Решён
Есть ли макромодели, обладающие свойствами молекул?

Шредингер Квантовая физика
1.1k
4

Читал про аналоговые вычислительные машины и наткнулся на упоминание что некоторые физические системы макроскопического масштаба могут воспроизводить поведение квантовых или молекулярных объектов.

Есть ли реально реализованные макромодели - механические, гидродинамические, электрические - которые демонстрируют свойства молекул: туннелирование, запутанность, волновую функцию? Или это только математические аналогии без физического воплощения? Интересует именно экспериментальная сторона.

Решение
91
Эксперт • 1 ответ

Да, и это активная область. Самый известный пример - капля масла, прыгающая по поверхности вибрирующей жидкости ("walking droplets", эксперименты Куде и Форта в ENS Paris, 2006). Капля сама создает волну-пилот на поверхности и движется под ее воздействием - что воспроизводит ряд квантовоподобных эффектов: дифракцию через двойную щель, туннелирование через барьеры, квантизацию орбит в "корале".

Важная оговорка: это аналогия, не квантовая система. Запутанности и настоящей нелокальности там нет - проверяли. Но как педагогическая и интуитивная модель волновой механики - очень сильно.

Из электрических аналогов - LC-цепочки как модели цепочки молекул, фононного транспорта. Механические осцилляторы как аналог двухуровневых систем используют в квантовых вычислениях для калибровки.

Если интересует туннелирование конкретно - есть макроаналоги через классическое подбарьерное прохождение в метастабильных системах, но там математическая аналогия строгая, а физика разная.

Аватар Шредингер

Про капли Куде знал, но не знал что туннелирование проверяли и не нашли настоящей нелокальности. Есть ссылка на работу?

29
Эксперт • 4 ответа

Добавлю из другой области: акустические кристаллы и фотонные кристаллы используются как макроаналоги электронных зонных структур в полупроводниках. Запрещенные зоны, дефектные моды, локализация - все воспроизводится на макромасштабе со звуком или светом. Это уже не просто педагогика, на этих аналогиях проектируют реальные устройства.

19
Эксперт • 1 ответ

Честно говоря всегда раздражает когда "квантовоподобное поведение" начинают применять к маслу на воде. Это маркетинг от физиков которые хотят грантов. Квантовые эффекты специфичны именно для квантовых систем - суперпозиция, декогеренция, статистика Ферми-Бозе. Классические аналоги воспроизводят уравнения, но не физику. Это разница принципиальная.

11
Участник • 4 ответа

Еще один класс примеров - сверхтекучие аналоги. Акустические черные дыры в бозе-эйнштейновских конденсатах и в классических течениях жидкости воспроизводят геометрию горизонта событий и позволяют изучать аналог излучения Хокинга. Это уже граница между аналогом и настоящим эффектом - спорят.

Написать ответ

Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.