Квантова гіпотеза Макса Планка полягала в тому, що будь-яка енергія поглинається або випускається тільки дискретними порціями, які складаються з цілого числа квантів з енергією ε таких, що ця енергія пропорційна частоті ν з коефіцієнтом пропорційності, певним по формулі:
У 1905 році для пояснення явищ фотоефекту Альберт Ейнштейн. використавши квантову гіпотезу Планка, припустив, що світло складається з квантів. які згодом назвали фотонами.
Для пояснення структури атома Нільс Бор в 1913 році запропонував існування стаціонарних станів електрона, в яких енергія може приймати лише дискретні значення. Цей підхід, розвинений Арнольдом Зоммерфельдом і іншими фізиками, часто називають старої квантової теорії (1900-1924). Відмінною рисою старої квантової теорії, є поєднання класичної теорії і такими, що суперечать їй додатковими припущеннями.
Математичні основи квантової механіки
Математичний апарат нерелятивистской квантової механіки будується на наступних положеннях: [1]
- Чисті стану системи описуються ненульовими векторами комплексного сепарабельного гильбертова простору, причому вектори і описують один і той же стан тоді і тільки тоді, коли, де - довільне комплексне число. Кожній спостерігається однозначно зіставляється лінійний самосопряженних оператор.
- Спостережувані одночасно вимірні тоді і тільки тоді, коли відповідні їм самосопряженних оператори перестановки (коммутируют).
- Еволюція чистого стану гамильтоновой системи визначається рівнянням Шредінгера де - гамільтоніан.
- Кожному вектору з простору відповідає деякий чистий стан системи, будь-який лінійний самосопряженних оператор відповідає деякій спостерігається.
Ці положення дозволяють створити математичний апарат, придатний для опису широкого спектра завдань у квантовій механіці гамільтонових систем, що знаходяться в чистих станах. Подальшим розвитком цього апарату є рівняння Дірака. яке з хорошою точністю дозволяє описати релятивістські ефекти. Для динаміки відкритих, негамільтонових і дисипативних квантових систем застосовується рівняння Ліндблада.
Незвичайні явища, уявні експерименти і парадокси квантової механіки
Розділи квантової механіки
У стандартних курсах квантової механіки вивчаються наступні розділи
- Зазвичай квантова механіка формулюється для нерелятівістскіх систем. Розгляд частинок з релятивістськими енергіями в рамках стандартного квантовомеханічного підходу, який передбачає фіксовану кількість частинок в системі, наштовхується на труднощі, тому що при досить великий енергії частинки можуть перетворюватися один в одного. Ці труднощі усуваються в квантової теорії поля. яка і є самосогласованной теорією релятивістських квантових систем.
- Важливою властивістю квантової механіки є принцип відповідності. в рамках квантової механіки доводиться, що в межі великих енергій (квазікласичних межа) і в разі, коли квантова система взаємодіє із зовнішнім світом (декогеренції), рівняння квантової механіки редукуються в рівняння класичної фізики. Таким чином, квантова механіка суперечить класичній фізиці, а лише доповнює її на мікроскопічних масштабах.
- Деякі властивості квантових систем здаються нам незвичними (неможливість одночасно виміряти координату і імпульс, неіснування траєкторії частинки, імовірнісний опис, дискретність спостережуваних величин). Це зовсім не означає, що вони невірні: це означає, що наша повсякденна інтуїція ніколи не стикалася з такою поведінкою, т. Е. В даному випадку «здоровий глузд» не може бути критерієм, оскільки він годиться тільки для макроскопічних систем. Квантова механіка - самоузгоджена математична теорія, передбачення якої узгоджуються з експериментами. В даний час величезне число приладів, які використовуються в повсякденному житті, ґрунтуються на законах квантової механіки.
- Важливо розуміти, що квантова механіка не виводиться з класичної, хоча і може бути отримана методами квантування з неї. Квантова механіка - це теорія, побудована «з нуля», тільки при побудові її потрібно використовувати принцип відповідності. Грубо кажучи, «квантування системи» - це не додаткове видозміна класичних рівнянь руху, а зовсім новий погляд на систему. Втім, неодноразово робилися спроби вивести квантову механіку з якоїсь глибшої, і, можливо, більш простий, теорії, т. Е. Зрозуміти, чому закони квантової механіки саме такі, а не інші. До цих спроб можна віднести безліч інтерпретацій квантової механіки. Строго кажучи, в даний час немає будь-якої однієї загальноприйнятої інтерпретації квантової механіки. Консервативно налаштовані фізики вважають за краще вважати, що питання, пов'язані з інтерпретацією квантової механіки, виходять за рамки фізики, зближуючись з загальними питаннями філософії та методології науки. Цю точку зору висловлює іронічний гасло «Shut up and calculate!».
література
Примітки
- ↑ Ф. А. Березін, М. А. Шубін. Рівняння Шредінгера. - М. Изд-во Моск. ун-ту, 1983.
Дивитися що таке "Хвильова механіка" в інших словниках:
ХВИЛЬОВА МЕХАНИКА - заснована в 1924 Луї де Бройля і розроблена Ервіном Шредінгер теорія атома, в якій в математичній формі об'єднані хвильові і корпускулярні властивості матерії. Відповідно до цієї теорії, матеріальна частка є згустком енергії пакета ... Філософська енциклопедія
ХВИЛЬОВА МЕХАНИКА - ХВИЛЬОВА МЕХАНИКА, варіант квантової механіки, розроблений в 1926 р Ервін Шредінгер. Пояснює поведінку електронів з точки зору їх хвильових властивостей, і хоча її швидко витіснив більш загальний варіант, сформульований фізиком Полем Дірак, ... ... Науково-технічний енциклопедичний словник
хвильова механіка - banginė mechanika statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. wave mechanics vok. Wellenmechanik, f rus. хвильова механіка, f pranc. mécanique ondulatoire, f ... Fizikos terminų žodynas
Хвильова механіка - механіка явищ мікросвіту, заснована на гіпотезі (постулаті) Луї де Бройля про хвилі матерії (1924) і хвильовому рівнянні Шредінгера (1926), в якій в математичній формі об'єднані хвильові і корпускулярні властивості матерії. Хвильова функція ... Почала сучасного природознавства
Хвильова механіка - то ж, що Квантова механіка ... Велика радянська енциклопедія
хвильова механіка - то ж, що квантова механіка ... Енциклопедичний словник
ХВИЛЬОВА МЕХАНИКА - то ж, що квантова механіка ... Природознавство. енциклопедичний словник
Квантова (хвильова) механіка - теорія, що встановлює спосіб опису і закони руху квантових мікрооб'єктів (електронів, атомів, молекул). Використовує в своїй фізичній основі концепцію (гіпотезу) про хвилі матерії Луї де Бройля і ідеологію корпуск лярні хвильового ... ... Почала сучасного природознавства
- Нелінійна хвильова механіка і технології. Р. Ф. Ганієв, Л. Є. Український. Монографія присвячена систематичному викладу основ нелінійної хвильової механіки - нової області механіки, що є науковою базою хвильових технологій, що знаходять останнім часом все ... Детальніше Купити за 735 руб
- Хвильова механіка і її застосування. До уваги читачів пропонується книга англійських фізиків Н. Мотта і І. Снеддона, мета якої - дати послідовне виклад квантової механіки. У книзі показано, як з результатів досвіду ... Детальніше Купити за 661 руб
- Хвильова механіка і її застосування. Мотт Н. До уваги читачів пропонується книга англійських фізиків Н. Мотта і І. Снеддона, мета якої - дати послідовне виклад квантової механіки. У книзі показано, як з результатів досвіду ... Детальніше Купити за 558 руб