सह जेई को क्वांटम यांत्रिकी और यह कैसे शुरू हुआ? यदि मैक्स प्लैंक ने एक बुरी सलाह को नजरअंदाज नहीं किया है, तो वह कभी भी परमाणुवाद में क्रांति शुरू नहीं करेगा। मुख्य पल 1878 था जब युवा प्लैंक ने अपने प्रोफेसरों में से एक से पूछा कि भौतिकी में करियर का पीछा करना है या नहीं। प्रोफेसर फिलिप वॉन जॉली ने प्लैंक को एक और नौकरी खोजने के लिए कहा। भौतिकी में सभी महत्वपूर्ण खोजों को पहले से ही बनाया जा चुका है, अपने युवा संरक्षक के प्रोफेसर को आश्वासन दिया।

जैसा कि प्लैंक ने बाद में याद किया, वॉन जॉली ने कहा,

"भौतिकी भी मामूली रूप से जारी रखा जा सकता है, की जांच कर रही है या उस के tamtoho क्रम में डाल और, लेकिन एक पूरे के रूप प्रणाली लंगर डाले है और सैद्धांतिक भौतिकी काफी पूरा होनेवाला रहे हैं।"

उन छोटी चीजों में से एक को अभ्यास में डालकर, यह निकला कि वह अंततः इसे प्राप्त कर लिया प्लैंक नोबेल पुरस्कार और वह पैदा हुई थी क्वांटम यांत्रिकी। असहज छोटी चीज़ में एक बहुत ही आम घटना शामिल थी: गर्मियों के दौरान वे जिस तरह से करते हैं, वैसे ही वस्तुएं उभरती हैं? सभी सामग्री, चाहे वे किसी भी चीज से बनी हों, बढ़ते तापमान पर समान व्यवहार करती हैं - वे लाल, पीले और अंत में सफेद रंग की होती हैं। 19 में कोई भौतिकशास्त्री नहीं। सदी इस सरल प्रक्रिया को स्पष्ट नहीं कर सकती थी।

समस्या "पराबैंगनी आपदा" प्रतीत होती है, क्योंकि सर्वोत्तम सिद्धांत ने भविष्यवाणी की है कि बहुत उच्च तापमान पर गर्म वस्तुओं को सबसे छोटी तरंगदैर्ध्य ऊर्जा उत्सर्जित करनी चाहिए। चूंकि हम जानते हैं कि एक मजबूत प्रवाह मौत की ऐसी बीम, 19 पर भौतिकी में प्रकाश बल्ब नहीं लाता है। यहां स्पष्ट रूप से कोई अंतिम शब्द नहीं था।

ऊर्जा अवशोषित किया जा सकता है

प्लैंक को पहले से ही 1900 में जवाब मिला जो आधुनिक हिट बन गया। वास्तव में, उन्होंने सोचा कि ऊर्जा केवल अवशोषित मात्रा या मात्रा में अवशोषित या प्रसारित की जा सकती है। यह शास्त्रीय भौतिकी से एक कट्टरपंथी प्रस्थान था जिसने दावा किया कि ऊर्जा निरंतर, निरंतर धारा के माध्यम से बहती है। उस समय, प्लैंक के पास कोई सैद्धांतिक कारण नहीं था, लेकिन यह काम करने के लिए भी निकला। इसकी क्वांटम प्रभावी ढंग से ऊर्जा की मात्रा को कम कर देता है, गर्म वस्तुओं को किसी भी तापमान पर छोड़ दिया जा सकता है। अंत में, कोई घातक पराबैंगनी किरणें नहीं!

क्वांटम क्रांति

इस तरह क्वांटम क्रांति शुरू हुई। यह अल्बर्ट आइंस्टीन, वर्नर हाइजेनबर्ग, नील्स बोह्र और भौतिक विज्ञान के अन्य टाइटन्स की सैद्धांतिक कार्य दशक का समय लगा, तो यह एक व्यापक सिद्धांत के लिए प्लैंक प्रेरणा बदल गया है, लेकिन यह है कि सिर्फ शुरुआत थी, क्योंकि कोई भी वास्तव में समझ वस्तुओं के साथ हो रहा था जब गरम।

क्वांटम यांत्रिकी के सिद्धांत है, जो हमारे रोजमर्रा के अनुभव से ली गई छोटी से छोटी कणों के दायरे में कणों और ऊर्जा प्रसारण से संबंधित है और जो कुछ हमारे अनाड़ी सेंसोरियम लिए अदृश्य है। सब कुछ पूरी तरह से अदृश्य नहीं है! कुछ क्वांटम प्रभाव कुछ और है कि पूरी तरह से क्वांटम यांत्रिकी के आगमन से पहले नहीं समझाया जा सकता है जैसे, दृष्टि से छिपा रहे हैं, हालांकि वे चमकदार और सूरज की किरणों और सितारों की चमक के रूप में सुंदर हैं,।

क्वांटम दुनिया से कितनी घटनाएं हम अपने रोजमर्रा की जिंदगी में अनुभव कर सकते हैं? वास्तविकता की वास्तविक प्रकृति में हमारी इंद्रियों को कौन सी जानकारी मिल सकती है? आखिरकार, जैसा कि मूल सिद्धांत दिखाता है, क्वांटम घटना हमारी नाक के नीचे ठीक से झूठ बोल सकती है। वास्तव में, वे हमारी नाक में सही हो सकते हैं।

क्वांटम बम्पर

जब आप जागते हैं और कॉफी की गंध महसूस करते हैं या अपने अमर टोस्टर में रोटी का टुकड़ा महसूस करते हैं तो आपकी नाक में क्या होता है? चेहरे पर इस संवेदी अंग के लिए, यह सिर्फ एक छाप है। जैसे ही एनरिको फर्मि, जिसने दुनिया में पहले परमाणु रिएक्टर का निर्माण किया था, एक बार प्याज तला हुआ था, यह समझना अच्छा होगा कि हमारा संवेदी अंग कैसे काम करता है।

क्वांटम यांत्रिकी (© जे स्मिथ)

तो आप बिस्तर पर झूठ बोलते हैं और ताजा टोस्ट टोस्ट तैयार करने के बारे में सोचते हैं। सुगंध अणु हवा के माध्यम से बहती है। आपकी सांस लेने से इन अणुओं में से कुछ मुंह से ऊपर आपकी आंखों के बीच नाक गुहा में खींच जाएंगे। अणु नाक गुहा की सतह पर म्यूकोसल परत से जुड़े होते हैं और घर्षण रिसेप्टर्स में फंस जाते हैं। घर्षण तंत्रिकाएं मस्तिष्क से जेलीफ़िश की तरह लटकाती हैं, वे केंद्रीय तंत्रिका तंत्र का एकमात्र हिस्सा हैं जो लगातार बाहरी दुनिया के संपर्क में आती है।

आगे क्या होता है पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है। हम जानते हैं कि सुगंध अणु श्लेष्मा की सतह पर 400 के विभिन्न रिसेप्टर्स से बंधे हैं, हम नहीं जानते कि यह संपर्क कैसे और कैसे गंध की भावना पैदा करता है। गंध को समझना इतना मुश्किल क्यों है?

इंपीरियल कॉलेज लंदन के एक वैज्ञानिक एंड्रयू हॉर्सफील्ड कहते हैं:

"आंशिक रूप से प्रयोग करने की कठिनाई के कारण यह जांचने के लिए कि घ्राण रिसेप्टर्स के अंदर क्या चल रहा है।"

गंध कैसे काम करती है

खुशबू काम कैसे सरल लगती है, इसके लिए पारंपरिक व्याख्या: रिसेप्टर्स अणुओं के बहुत विशिष्ट आकार लेते हैं। वे ताले की तरह हैं जो केवल सही कुंजी के साथ खोले जा सकते हैं। इस सिद्धांत के अनुसार, नाक में प्रवेश करने वाले प्रत्येक अणु रिसेप्टर्स के एक सेट में फिट हो जाते हैं। मस्तिष्क अणु-सक्रिय रिसेप्टर्स के एक अद्वितीय संयोजन की व्याख्या करता है, जैसे कि कॉफी की गंध। दूसरे शब्दों में, हम अणुओं के आकार को महसूस करते हैं! हालांकि, 'महत्वपूर्ण उद्घाटन' मॉडल के साथ एक मूलभूत समस्या है। '

हॉर्सफील्ड कहते हैं:

"आप अणुओं को बहुत अलग आकार और रचनाओं के साथ प्राप्त कर सकते हैं जो सभी आपको एक ही भावना देते हैं।"

ऐसा लगता है कि सिर्फ आकार से अधिक कुछ शामिल होना चाहिए, लेकिन क्या? इस मॉडल का एक विवादास्पद विकल्प बताता है कि हमारी भावना न केवल अणुओं के आकार से सक्रिय होती है, बल्कि इन अणुओं के कंपन से भी होती है। सभी अणु अपनी संरचना के आधार पर एक निश्चित आवृत्ति पर लगातार कंपन करते हैं। क्या हमारी नाक किसी तरह उन कंपन आवृत्तियों में अंतर प्रकट कर सकती है? ग्रीस के अलेक्जेंडर फ्लेमिंग के बायोमेडिकल रिसर्च सेंटर के बायोफिजिसिस्ट लुका ट्यूरिन का मानना ​​है कि वे ऐसा कर सकते हैं।

सुगंध का कंपन सिद्धांत

ट्यूरिन, जो भी इत्र पर दुनिया के अग्रणी विशेषज्ञों में से एक बन गया कंपन सिद्धांत खुशबू, पहले 1938 में प्रस्तावित रसायनज्ञ मैल्कम डायसन प्रेरित था। बाद ट्यूरिन पहली बार के लिए नब्बे के दशक में डायसन कि विचार पकड़ा, वह अणुओं है कि उसे इस सिद्धांत का परीक्षण करने की अनुमति देगा की तलाश शुरू कर दी। सल्फर यौगिकों, जो एक अद्वितीय गंध और विशेषता आणविक कंपन है पर जोर दिया। ट्यूरिन तो निर्धारित करने के लिए सल्फर की तरह कुछ है कि क्या वहाँ सल्फर की तुलना में अलग आणविक आकार के साथ पूरी तरह से असंबंधित यौगिकों की पहचान करने की जरूरत है, लेकिन एक ही कंपन आवृत्ति के साथ। आखिरकार एक बोरॉन युक्त एक अणु मिला। उसे सल्फर की तरह गंध होना चाहिए था। "यहाँ मैं इस चैपल में हूँ," वे कहते हैं, "मुझे लगता है यह संयोग नहीं हो सकता।"

जब से उन्होंने इस घ्राण संवेदना की खोज की, तब से ट्यूरिन ने इस विचार का समर्थन करने के लिए प्रायोगिक साक्ष्य जुटाए थे, और सैद्धांतिक विवरणों पर काम करने के लिए हॉर्सफ़ील्ड के साथ काम किया था। पांच साल पहले, ट्यूरिन और उनके सहयोगियों ने एक प्रयोग डिजाइन किया था जिसमें एक खुशबू में हाइड्रोजन के कुछ अणुओं को ड्यूटेरियम द्वारा बदल दिया गया था, नाभिक में एक न्यूट्रॉन के साथ हाइड्रोजन का एक आइसोटोप, और पाया कि मनुष्य अंतर महसूस कर सकते हैं। क्योंकि हाइड्रोजन और ड्यूटेरियम में एक ही आणविक आकार होता है, लेकिन विभिन्न कंपन आवृत्तियों, परिणाम फिर से सुझाव देते हैं कि हमारी नाक वास्तव में कंपन का पता लगा सकती है। फल मक्खियों के साथ प्रयोगों ने समान परिणाम दिखाए हैं।

क्या हम कंपन महसूस करते हैं?

ट्यूरिन का विचार विवादास्पद बना हुआ है - उनका प्रयोगात्मक डेटा घ्राण शोधकर्ताओं के एक अंतःविषय समुदाय द्वारा साझा किया गया था। लेकिन अगर वे सही हैं, और आकृतियों के अलावा, हम कंपन को भी महसूस करते हैं, तो हमारी नाक कैसे करते हैं? ट्यूरिन ने अनुमान लगाया कि एक क्वांटम प्रभाव को यहां शामिल किया जा सकता है, जिसे टनलिंग कहा जाता है। क्वांटम यांत्रिकी में, इलेक्ट्रॉनों और अन्य सभी कणों में एक दोहरी प्रकृति होती है - प्रत्येक कण और तरंग दोनों होते हैं। यह कभी-कभी एक सुरंग की तरह सामग्री के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों की आवाजाही की अनुमति देता है, एक तरह से जिसे शास्त्रीय भौतिकी के नियमों के अनुसार कणों द्वारा प्रतिबंधित किया जाएगा।

गंध के आणविक कंपन ऊर्जा को नीचे एक ऊर्जा कूद प्रदान कर सकते हैं जो कि इलेक्ट्रॉन को गंध रिसेप्टर के एक हिस्से से दूसरे हिस्से में कूदने की आवश्यकता होती है। कूद की गति विभिन्न अणुओं के साथ बदलती है, जो तंत्रिका आवेगों का कारण बनती है जो मस्तिष्क में विभिन्न गंधों की धारणा पैदा करती है।

तो हमारी नाक एक परिष्कृत इलेक्ट्रॉनिक डिटेक्टर हो सकता है। इस तरह की क्वांटम विशिष्टताओं का लाभ उठाने के लिए हमारी नाक कैसे विकसित हो सकती है?

टूरिन कहते हैं:

"मुझे लगता है कि हम कुछ लाइनों के लिए, इस तकनीक को कम करके समझते हैं। असीमित वित्त पोषण के साथ चार अरब साल के शोध और विकास विकास के लिए एक लंबा समय है। लेकिन मुझे नहीं लगता कि यह जीवन की सबसे आश्चर्यजनक बात है। "