Путешествие в квантовую механику

Автор

Страниц

30

Год

—

Квантовая физика, безусловно, завлекает своим мистическим и интригующим характером. Мы предлагаем вам погрузиться в эту захватывающую область научного знания. В рамках нашего исследования мы будем базироваться на общем решении уравнения Шрёдингера, которое станет ключом к пониманию множества явлений и процессов на уровне квантовых взаимодействий.

Исследуя концепцию волновой функции, мы отправимся в увлекательное путешествие по закулисью знаменитого эксперимента с двумя щелями, который не только иллюстрирует принципы квантовой механики, но и поднимает глубокие философские вопросы о природе реальности. Также мы проанализируем микромир атомов и молекул, разгадать их взаимодействия и свойства, которые определяют химические реакции и физические явления.

Кроме того, в ходе нашего исследования мы коснемся вопросов, связанных с запутанностью, квантовой суперпозицией и даже возможностями квантовых вычислений, которые обещают революционизировать технологии в будущем.

Так что готовьтесь к захватывающему путешествию в мир, где законы привычной физики уступают место удивительным и порой парадоксальным законам квантовой механики. Время действовать — вперед, к открытиям!

Читать бесплатно онлайн Путешествие в квантовую механику - Игорь Мерзляков

ISBN 978-5-4498-1610-8

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

1. Введение

Перед Вами научное произведение по квантовой физике, пожалуй, непонятное для большинства людей, непосвящённых в точные дисциплины, но с чего-то всегда надо начинать процесс познания окружающей действительности. Квантовая механика формировалась на протяжении первых 3-х десятилетий XX века. Конечно, многое удалось сделать, но осталось немало важных вопросов, исследование которых постепенно перешло в новое тысячелетие. В этом пособии мне хотелось бы поднять проблему, связанную с универсализацией квантовой физики. В процессе обучения мы рассмотрим исключительно нерелятивистские явления.

Главной причиной для проведения настоящего исследования послужила некоторая надежда на дальнейшее развитие квантовой физики. Однажды Р. Ф. Фейнман сказал: «Посмотрите на мир с другой стороны». Мне хочется, чтобы в качестве эпилога к книге «Путешествие в квантовую механику» была использована уже давно обросшая популярностью фраза Фейнмана.

2. О фундаментальных законах физики

В этой главе будут рассмотрены 2 концепции, с помощью которых можно сформулировать тот или иной физический закон, предназначенный для описания объективной реальности. Первая доктрина направлена на исследование дифференциальных соотношений, позволяющих по меньшей мере обобщить природные явления и процессы, а вторая связана с определением корреляций в заранее известном наборе функций. Последние могут быть получены опытным путём, либо найдены в результате экстраполяции значений, относящихся непосредственно к решению того или иного дифференциального уравнения. Справедливость численных методов, которые опираются на анализ экспериментальных данных, изначально просто нельзя не поставить под сомнение. Впрочем, применяя эмпирический подход на практике, в подавляющем большинстве случаев возможно будет обосновать теоретически как минимум не самую малую часть от всех наблюдаемых в линейных или хотя бы в линеаризованных физических системах фундаментальных взаимодействий.

Начнём этот раздел с вывода уравнения Шрёдингера. Методика, ориентированная на поиск зависимостей между величинами, присутствующими в указанном уравнении, базируется на математической интуиции. Примечательно, что настоящее допущение не является ошибочным.

2.1 Вывод уравнения Шрёдингера

В 1924 году французский физик Луи де Бройль выдвинул смелую гипотезу, согласно которой корпускулярно-волновой дуализм имеет универсальный характер. Исходя из предположения де Бройля, важно констатировать, что каждая материальная частица обладает волновыми свойствами, причём соотношения, связывающие волновые и корпускулярные характеристики частицы, остаются такими же, как и в случае электромагнитного излучения веществом. Действительно, полную энергию E_>p` и импульс P`` фермиона (или бозона) возможно выразить через круговую частоту ν, длину волны λ и постоянную Планка h, тогда:

где k’=2π/λ; ħ=h/ (2π) – приведённая постоянная Планка.

Итак, сформулируем закон сохранения энергии для волны де Бройля. Величина E_>p` представляет собой сумму кинетической E_>k и потенциальной U_>p (x,y,z) энергии, следовательно:

Вместе с тем

здесь M – масса элементарной частицы; T``` – период волны Де Бройля.

Продолжить чтение

Вам может понравиться: