Kvantna mehanika – razlika između verzija

Izvor: Wikipedija
Prijeđi na navigaciju Prijeđi na pretragu
Uklonjeni sadržaj Dodani sadržaj
mNema sažetka izmjene
Autobot (razgovor | doprinos)
m ispravke
Red 42: Red 42:
Wave functions can change as time progresses. An equation known as the [[Schrödinger equation]] describes how wave functions change in time, a role similar to [[Newton's second law]] in classical mechanics. The Schrödinger equation, applied to our free particle, predicts that the center of a wave packet will move through space at a constant velocity, like a classical particle with no forces acting on it. However, the wave packet will also spread out as time progresses, which means that the position becomes more uncertain. This also has the effect of turning position eigenstates (which can be thought of as infinitely sharp wave packets) into broadened wave packets that are no longer position eigenstates.
Wave functions can change as time progresses. An equation known as the [[Schrödinger equation]] describes how wave functions change in time, a role similar to [[Newton's second law]] in classical mechanics. The Schrödinger equation, applied to our free particle, predicts that the center of a wave packet will move through space at a constant velocity, like a classical particle with no forces acting on it. However, the wave packet will also spread out as time progresses, which means that the position becomes more uncertain. This also has the effect of turning position eigenstates (which can be thought of as infinitely sharp wave packets) into broadened wave packets that are no longer position eigenstates.


Some wave functions produce probability distributions that are constant in time. Many systems that are treated dynamically in classical mechanics are described by such "static" wave functions. For example, a single [[electron]] in an unexcited [[atom]] is pictured classically as a particle moving in a circular trajectory around the [[atomic nucleus]], whereas in quantum mechanics it is described by a static, [[spherical coordinate system|spherically symmetric]] wavefunction surrounding the nucleus ([[:Image:HAtomOrbitals.png|Fig. 1]]). (Note that only the lowest angular momentum states, labeled ''s'', are spherically symmetric).
Some wave functions produce probability distributions that are constant in time. Many systems that are treated dynamically in classical mechanics are described by such "static" wave functions. For example, a single [[electron]] in an unexcited [[atom]] is pictured classically as a particle moving in a circular trajectory around the [[atomic nucleus]], whereas in quantum mechanics it is described by a static, [[spherical coordinate system|spherically symmetric]] wavefunction surrounding the nucleus ([[:Datoteka:HAtomOrbitals.png|Fig. 1]]). (Note that only the lowest angular momentum states, labeled ''s'', are spherically symmetric).


The time evolution of wave functions is [[determinism|deterministic]] in the sense that, given a wavefunction at an initial time, it makes a definite prediction of what the wavefunction will be at any later time. During a [[quantum measurement|measurement]], the change of the wavefunction into another one is not deterministic, but rather unpredictable, i.e., [[random]].
The time evolution of wave functions is [[determinism|deterministic]] in the sense that, given a wavefunction at an initial time, it makes a definite prediction of what the wavefunction will be at any later time. During a [[quantum measurement|measurement]], the change of the wavefunction into another one is not deterministic, but rather unpredictable, i.e., [[random]].

Verzija na datum 3 januar 2011 u 09:02

Kvantna fizika
Kvantna mehanika

Uvod u...
Matematička formulacija...

Fundamentalni koncepti

Dekoherencija · Interferencija
Neodređenost · Isključenje
Teorija transformacije
Ehrenfestov teorem · Mjerenje

Eksperimenti

Eksperiment s dvostrukom pukotinom
Davisson-Germer eksperiment
Stern–Gerlach eksperiment
EPR paradoks · Popperov eksperiment Schrödingerova mačka

Jednadžbe

Schrödingerova jednadžba
Paulijeva jednadžba
Klein-Gordonova jednadžba
Diracova jednadžba

Napredne teorije

Kvantna teorija polja
Kvantna elektrodinamika
Kvantna kromodinamika
Kvantna gravitacija
Feynmanov dijagram

Interpretacije

Kopenhagenska · Kvantna logika
Skrivene varijable · Transakcijska
Mnogo-svjetova · Ansambl
Konzistentne povijesti · Relacijska
Svijest uzrokuje kolaps
Orkestrirana objektivna redukcija

Znanstvenici

Planck · Schrödinger
Heisenberg · Bohr · Pauli
Dirac · Bohm · Born
de Broglie · von Neumann
Einstein · Feynman
Everett · Drugi

Ova kutijica: pogledaj  razgovor  uredi
Slika. 1: Talasne funkcije elektrona u vodonikovom atomu. Energija raste nadole: n=1,2,3,... i moment impulsa (ugaoni moment) raste s leva na desno: s, p, d,... Svetlija područja odgovaraju većoj verovatnoći gde bi mogao eksperimentalno nađe elektron.

Kvantna mehanika je fundamentalna grana teorijske fizike kojom su zamenjene klasična mehanika i klasična elektrodinamika pri opisivanju atomskih i subatomskih pojava. Ona predstavlja teorijsku podlogu mnogih disciplina fizike i hemije kao što su fizika kondenzovane materije, atomska fizika, molekulska fizika, fizička hemija, kvantna hemija, fizika čestica i nuklearna fizika. Zajedno sa Opštom teorijom relativnosti Kvantna mehanika predstavlja jedan od stubova savremene fizike.


Uvod

Izraz kvant (od latinskog quantum (množina quanta) = količina, mnoštvo, svota, iznos, deo) odnosi se na diskretne jedinice koje teorija pripisuje izvesnim fizičkim veličinama kao što su energija i moment impulsa (ugaoni moment) atoma kao što je pokazano na slici. Otkriće da talasi mogu da se prostiru kao čestice, u malim energijskim paketima koji se nazivaju kvanti dovelo je do pojave nove grane fizike koja se bavi atomskim i subatomskim sistemima a koju danas nazivamo Kvantna mehanika. Temelje kvantnoj mehanici položili su u prvoj polovini dvadesetog veka Verner Hajzenberg, Maks Plank, Luj de Broj, Nils Bor, Ervin Šredinger, Maks Born, Džon fon Nojman, Pol Dirak, Albert Ajnštajn, Volfgang Pauli i brojni drugi poznati fizičari 20. veka. Neki bazični aspekti kvantne mehanike još uvek se aktivno izučavaju.


Teorija

Postoje brojne matematički ekvivalentne formulacije kvantne mehanike. Jedna od najstarijih i najčešće korišćenih je transformaciona teorija koju je predložio Pol Dirak a koja ujedinjuje i uopštava dve ranije formulacije, matričnu mehaniku (koju je uveo Verner Hajzenberg) [1] i talasnu mehaniku (koju je formulisao Ervin Šredinger).


Matematička formulacija

Veza sa drugim naučnim teorijama

Primene

Kvantna mehanika uspeva izvanredno uspešno da objasni brojen fizičke pojave u prirodi. Na primer osobine subatomskih čestica od kojih su sačinjeni svi oblici materije mogu biti potpuno objašnjene preko kvantne mehanike. Isto, kombinovanje atoma u stvaranju molekula i viših oblika organizacije materije može se dosledno objasniti primenom kvantne mehanike iz čega je izrasla kvantna hemija, jedna od disciplina fizičke hemije. Relativistička kvantna mehanika, u principu, može da objasni skoro celokupnu hemiju. Drugim rečima, nema pojave u hemiji koja ne može da bude objašnjena kvantnomehaničkom teorijom.


Filozofske posledice

Zbog brojnih rezultata koji protivureče intuiciji kvantna mehanika je od samog zasnivanja inicirala brojne filozofske debate i tumačenja. Protekle su decenije pre nego što su bili prihvaćeni i neki od temelja kvantne mehanike poput Bornovog tumačenja amplitude verovatnoće.


Istorija

Da bi objasnio spektar zračenja koje emituje crno telo Maks Plank je 1900. godine uveo ideju o diskretnoj, dakle, kvantnoj prirodi energije. Da bi objasnio fotoelektrični efekat Ajnštajn je postulirao da se svetlosna energija prenosi u kvantima koji se danas nazivaju fotonima. Ideja da se energija zračenja prenosi u porcijama (kvantima) predstavlja izvanerdno dostignuće jer je time Plankova formula zračenja crnog tela dobila konačno i svoje fizičko objašnjenje. Godine 1913. Bor je objasnio spektar vodonikovog atoma, opet koristeći kvantizaciju ovog puta i ugaonog momenta. Na sličan način je Luj de Broj 1924. godine izložio teoriju o talasima materije tvrdeći da čestice imaju talasnu prirodu, upotpunjujući Ajnštajnovu sliku o čestičnoj prirodi talasa.



Hronologija utemeljivačkih eksperimenata

Vidi još


Literatura

  • P. A. M. Dirac, The Principles of Quantum Mechanics (1930) -- the beginning chapters provide a very clear and comprehensible introduction
  • David J. Griffiths, Introduction to Quantum Mechanics, Prentice Hall, 1995. ISBN 0-13-111892-7 -- Šablon:Please check ISBN A standard undergraduate level text written in an accessible style.
  • Richard P. Feynman, Robert B. Leighton and Matthew Sands (1965). The Feynman Lectures on Physics, Addison-Wesley. Richard Feynman's original lectures (given at Caltech in early 1962) can also be downloaded as an MP3 file from www.audible.com[1]
  • Hugh Everett, Relative State Formulation of Quantum Mechanics, Reviews of Modern Physics vol 29, (1957) pp 454-462.
  • Bryce DeWitt, R. Neill Graham, eds, The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics, Princeton Series in Physics, Princeton University Press (1973), ISBN 0-691-08131-X
  • Albert Messiah, Quantum Mechanics, English translation by G. M. Temmer of Mécanique Quantique, 1966, John Wiley and Sons, vol. I, chapter IV, section III.
  • Richard P. Feynman, QED: The Strange Theory of Light and Matter -- a popular science book about quantum mechanics and quantum field theory that contains many enlightening insights that are interesting for the expert as well
  • Marvin Chester, Primer of Quantum Mechanics, 1987, John Wiley, N.Y. ISBN 0-486-42878-8
  • Hagen Kleinert, Path Integrals in Quantum Mechanics, Statistics, Polymer Physics, and Financial Markets, 3th edition, World Scientific (Singapore, 2004)(also available online here)
  • George Mackey (2004). The mathematical foundations of quantum mechanics. Dover Publications. ISBN 0-486-43517-2.
  • Griffiths, David J. (2004). Introduction to Quantum Mechanics (2nd ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-805326-X. 
  • Omnes, Roland (1999). Understanding Quantum Mechanics. Princeton University Press. ISBN 0-691-00435-8. 
  • J. von Neumann, Mathematical Foundations of Quantum Mechanics, Princeton University Press, 1955.
  • H. Weyl, The Theory of Groups and Quantum Mechanics, Dover Publications 1950.
  • Max Jammer, "The Conceptual Development of Quantum Mechanics" (McGraw Hill Book Co., 1966)
  • Gunther Ludwig, "Wave Mechanics" (Pergamon Press, 1968) ISBN 0-08-203204-1
  • Albert Messiah, Quantum Mechanics (Vol. I), English translation from French by G. M. Temmer, fourth printing 1966, North Holland, John Wiley & Sons.
  • Eric R. Scerri, The Periodic Table: Its Story and Its Significance, Oxford University Press, 2006. Considers the extent to which chemistry and especially the periodic system has been reduced to quantum mechanics. ISBN 0-19-530573-6
  • Slobodan Macura, Jelena Radić-Perić, ATOMISTIKA, Fakultet za fizičku hemiju Univerziteta u Beogradu/Službeni list, Beograd, 2004. (stara kvantna teorija i većina utemeljivaćkih eksperimentata).


Beleške

  1. Nakon što je 1932. godine Hajzenberg dobio Nobelovu nagradu za stvaranje kvantne mehanike uloga Maksa Borna u tome bila je umanjena. Biografija Maksa Borna iz 2005. detaljno opisuje njegovu ulogu u stvaranju matrične mehanike. To je i sam Hajzenberg priznao 1950. godine u radu posvećenom Maksu Planku. Videti: Nancy Thorndike Greenspan, “The End of the Certain World: The Life and Science of Max Born (Basic Books, 2005), pp. 124 - 128, and 285 - 286.
  2. The Davisson-Germer experiment, which demonstrates the wave nature of the electron

Spoljašnje veze

Opšte:

Materijal za kurs:

Često postavljana pitanja:

Media:

Filozofija:


Šablon:Link FA Šablon:Link FA Šablon:Link FA