз ничем не отличается от поступления в другие университеты: необходимо написать заявление, собрать пакет необходимых документов, узнать даты сдачи экзаменов.

Нужны ли результаты ЕГЭ

В консерваторию, как и в любое другое высшее учебное заведение России, необходимо предоставлять сертификаты, полученные по результатам сдачи ЕГЭ. Но это правило, скорее, для галочки. Поступающим в обязательном порядке нужно сдать творческие экзамены, на основании которых и будет принято решение о зачислении.

Поступление в консерваторию, требования к абитуриентам

Для поступления в музыкальную академию необходимо иметь диплом о среднем музыкальном образовании. Соответственно, поступить в консерваторию можно в двух случаях:

• по окончании музыкального колледжа;
• после специализированной музыкальной школы.

Так как специализированные музыкальные школы есть только в крупных городах нашей страны, большинство абитуриентов музыкальных вузов — это выпускники музыкальных колледжей. 

Можно ли поступить в консерваторию без музыкальной школы

В консерваторию можно поступить и без музыкального образования, но только на один факультет — вокальный. Для этого нужно обладать уникальными вокальными данными и с достоинством пройти вступительные экзамены.

Факультеты

В консерваториях получают высшее профессиональное образование как музыканты (вокалисты, композиторы, дирижеры, инструменталисты), так и теоретики музыки (музыковеды, искусствоведы).

В музыкальных вузах, как правило, есть следующие факультеты:

• фортепианный;
• оркестровый;
• народных инструментов;
• вокальный;
• теоретико-композиторский;
• хорового, симфонического дирижирования.

На фортепианном отделении учат игре на фортепиано и органе. Выпускники этого факультета могут стать пианистами, концертмейстерами, преподавателями колледжей.

На оркестровом факультете обучаются инструменталисты, входящие в состав симфонического оркестра: виолончелисты, скрипачи, альтисты и т. д.

На факультете народных инструментов учат игре на домре, балалайке, баяне, аккордеоне, гитаре. Выпускники отделения могут быть как сольными исполнителями, так и выступать в ансамбле.

На вокальном — готовят оперных певцов. Помимо вокала студенты изучают основы хореографии, сценическое движение, актерское мастерство, языки и др. 

На теоретико-композиторском факультете обучаются будущие музыковеды и композиторы. 

На факультетах симфонического и хорового дирижирования проходят подготовку дирижеры хоров и оркестров.

Какие экзамены сдавать при поступлении

Обязательными дисциплинами для поступления на любой факультет музыкального вуза являются:

1. Специальность (владение инструментом).
2. Сольфеджио (музыкальный диктант).
3. Гармония (проверка знаний по теоретической гармонии).
4. Фортепиано.
5. Собеседование (коллоквиум).

Помимо основных экзаменов, на ряд факультетов предусмотрены дополнительные испытания:

1. При поступлении на теоретический факультет абитуриенты сдают музыкальную литературу.
2. Для поступления на композиторский необходимо показать комиссии произведения своего сочинения.
3. Чтобы поступить на дирижерский, важно продемонстрировать навыки работы с хором или оркестром.
4. Чтобы поступить на вокальный — исполнить несколько произведений. 

Где можно получить высшее музыкальное образование

В нашей стране консерватории есть почти в каждом крупном городе. Рассмотрим самые известные из них.

Санкт-Петербургская государственная консерватория им. Н. А. Римского-Корсакова

Старейшее высшее музыкальное учебное заведение России было основано в 1862 году А. Г. Рубинштейном. Римский-Корсаков провел в консерватории почти 40 лет. А П. И. Чайковский окончил это учебное заведение с золотой медалью.

Московская государственная консерватория им. П. И. Чайковского

Заведение было основано в 1866 году Н. Г. Рубинштейном. Огромный вклад в развитие академии внес П. И. Чайковский. Консерватория получила награду имени Моцарта от организации ЮНЕСКО за огромный вклад в общемировую культуру. 

Саратовская государственная консерватория им. Л. В. Собинова

Учебное заведение основано в 1912 году. Консерватория ежегодно организует для жителей города порядка 300 концертов классической музыки. 

Уральская государственная консерватория им. М. П. Мусоргского

Учебное заведение основано в 1934 году в Екатеринбурге. В 2008 году институт получил статус академии. В настоящее время это творческий центр Урала, который готовит профессиональных музыкантов не только для России, но и для работы за границей.

Казанская государственная консерватория им. Н. Г. Жиганова

Учебное заведение открылось сразу же по окончании Великой Отечественной войны. Сейчас в его стенах получают музыкальное образование не только россияне, но и студенты из США, Японии и Китая. Выпускниками Казанского учреждения являются О. Лундстрем и Р. Ибрагимов. Библиотека местного фонда насчитывает более 400 трудов.

Нижегородская государственная консерватория им. М. И. Глинки

Это современный музыкальный вуз, который одновременно является культурным, образовательным и научным центром Поволжья. Каждый год в залах Нижегородской консерватории проводится более 150 концертов, проходят крупные мероприятия и международные конкурсы.

Новосибирская государственная консерватория (академия) им. М.И. Глинки

Учебное заведение основано в 1956 году как первый музыкальный вуз в Сибири. Академия до сих пор остается единственной консерваторией за пределами европейской части страны. При консерватории открыт музей, в котором хранятся фотографии, аудиозаписи, афиши и документы.

Ростовская государственная консерватория им. С. В. Рахманинова

Высшее музыкальное учебное заведение было основано в 1967 году. Сейчас это крупнейший музыкальный центр на юге страны. В Ростовской консерватории каждый год проходят всероссийские и международные конференции и фестивали. Самый известный называется «Ростовские премьеры».

Выпускники вуза востребованы в России и за границей. Они поют в Большом, Мариинском, Киевском, им. Станиславского, им. Мусоргского, им. Немировича-Данченко оперных театрах, Новой опере; преподают в РАМ им. Гнесиных, в Ростовской и Магнитогорской консерваториях, в Королевской Шотландской академии музыки, в  музыкальных вузах Германии, США, Нидерландов и Финляндии. 

Петрозаводская государственная консерватория им. А. К. Глазунова

Учебное заведение до 1991 году было филиалом Петербургской консерватории. Академия имеет репутацию концертно-исполнительского центра. Консерватория тесно сотрудничает с известными музыкальными заведениями Италии, США, Китая, Норвегии, Финляндии и других стран. 

Магнитогорская государственная консерватория им. М. И. Глинки

Вуз был основан в 1993 году. Сейчас это мощная образовательная система, которая позволяет выпускать специалистов, востребованных в Новой опере, Геликон-опере (Москва), в Мариинском театре (Санкт-Петербург), в Королевской академии музыки (Лондон).

Даже если вы очень любите музыку, учась в консерватории, вы можете испытывать трудности в учебе. Не отчаивайтесь и обращайтесь за помощью к специалистам Феникс.Хелп.

Задумываясь о будущей профессии, учитывайте как свои способности и наклонности, так и перспективы работы. Одними из самых престижных и высокооплачиваемых профессий современности являются дипломатические должности. Другие плюсы профессии — отличные знания иностранного языка, возможность путешествовать и жить в другой стране. В этой статье мы подскажем, в каких вузах нашей страны можно получить специальность дипломата.

Как поступить, кем работать

Работа дипломатом предполагает у человека наличие высокого уровня личной ответственности, ведь эти люди представляют страну за рубежом, отвечают за международный имидж своего государства.

Если вы решили осваивать дипломатическую специальность, с университетом нужно определиться заранее — чтобы успеть подготовиться к сдаче ЕГЭ по необходимым предметам.

В большинстве вузов, проводящих обучение по этой специальности, требуются сертификаты по английскому и русскому языкам. А вот третий предмет отличается от вуза к вузу. Им может быть:

• история;
• география;
• обществознание;
• математика.

Специальность дипломата раскрывает перед выпускником вуза широкие возможности для трудоустройства. Дипломированные специалисты соответствующих факультетов работают, как правило, на государственной службе в следующих должностях:

• посол;
• атташе;
• секретарь-референт в посольстве.

Выпускники факультетов международных отношений могут трудоустроиться в Министерстве иностранных дел России.

Лучшие дипломатические вузы Москвы

В столице, по традиции, достойный выбор профильных факультетов и вузов для желающих получить дипломатическую специальность.

Московский государственный институт международных отношений

МГИМО — самый известный профильный дипломатический вуз не только Москвы, но и России. Здесь абитуриентам предоставляется большой выбор международных специальностей:

1. Мировая политика.
2. Международные отношения.
3. Международные экономические отношения.
4. Международный бизнес.
5. Дипломатия и политика.
6. Международное право.
7. Международная торговля.

В 2025 году проходной балл составил от 348 на специальность «Международное право» до 375 на «Международные отношения». Стоимость платного обучения колеблется в пределах 537000 рублей в год («Международная торговля») до 670000 рублей («Дипломатия и политика зарубежных стран»).

Вуз известен сильными кадрами: для студентов преподают люди-практики, у которых есть опыт дипломатической службы в различных государствах. Другим важным преимуществом института международных отношений является возможность прохождения практики в МИДе РФ, куда можно устроиться по окончании вуза.

Дипломатическая академия Министерства иностранных дел Российской Федерации

Дипакадемия МИД РФ — самый старый дипломатический вуз страны, который специализируется на подготовке высококвалифицированных юристов и экономистов-международников.

Студенты дипакадемии проходят практику в МИДе России, получая возможность уже во время учебы ездить в командировки и принимать участие в международных делегациях. Опытные сотрудники министерства участвуют в профессиональном становлении студентов, проводя для них тренинги и семинары, а выпускники академии востребованы в международных компаниях и политических партиях.

Проходной балл для поступления на бюджет в 2019 году составил 292 балла, стоимость годового коммерческого обучения — от 390000 рублей.

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Несмотря на относительную молодость НИУ «ВШЭ», это один из самых рейтинговых вузов Российской Федерации, согласно оценкам абитуриентов, студентов, выпускников и работодателей. Вуз предлагает своим абитуриентам несколько направлений в сфере дипломатии:

1. Международные отношения. Годовое обучение по программе двух дипломов совместно с Лондонским университетом стоит 720000 рублей.
2. Мировая экономика (650000 рублей в год).
3. Государственное и муниципальное управление (от 490000 рублей).
4. Иностранные языки и межкультурная коммуникация (от 490000 рублей).

Поступление на бюджет в 2025 году стало возможно лишь для тех абитуриентов, у кого баллы максимальные результаты по ЕГЭ: от 399 баллов на специальность «Международные отношения».

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

МГУ — самый известный вуз России, его история насчитывает более двух веков. Его с уверенностью можно характеризовать как дипломатический университет, так как он предлагает около 10 образовательных программ в этой сфере. Обучение на коммерческом отделении составляет от 310000 рублей по специальности «История международных отношений и дипломатии» и от 420000 рублей по «Истории стран Азии и Африки».

Поступить на бюджетное отделение в 2025 году можно было с 361 баллом на специальность «История стран Азии и Африки» и с 389 баллами на остальные специальности в сфере дипломатии.

МГУ славится сильным составом преподавателей и отличной материальной базой — специально оборудованными лингафонными кабинетами для изучения иностранного языка.

Российская академия народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации

РАНХиГС проводит подготовку специалистов-управленцев, работающих по окончании учебного заведения в правительстве или на ответственных постах в международных организациях.

Международные образовательные программы представлены на следующих отделениях вуза:

1. Институт государственной службы и управления.
2. Институт права и национальной безопасности.
3. Институт бизнеса и делового администрирования.
4. Факультет финансов и банковского дела.

Из всех московских вузов в академии самая низкая стоимость контрактного обучения — от 320 000 рублей в год и самый низкий проходной балл — 265 на «Международную торговлю» и 294 — на «Мировую политику».

Топ дипломатических вузов России

У российских студентов из регионов также есть возможность получить международную специальность. Практически в каждом крупном городе нашей страны есть вуз, готовящий студентов в сфере дипломатии.

Санкт-Петербургский государственный университет

Государственный университет Санкт-Петербурга предлагает абитуриентам широкий выбор международных специальностей. Вуз проводит подготовку переводчиков и лингвистов, в том числе, по редким языкам (кхмерскому).

Программы для экономистов и юристов имеют международное направление. В университете также есть специальности, которые связаны с историей разных зарубежных стран.

Балл на бюджет в 2025 году составил от 271 до 282 в зависимости от специальности. Стоимость годового обучения по направлению «Международные отношения» составляет от 314800 рублей, по истории различных стран — от 343900 рублей.

Университет известен оборудованными современной техникой лабораториями, крупными исследовательскими центрами и научным парком, где учащиеся получают возможность работать над своими студенческими проектами.

Нижегородский государственный университет имени Н.И. Лобачевского

Университет Лобачевского в Нижнем Новгороде не является профильным дипломатическим институтом. Однако в нем существует Институт международных отношений и мировой истории. Здесь проводят подготовку специалистов-международников, в том числе предназначенных для дипломатической службы. Институт славится интенсивной языковой подготовкой и известен тем, что предлагает своим студентам зарубежные стажировки.

Цена контрактного обучения за год здесь составляет — от 146000 рублей, проходной балл на бюджетное отделение — 268 баллов.

Новосибирский национальный исследовательский государственный университет

НГУ — один из университетов страны, который входит в международные рейтинги образования. Учебное заведение предлагает несколько программ в сфере дипломатии:

1. Востоковедение и африканистика.
2. Межкультурные коммуникации.
3. Мировая история.

Чтобы поступить на бюджет, необходимо набрать не менее 276 баллов. Обучение на коммерции стоит от 180000 рублей в год.

Университет обладает комфортными общежитиями, составляющими специальный кампус.

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Государственный университет Томска стремится создать для своих студентов современные и комфортные условия обучения. В сфере дипломатии здесь открыты такие специальности, как «Международные отношения» и «Зарубежное регионоведение», и программы по лингвистике и политологии.

Годовое обучение в старейшем вузе Сибири и Дальнего Востока стоит от 142800 рублей. Проходной балл варьируется от 266 баллов для поступления на специальность «Зарубежное регионоведение» до 272 баллов на специальность «Международные отношения».

Университет известен специальными стипендиальными программами, которые созданы для поощрения студентов-отличников высокими денежными выплатами.

Южный федеральный университет

Университет Южного федерального округа предлагает комплексное обучение специалистов-международников:

• среднее — в лицее при вузе;
• средне-специальное — в колледже при вузе;
• высшее — в университете.

Студентов готовят по следующим специальностям:

1. Евразийские исследования.
2. Международные отношения.

Студенты вуза имеют возможность учиться по обмену в университетах других стран.

Обучение на коммерческом отделении стоит от 108000 в год. Проходной балл на бюджет колеблется в пределах от 214 до 255 в зависимости от специальности.

Программа обучения на дипломатических специальностях предполагает изучение большого числа разных предметов. Не все из них просты и понятны для студентов. При возникновении сложностей в учебе не забывайте обращаться за помощью в Феникс.Хелп.

Кот Шредингера — один из самых доступных и понятных экспериментов, имеющих отношение к квантовой механике. Как обычно, расскажем просто о сложном, дадим понятное объяснение этому научному феномену.

Кратко об авторе эксперимента

Автором этого эксперимента стал австриец Эрвин Шредингер. Известный ученый, физик-теоретик, создатель квантовой механики получил Нобелевскую премию в 1933 году.  

Эрвину Шредингеру принадлежат несколько фундаментальных работ в области квантовой теории, которые лежат в основе волновой механики. Также он сформулировал 2 вида волновых уравнений: 

• стационарное; 
• временное. 

Ученый разработал волновую механическую теорию возмущений, смог получить решение для ряда конкретных физических задач. Шредингер предложил свое описание физического смысла волновой функции, также он подвергал критике общепринятую копенгагенскую интерпретацию квантовой механики. Кроме этого он является автором множества значительных работ в различных областях физики: 

• статической механики; 
• термодинамики; 
• физике диэлектриков; 
• теории цвета; 
• электродинамики; 
• общей теории относительности и космологии.

Эксперимент Шредингера

Чтобы понять суть эксперимента с котом, объясним, для чего этот опыт был придуман ученым.

Теория о поведении атомов

Эксперимент Шредингера вырос из критики ученым некоторых аспектов квантовой теории. 

Суперпозиция — это парадокс, который предполагает наличие двух или более состояний, которые взаимоисключают друг друга. В научном мире суперпозицией называют способность кванта (электрона, фотона или ядра атома) быть одновременно в двух состояниях и находиться в двух разных точках пространства тогда, когда за ним никто не наблюдает.

Науке XIX века было известно, что в квантовом мире действуют одни физические законы, в макромире — совершенно другие. Но не было концепции, объясняющей переход от одного мира к другому. Шредингер создал свой эксперимент, чтобы показать пробелы в знаниях в квантовой физике. Во многом благодаря деятельности и работе ученого в научном мире произошло разделение физической науки на две части: классическую и квантовую.

Суть эксперимента

О мысленном эксперименте, получившем название «Кот Шредингера» ученый рассказал в 1935 году. В основе опыта лежит принцип суперпозиции. Ученый акцентировал внимание на том, что пока за фотоном не установлено наблюдение, он может быть:

• частицей или волной; 
• красным или зеленым; 
• круглым или квадратным. 

Из теории квантового дуализма сам собой вытекает принцип неопределенности, который и лег в основу опыта про кота. 

Суть эксперимента следующая: 

1. В закрытом ящике находятся кот, емкость с синильной кислотой и радиоактивное вещество. 
2. В течение часа ядро может распасться с вероятностью 50%. 
3. В случае распада атомного ядра, счетчик Гейгера зафиксирует это событие. Произойдет срабатывание механизма, будет разбита емкость с отравой, и кот умрет. 
4. Соответственно, если ядро не распадается, кот остается живым. 

Эксперимент говорит о том, что пока за котом и ядром нет наблюдения, они одновременно находится в двух, исключающих друг друга состояниях: кот одновременно живой и мертвый, ядро атома — распавшееся и не распавшееся. Ученый доказал, что то, что возможно в квантовом мире, невозможно в макромире. Кот не может одновременно умереть и остаться в живых. 

Копенгагенская интерпретация теории

Копенгагенской интерпретацией называют современное толкование эксперимента Шредингера. Оно звучит так: пока в системе нет наблюдателя за ядром атома, оно одновременно является распавшимся и нераспавшимся. Но утверждение о живом и мертвом коте одновременно, ошибочно, потому что в макромире нет явлений, подобных тем, что происходят в микромире. В данном эксперименте следует рассматривать ядро атома и счетчик Гейгера.

Считается, что Шредингер описал систему своего опыта недостаточно полно. Ядро атома может выбрать одно из двух состояний в тот момент, когда производят измерения. Но этот выбор имеет значение не тогда, когда открывают коробку с котом. Открытие ящика актуально в макромире, далеком от атомного. Ядро же выбирает свое состояние в тот момент, когда его состояние фиксирует счетчик Гейгера.

Многомировая интерпретация Эверетта

В интерпретации квантовой механики, нет дилеммы взаимоисключающих друг друга состояний. Оба состояния кота — живого и мертвого — существуют, но декогерируют. Т.е., когда ящик открывают, происходит расщепление или распараллеливание Вселенной на две, в одной из них наблюдатель видит мертвого кота, в другой — живого.

Практическое применение теории

Теория Шредингера получила практическое применение: 

• в квантовых вычислениях;
• в квантовой криптографии. 

Приведем пример:

Световой сигнал передается по оптическому волокну, которое находится в суперпозиции двух состояний. В случае подключения злоумышленников к кабелю и отвода сигнала для прослушивания передаваемой информации произойдет схлопывание волновой функции (по копенгагенской интерпретации появится наблюдатель) и свет перейдет в одно из двух состояний. Произведя измерения света на приемном конце оптического волокна, можно установить, будет ли свет находиться в суперпозиции состояний, вычислить произведенное над ним наблюдение и передачу в другой пункт. Таким образом можно создать средства связи, исключающие незаметный для передающего перехват сигнала и подслушивание информации третьими лицами.

Как видите, эксперимент с котом Шредингера не самое сложное понятие в физике. Разобраться с ним достаточно легко. Так же просто специалисты Феникс.Хелп могут объяснить более сложные опыты, понятия и формулы. Смело обращайтесь за помощью!