10 фактов о квантовой механике

Фото Hakko (wikipedia.org)

Серию статей «10 фактов о….» продолжает статья известного физика и популяризатора науки, докт. физ.-мат. наук, члена-корр. РАН, зав. Лаборатории теоретических исследований Института общей и ядерной физики РНЦ «Курчатовский институт», лауреата премии «Просветитель» 2009 г. Леонида Пономарева.

1. В природе существует наименьший квант действия (постоянная Планка) h=6,626075×10-34 Дж×с, который определяет все основные особенности квантовых явлений.

2. Квантовым явлениям присущ корпускулярно-волновой дуализм: в зависимости от условий наблюдения они обнаруживают и волновые (частота v и длина волны λ колебаний), и корпускулярные (энергия Е и импульс р =mv частицы) свойства. Соотношение между ними осуществляет постоянная Планка h:

3. Волновые и корпускулярные характеристики квантовой системы не могут быть измерены одновременно и с произвольной точностью. Точности Δх и Δр определения координаты х и импульса р системы ограничены соотношением неопределенностей Гейзенберга:

4. Корпускулярные и волновые свойства квантовой системы дополнительны друг другу: хотя они и не могут быть определены в одном эксперименте, но они равно необходимы для его полной характеристики.

5. Квантовая механика была открыта в двух формах: матричная механика Гейзенберга и волновая механика Шрёдингера. Состоянию n квантовой системы ставится в соответствие комплексная амплитуда вероятности (или волновая функция), которая подчиняется волновому уравнению Шрёдингера. В квантовой физике оно играет ту же роль, что и уравнения Ньютона в классической механике или уравнения Максвелла в физике электромагнетизма.

6. Плотность вероятности pn реализации состояния n определяется квадратом амплитуды волновой функции pn = |ψn(x)|2 , а его волновые свойства (интерференция и дифракция) — его фазой φn(x).

7. Для квантовых систем справедлив принцип суперпозиции состояний ψ = a1ψ1 + a2ψ2 +…, который позволяет находиться ей в любом из них (в том числе альтернативных) с вероятностью |ai|2.

8. Измеримым характеристикам квантовой системы (x, p, L…) ставятся в соответствие операторы (ẋ, ṗ, Ĺ…), а их измеримые величины находятся как собственные значения матриц pmn , Lmn их операторов: Рmn = {ψm|ṗ|ψn},…. Эти значения совпадают с собственными значениями краевой задачи для уравнения Шрёдингера.

9. Важнейшая характеристика квантовой системы — спин: он определяет свойства симметрии системы и статистические характеристики квантового ансамбля. Для квантовых объектов с полуцелым спином (электрон, протон и т.д.) справедлив «принцип запрета Паули», который, в частности, позволил объяснить строение Периодической системы элементов Д.И. Менделеева.

10. Квантовым законам подчиняются все явления атомной и ядерной физики, структурная химия и физика твердого тела, физика элементарных частиц и ядерная астрофизика, а также работа ядерного и термоядерного реакторов и ядерное оружие.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

См. также:

Подписаться
Уведомление о
guest
2 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Мария
Мария
9 года (лет) назад

http://trv-science.ru/2011/10/11/10-faktov-o-kvantovojj-mekhanike/
И зачем эти дацзыбао? Вот так и проходят квантовую механику в школе: несколько штампованных утверждений, носящих характер истины в последней инстанции. Теперь это начётничество ещё и в ТВ.
А ведь есть о чём поговорить — например, про эксперименты (Аспе и др.), не то доказывающие, не то не доказывающие гипотезу нелокальности, про то, что корпускулярно-волновой дуализм, вообще говоря, гипотеза, про дискуссию Эйнштейна и Бора, про значение теоремы Белла. Да для занимательности достаточно рассказать про Caroline Thompson, подвергшую статистическому анализу результаты известных экспериментов и пришедшую к весьма любопытным выводам.
А то прям молитва какая-то. Несолидно…

Виктор Вяткин
8 года (лет) назад

«справедлив «принцип запрета Паули», который, в частности, позволил объяснить строение Периодической системы элементов Д.И. Менделеева.»

При этом в литературе по строению атома и периодической системе, как правило, стороной обходится вопрос о том, почему в периодической системе второй и третий, четвертый и пятый, шестой и седьмой периоды содержат одинаковое количество элементов (так называемые диады периодов). И это, несмотря на то, что такая повторяемость периодов является одной из наиболее фундаментальных характеристик общей структуры системы.
Интересно, что автор думает по этому поводу. Я много раз задавал этот вопрос физикам и химикам, но в ответ было пожимание плечами.

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: