የሩስያ ፌዴሬሽን የትምህርት ሚኒስቴር
የሞስኮ ግዛት የራዲዮ ኢንጂነሪንግ፣ ኤሌክትሮኒክስ እና አውቶሜሽን (ቴክኒካል ዩኒቨርሲቲ) ኢንስቲትዩት
አ.አ. BERZIN፣ V.G. ሞሮዞቭ
የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ ነገሮች
አጋዥ ስልጠና
ሞስኮ - 2004
መግቢያ
የኳንተም ሜካኒክስ ከመቶ አመት በፊት ታየ እና በ1930 አካባቢ ወደ ወጥነት ያለው ፊዚካል ቲዎሪ ቅርፅ ያዘ። በአሁኑ ጊዜ በዙሪያችን ስላለው ዓለም ያለን እውቀት መሠረት ተደርጎ ይቆጠራል. ለመጠቀም በጣም ረጅም ጊዜ የኳንተም ሜካኒክስለ የተተገበሩ ተግባራትየተወሰነ የኑክሌር ኃይል(በአብዛኛው ወታደራዊ)። ይሁን እንጂ ትራንዚስተር በ 1948 ከተፈለሰፈ በኋላ
ከሴሚኮንዳክተር ኤሌክትሮኒክስ ዋና ዋና ነገሮች አንዱ እና በ 1950 ዎቹ መገባደጃ ላይ ሌዘር ተፈጠረ - የኳንተም ብርሃን አመንጪ ፣ በኳንተም ፊዚክስ ውስጥ ግኝቶች እጅግ በጣም ብዙ ተግባራዊ አቅም እንዳላቸው ግልፅ ሆነ እና ከዚህ ሳይንስ ጋር መተዋወቅ ለሙያዊ የፊዚክስ ሊቃውንት ብቻ ሳይሆን አስፈላጊ ነው ። , ግን ለሌሎች ልዩ ባለሙያዎች ተወካዮች - ኬሚስቶች, መሐንዲሶች እና ባዮሎጂስቶችም ጭምር.
የኳንተም ሜካኒክስ ከጊዜ ወደ ጊዜ የመሠረታዊ ብቻ ሳይሆን ባህሪያትን ማግኘት ስለጀመረ ተግባራዊ ሳይንስ, ችግሩ የተፈጠረው መሰረታዊ ትምህርቱን አካላዊ ያልሆኑ ልዩ ልዩ ተማሪዎችን በማስተማር ነው. ተማሪው በኮርሱ ውስጥ ለመጀመሪያ ጊዜ ከአንዳንድ የኳንተም ሃሳቦች ጋር አስተዋውቋል። አጠቃላይ ፊዚክስነገር ግን፣ እንደ አንድ ደንብ፣ ይህ ትውውቅ በዘፈቀደ እውነታዎች እና በጣም ቀላል በሆኑ ማብራሪያዎቻቸው ብቻ የተገደበ ነው። በሌላ በኩል በዩኒቨርሲቲ ፊዚክስ ትምህርት ክፍሎች የሚሰጠው ሙሉ የኳንተም ሜካኒክስ ትምህርት እውቀታቸውን የተፈጥሮን ምስጢር ለመግለጥ ሳይሆን ቴክኒካልን እና ሌሎችንም ለመፍታት ለሚፈልጉ ሰዎች በጣም አስቸጋሪ ነው. ተግባራዊ ችግሮች. የኳንተም ሜካኒክስ ኮርስ ለተማሪ የመማር ፍላጎት “ለማላመድ” ያለው ችግር የተተገበሩ specialtiesከረጅም ጊዜ በፊት ታይቷል እና እስካሁን ድረስ ሙሉ በሙሉ አልተሸነፈም ፣ ምንም እንኳን ብዙ ሙከራዎች በተግባራዊ ትግበራዎች ላይ ያተኮሩ “የሽግግር” ኮርሶችን ለመፍጠር የኳንተም ህጎች. ይህ በራሱ የኳንተም ሜካኒክስ ልዩነት ምክንያት ነው። በመጀመሪያ፣ የኳንተም ሜካኒክስን ለመረዳት፣ ተማሪው ስለ ክላሲካል ፊዚክስ ጥልቅ እውቀት ይፈልጋል፡ ኒውቶኒያን መካኒኮች፣ ክላሲካል ቲዎሪኤሌክትሮ ማግኔቲዝም ፣ ልዩ ጽንሰ-ሐሳብአንጻራዊነት፣ ኦፕቲክስ፣ ወዘተ. በሁለተኛ ደረጃ፣ በኳንተም ሜካኒክስ፣ በማይክሮ ዓለሙ ውስጥ ያሉ ክስተቶችን በትክክል ለመግለጽ፣ አንድ ሰው ግልጽነትን መስዋዕት ማድረግ አለበት። ክላሲካል ፊዚክስ ብዙ ወይም ባነሰ የእይታ ጽንሰ-ሐሳቦች ይሰራል; ከሙከራ ጋር ያላቸው ግንኙነት በአንጻራዊነት ቀላል ነው። በኳንተም ሜካኒክስ ሁኔታው የተለየ ነው። እንደ ኤል.ዲ. ኳንተም ሜካኒክስ እንዲፈጠር ከፍተኛ አስተዋጽኦ ያደረጉት ላንዳው “ከእንግዲህ መገመት የማንችለውን ነገር መረዳት ያስፈልጋል። ብዙውን ጊዜ የኳንተም ሜካኒኮችን በማጥናት ላይ ያሉ ችግሮች ብዙውን ጊዜ የሚገለጹት ረቂቅ በሆነው የሂሳብ መሣሪያ ነው ፣ ይህም የፅንሰ-ሀሳቦች እና ህጎች ግልፅነት በማጣቱ ምክንያት አጠቃቀሙ የማይቀር ነው። በእርግጥ, የኳንተም ሜካኒካል ችግሮችን እንዴት እንደሚፈታ ለማወቅ, ማወቅ ያስፈልግዎታል ልዩነት እኩልታዎች፣ ለማስተናገድ በጣም ነፃ ውስብስብ ቁጥሮች, እና እንዲሁም ብዙ ተጨማሪ ማድረግ ይችላሉ. ይህ ሁሉ ግን ከዚህ በላይ አያልፍም። የሂሳብ ስልጠናዘመናዊ ተማሪ የቴክኒክ ዩኒቨርሲቲ. ትክክለኛው የኳንተም ሜካኒክስ ችግር ከሂሳብ ጋር የተያያዘ ብቻ ሳይሆን ያን ያህልም አይደለም። እውነታው ግን የኳንተም ሜካኒክስ መደምደሚያዎች እንደማንኛውም አካላዊ ንድፈ ሐሳብ፣ መተንበይ እና ማብራራት አለበት። እውነተኛ ሙከራዎችስለዚህ፣ ረቂቅ የሂሳብ ግንባታዎችን ከሚለካ አካላዊ መጠን እና ከሚታዩ ክስተቶች ጋር ማገናኘት መማር አለብህ። ይህ ክህሎት በእያንዳንዱ ሰው በግለሰብ ደረጃ የሚዳበረው በዋናነት ችግሮችን በመፍታት እና ውጤቱን በመረዳት ነው። በተጨማሪም ኒውተን እንዲህ ብሏል:- “በሳይንስ ጥናት ውስጥ ብዙ ጊዜ ምሳሌዎች አሉ። ከህጎች የበለጠ አስፈላጊ" ከኳንተም ሜካኒክ ጋር በተያያዘ፣ እነዚህ ቃላት ብዙ እውነትን ይይዛሉ።
ለአንባቢ የቀረበው መመሪያ ለብዙ ዓመታት በ MIREA ኮርስ “ፊዚክስ 4” በማስተማር ላይ የተመሠረተ ነው ፣ ለኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ ነገሮች ፣ ለሁሉም የኤሌክትሮኒክስ እና የ RTS ፋኩልቲ ተማሪዎች እና የእነዚያ ልዩ ልዩ ተማሪዎች ተማሪዎች። የሳይበርኔትስ, ፊዚክስ ከዋና ዋናዎቹ አንዱ ነው የትምህርት ዘርፎች. የመመሪያው ይዘት እና የቁሱ አቀራረብ በበርካታ ተጨባጭ እና ተጨባጭ ሁኔታዎች ይወሰናል. በመጀመሪያ ደረጃ "ፊዚክስ 4" ኮርስ ለአንድ ሴሚስተር የተዘጋጀ መሆኑን ግምት ውስጥ ማስገባት አስፈላጊ ነበር. ስለዚህ, ከሁሉም ዘመናዊ የኳንተም ሜካኒክስ ክፍሎች, ከኤሌክትሮኒክስ ጋር በቀጥታ የሚዛመዱ እና የኳንተም ኦፕቲክስ- የኳንተም ሜካኒክስ በጣም ተስፋ ሰጭ ቦታዎች። ነገር ግን፣ በአጠቃላይ ፊዚክስ ውስጥ ካሉ ኮርሶች በተለየ እና ተግባራዊ ይሆናል። የቴክኒክ ዘርፎችእነዚህን ክፍሎች በአንድ እና በበቂ ሁኔታ ለማቅረብ ፈልገን ነበር። ዘመናዊ አቀራረብየተማሪዎችን የመቆጣጠር ችሎታ ግምት ውስጥ በማስገባት። “ፊዚክስ 4” ኮርስ ተማሪዎች የኮርሱን ሥራ እንዲያጠናቅቁ ስለሚፈልግ የመመሪያው መጠን ከንግግሮች እና ከተግባራዊ ክፍሎች ይዘት ይበልጣል። የግለሰብ ተግባራትየሚጠይቅ ራስን ማጥናት, ራስን መመርመርበንግግር እቅድ ውስጥ ያልተካተቱ ጥያቄዎች. በተማሪዎች ላይ ያተኮሩ የኳንተም መካኒኮች ላይ እነዚህን ጉዳዮች በመማሪያ መጽሃፍቶች ውስጥ ማቅረብ የፊዚክስ ክፍሎችዩኒቨርሲቲዎች, ብዙውን ጊዜ የቴክኒክ ዩኒቨርሲቲ ተማሪ የስልጠና ደረጃ ይበልጣል. ስለዚህ ይህ ማኑዋል ለኮርስ ስራ እና ለግል ስራዎች እንደ ቁሳቁስ ምንጭ ሊያገለግል ይችላል።
የመመሪያው አስፈላጊ አካል መልመጃዎች ናቸው. አንዳንዶቹ በጽሁፉ ውስጥ በቀጥታ ይሰጣሉ, የተቀሩት በእያንዳንዱ አንቀጽ መጨረሻ ላይ ይቀመጣሉ. ብዙዎቹ ልምምዶች ለአንባቢ መመሪያዎችን ያካትታሉ. ከላይ ከተገለጹት የኳንተም ሜካኒኮች ጽንሰ-ሀሳቦች እና ዘዴዎች “ያልተለመደ” ጋር በተያያዘ የአካል ብቃት እንቅስቃሴዎችን ማከናወን ትምህርቱን ለማጥናት እንደ አንድ አስፈላጊ አካል ተደርጎ መወሰድ አለበት።
1. አካላዊ አመጣጥ የኳንተም ቲዎሪ
1.1. ክላሲካል ፊዚክስን የሚቃረኑ ክስተቶች
በዚ እንጀምር አጭር መግለጫክላሲካል ፊዚክስ ሊያብራራ ያልቻለው እና በመጨረሻም የኳንተም ቲዎሪ እንዲፈጠር ምክንያት የሆኑ ክስተቶች።
የጥቁር አካል ሚዛናዊ ጨረር ስፔክትረም።በፊዚክስ ውስጥ አስታውስ
ጥቁር አካል (ብዙውን ጊዜ "ፍፁም ጥቁር አካል" ተብሎ የሚጠራው) በእሱ ላይ የሚከሰተውን ማንኛውንም ድግግሞሽ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር ሙሉ በሙሉ የሚስብ አካል ነው።
በፍጹም ጥቁር አካልእርግጥ ነው, ተስማሚ ሞዴል ነው, ግን በ ጋር ሊተገበር ይችላል ከፍተኛ ትክክለኛነትቀላል መሣሪያ በመጠቀም
የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮችን በደንብ በሚስብ ንጥረ ነገር የተሸፈነ ውስጠኛው ግድግዳ በትንሽ ቀዳዳ የተዘጋ ጉድጓድ, ለምሳሌ ጥቀርሻ (ምስል 1.1 ይመልከቱ). የግድግዳው ሙቀት T ቋሚ ከሆነ ፣ ከዚያ በኋላ በግድግዳዎቹ ንጥረ ነገሮች መካከል የሙቀት ሚዛን ይመሰረታል ።
ሩዝ. 1.1. እና የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች በክፍተቱ ውስጥ. በ ውስጥ የፊዚክስ ሊቃውንት በንቃት ከተወያዩባቸው ችግሮች ውስጥ አንዱ ዘግይቶ XIXምዕተ-አመት ይህ ነበር-የሚዛን ጨረር ኃይል እንዴት ይሰራጫል።
ሩዝ. 1.2.
ድግግሞሽ? በቁጥር፣ ይህ ስርጭት በጨረር ሃይል ጥግግት u ω ይገለጻል። ምርቱ ω dω የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች በአንድ ክፍል መጠን ከ ω እስከ ω +dω ባለው ክልል ውስጥ ድግግሞሽ ያለው የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ኃይል ነው። የ Spectral energy density የሚለካው ከጉድጓዱ መክፈቻ ላይ ያለውን የጨረር ስፔክትረም በመተንተን ነው. 1.1. የ u ω የሙከራ ጥገኝነት ለሁለት የሙቀት እሴቶች በምስል ላይ ይታያል። 1.2. እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን, የኩርባው ከፍተኛው ወደ ከፍተኛ ድግግሞሾች ይቀየራል እና በበቂ ከፍተኛ ሙቀት, ድግግሞሽ ω m በአይን የሚታየው የጨረር ክልል ውስጥ ሊደርስ ይችላል. ሰውነት መብረቅ ይጀምራል, እና ተጨማሪ የሙቀት መጠን በመጨመር, የሰውነት ቀለም ከቀይ ወደ ቫዮሌት ይለወጣል.
እስካሁን ስለ የሙከራ መረጃ ተነጋግረናል። የጥቁር አካል ጨረር ስፔክትረም ፍላጎት የተከሰተው u ω ተግባር የክላሲካል ስታቲስቲካዊ ፊዚክስ ዘዴዎችን በመጠቀም በትክክል ማስላት በመቻሉ ነው። ኤሌክትሮማግኔቲክ ቲዎሪማክስዌል እንደ ክላሲካል ስታቲስቲካዊ ፊዚክስበሙቀት ሚዛን ፣ የማንኛውም ስርዓት ኃይል በሁሉም የነፃነት ደረጃዎች (የቦልትማን ቲዎረም) ላይ በእኩል ይሰራጫል። እያንዳንዱ ራሱን የቻለ የጨረር መስክ የነፃነት ደረጃ የተወሰነ ፖላራይዜሽን እና ድግግሞሽ ያለው ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ነው። በቦልትማን ቲዎሬም መሰረት፣ በሙቀት ሚዛን ውስጥ ያለው የዚህ ማዕበል አማካኝ ሃይል በሙቀት T ከ k B T ጋር እኩል ነው፣ k B = 1. 38· 10− 23 J/K የቦልዝማን ቋሚ ነው። ለዛ ነው
የት c የብርሃን ፍጥነት ነው. ስለዚህ፣ ለሚዛናዊው የጨረር ጥግግት ክላሲካል አገላለጽ ቅጹ አለው።
u ω= | k B T ω2 | |||
π2 c3 |
||||
ይህ ቀመር ታዋቂው የሬይሊግ-ጂንስ ቀመር ነው። በጥንታዊ ፊዚክስ ትክክለኛ እና በተመሳሳይ ጊዜ የማይረባ ነው። በእውነቱ ፣ በእሱ መሠረት ፣ በሙቀት ሚዛን ውስጥ በማንኛውም የሙቀት መጠን ውስጥ ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶችየዘፈቀደ ከፍተኛ ድግግሞሽ (ማለትም አልትራቫዮሌት ጨረር ፣ የኤክስሬይ ጨረርእና በሰዎች ላይ ገዳይ የሆነው ጋማ ጨረሮች እንኳን) እና የጨረሩ ድግግሞሽ ከፍ ባለ መጠን የበለጠ ኃይል ይይዛል። በተመጣጣኝ ጨረር እና በሙከራ ክላሲካል ፅንሰ-ሀሳብ መካከል ያለው ግልፅ ቅራኔ በአካላዊ ሥነ-ጽሑፍ ውስጥ ስሜታዊ ስም አግኝቷል - አልትራቫዮሌት
ጥፋት ታዋቂው እንግሊዛዊ የፊዚክስ ሊቅ ሎርድ ኬልቪን በ 19 ኛው ክፍለ ዘመን የፊዚክስ እድገትን ጠቅለል አድርጎ ሲገልጽ፣ ሚዛናዊ የሙቀት ጨረሮችን ችግር ከዋና ዋናዎቹ ያልተፈቱ ችግሮች አንዱ ብሎ እንደጠራው እናስተውል።
የፎቶ ውጤት. ሌላው የጥንታዊ ፊዚክስ “ደካማ ነጥብ” የፎቶ ኤሌክትሪክ ውጤት ሆኖ ተገኝቷል - በብርሃን ተጽዕኖ ሥር ካለው ንጥረ ነገር ኤሌክትሮኖች መውጣቱ። ያ ሙሉ በሙሉ ለመረዳት የማይቻል ነበር። የእንቅስቃሴ ጉልበትኤሌክትሮኖች በብርሃን ጥንካሬ ላይ የተመካ አይደለም, ይህም ከኤሌክትሪክ መስክ ስፋት ካሬ ጋር ተመጣጣኝ ነው.
ቪ የብርሃን ሞገድ እና በእቃው ላይ ካለው አማካይ የኃይል ፍሰት ክስተት ጋር እኩል ነው። በሌላ በኩል፣ የሚለቀቁት የኤሌክትሮኖች ኃይል በብርሃን ድግግሞሽ ላይ በእጅጉ የተመካ እና እየጨመረ በሄደ ቁጥር በመስመር ይጨምራል። ለማብራራትም አይቻልም
ቪ በክላሲካል ኤሌክትሮዳይናሚክስ ማዕቀፍ ውስጥ የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ የኃይል ፍሰት እንደ ማክስዌል ጽንሰ-ሀሳብ በድግግሞሹ ላይ የተመካ አይደለም እና ሙሉ በሙሉ በስፋት የሚወሰን ነው። በመጨረሻም ሙከራው ለእያንዳንዱ ንጥረ ነገር ተብሎ የሚጠራው መኖሩን ያሳያልየፎቶ ኤሌክትሪክ ተጽእኖ ቀይ ድንበር, ማለትም ዝቅተኛው
ድግግሞሽ ω ደቂቃ በኤሌክትሮን ማንኳኳት ይጀምራል። ከሆነ< ω min , то свет с частотойω не выбьет ни одного электрона, независимо от интенсивности.
የኮምፕተን ተጽእኖ. ክላሲካል ፊዚክስ ሊያስረዳው ያልቻለው ሌላው ክስተት በ1923 በአሜሪካዊው የፊዚክስ ሊቅ ኤ.ኮምፖን ተገኝቷል። ሲበተን አወቀ ኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር(በኤክስሬይ ድግግሞሽ ክልል ውስጥ) በነጻ ኤሌክትሮኖች ላይ, የተበታተነው የጨረር ድግግሞሽ ከተፈጠረው የጨረር ድግግሞሽ ያነሰ ይሆናል. ይህ የሙከራ እውነታ ክላሲካል ኤሌክትሮዳይናሚክስን ይቃረናል, በዚህ መሠረት የአደጋው ድግግሞሽ እና የተበታተነ ጨረር በትክክል እኩል መሆን አለበት. በተነገረው ነገር እርግጠኛ ለመሆን, አያስፈልግም ውስብስብ ሂሳብ. የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ በተሞሉ ቅንጣቶች የመበተን ክላሲካል ዘዴን ማስታወስ በቂ ነው። እቅድ
አመክንዮው እንደዚህ ያለ ነገር ነው. ተለዋጭ የኤሌክትሪክ መስክ E (t) = E 0 sinωt |
|||||
የአደጋው ሞገድ በእያንዳንዱ ኤሌክትሮኖች ላይ በኃይል F (t) = -eE (t) ይሠራል, -e - |
|||||
(ኤም ኢ | |||||
የኤሌክትሮን ክፍያ | ኤሌክትሮን ማጣደፍን a (t) =F (t)/m e ያገኛል |
||||
ኤሌክትሮን) ፣ በጊዜ ሂደት የሚለዋወጠው በአደጋው ሞገድ ውስጥ ካለው መስክ ጋር በተመሳሳይ ድግግሞሽ ω ነው። ክላሲካል ኤሌክትሮዳይናሚክስ እንደሚለው፣ ከፍጥነት ጋር የሚንቀሳቀስ ክፍያ ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶችን ያመነጫል። ይህ የተበታተነ ጨረር ነው. ድግግሞሽ ω ባለው ሃርሞኒክ ህግ መሰረት ማጣደፍ በጊዜ ከተቀየረ ተመሳሳይ ድግግሞሽ ያላቸው ሞገዶች ይወጣሉ። ከአደጋው የጨረር ድግግሞሽ ያነሰ ድግግሞሽ ያላቸው የተበታተኑ ማዕበሎች ገጽታ ክላሲካል ኤሌክትሮዳይናሚክስን በግልጽ ይቃረናል።
የአቶሚክ መረጋጋት. በ 1912 ለሁሉም ነገር በጣም አስፈላጊ የሆነ ነገር ተከሰተ. ተጨማሪ እድገትየተፈጥሮ ሳይንስ ክስተት - የአቶም መዋቅር ተብራርቷል. እንግሊዛዊ የፊዚክስ ሊቅሠ ራዘርፎርድ, ነገር ውስጥ α ቅንጣቶች መበተን ላይ ሙከራዎችን በማካሄድ, አዎንታዊ ክፍያ እና አቶም ከሞላ ጎደል መላውን የጅምላ አስኳል ውስጥ 10-12 - 10-13 ሴንቲ ልኬቶች ውስጥ ያተኮረ መሆኑን አገኘ. የኒውክሊየስ ኒውክሊየስ ከአቶሙ ራሱ ልኬቶች (በግምት 10-8 ሴ.ሜ) ጋር ሲነፃፀር ቸልተኛ ሆኖ ተገኝቷል። የሙከራውን ውጤት ለማስረዳት፣ አቶም ከፀሃይ ስርአት ጋር ተመሳሳይ በሆነ መልኩ የተዋቀረ ነው፡- ቀላል ኤሌክትሮኖች ፕላኔቶች በፀሐይ ዙሪያ እንደሚንቀሳቀሱ ሁሉ በአንድ ግዙፍ ኒውክሊየስ ዙሪያ ይንቀሳቀሳሉ የሚል መላምት አድርጎ ነበር። ኤሌክትሮኖችን በመዞሪያቸው ውስጥ የሚይዘው ሃይል የኒውክሊየስ የመሳብ ኮሎምብ ሃይል ነው። በመጀመሪያ ሲታይ እንዲህ ዓይነቱ "ፕላኔታዊ ሞዴል" በጣም ይመስላል
1 ምልክቱ በሁሉም ቦታ የሚያመለክተው አዎንታዊ የአንደኛ ደረጃ ክፍያ = 1.602 · 10− 19 ሲ ነው።
ማራኪ፡ ግልጽ፣ ቀላል እና ከራዘርፎርድ የሙከራ ውጤቶች ጋር የሚስማማ ነው። ከዚህም በላይ በዚህ ሞዴል ላይ በመመርኮዝ አንድ ኤሌክትሮን ብቻ የያዘውን የሃይድሮጂን አቶም ionization ኃይል መገመት ቀላል ነው. ግምት ጋር ጥሩ ስምምነት ይሰጣል የሙከራ ዋጋ ionization ጉልበት. እንደ አለመታደል ሆኖ ፣ በጥሬው የተወሰደ ፣ የአተም ፕላኔቱ ሞዴል ደስ የማይል ጉድለት አለው። እውነታው ግን ከጥንታዊ ኤሌክትሮዳይናሚክስ እይታ አንጻር እንዲህ ያለው አቶም በቀላሉ ሊኖር አይችልም; እሱ ያልተረጋጋ ነው. ይህ የሆነበት ምክንያት በጣም ቀላል ነው-ኤሌክትሮን በፍጥነት ምህዋር ውስጥ ይንቀሳቀሳል. ምንም እንኳን የኤሌክትሮኖች ፍጥነት ባይቀየርም ወደ ኒውክሊየስ (የተለመደ ወይም "ሴንትሪፔታል" ፍጥነት መጨመር) አሁንም አለ. ነገር ግን፣ ከላይ እንደተገለጸው፣ ከፍጥነት ጋር የሚንቀሳቀስ ክስ የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶችን መልቀቅ አለበት። እነዚህ ሞገዶች ኃይልን ስለሚወስዱ የኤሌክትሮኖች ኃይል ይቀንሳል. የምህዋሩ ራዲየስ ይቀንሳል እና በመጨረሻም ኤሌክትሮኖች በኒውክሊየስ ላይ መውደቅ አለባቸው. እኛ የማናቀርበው ቀላል ስሌቶች እንደሚያሳዩት የኤሌክትሮን ባህሪ "የህይወት ዘመን" ምህዋር ከ10-8 ሰከንድ ያህል ነው። ስለዚህም ክላሲካል ፊዚክስ የአተሞችን መረጋጋት ማብራራት አልቻለም።
የተሰጡት ምሳሌዎች ክላሲካል ፊዚክስ ያጋጠሙትን ሁሉንም ችግሮች አያሟሉም። የ 19 ኛው ክፍለ ዘመን መባቻእና XX ክፍለ ዘመናት. የኳንተም ሜካኒክስ መሳሪያዎች ሲፈጠሩ እና ወዲያውኑ ትክክለኛውን ማብራሪያ መስጠት የምንችልበትን መደምደሚያዎች በኋላ ሙከራውን የሚቃረኑ ሌሎች ክስተቶችን እንመለከታለን። በቲዎሪ እና በሙከራ መረጃ መካከል ያሉ ቅራኔዎችን ቀስ በቀስ ማጠራቀም ያንን እውን እንዲሆን አድርጓል ክላሲካል ፊዚክስ"ሁሉም ነገር ደህና አይደለም" እና ሙሉ በሙሉ አዲስ ሀሳቦች ያስፈልጋሉ.
1.2. የፕላንክ መላምት ስለ oscillator energy quantization
ታኅሣሥ 2000 የኳንተም ቲዎሪ መቶኛ ዓመት ሆኖታል። ይህ ቀን ከማክስ ፕላንክ ሥራ ጋር የተያያዘ ነው, እሱም በተመጣጣኝ የሙቀት ጨረር ላይ ያለውን ችግር ለመፍታት ሀሳብ አቅርቧል. ለቀላልነት ፕላንክ እንደ ክፍተት ግድግዳ ንጥረ ነገር ሞዴል ሆኖ መረጠ (ምስል 1.1 ይመልከቱ) የተሞሉ ኦስሲሊተሮች ስርዓት ፣ ማለትም ማከናወን የሚችሉ ቅንጣቶች። harmonic ንዝረቶችበተመጣጣኝ አቀማመጥ አቅራቢያ. ω የ oscillator ተፈጥሯዊ ድግግሞሽ ከሆነ, ከዚያም ተመሳሳይ ድግግሞሽ ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶችን ለመምጠጥ እና ለመሳብ ይችላል. በስእል ውስጥ የግድግዳው ግድግዳዎች ይፍቀዱ. 1.1. ሁሉንም ሊሆኑ የሚችሉ የተፈጥሮ ድግግሞሾችን ኦስሲሊተሮችን ይይዛል። ከዚያም የሙቀት ምጣኔ (thermal equilibrium) ከተመሠረተ በኋላ በኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ውስጥ ያለው አማካኝ ኃይል ከድግግሞሽ ω ጋር እኩል መሆን አለበት። በገጽ 5 ላይ የተሰጠውን ምክንያት በማስታወስ፣ ሚዛኑን የጨረር እፍጋቱን በሚከተለው መልክ እንፃፍ።
1 በላቲን “ኳንተም” የሚለው ቃል በቀጥታ ሲተረጎም “ክፍል” ወይም “ቁራጭ” ማለት ነው።
በምላሹ፣ የኢነርጂ ኳንተም ከኦscillator ድግግሞሽ ጋር ተመጣጣኝ ነው።
አንዳንድ ሰዎች በሳይክል ፍሪኩዌንሲው ምትክ መጠቀም ይመርጣሉ ω መስመራዊ ፍሪኩዌንሲ ተብሎ የሚጠራው ν =ω/ 2π፣ ይህም በሰከንድ የመወዛወዝ ብዛት ጋር እኩል ነው። ከዚያም ለኃይል ኳንተም አገላለጽ (1.6) በቅጹ ውስጥ ሊጻፍ ይችላል
ε = h ν. |
እሴቱ h = 2π 6፣ 626176 10− 34 J s ተብሎም ይጠራል። የፕላንክ ቋሚ 1 .
የ oscillator ኃይልን በቁጥር ግምት መሠረት ፕላንክ ለተመጣጣኝ ጨረር ስፔክራል ጥግግት የሚከተለውን አገላለጽ አግኝቷል።
π2 c3 | ሠ ω/kB ቲ | − 1 | |||||
በዝቅተኛ ድግግሞሽ (ω k B T) ክልል ውስጥ ፣ የፕላንክ ቀመር ከሬይሊግ-ጂንስ ቀመር (1.3) ጋር ይዛመዳል ፣ እና በከፍተኛ ድግግሞሽ (ω k B T) ፣ በሙከራው መሠረት ፣ የጨረር እፍጋቱ በፍጥነት ወደ ዜሮ ይቀየራል። .
1.3. የአንስታይን ኳንተም መላምት። ኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ
ምንም እንኳን የፕላንክ መላምት ስለ ኦሲሊተር ኢነርጂ መመዘኛ ወደ ክላሲካል ሜካኒክስ “አይመጥንም” ቢባልም ፣ በሁኔታው ሊተረጎም ይችላል ፣ እንደሚታየው ፣ የብርሃን ከቁስ አካል ጋር የመገናኘት ዘዴ የጨረራ ሃይል የሚስብ እና የሚለቀቀው በከፊል ብቻ ነው ፣ በቀመር (1.5) የተሰጠው ዋጋ. እ.ኤ.አ. በ 1900 ስለ አቶሞች አወቃቀር ምንም የሚታወቅ ነገር የለም ፣ ስለሆነም የፕላንክ መላምት እራሱ ሙሉ በሙሉ ውድቅ ማድረግ ማለት አይደለም ። ክላሲካል ህጎች. ይበልጥ ሥር ነቀል መላምት በ1905 በአልበርት አንስታይን ተገለጸ። የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ ህጎችን በመተንተን ፣ የተወሰነ ድግግሞሽ ω ከኃይል ጋር የግለሰብ ቅንጣቶችን (ፎቶዎችን) ያካተተ መሆኑን ከተቀበልን ሁሉም በተፈጥሮ እንደተገለጹ አሳይቷል ።
1 አንዳንድ ጊዜ፣ የትኛው ፕላንክ ቋሚ ማለት እንደሆነ ለማጉላት፣ “የተሻገረው ፕላንክ ቋሚ” ይባላል።
2 አሁን ይህ አገላለጽ የፕላንክ ቀመር ይባላል።
Aout የሥራው ተግባር ሲሆን ማለትም ኤሌክትሮን በእቃው ውስጥ የሚይዙትን ኃይሎች ለማሸነፍ የሚያስፈልገው ኃይል1. በቀመር (1.11) የተገለፀው የፎቶኤሌክትሮን ኢነርጂ በብርሃን ድግግሞሽ ላይ ያለው ጥገኝነት በጣም ጥሩ ስምምነት ላይ ነበር የሙከራ ጥገኝነት, እና በዚህ ቀመር ውስጥ ያለው ዋጋ ከዋጋው (1.7) ጋር በጣም ቅርብ ሆኖ ተገኝቷል. የፎቶን መላምት በመቀበል የተመጣጠነ የሙቀት ጨረር ንድፎችን ማብራራትም እንደሚቻል ልብ ይበሉ። በእርግጥ የኤሌክትሮማግኔቲክ ፊልድ ኃይልን በቁስ መቀበል እና መለቀቅ በኳንታ ይከሰታል ምክንያቱም ይህ ኃይል ያላቸው ግለሰባዊ ፎቶኖች ወደ ውስጥ ስለሚገቡ እና ስለሚለቀቁ ነው።
1.4. የፎቶን ፍጥነት
የፎቶኖች ጽንሰ-ሀሳብ መግቢያ በተወሰነ ደረጃ እንደገና ተሻሽሏል። ኮርፐስኩላር ቲዎሪስቬታ ፎቶን "እውነተኛ" ቅንጣት የመሆኑ እውነታ በኮምፕተን ተጽእኖ በመተንተን ይረጋገጣል. ከፎቶን ቲዎሪ አንጻር ሲታይ, መበታተን ኤክስሬይእንደ ግለሰብ የፎቶኖች ግጭት ኤሌክትሮኖች (ምስል 1.3 ይመልከቱ) ተብሎ ሊወከል ይችላል, በዚህ ውስጥ የኃይል እና የፍጥነት ጥበቃ ህጎች መሟላት አለባቸው.
በዚህ ሂደት ውስጥ የኃይል ጥበቃ ህግ ቅጹ አለው
ከብርሃን ፍጥነት ጋር ተመጣጣኝ, ስለዚህ | ||||||||
የኤሌክትሮን ኃይል መግለጫ ያስፈልጋል | ||||||||
አንጻራዊ በሆነ መልኩ ውሰድ፣ ማለትም | ||||||||
ኢል = እኔ c2, | ኢኤል= | |||||||
m e 2c 4+ p 2c 2 | ||||||||
የት p ከፎቶን ጋር ከተጋጨ በኋላ የኤሌክትሮን ሞመንተም መጠን, am | ||||||||
ኤሌክትሮን. በኮምፕተን ተፅእኖ ውስጥ የኃይል ጥበቃ ህግ ይህንን ይመስላል |
||||||||
ω + እኔ c2 = ω+ | ||||||||
m e 2c 4+ p 2c 2 | ||||||||
በነገራችን ላይ ወዲያውኑ ከዚህ ግልጽ ነው ω< ω ; это наблюдается и в эксперименте. Чтобы записать закон сохранения импульса в эффекте Комптона, необходимо найти выражение для импульса фотона. Это можно сделать на основе следующих простых рассуждений. Фотон всегда движется со скоростью светаc , но, как известно из теории относительности, частица, движущаяся со скоростью света, должна
ዜሮ ክብደት አላቸው. ስለዚህ በዚህ መንገድ ከ አጠቃላይ መግለጫለአንጻራዊነት
energy E =m 2 c 4 +p 2 c 2 በመቀጠል የፎቶን ሃይል እና ሞመንተም ከግንኙነት E =pc ጋር የተያያዙ ናቸው። ቀመር (1.10) በማስታወስ, እናገኛለን
አሁን በኮምፕተን ተፅእኖ ውስጥ የፍጥነት ጥበቃ ህግ እንደ ሊፃፍ ይችላል።
ለአንባቢ የምንተወው የእኩልታዎች ስርዓት (1.12) እና (1.18) መፍትሄው ወደ ይመራል የሚከተለው ቀመርየተበታተነ ጨረር የሞገድ ርዝመት ለመለወጥ ∆λ =λ - λ:
ጨረሩ የተበታተነበት ክፍል (mass m) ያለው የኮምፕተን የሞገድ ርዝመት ይባላል። m = m e = 0.911 · 10− 30 ኪ.ግ የኤሌክትሮን ብዛት ከሆነ፣ λ C = 0.0243 · 10- 10 ሜትር የ ∆λ የመለኪያ ውጤቶች በኮምፖን እና ከዚያም በሌሎች በርካታ ሙከራዎች ሙሉ በሙሉ ይጣጣማሉ። የቀመር ትንበያዎች (1.19) እና የፕላንክ ቋሚ እሴት ፣ በገለፃ (1.20) ውስጥ የተካተተ ፣ በተመጣጣኝ የሙቀት ጨረር እና በፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ ላይ ከተደረጉት ዋጋዎች ጋር ይዛመዳል።
የብርሃን ፎቶን ቲዎሪ ከመጣ በኋላ እና በርካታ ክስተቶችን በማብራራት ረገድ ከተሳካለት በኋላ, አንድ እንግዳ ሁኔታ ተከሰተ. እንደ እውነቱ ከሆነ, ለጥያቄው መልስ ለመስጠት እንሞክር-ብርሃን ምንድን ነው? በአንድ በኩል ፣ በፎቶ ኤሌክትሪክ እና በኮምፕተን ተፅእኖ ውስጥ እንደ ቅንጣቶች ጅረት ይሠራል - ፎቶኖች ፣ ግን በሌላ በኩል ፣ የጣልቃ ገብነት እና የመለጠጥ ክስተቶች እንዲሁ ብርሃን የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ መሆኑን ያለማቋረጥ ያሳያሉ። በ"ማክሮስኮፒክ" ልምድ ላይ በመመስረት፣ ቅንጣት የተወሰነ መጠን ያለው እና በተወሰነ አቅጣጫ ላይ የሚንቀሳቀስ ነገር እንደሆነ እናውቃለን፣ እና ማዕበል የጠፈር ክልልን ይሞላል፣ ያም ቀጣይነት ያለው ነገር ነው። እነዚህን ሁለት እርስ በርስ የሚጋጩ የአመለካከት ነጥቦችን እንዴት በአንድ ላይ ማዋሃድ እንደሚቻል አካላዊ እውነታ- የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር? ለብርሃን የሞገድ - ቅንጣት አያዎ (ወይም ፈላስፋዎች ለማለት እንደሚመርጡት፣ ሞገድ - ቅንጣቢ ጥምርታ) በኳንተም መካኒኮች ብቻ ተብራርቷል። የዚህን ሳይንስ መሰረታዊ ነገሮች ካወቅን በኋላ ወደ እሱ እንመለሳለን.
1 የማዕበል ቬክተር ሞጁል የሞገድ ቁጥር ተብሎ እንደሚጠራ አስታውስ.
መልመጃዎች
1.1. የአንስታይን ቀመር (1.11) በመጠቀም ቀይ መኖሩን ያብራሩየቁስ ድንበሮች. ω ደቂቃ ለፎቶ ውጤት. ይግለጹω ደቂቃ በኤሌክትሮን ሥራ ተግባር በኩል
1.2. በኮምፕተን ተጽእኖ ውስጥ የጨረር ሞገድ ርዝመት ለውጥን (1.19) መግለፅ.
ፍንጭ፡ እኩልነትን (1.14) በ c መከፋፈል እና በሞገድ ቁጥር እና ድግግሞሽ (k =ω/c) መካከል ያለውን ግንኙነት በመጠቀም እንጽፋለን።
p2 + m2 e c2 = (k - k) + እኔ ሐ.
ሁለቱንም ጎኖች ካጣን በኋላ, እናገኛለን
የት ϑ በምስል ላይ የሚታየው የተበታተነ አንግል ነው. 1.3. የ (1.21) እና (1.22) የቀኝ እጆችን በማመሳሰል ወደ እኩልነት ደርሰናል
me c (k - k) = kk (1 -cos ϑ) .
ይህንን እኩልነት በ2π ለማባዛት፣ በ m eckk ለመካፈል እና ከማዕበል ቁጥሮች ወደ የሞገድ ርዝመት (2π/k =λ) ለመሸጋገር ይቀራል።
2. የአቶሚክ ኢነርጂ ብዛት። የማይክሮፓርተሎች ሞገድ ባህሪያት
2.1. የቦህር አቶሚክ ቲዎሪ
በቀጥታ ወደ ዘመናዊው የኳንተም ሜካኒክስ ጥናት ከመቀጠላችን በፊት፣ የፕላንክን የቁጥር ሃሳብ በአቶሚክ መዋቅር ችግር ላይ ለመተግበር የተደረገውን የመጀመሪያ ሙከራ በአጭሩ እንወያያለን። እ.ኤ.አ. በ 1913 በኒልስ ቦህር ስለቀረበው አቶም ንድፈ ሀሳብ እንነጋገራለን ። ቦኽር ለራሱ ያስቀመጠው ዋና አላማ በ1908 በሪትዝ የተቀናበረውን የሃይድሮጂን አቶም ልቀት ስፔክትረም ውስጥ ያለውን አስገራሚ ቀላል ንድፍ ማብራራት ነበር፣ እሱም በ 1908 ጥምር መርህ ተብሎ የሚጠራው። በዚህ መርህ መሰረት, በሃይድሮጂን ስፔክትረም ውስጥ ያሉት የሁሉም መስመሮች ድግግሞሾች እንደ የተወሰኑ መጠኖች ልዩነት ሊወከሉ ይችላሉ T (n) ("ውሎች"), ቅደም ተከተላቸው በቁጥር ውስጥ ይገለጻል.
የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ መርሆች.
| የመለኪያ ስም | ትርጉም |
| የጽሑፍ ርዕስ፡- | የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ መርሆች. |
| ሩቢክ (ጭብጥ ምድብ) | ሜካኒክስ |
በ1900 ዓ.ም. ጀርመናዊው የፊዚክስ ሊቅ ማክስ ፕላንክ የብርሃን ልቀትን እና በቁስ አካል መምጠጥ በተወሰኑ ክፍሎች - ኳንታ ፣ እና የእያንዳንዱ ኳንተም ኃይል ከሚወጣው የጨረር ድግግሞሽ ጋር ተመጣጣኝ ነው ብለዋል ።
የሚለቀቀው (ወይም የሚወሰድ) የጨረር ድግግሞሽ የት አለ፣ እና h የፕላንክ ቋሚ ተብሎ የሚጠራው ሁለንተናዊ ቋሚ ነው። በዘመናዊ መረጃ መሠረት
ሸ = (6.62618 0.00004) ∙ 10 -34 ጄ.
የፕላንክ መላምት የኳንተም ፅንሰ-ሀሳቦች መፈጠር መነሻ ነበር ይህም በመሠረታዊ አዲስ ፊዚክስ መሠረት - የማይክሮ ዓለም ፊዚክስ ፣ ይባላል። ኳንተም ፊዚክስ. የዴንማርካዊው የፊዚክስ ሊቅ ኒልስ ቦህር እና የእሱ ትምህርት ቤት ጥልቅ ሀሳቦች ምስረታ ላይ ትልቅ ሚና ተጫውተዋል። በኳንተም ሜካኒክስ ስር የቁስ አካል እና ሞገድ ባህሪያት ወጥነት ያለው ውህደት ነው። ማዕበል በጠፈር ውስጥ በጣም የተራዘመ ሂደት ነው (በውሃ ላይ ያሉ ሞገዶችን አስታውሱ) እና ቅንጣት ከማዕበል የበለጠ የአካባቢ ነገር ነው። በተወሰኑ ሁኔታዎች ውስጥ ብርሃን እንደ ሞገድ ሳይሆን እንደ ቅንጣቶች ጅረት ይሠራል። በተመሳሳይ ጊዜ, የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች አንዳንድ ጊዜ የሞገድ ባህሪያትን ያሳያሉ. በክላሲካል ቲዎሪ ማዕቀፍ ውስጥ, ሞገድ እና ኮርፐስኩላር ባህሪያትን ማዋሃድ የማይቻል ነው. በዚህ ምክንያት, የማይክሮ ዓለሙን ህግጋት የሚገልጽ አዲስ ንድፈ ሃሳብ መፍጠር ለማክሮስኮፕ እቃዎች ትክክለኛ የሆኑትን የተለመዱ ጽንሰ-ሐሳቦችን መተው አስከትሏል.
ጋር የኳንተም ነጥብበራዕይ ረገድ ሁለቱም ብርሃን እና ቅንጣቶች ሁለቱንም ሞገድ እና ኮርፐስኩላር ባህሪያትን የሚያሳዩ ውስብስብ ነገሮች ናቸው (የማዕበል-ቅንጣት ድብልታ ተብሎ የሚጠራው)። የኳንተም ፊዚክስ መፈጠር የተቀሰቀሰው የአቶሙን አወቃቀር እና የአተሞችን ልቀቶች ስልቶች ለመረዳት በተደረጉ ሙከራዎች ነው።
በ 19 ኛው ክፍለ ዘመን መገባደጃ ላይ ብርሃን በብረት ላይ በሚወድቅበት ጊዜ ኤሌክትሮኖች ከኋለኛው እንደሚለቁ ታወቀ. ይህ ክስተት ተጠርቷል የፎቶ ውጤት.
በ1905 ዓ.ም. አንስታይን የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖን በኳንተም ቲዎሪ መሰረት አብራርቷል። በሞኖክሮማቲክ ብርሃን ጨረር ውስጥ ያለው ኃይል ከሸ ጋር እኩል የሆነ ክፍሎችን ያቀፈ ነው የሚለውን ግምት አስተዋወቀ። የብዛቱ h አካላዊ ልኬት እኩል ነው። ጊዜ∙ኢነርጂ=ርዝመት∙impulse=የማዕዘን ፍጥነት።ድርጊት ተብሎ የሚጠራው መጠን ይህ ልኬት አለው፣ እና ከዚህ ጋር በተያያዘ h የእንቅስቃሴ ኤለመንታሪ ኳንተም ይባላል። እንደ አንስታይን ገለጻ፣ በብረት ውስጥ ያለ ኤሌክትሮን ይህን የመሰለ የሃይል ክፍል በመምጠጥ ከብረት የመውጣት ስራ ይሰራል እና የእንቅስቃሴ ሃይል ያገኛል።
E k = h - A ውጭ.
ይህ የአንስታይን እኩልነት ለፎቶ ኤሌክትሪክ ውጤት ነው።
የተለዩ የብርሃን ክፍሎች በኋላ (በ 1927 ዓ.ም.) ተጠርተዋል ፎቶኖች.
በሳይንስ ውስጥ ፣ የሂሳብ መሳሪያዎችን በሚወስኑበት ጊዜ ሁል ጊዜ ከታዩ የሙከራ ክስተቶች ተፈጥሮ መቀጠል አለበት። ጀርመናዊው የፊዚክስ ሊቅ ሽሮዲንገር የተለየ ስልት በመሞከር ትልቅ ስኬት አስመዝግቧል ሳይንሳዊ ምርምርበመጀመሪያ ሒሳብ, እና ከዚያም አካላዊ ትርጉሙን መረዳት እና, በውጤቱም, የኳንተም ክስተቶች ተፈጥሮ ትርጓሜ.
የኳንተም መካኒኮች እኩልታዎች ሞገድ መሆን እንዳለባቸው ግልጽ ነበር (ከሁሉም በኋላ የኳንተም እቃዎች አሏቸው የሞገድ ባህሪያት). እነዚህ እኩልታዎች የተስተካከሉ መፍትሄዎች ሊኖራቸው ይገባል (የኳንተም ክስተቶች የማስተዋል አካላት አሏቸው)። የዚህ አይነት እኩልታዎች በሂሳብ ይታወቁ ነበር። በእነሱ ላይ በመመስረት፣ Schrödinger የሞገድ ተግባር ʼψʼʼ ጽንሰ-ሀሳብን በመጠቀም ሀሳብ አቅርቧል። በX ዘንግ ላይ በነፃነት ለሚንቀሳቀስ ቅንጣት፣ የሞገድ ተግባር ψ = e - i|h(Et-px)፣ p ሞመንተም፣ x አስተባባሪ፣ ኢ-ኢነርጂ፣ h የፕላንክ ቋሚ ነው። የ ʼψʼʼ ተግባር ብዙውን ጊዜ የሞገድ ተግባር ይባላል ምክንያቱም ገላጭ ተግባር እሱን ለመግለጽ ጥቅም ላይ ይውላል።
በኳንተም ሜካኒክስ ውስጥ ያለው ቅንጣት ሁኔታ በሞገድ ተግባር ይገለጻል፣ ይህም በአንድ የተወሰነ የጠፈር ቦታ ላይ ቅንጣትን የማግኘት እድልን ብቻ ለመወሰን ያስችላል። የማዕበል ተግባር ነገሩን ራሱ ወይም እምቅ ችሎታዎቹን እንኳን አይገልጽም። ከሞገድ ተግባር ጋር የሚሰሩ ስራዎች የኳንተም ሜካኒካል ክስተቶችን እድሎች ለማስላት ያስችላሉ።
የኳንተም ፊዚክስ መሰረታዊ መርሆች ናቸው። የሱፐርላይዜሽን, እርግጠኛ አለመሆን, ማሟያ እና ማንነት መርሆዎች.
መርህ ሱፐርቦታዎችበክላሲካል ፊዚክስ ውስጥ ፣ እያንዳንዱ ተፅእኖ በተናጥል የሚያስከትሉት ተፅእኖዎች ድምር ከበርካታ ገለልተኛ ተፅእኖዎች ጭነት (ሱፐርላይዝም) የተገኘውን ውጤት እንዲያገኝ ያስችለዋል። በመስመራዊ እኩልታዎች ለተገለጹት ስርዓቶች ወይም መስኮች የሚሰራ ነው። ይህ መርህ በሜካኒክስ, የንዝረት ንድፈ ሃሳብ እና በጣም አስፈላጊ ነው የሞገድ ንድፈ ሐሳብአካላዊ መስኮች. በኳንተም ሜካኒክስ የሱፐርላይዜሽን መርህ ከማዕበል ተግባራት ጋር ይዛመዳል፡ ከሆነ አካላዊ ሥርዓትበሁለት ወይም ከዚያ በላይ በሆኑ የማዕበል ተግባራት በተገለጹት ግዛቶች ውስጥ ሊሆን ይችላል ψ 1፣ ψ 2፣…ψ ń፣ ከዚያ በማንኛውም የነዚህ ተግባራት ቅንጅት በተገለፀው ሁኔታ ውስጥ ሊሆን ይችላል።
Ψ=c 1 ψ 1 +c 2 ψ 2 +….+с n ψ n፣
с 1 ፣ с 2 ፣…s n የዘፈቀደ ውስብስብ ቁጥሮች ናቸው።
የሱፐርላይዜሽን መርህ የጥንታዊ ፊዚክስ ተጓዳኝ ፅንሰ-ሀሳቦችን ማሻሻል ነው። በኋለኛው መሠረት ፣ በረብሻዎች ተጽዕኖ ስር ንብረቶቹን በማይለውጥ ሚዲያ ውስጥ ፣ ማዕበሎች ከሌላው ተለይተው ይሰራጫሉ። ስለዚህ፣ በመሃልኛው ውስጥ በማንኛውም ቦታ ላይ ብዙ ሞገዶች በእሱ ውስጥ ሲሰራጩ የሚፈጠረው ሁከት ከእያንዳንዱ ማዕበል ጋር እኩል ይሆናል።
S = S 1 +S 2 +….+S n፣
S 1፣ S 2፣….. S n በማዕበል የተፈጠሩ ሁከትዎች ናቸው። ሃርሞኒክ ባልሆነ ሞገድ ውስጥ እንደ ሃርሞኒክ ሞገዶች ድምር ሊወከል ይችላል።
መርህ እርግጠኛ አለመሆንአንድ የማይክሮፓርቲካል ሁለት ባህሪያትን በአንድ ጊዜ ለመወሰን የማይቻል ነው, ለምሳሌ ፍጥነት እና መጋጠሚያዎች. የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ድርብ ኮርፐስኩላር-ሞገድ ተፈጥሮን ያንፀባርቃል። በሙከራ ውስጥ ያሉ ተጨማሪ መጠኖችን በአንድ ጊዜ የመወሰን ስህተቶች፣ ስህተቶች፣ ስህተቶች በ1925 ከተቋቋመው እርግጠኛ አለመሆን ጋር የተያያዙ ናቸው። ቨርነር ሃይሰንበርግ። እርግጠኛ አለመሆን ግንኙነቱ የማንኛውም ጥንድ ተጨማሪ መጠኖች ትክክለኛነት (ለምሳሌ ፣ መጋጠሚያው እና በእሱ ላይ ያለው የፍጥነት ትንበያ ፣ ጉልበት እና ጊዜ) የሚወሰነው በፕላንክ ቋሚ ሸ ነው። እርግጠኛ አለመሆን ግንኙነቶች በግንኙነት ውስጥ ከተካተቱት የአንደኛው መመዘኛዎች የበለጠ እርግጠኛ በሆነ መጠን የሌላው ግቤት ዋጋ የበለጠ እርግጠኛ አለመሆኑ እና በተቃራኒው። ይህ ማለት መለኪያዎቹ በአንድ ጊዜ ይለካሉ ማለት ነው.
ክላሲካል ፊዚክስ አስተምሮናል ሁሉም የነገሮች መመዘኛዎች እና ከእነሱ ጋር የሚከሰቱ ሂደቶች በማንኛውም ትክክለኛነት በአንድ ጊዜ ሊለኩ ይችላሉ። ይህ አቋም ውድቅ ተደርጓል የኳንተም ሜካኒክስ.
ዴንማርካዊ የፊዚክስ ሊቅ ኒልስ ቦህር የኳንተም ዕቃዎች ከምልከታ ዘዴዎች ጋር አንጻራዊ ናቸው ወደሚል መደምደሚያ ደርሰዋል። የኳንተም ክስተቶች መለኪያዎች ሊፈረድባቸው የሚችሉት ከእይታ ዘዴዎች ጋር ከተገናኙ በኋላ ብቻ ነው ፣ ᴛ.ᴇ። ከመሳሪያዎች ጋር. የአቶሚክ ነገሮች ባህሪ እነዚህ ክስተቶች የተከሰቱበትን ሁኔታ ከሚመዘግቡ የመለኪያ መሳሪያዎች ጋር ካለው ግንኙነት በእጅጉ ሊነጠሉ አይችሉም። መለኪያዎችን ለመለካት የሚያገለግሉ መሳሪያዎች የተለያዩ አይነት መሆናቸውን ግምት ውስጥ ማስገባት ያስፈልጋል. የተገኘው መረጃ የተለያዩ ሁኔታዎችልምድ እንደ ተጨማሪ ሊቆጠር የሚገባው በጠቅላላው ብቻ ነው የተለያዩ ልኬቶችመስጠት ይችላል። ሙሉ እይታስለ አንድ ነገር ባህሪያት. ይህ የማሟያነት መርህ ይዘት ነው።
በክላሲካል ፊዚክስ መለካት የጥናት ነገሩን እንዳይረብሽ ተደርጎ ይወሰድ ነበር። መለኪያው ዕቃውን ሳይለወጥ ይተዋል. እንደ ኳንተም ሜካኒክስ እያንዳንዱ የግለሰብ መለኪያ ማይክሮ ቁስ ያጠፋል. አዲስ መለኪያ ለማካሄድ ማይክሮ ቁስቁሱ እንደገና መዘጋጀት አለበት. ይህ የመለኪያ ውህደት ሂደትን ያወሳስበዋል. በዚህ ረገድ ቦህር የኳንተም መለኪያዎችን ማሟያነት ይሟገታል. የክላሲካል መለኪያዎች መረጃ እርስ በርስ የሚደጋገፉ አይደሉም፤ እርስ በርስ ራሳቸውን የቻሉ ትርጉም አላቸው። ማሟያ የሚከሰተው በጥናት ላይ ያሉ ነገሮች እርስ በርስ የማይነጣጠሉ እና እርስ በርስ የተያያዙ ሲሆኑ ነው.
ቦህር የማሟያነት መርህን ከፊዚካል ሳይንሶች ጋር ብቻ አቆራኝቷል፡ “የሕያዋን ፍጥረታት ታማኝነት እና የንቃተ ህሊና ያላቸው ሰዎች ባህሪያት፣ ግን ደግሞ የሰዎች ባህሎችየንጹህነት ባህሪያትን ይወክላሉ, ማሳያው በተለምዶ የሚፈልገው ተጨማሪ ዘዴመግለጫዎች. እንደ ቦህር ገለፃ ፣የህያዋን ፍጥረታት ችሎታዎች በጣም የተለያዩ እና በቅርበት የተሳሰሩ በመሆናቸው እነሱን በሚያጠኑበት ጊዜ አንድ ሰው እንደገና የማስታወሻ መረጃን ወደ ማሟያ ሂደት መሄድ አለበት። በተመሳሳይ ጊዜ ይህ የቦህር ሀሳብ በትክክል አልተገነባም.
በተወሳሰቡ ጥቃቅን እና ማክሮ ሲስተም አካላት መካከል ያሉ ግንኙነቶች ባህሪዎች እና ልዩነቶች። እንዲሁም በመካከላቸው ያለው ውጫዊ መስተጋብር ወደ ከፍተኛ ልዩነት ያመራል. ማይክሮ-እና ማክሮ ሲስተሞች በግለሰባዊነት ተለይተው ይታወቃሉ ፣ እያንዳንዱ ስርዓት ለእሱ ብቻ ሊሆኑ የሚችሉ ሁሉም ንብረቶች ስብስብ ይገለጻል። በሃይድሮጂን እና በዩራኒየም ኒውክሊየሮች መካከል ልዩነቶች አሉ ፣ ምንም እንኳን ሁለቱም የማይክሮ ሲስተሞች ናቸው። ምንም እንኳን እነዚህ ፕላኔቶች የአንድ የፀሐይ ስርዓት አካል ቢሆኑም በምድር እና በማርስ መካከል ምንም ልዩነት የላቸውም።
በዚህ ጉዳይ ላይ ስለ አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ማንነት መነጋገር እንችላለን. ተመሳሳይ ቅንጣቶች ተመሳሳይ አካላዊ ባህሪያት አላቸው: የጅምላ, የኤሌክትሪክ ክፍያ እና ሌሎች ውስጣዊ ባህሪያት. ለምሳሌ፣ በዩኒቨርስ ውስጥ ያሉት ሁሉም ኤሌክትሮኖች ተመሳሳይ እንደሆኑ ተደርገው ይወሰዳሉ። ተመሳሳይ ቅንጣቶች የማንነት መርህን ይታዘዛሉ - የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ መርህ ፣ በዚህ መሠረት ተመሳሳይ ቅንጣቶችን እንደገና በማስተካከል እርስ በእርስ የተገኙ የንጥሎች ስርዓት ሁኔታዎች በማንኛውም ሙከራ ውስጥ ሊለዩ አይችሉም።
ይህ መርህ በጥንታዊ እና ኳንተም ሜካኒክስ መካከል ያለው ዋና ልዩነት ነው. በኳንተም ሜካኒክስ፣ ተመሳሳይ ቅንጣቶች ግለሰባዊነት የላቸውም።
የአቶም እና የአቶሚክ ኒውክሊየስ መዋቅር. የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች.
ስለ ቁስ አወቃቀሩ የመጀመሪያዎቹ ሀሳቦች በጥንቷ ግሪክ በ6-4 ኛው ክፍለ ዘመን ተነሱ. ዓ.ዓ. አርስቶትል ቁስን ቀጣይ እንደሆነ አድርጎ ይቆጥረዋል፣ ᴛ.ᴇ. በተፈለገው መጠን ወደ ትናንሽ ክፍሎች ሊፈጭ ይችላል, ነገር ግን የበለጠ የማይከፋፈል ትንሹን ቅንጣት ፈጽሞ አይደርስም. Democritus በዓለም ውስጥ ያለው ነገር ሁሉ አተሞች እና ባዶነትን ያቀፈ እንደሆነ ያምን ነበር። አተሞች በጣም ትንሹ የቁስ አካል ናቸው፣ ትርጉሙም “የማይከፋፈል” ማለት ነው፣ እና በዲሞክሪተስ እይታ፣ አቶሞች የተሰነጠቀ ወለል ያላቸው ሉሎች ናቸው።
ይህ የዓለም እይታ እስከ 19 ኛው ክፍለ ዘመን መጨረሻ ድረስ ነበር. በ1897 ዓ.ም. ጆሴፍ ጆን ቶምሰን (1856-1940ᴦ. ኤሌክትሮን ከአቶሞች ውስጥ እንደሚበር እና አሉታዊ እንደሆነ ታውቋል የኤሌክትሪክ ክፍያ. የኤሌክትሮን ክፍያ ዋጋ ሠ= 1.6.10 -19 ሲ (Coulomb), ኤሌክትሮኖች ብዛት ኤም=9.11.10 -31 ኪ.
የኤሌክትሮን ግኝት ከተገኘ በኋላ ቶምሰን በ1903 አቶም አወንታዊ ቻርጅ ያለው ሉል ነው ሲል መላምቱን ገልጿል፣ ኤሌክትሮኖች ያላቸው አሉታዊ ክሶች በዘቢብ መልክ የተጠላለፉ ናቸው። አዎንታዊ ክፍያ ከአሉታዊ ክፍያ ጋር እኩል ነው, በአጠቃላይ አቶም በኤሌክትሪክ ገለልተኛ ነው (ጠቅላላ ክፍያ 0 ነው).
እ.ኤ.አ. በ 1911 ኤርነስት ራዘርፎርድ አንድ ሙከራ ሲያካሂድ አዎንታዊ ክፍያ በአቶም መጠን ውስጥ እንደማይሰራጭ ነገር ግን በውስጡ ትንሽ ክፍል ብቻ እንደሚይዝ አረጋግጧል። ከዚህ በኋላ የአቶምን ሞዴል አቀረበ, እሱም ከጊዜ በኋላ ፕላኔታዊ ተብሎ ይጠራ ነበር. በዚህ ሞዴል መሠረት አንድ አቶም በእውነቱ ሉል ነው ፣ በመካከላቸው አዎንታዊ ክፍያ አለ ፣ የዚህ ሉል ትንሽ ክፍል ይይዛል - ከ10-13 ሴ.ሜ። አሉታዊ ክፍያየኤሌክትሮን ሼል ተብሎ በሚጠራው ውጫዊ ላይ ይገኛል.
የበለጠ የላቀ የኳንተም ሞዴልአቶም በራዘርፎርድ ላብራቶሪ ውስጥ በመሥራት በዴንማርክ የፊዚክስ ሊቅ ኤን ቦህር በ1913 ቀርቦ ነበር። የራዘርፎርድን አቶሚክ ሞዴልን እንደ መሰረት አድርጎ በመውሰድ ከጥንታዊ ሃሳቦች ጋር በሚቃረኑ አዳዲስ መላምቶች ጨምሯል። እነዚህ መላምቶች የቦህር ፖስታዎች በመባል ይታወቃሉ። ወደሚከተለው ቀቅለው።
1. በአቶም ውስጥ ያለው እያንዳንዱ ኤሌክትሮን የተረጋጋ መስራት ይችላል የምሕዋር እንቅስቃሴየኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮችን ሳያመነጭ ወይም ሳይወስድ በተወሰነ የኢነርጂ እሴት በተወሰነ ምህዋር ውስጥ። በነዚህ ግዛቶች፣ አቶሚክ ሲስተሞች የተለየ ተከታታይ የሚፈጥሩ ሃይሎች አሏቸው፡ E 1፣ E 2፣…E n. የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች በመልቀቃቸው ወይም በመምጠጥ ምክንያት የሚመጣ ማንኛውም የኃይል ለውጥ ከአንዱ ግዛት ወደ ሌላ በድንገት ሊከሰት ይችላል።
2. ኤሌክትሮን ከአንዱ ሲያልፍ የማይንቀሳቀስ ምህዋርበሌላ በኩል ደግሞ ጉልበት ይወጣል ወይም ይዋጣል. ኤሌክትሮን ከአንድ ምህዋር ወደ ሌላ በሚሸጋገርበት ጊዜ የአቶም ኃይል ከ E m ወደ E n ከተቀየረ, ከዚያም h. ቁ= E m - E n, የት ቁ- የጨረር ድግግሞሽ.
ቦህር በጣም ቀላሉን የሃይድሮጂን አቶምን ለማስላት እነዚህን ፖስቶች ተጠቅሟል።
አወንታዊ ክፍያው የተከማቸበት ክልል ኒውክሊየስ ይባላል። አስኳል አወንታዊ የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶችን ያካትታል የሚል ግምት ነበር። እነዚህ ቅንጣቶች ፕሮቶን (ፕሮቶን በግሪክ መጀመሪያ ማለት ነው) የሚባሉት በራዘርፎርድ በ1919 ተገኝተዋል። በሞጁል ውስጥ ያለው ክፍያ ከኤሌክትሮን ክፍያ ጋር እኩል ነው (ግን አዎንታዊ) ፣ የፕሮቶን ብዛት 1.6724.10 -27 kᴦ ነው። ናይትሮጅንን ወደ ኦክሲጅን በለወጠው ሰው ሰራሽ የኒውክሌር ምላሽ የፕሮቶን መኖር ተረጋግጧል። ናይትሮጅን አተሞች በሂሊየም ኒዩክሊየይ ተበታትነው ነበር. ውጤቱም ኦክስጅን እና ፕሮቶን ነበር. ፕሮቶን የተረጋጋ ቅንጣት ነው።
እ.ኤ.አ. በ 1932 ጄምስ ቻድዊክ ምንም የኤሌክትሪክ ኃይል የሌለበት እና በጅምላ የሚጠጋ ቅንጣትን አገኘ ። እኩል ክብደትፕሮቶን ይህ ቅንጣት ኒውትሮን ተብሎ ይጠራ ነበር። የኒውትሮን ክብደት 1.675.10 -27 ኪ.ሰ. የኒውትሮን ንጥረ ነገር የተገኘው የአልፋ ቅንጣቶች ያሉት የቤሪሊየም ሳህን በጨረር ምክንያት ነው። ኒውትሮን ያልተረጋጋ ቅንጣት ነው። የክፍያ እጥረት የአተሞችን አስኳል የመግባት ቀላል ችሎታውን ያብራራል።
የፕሮቶን እና የኒውትሮን ግኝት የአተም ፕሮቶን-ኒውትሮን ሞዴል እንዲፈጠር ምክንያት ሆኗል. በ 1932 በሶቪየት የፊዚክስ ሊቃውንት ኢቫኔንኮ, ጋፖን እና የጀርመን የፊዚክስ ሊቅሃይዘንበርግ. በዚህ ሞዴል መሠረት የአንድ አቶም አስኳል ፕሮቶን እና ኒውትሮን ያካትታል, ከሃይድሮጂን ኒውክሊየስ በስተቀር አንድ ፕሮቶን ያካትታል.
የኒውክሊየስ ክፍያ የሚወሰነው በውስጡ ባሉት የፕሮቶኖች ብዛት ነው እና በምልክቱ ይገለጻል። ዜድ . የኤሌክትሮን ብዛት ከፕሮቶን እና ከኒውትሮን ብዛት ጋር ሲወዳደር እዚህ ግባ የሚባል ባለመሆኑ የአቶም አጠቃላይ ክብደት በኒውክሊየስ ብዛት ውስጥ የሚገኝ ሲሆን በውስጡ በሚገቡት ፕሮቶን እና ኒውትሮን ብዛት ይወሰናል። ተከታታይ ቁጥርቪ ወቅታዊ ሰንጠረዥሜንዴሌቭ ከተሰጠ የኬሚካል ንጥረ ነገር ኒውክሊየስ ክፍያ ጋር ይዛመዳል። የአንድ አቶም ብዛት ሀ ከኒውትሮኖች እና ፕሮቶኖች ብዛት ጋር እኩል ነው። A=Z+N, የት ዜድ - የፕሮቶን ብዛት; ኤን - የኒውትሮን ብዛት. በተለምዶ፣ ማንኛውም አካል በምልክቱ ይገለጻል፡- ኤ X z
የሚያካትቱ አስኳሎች አሉ። ተመሳሳይ ቁጥርፕሮቶኖች፣ ግን የተለያዩ የኒውትሮን ቁጥሮች፣ ᴛ.ᴇ. በጅምላ ቁጥር ይለያያል. እንደነዚህ ያሉት አስኳሎች ኢሶቶፕስ ይባላሉ. ለምሳሌ፣ 1 ኤን 1 - ተራ ሃይድሮጂን; 2 ኤን 1 - ዲዩሪየም; 3 ኤን 1 - ትሪቲየም. በጣም የተረጋጉ ኒውክሊየሮች የፕሮቶኖች ብዛት ከኒውትሮኖች ቁጥር ጋር እኩል የሆነ ወይም ሁለቱም በተመሳሳይ ጊዜ = 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 - አስማት ቁጥሮች ናቸው.
የአንድ አቶም ስፋት በግምት ከ10-8 ሴ.ሜ ነው።አንድ አቶም ከ10-13 ሴ.ሜ የሆነ ኒውክሊየስን ይይዛል።በአቶም አስኳል እና በአቶም ወሰን መካከል በአጉሊ መነጽር ሚዛን ላይ ትልቅ ቦታ አለ። በአተም ኒውክሊየስ ውስጥ ያለው ጥግግት በጣም ትልቅ ነው፣ በግምት 1.5 · 108 t/cm 3። የኬሚካል ንጥረ ነገሮችከጅምላ ኤ<50 называются легкими, а с А>50 - ከባድ. በከባድ ንጥረ ነገሮች ኒውክሊየስ ውስጥ ትንሽ ተጨናንቋል፣ ᴛ.ᴇ. ለሬዲዮአክቲቭ መበስበሳቸው ኃይለኛ ቅድመ ሁኔታ ተፈጥሯል።
ኒውክሊየስን ወደ ኑክሊዮኖች ለመከፋፈል የሚያስፈልገው ጉልበት አስገዳጅ ሃይል ይባላል። (ኑክሎኖች የፕሮቶኖች እና የኒውትሮኖች አጠቃላይ ስም ናቸው እና ወደ ሩሲያኛ ተተርጉመዋል "የኑክሌር ቅንጣቶች" ማለት ነው)
E St = Δm∙с 2,
የት Δኤም - የኑክሌር ጅምላ ጉድለት (ኒውክሊየስ በሚፈጥሩት የኒውክሊየስ እና የኒውክሊየስ ብዛት መካከል ያለው ልዩነት)።
በ1928 ዓ.ም. የቲዎሬቲካል ፊዚክስ ሊቅ ዲራክ የኤሌክትሮን ንድፈ ሃሳብ አቅርቧል. አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች እንደ ማዕበል ባህሪ ሊኖራቸው ይችላል - ሞገድ-ቅንጣት ድብልታ አላቸው. የዲራክ ቲዎሪ ኤሌክትሮን እንደ ሞገድ እና እንደ ቅንጣት ባህሪ መቼ እንደሆነ ለማወቅ አስችሏል. ከኤሌክትሮን ጋር አንድ አይነት ባህሪ ያለው ነገር ግን ከ ጋር አንድ አንደኛ ደረጃ ቅንጣት መኖር አለበት ሲል ደምድሟል አዎንታዊ ክፍያ. እንዲህ ዓይነቱ ቅንጣት በኋላ በ 1932 ተገኝቷል እና ፖዚትሮን የሚል ስም ተሰጥቶታል. አሜሪካዊው የፊዚክስ ሊቅ አንደርሰን በኮሲሚክ ጨረሮች ፎቶግራፍ ላይ ከኤሌክትሮን ጋር ተመሳሳይ የሆነ ነገር ግን በአዎንታዊ ክፍያ የአንድን ቅንጣት አሻራ አግኝቷል።
ከንድፈ ሃሳቡ የተከተለው አንድ ኤሌክትሮን እና ፖዚትሮን እርስ በእርሳቸው መስተጋብር (የመጥፋት ምላሽ) ጥንድ ፎቶኖች ይፈጥራሉ, ᴛ.ᴇ. የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር ብዛት። በተጨማሪም ይቻላል የተገላቢጦሽ ሂደትፎቶን ከኒውክሊየስ ጋር ሲገናኝ ወደ ኤሌክትሮን-ፖዚትሮን ጥንድ ሲቀየር። እያንዳንዱ ቅንጣት ከማዕበል ተግባር ጋር የተቆራኘ ነው ፣ የ amplitude ካሬ በተወሰነ መጠን ውስጥ ያለውን ቅንጣት የመለየት እድሉ ጋር እኩል ነው።
በሃያኛው ክፍለ ዘመን በ 50 ዎቹ ዓመታት ውስጥ የፀረ-ፕሮቶን እና አንቲንትሮን መኖር ተረጋግጧል.
ከ 30 ዓመታት በፊት እንኳን ኒውትሮን እና ፕሮቶን አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች እንደሆኑ ይታመን ነበር ነገር ግን በከፍተኛ ፍጥነት በሚንቀሳቀሱ ፕሮቶን እና ኤሌክትሮኖች መስተጋብር ላይ የተደረጉ ሙከራዎች እንደሚያሳዩት ፕሮቶን የበለጠ ያቀፈ ነው ። ጥቃቅን ቅንጣቶች. እነዚህ ቅንጣቶች በመጀመሪያ በጌል ማን ያጠኑት እና ኳርክስ ብለው ይጠሯቸዋል. በርካታ የኳርኮች ዓይነቶች ይታወቃሉ። 6 ጣዕሞች እንዳሉ ይገመታል፡- ዩ - ኳርክ (ወደ ላይ)፣ d-quark (ታች)፣ እንግዳ ኳርክ (እንግዳ)፣ ማራኪ ኳርክ (ማራኪ)፣ ለ - ኳርክ (ውበት)፣ t-quark (እውነት)።
እያንዳንዱ ጣዕም ኳርክ ከሶስት ቀለሞች ውስጥ አንዱ አለው: ቀይ, አረንጓዴ, ሰማያዊ. ይህ ስያሜ ብቻ ነው, ምክንያቱም የኳርክስ መጠን ከሚታየው ብርሃን የሞገድ ርዝመት በጣም ያነሰ ነው ስለዚህም ምንም ቀለም አይኖራቸውም.
የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶችን አንዳንድ ባህሪያትን እንመልከት። በኳንተም ሜካኒክስ እያንዳንዱ ቅንጣት ልዩ ተመድቧል ሜካኒካል አፍታ, በህዋ ውስጥ ካለው እንቅስቃሴም ሆነ ከመዞር ጋር ያልተገናኘ. ይህ የራሱ ሜካኒካል ጊዜ ይባላል. ማሽከርከር. ስለዚህ ኤሌክትሮን 360 o ካሽከርከሩት ወደ መጀመሪያው ሁኔታው ይመለሳል ብለው ይጠብቃሉ። በዚህ ሁኔታ, የመነሻ ሁኔታው የሚሳካው አንድ ተጨማሪ ሽክርክሪት በ 360 o ብቻ ነው. ማለትም ኤሌክትሮን ወደ ቀድሞው ሁኔታው ለመመለስ 720 o መዞር አለበት፡ ከሽክርክሪት ጋር ሲነጻጸር አለምን የምናየው በግማሽ መንገድ ብቻ ነው። ለምሳሌ, በድርብ ሽቦ ዑደት ላይ, ዶቃው 720 o በሚዞርበት ጊዜ ወደ መጀመሪያው ቦታው ይመለሳል. እንደነዚህ ያሉት ቅንጣቶች ግማሽ ኢንቲጀር ስፒን ½ አላቸው። ስፒን አንድ ቅንጣት ከተለያዩ አቅጣጫዎች ሲታይ ምን እንደሚመስል መረጃ ይሰጠናል። ለምሳሌ፣ ስፒን ʼʼ0 ያለው ቅንጣት ከአንድ ነጥብ ጋር ይመሳሰላል፡ ከሁሉም አቅጣጫ ተመሳሳይ ይመስላል። ስፒን ʼ1ʼʼ ያለው ቅንጣት ከቀስት ጋር ሊመሳሰል ይችላል፡ ከተለያየ አቅጣጫ የተለየ ይመስላል እና 360° ሲዞር ተመሳሳይ መልክ ይኖረዋል። የʼ2ʼ’ ሽክርክሪት ያለው ቅንጣት በሁለቱም በኩል ከተሳለ ቀስት ጋር ሊመሳሰል ይችላል፡ የትኛውም ቦታው በግማሽ ዙር (180°) ይደጋገማል። ከፍ ያለ እሽክርክሪት ያላቸው ቅንጣቶች በትንሹ የሙሉ ሽክርክሪት ክፍል ሲሽከረከሩ ወደነበሩበት ይመለሳሉ።
የግማሽ ኢንቲጀር እሽክርክሪት ያላቸው ቅንጣቶች ፌርሚዮን ይባላሉ፣ ኢንቲጀር ስፒን ያላቸው ቅንጣቶች ደግሞ ቦሶን ይባላሉ። እስከ ቅርብ ጊዜ ድረስ ቦሶን እና ፌርሚኖች ብቻ እንደሆኑ ይታመን ነበር ሊሆኑ የሚችሉ ዓይነቶችየማይነጣጠሉ ቅንጣቶች. በእርግጥ፣ በርካታ መካከለኛ እድሎች አሉ፣ ፌርሚኖች እና ቦሶኖች ሁለት ከባድ ጉዳዮች ናቸው። ይህ የንጥሎች ክፍል ማንኛዎች ይባላል.
የቁስ አካላት በ1923 በኦስትሪያዊው የፊዚክስ ሊቅ ቮልፍጋንግ ፓውሊ የተገኘውን የጳውሊ ማግለል መርህ ይታዘዛሉ። የፓውሊ መርሆ እንዲህ ይላል፡- በግማሽ ኢንቲጀር ስፒሎች በሁለት ተመሳሳይ ቅንጣቶች ስርዓት ውስጥ፣ በተመሳሳይ የኳንተም ሁኔታ ውስጥ ከአንድ በላይ ቅንጣቶች ሊኖሩ አይችሉም። የኢንቲጀር ሽክርክሪት ላላቸው ቅንጣቶች ምንም ገደቦች የሉም። ይህ ማለት ሁለት ተመሳሳይ ቅንጣቶች እርግጠኛ ባልሆነ መርህ ከተገለጸው ትክክለኛነት ጋር አንድ አይነት መጋጠሚያዎች እና ፍጥነቶች ሊኖራቸው አይችልም ማለት ነው። የቁስ አካላት በጣም ቅርብ የሆነ የተቀናጁ እሴቶች ካሏቸው ፍጥነታቸው የተለየ መሆን አለበት ፣ እና ስለሆነም በእነዚህ መጋጠሚያዎች ላይ ለረጅም ጊዜ መቆየት አይችሉም።
በኳንተም ሜካኒክስ ሁሉም ኃይሎች እና በቅንጣቶች መካከል ያለው መስተጋብር የኢንቲጀር ስፒል ከ 0፣1፣2 ጋር እኩል በሆነ ቅንጣቶች የተሸከሙ እንደሆኑ ይታሰባል። ይህ በሚከተለው መልኩ ይከሰታል፡- ለምሳሌ የቁስ አካል ቅንጣት መስተጋብር ተሸካሚ የሆነ (ለምሳሌ ፎቶን) ያመነጫል። በማሽቆልቆሉ ምክንያት የንጥሉ ፍጥነት ይለወጣል. በመቀጠልም ተሸካሚው ቅንጣት ወደ ሌላ የእቃው ክፍል "ይበርራል" እና በእሱ ይጠመዳል. ይህ ግጭት የሁለተኛውን ቅንጣት ፍጥነት ይለውጣል፣ በነዚህ ሁለት የቁስ ቅንጣቶች መካከል ሃይል እየሰራ እንደሆነ። በቁስ አካል ቅንጣቶች መካከል የሚለዋወጡት ተሸካሚ ቅንጣቶች ቨርቹዋል ይባላሉ ምክንያቱም ከእውነተኛዎቹ በተለየ ቅንጣት ማወቂያን በመጠቀም መመዝገብ አይችሉም። ሆኖም ግን, ሊለካ የሚችል ተጽእኖ ስለሚፈጥሩ ይኖራሉ.
ተሸካሚ ቅንጣቶች በሚሸከሙት የመስተጋብር መጠን እና በምን አይነት ቅንጣቶች እንደሚገናኙ እና በምን አይነት ቅንጣቶች እንደሚገናኙ መሰረት በማድረግ በ4 አይነት ሊመደቡ ይችላሉ።
1) የስበት ኃይል።እያንዳንዱ ቅንጣት በስበት ኃይል ተጽእኖ ስር ነው, መጠኑ በንጥሉ ክብደት እና ጉልበት ላይ የተመሰረተ ነው. ይህ ደካማ ኃይል ነው. የስበት ሃይሎች ይሠራሉ ረጅም ርቀትእና ሁልጊዜ የመሳብ ኃይሎች ናቸው. ስለዚህ፣ ለምሳሌ የስበት ኃይል መስተጋብር ፕላኔቶችን በመዞሪያቸው እና እኛን በምድር ላይ ያቆያል።
በኳንተም ሜካኒካል አቀራረብ ወደ የስበት መስክበቁስ አካል ቅንጣቶች መካከል የሚሠራው ኃይል የʼ2ʼ’ ሽክርክሪት ባለው ቅንጣት ይተላለፋል ተብሎ ይታመናል፣ እሱም በተለምዶ ግራቪቶን። የስበት ኃይል የራሱ ክብደት ስለሌለው የሚሸከመው ኃይል ረጅም ርቀት ነው. በፀሐይ እና በመሬት መካከል ያለው የስበት መስተጋብር የሚገለፀው ፀሀይን እና ምድርን የተዋቀሩ ቅንጣቶች በመለዋወጣቸው ነው። የእነዚህ ምናባዊ ቅንጣቶች መለዋወጥ ተጽእኖ ሊለካ የሚችል ነው, ምክንያቱም ይህ ተጽእኖ በፀሐይ ዙሪያ ያለው የምድር ሽክርክሪት ነው.
2) ቀጣይ እይታመስተጋብር ይፈጠራል። ኤሌክትሮማግኔቲክ ኃይሎችበኤሌክትሪክ በተሞሉ ቅንጣቶች መካከል የሚሠራ. የኤሌክትሮማግኔቲክ መስተጋብር ከስበት መስተጋብር የበለጠ ጠንካራ ነው፡- ኤሌክትሮማግኔቲክ ኃይልበሁለት ኤሌክትሮኖች መካከል የሚሰራው የስበት ኃይል 10 40 እጥፍ ያህል ነው። የኤሌክትሮማግኔቲክ መስተጋብር የተረጋጋ አተሞች እና ሞለኪውሎች (በኤሌክትሮኖች እና ፕሮቶን መካከል ያለው መስተጋብር) መኖሩን ይወስናል. ተሸካሚ ኤሌክትሮማግኔቲክ መስተጋብርፎቶን ይታያል.
3) ደካማ መስተጋብር. እሱ ለሬዲዮአክቲቪቲ ሃላፊነት ያለው እና በሁሉም የንጥረ ነገሮች ቅንጣቶች መካከል ያለው ስፒን ½ ነው። ደካማው መስተጋብር የኛን ፀሀይ ረጅም እና አልፎ ተርፎም ማቃጠልን ያረጋግጣል, ይህም በምድር ላይ ላሉ ባዮሎጂያዊ ሂደቶች ሁሉ ኃይል ይሰጣል. የደካማ መስተጋብር ተሸካሚዎች ሶስት ቅንጣቶች ናቸው - W ± እና Z 0 bosons. Οʜᴎ የተከፈቱት በ1983 ብቻ ነው። የደካማ መስተጋብር ራዲየስ እጅግ በጣም ትንሽ ነው, እና ስለዚህ ተሸካሚዎቹ ትልቅ ስብስቦች ሊኖራቸው ይገባል. በእርግጠኛነት መርህ መሰረት, ከእንደዚህ አይነት ቅንጣቶች ጋር የህይወት ዘመን ትልቅ ክብደትበጣም አጭር መሆን አለበት -10 -26 ሴ.
4) ጠንካራ መስተጋብርበፕሮቶን እና በኒውትሮን ውስጥ፣ እና በአቶሚክ ኒውክሊየስ ውስጥ ፕሮቶን እና ኒውትሮን የሚይዝ መስተጋብርን ይወክላል። የጠንካራ መስተጋብር ተሸካሚው የʼʼ1ʼʼ ሽክርክሪት ያለው ቅንጣቢ ተደርጎ ይወሰዳል፣ እሱም ብዙውን ጊዜ ግሉዮን ይባላል። ግሉኖች የሚገናኙት ከኳርክስ እና ከሌሎች ግሉኖች ጋር ብቻ ነው። ኳርኮች ለግሉኖች ምስጋና ይግባውና በጥንድ ወይም በሦስት እጥፍ ተጣብቀዋል። የጠንካራ መስተጋብር በከፍተኛ ጉልበት ይዳከማል እና ኩርኩሮች እና ግሉኖች እንደ ነጻ ቅንጣቶች መምሰል ይጀምራሉ. ይህ ንብረት አሲምፕቶቲክ ነፃነት ይባላል። በኃይለኛ ማፍጠኛዎች ላይ በተደረጉ ሙከራዎች ምክንያት የትራኮች (የእግር አሻራዎች) ፎቶግራፎች ተገኝተዋል ነጻ ኳርኮችየተወለዱት በፕሮቶን እና ፀረ-ፕሮቶኖች ግጭት ምክንያት ነው። ከፍተኛ ኃይል. ጠንካራ መስተጋብር የአቶሚክ ኒውክሊየስ አንጻራዊ መረጋጋት እና መኖርን ያረጋግጣል። ጠንካራ እና ደካማ መስተጋብር ወደ ቅንጣቶች መስተጋብር የሚያመሩ የማይክሮ አለም ሂደቶች ባህሪያት ናቸው።
ጠንካራ እና ደካማ ግንኙነቶች በሰው ዘንድ የታወቁት በ 20 ኛው ክፍለ ዘመን የመጀመሪያ ሦስተኛው በሬዲዮአክቲቭ ጥናት እና በአተሞች የቦምብ ድብደባ ውጤቶችን በመረዳት ረገድ ብቻ ነው ። የተለያዩ ንጥረ ነገሮችα-ቅንጣቶች. α ቅንጣቶች ሁለቱንም ፕሮቶን እና ኒውትሮን ያንኳኳሉ። የአስተያየቱ ዓላማ የፊዚክስ ሊቃውንት ፕሮቶን እና ኒውትሮን በአተሞች አስኳል ውስጥ ተቀምጠው እርስ በርሳቸው በጥብቅ የተሳሰሩ ናቸው ብለው እንዲያምኑ አድርጓቸዋል። ጠንካራ መስተጋብር አለ። በሌላ በኩል ራዲዮአክቲቭ ንጥረ ነገሮች α-፣ β- እና γ-rays ይለቃሉ። እ.ኤ.አ. በ 1934 ፌርሚ ለሙከራ መረጃ በበቂ ሁኔታ የመጀመሪያውን ፅንሰ-ሀሳብ ሲፈጥር ፣ በጥንካሬው ውስጥ ጉልህ ያልሆኑ ፣ ደካማ ተብለው በሚጠሩት የግንኙነቶች አተሞች ኒውክላይ ውስጥ እንዳለ መገመት ነበረበት።
የኤሌክትሮማግኔቲክ, ደካማ እና ጠንካራ መስተጋብርን ለማጣመር ሙከራዎች እየተደረጉ ነው, ስለዚህም ውጤቱ የሚጠራው ነው. ግራንድ ውህደት ንድፈ ሐሳብ. ይህ ጽንሰ-ሐሳብ በእኛ ሕልውና ላይ ብርሃን ይፈጥራል. የእኛ መኖር የፕሮቶኖች መፈጠር ውጤት ሊሆን ይችላል። ይህ የአጽናፈ ሰማይ መጀመሪያ ምስል በጣም ተፈጥሯዊ ይመስላል። የምድር ጉዳይ በዋነኛነት ፕሮቶንን ያቀፈ ነው፣ ነገር ግን በውስጡ ፀረ-ፕሮቶኖችም ሆነ አንቲኒውትሮን የለውም። ከኮስሚክ ጨረሮች ጋር የተደረጉ ሙከራዎች እንደሚያሳዩት በእኛ ጋላክሲ ውስጥ ላሉ ነገሮች ሁሉ ተመሳሳይ ነው።
የጠንካራ, ደካማ, ኤሌክትሮማግኔቲክ እና የስበት ግንኙነቶች ባህሪያት በሰንጠረዥ ውስጥ ተሰጥተዋል.
በሰንጠረዡ ውስጥ የተመለከተው የእያንዳንዱ መስተጋብር የጥንካሬ ቅደም ተከተል የሚወሰነው እንደ 1 የተወሰደው የጠንካራ መስተጋብር ጥንካሬን በተመለከተ ነው።
በአሁኑ ጊዜ በጣም የታወቁትን የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች ምደባ እንስጥ።
ፎቶ የእረፍቱ ብዛት እና የኤሌክትሪክ ክፍያ ከ 0 ጋር እኩል ነው። ፎቶን ኢንቲጀር ስፒን ያለው ሲሆን ቦሰን ነው።
ሌፕቶንስ የዚህ ክፍል ቅንጣቶች በጠንካራ መስተጋብር ውስጥ አይሳተፉም, ነገር ግን ኤሌክትሮማግኔቲክ, ደካማ እና የስበት ግንኙነቶች አሉት. ሌፕቶኖች የግማሽ ኢንቲጀር ስፒን አላቸው እና እንደ ፌርሚኖች ተመድበዋል። በዚህ ቡድን ውስጥ የተካተቱት የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች ሌፕቶን ቻርጅ የሚባል ባህሪ ተሰጥቷቸዋል። የሊፕቶን ቻርጅ፣ ከኤሌክትሪክ ክፍያ በተለየ፣ የማንኛውም መስተጋብር ምንጭ አይደለም፣ ሚናው እስካሁን ሙሉ በሙሉ አልተገለጸም። የሌፕቶን ክፍያ ዋጋ L=1 ነው፣ ለአንቲሌፕቶኖች L= -1፣ ለሁሉም ሌሎች የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች L=0።
MESONS እነዚህ በጠንካራ መስተጋብሮች ተለይተው የሚታወቁ ያልተረጋጉ ቅንጣቶች ናቸው. “ሜሶን” የሚለው ስም “መካከለኛ” ማለት ሲሆን በመጀመሪያ የተገኙት ሜሶኖች ከኤሌክትሮን ብዛት የሚበልጥ ነገር ግን ከፕሮቶን ያነሰ በመሆኑ ነው። ዛሬ ሜሶኖች ከፕሮቶን ብዛት የሚበልጡ ብዛታቸው ይታወቃል። ሁሉም ሜሶኖች ኢንቲጀር ስፒን አላቸው ስለዚህም ቦሶኖች ናቸው።
BARIONS ውስጥ ይህ ክፍልግማሽ ኢንቲጀር ስፒን (fermions) እና ከፕሮቶን ብዛት ያላነሰ የክብደት አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ቡድን ያካትታል። ብቸኛው የተረጋጋ ባሪዮን ፕሮቶን ነው፤ ኒውትሮን የተረጋጋው በኒውክሊየስ ውስጥ ብቻ ነው። Baryons በ 4 ዓይነት መስተጋብሮች ተለይተው ይታወቃሉ. በማንኛውም የኑክሌር ምላሾችእና ግንኙነቶች, አጠቃላይ ቁጥራቸው ሳይለወጥ ይቆያል.
የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ መርሆች. - ጽንሰ-ሀሳብ እና ዓይነቶች። ምድብ እና ባህሪያት "የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ መርሆዎች"። 2017, 2018.
እቅድ
መግቢያ 2
1. የኳንተም ሜካኒክስ አፈጣጠር ታሪክ 5
2. ስለ እንቅስቃሴ ከሌሎች ሳይንሶች መካከል የኳንተም ሜካኒክስ ቦታ። 14
ማጠቃለያ 17
ሥነ ጽሑፍ 18
መግቢያ
ኳንተም ሜካኒክስ የማብራሪያ ዘዴ እና የማይክሮ ፓርቲሎች እንቅስቃሴ ህጎችን (አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ፣ አተሞች ፣ ሞለኪውሎች ፣ አቶሚክ ኒውክሊየስ) እና ስርዓቶቻቸውን (ለምሳሌ ክሪስታሎች) እንዲሁም ቅንጣቶችን እና ስርዓቶችን በሚያሳዩ መጠኖች መካከል ያለውን ግንኙነት የሚያረጋግጥ ንድፈ ሀሳብ ነው። አካላዊ መጠኖች በቀጥታ የሚለካው በማክሮስኮፒክ ሙከራዎች . የኳንተም ሜካኒክስ ህጎች (ከዚህ በኋላ QM በመባል የሚታወቁት) የቁስ አካልን አወቃቀር ለማጥናት መሠረት ይሆናሉ። የአተሞችን አወቃቀር ለማብራራት፣ የኬሚካላዊ ትስስር ተፈጥሮን ለመመስረት፣ ወቅታዊ የንጥረ ነገሮች ሥርዓትን ለማስረዳት፣ የአቶሚክ ኒውክሊየስን አወቃቀር ለመረዳት እና የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶችን ባህሪያት ለማጥናት አስችለዋል።
የማክሮስኮፕ አካላት ባህሪያት የሚወሰኑት በተቀነባበሩት ቅንጣቶች እንቅስቃሴ እና መስተጋብር ስለሆነ የኳንተም ሜካኒክስ ህጎች የአብዛኞቹን የማክሮስኮፒያዊ ክስተቶች ግንዛቤን ያረጋግጣሉ. ስሌት በተቻለ መጠን, ለምሳሌ, የሙቀት ጥገኛ ለማስረዳት እና ጋዞች እና ጠጣር ያለውን ሙቀት አቅም ለማስላት, መዋቅር ለመወሰን እና ጠጣር (ብረቶች, dielectrics, ሴሚኮንዳክተሮች) ብዙ ባህሪያት ለመረዳት. የኳንተም መካኒኮችን መሰረት በማድረግ ብቻ እንደ ፍሮማግኔቲዝም ፣ ሱፐርፍሉዲቲዝም እና ሱፐርኮንዳክቲቭ ያሉ ክስተቶችን በተከታታይ ማብራራት ፣እንደ ነጭ ድንክ እና ኒውትሮን ኮከቦች ያሉ የስነ ከዋክብት አካላት ተፈጥሮን ለመረዳት እና በፀሐይ ውስጥ ያለውን የሙቀት አማቂ ምላሽ ዘዴን ለማብራራት ተችሏል ። ኮከቦች. የኳንተም ሜካኒክስ ህጎች በቀጥታ በማክሮስኮፒክ እቃዎች ባህሪ ውስጥ የሚታዩባቸው ክስተቶች (ለምሳሌ የጆሴፍሰን ውጤት) አሉ።
ስለዚህ የኳንተም ሜካኒካል ህጎች የኑክሌር ኃይል ማመንጫዎችን አሠራር መሠረት ያደረጉ ናቸው ፣ በመሬት ውስጥ ባሉ ሁኔታዎች ውስጥ የቴርሞኑክሌር ምላሾችን እድል ይወስናሉ ፣ በዘመናዊው ቴክኖሎጂ ውስጥ ጥቅም ላይ በሚውሉ ብረቶች እና ሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ በበርካታ ክስተቶች እራሳቸውን ያሳያሉ ። እንደ ኳንተም ኤሌክትሮኒክስ ያሉ በፍጥነት በማደግ ላይ ያለ የፊዚክስ መስክ መሰረቱ የጨረር ኳንተም ሜካኒካል ቲዎሪ ነው። የኳንተም ሜካኒክስ ህጎች በታለመው ፍለጋ እና አዳዲስ ቁሶች (በተለይ ማግኔቲክ፣ ሴሚኮንዳክተር እና ሱፐርኮንዳክተር ቁሶች) ለመፍጠር ጥቅም ላይ ይውላሉ። የኳንተም ሜካኒክስ በከፍተኛ ደረጃ "የምህንድስና" ሳይንስ እየሆነ መጥቷል, እውቀቱ ለምርምር የፊዚክስ ሊቃውንት ብቻ ሳይሆን ለመሐንዲሶችም አስፈላጊ ነው.
1. የኳንተም ሜካኒክስ አፈጣጠር ታሪክ
በ 20 ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ. የኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ (ክላሲካል ኤሌክትሮዳይናሚክስ) የተለመደው ክላሲካል ንድፈ ሐሳብ ከቁስ ጋር የብርሃን መስተጋብር ሂደቶችን እና በአቶም ውስጥ ለሚከሰቱ ሂደቶች የማይተገበር ሁለት (ያልተገናኙ የሚመስሉ) የክስተቶች ቡድኖች ተገኝተዋል። የመጀመሪያው የክስተቶች ቡድን የብርሃን ድርብ ተፈጥሮ (ብርሃን ምንታዌነት) ከሙከራ ማቋቋም ጋር የተያያዘ ነበር; ሁለተኛው በጥንታዊ ፅንሰ-ሀሳቦች መሠረት ፣ የአንድ አቶም የተረጋጋ መኖር ፣ እንዲሁም በአተሞች የብርሃን ልቀትን በማጥናት የተገኙትን የእይታ ዘይቤዎች ለማብራራት የማይቻል ነው ። በእነዚህ የክስተቶች ቡድኖች መካከል ግንኙነቶች መመስረት እና በአዲስ ንድፈ ሃሳብ ላይ በመመስረት እነሱን ለማስረዳት የተደረገው ሙከራ በመጨረሻ የኳንተም ሜካኒክስ ህጎችን ማግኘት ችሏል።
ለመጀመሪያ ጊዜ የኳንተም ጽንሰ-ሐሳቦች (የኳንተም ቋሚን ጨምሮ ሸ) ለሙቀት ጨረር ጽንሰ-ሐሳብ በማተኮር በ M. Planck (1900) ሥራ ውስጥ ወደ ፊዚክስ ገብተዋል.
በጥንታዊ ኤሌክትሮዳይናሚክስ እና በስታቲስቲክስ ፊዚክስ መሰረት የተገነባው በዚያን ጊዜ የነበረው የሙቀት ጨረሮች ፅንሰ-ሀሳብ ትርጉም የለሽ ውጤት አስገኝቷል ፣ ሁሉም ሃይል ይዋል ይደር እንጂ ወደ ጨረር መቀየር አለበት። ፕላንክ ይህን ተቃርኖ ፈትቶ እጅግ በጣም ደፋር በሆነ መላምት ላይ በመመስረት ከሙከራ ጋር ጥሩ ስምምነት ያላቸውን ውጤቶችን አግኝቷል። የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ልቀትን እንደ ተከታታይ ሂደት ከሚቆጥረው የጨረር ጨረር ፅንሰ-ሀሳብ በተቃራኒ ፕላንክ በተወሰኑ የኃይል ክፍሎች ውስጥ ብርሃን እንደሚፈነጥቅ ሀሳብ አቅርቧል - ኳንታ። የእንደዚህ አይነት የኃይል ኳንተም መጠን በብርሃን ድግግሞሽ ላይ የተመሰረተ ነው እና እኩል ነው ኢ=ሸ n. ከዚህ የፕላንክ ሥራ ሁለት የተሳሰሩ የእድገት መስመሮችን መፈለግ ይቻላል, በመጨረሻው የኳንተም ሜካኒክስ በሁለት ቅጾች (1927) ያበቃል.
የመጀመሪያው የሚጀምረው በአንስታይን (1905) ሥራ ሲሆን, የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ ንድፈ ሃሳብ የተሰጠው - ኤሌክትሮኖችን ከቁስ ውስጥ የማስወጣት ክስተት ነው.
የፕላንክን ሃሳብ በማዳበር ላይ፣ አንስታይን ብርሃን የሚለቀቀው እና በልዩ ክፍሎች ውስጥ የሚዋጥ ብቻ ሳይሆን - የጨረር ኳንታ ብቻ ሳይሆን የብርሃን ስርጭትም እንዲሁ በቁጥር ውስጥ ይከሰታል ፣ ማለትም ፣ ማስተዋል በራሱ ብርሃን ውስጥ ነው - ብርሃን ራሱ የተለያዩ ክፍሎችን ያቀፈ ነው - የብርሃን ኩንታ (በኋላ ፎቶኖች ተብለው ይጠሩ ነበር)። የፎቶን ኃይል ኢበፕላንክ ግንኙነት ከ n ሞገድ የመወዛወዝ ድግግሞሽ ጋር የተያያዘ ነው ኢ= ሸn.
የብርሃን ኮርፐስኩላር ተፈጥሮ ተጨማሪ ማስረጃ በ 1922 በኤ ኮምፖን ተገኝቷል, እሱም በነጻ ኤሌክትሮኖች የብርሃን መበታተን በሁለት ቅንጣቶች - ፎቶን እና ኤሌክትሮን ላይ በተፈጠረው የመለጠጥ ህግ መሰረት እንደሚከሰት በሙከራ አሳይቷል. የእንደዚህ አይነት ግጭት ኪኒማቲክስ የሚወሰነው በሃይል እና ሞመንተም ጥበቃ ህጎች እና ፎቶን ከኃይል ጋር ፣ ኢ= ሸnግፊት መባል አለበት። p = h / l = h n / c, የት ኤል- የብርሃን ሞገድ ርዝመት.
የፎቶን ጉልበት እና ጉልበት በ E = cp ይዛመዳሉ , ዜሮ ክብደት ላለው ቅንጣት በአንፃራዊነት መካኒኮች የሚሰራ። ስለዚህ, በሙከራ ተረጋግጧል, ከሚታወቁት የማዕበል ባህሪያት ጋር (የተገለጠው, ለምሳሌ, በብርሃን ልዩነት ውስጥ), ብርሃንም ኮርፐስኩላር ባህሪያት አለው: ልክ እንደ ቅንጣቶች - ፎቶን ያካትታል. ይህ የብርሃን ምንታዌነት፣ ውስብስብ ኮርፐስኩላር ሞገድ ተፈጥሮውን ያሳያል።
ምንታዌነት በቀመሩ ውስጥ አስቀድሞ ተይዟል። ኢ= ሸnከሁለት ፅንሰ-ሀሳቦች አንዱን መምረጥን የማይፈቅድ: በግራ በኩል እኩልነት ጉልበት ኢቅንጣትን ያመለክታል, እና በቀኝ በኩል - ድግግሞሽ n የሞገድ ባህሪ ነው. መደበኛ ምክንያታዊ ተቃርኖ ተነሳ: አንዳንድ ክስተቶችን ለማብራራት ብርሃን ሞገድ ተፈጥሮ እንዳለው መገመት አስፈላጊ ነበር, እና ሌሎች ለማብራራት - ኮርፐስኩላር. በመሠረቱ, የዚህ ተቃርኖ መፍታት የኳንተም ሜካኒክስ አካላዊ መሠረቶች እንዲፈጠሩ ምክንያት ሆኗል.
እ.ኤ.አ. በ 1924 ኤል ደ ብሮግሊ በ 1913 በ N. Bohr የተለጠፈውን የአቶሚክ ምህዋሮችን መጠን ለመለካት ሁኔታዎችን ማብራሪያ ለማግኘት እየሞከረ ፣ ስለ ሞገድ-ቅንጣት ምንታዌነት ዓለም አቀፍ መላምት አቀረበ። እንደ ደ ብሮግሊ ገለፃ ፣ እያንዳንዱ ቅንጣት ፣ ምንም እንኳን ተፈጥሮው ምንም ይሁን ምን ፣ ርዝመቱ ከማዕበል ጋር መያያዝ አለበት። ኤልከቅንጣው ፍጥነት ጋር የተያያዘ አርጥምርታ በዚህ መላምት መሰረት, ፎቶን ብቻ ሳይሆን ሁሉም "ተራ ቅንጣቶች" (ኤሌክትሮኖች, ፕሮቶኖች, ወዘተ) የሞገድ ባህሪያት አላቸው, በተለይም በዲፍራክሽን ክስተት ውስጥ እራሳቸውን ማሳየት አለባቸው.
በ 1927 K. Davisson እና L. Germer የኤሌክትሮን ስርጭትን ለመጀመሪያ ጊዜ ተመልክተዋል. በኋላ፣ የሞገድ ንብረቶች በሌሎች ቅንጣቶች ውስጥ ተገኝተዋል፣ እና የዴ ብሮግሊ ቀመር ትክክለኛነት በሙከራ ተረጋግጧል።
እ.ኤ.አ. በ 1926 ኢ. ሽሮዲንገር በውጫዊ የኃይል መስኮች ውስጥ የእንደዚህ ያሉ “ሞገዶች” ባህሪን የሚገልጽ ቀመር አቅርቧል ። የሞገድ መካኒኮች የተነሱት በዚህ መንገድ ነው። የ Schrödinger ሞገድ እኩልታ አንጻራዊ ያልሆኑ የኳንተም መካኒኮች መሠረታዊ እኩልታ ነው።
እ.ኤ.አ. በ 1928 ፒ ዲራክ በውጫዊ የኃይል መስክ ውስጥ የኤሌክትሮን እንቅስቃሴን የሚገልጽ አንጻራዊ እኩልታ ፈጠረ; የዲራክ እኩልታ ከአንፃራዊ የኳንተም መካኒኮች መሠረታዊ እኩልታዎች አንዱ ሆነ።
ሁለተኛው የእድገት መስመር የሚጀምረው በአንስታይን (1907) ስራ ነው, ለጠንካራዎች የሙቀት አቅም ንድፈ ሃሳብ (ይህም የፕላንክ መላምት አጠቃላይ ነው). የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች፣ የተለያየ ድግግሞሽ ያላቸው የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች ስብስብ፣ በተለዋዋጭነት ከተወሰኑ የ oscillators (oscillatory systems) ጋር እኩል ነው። የማዕበል ልቀት ወይም መሳብ ከተዛማጅ ኦስሲሊተሮች መነቃቃት ወይም እርጥበት ጋር እኩል ነው። የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች በቁስ መለቀቅ እና መምጠጥ እንደ ሃይል ኳንታ መከሰታቸው ነው። ሸ n. አንስታይን የኤሌክትሮማግኔቲክ ፊልድ oscillator ሃይልን ወደ የዘፈቀደ ተፈጥሮ ኦሲሌተር የመቁጠር ሀሳብን ጠቅለል አድርጎ አቅርቦታል። ምክንያቱም የሙቀት እንቅስቃሴጠንካራ አካላት ወደ አተሞች ንዝረት ስለሚቀነሱ፣ ጠንካራ አካል በተለዋዋጭ ሁኔታ ከኦscillators ስብስብ ጋር እኩል ነው። የእንደዚህ አይነት ኦስቲልተሮች ሃይል እንዲሁ በቁጥር ይገለጻል ፣ ማለትም በአጎራባች የኃይል ደረጃዎች መካከል ያለው ልዩነት (የመቀየሪያው ኃይል ሊኖረው የሚችለው) እኩል መሆን አለበት። ሸ n, የት n የአተሞች የንዝረት ድግግሞሽ ነው.
በ P. Debye፣ M. Born እና T. Karman የተጣራው የአንስታይን ቲዎሪ ተጫውቷል። የላቀ ሚናበጠንካራዎች ንድፈ ሐሳብ እድገት ውስጥ.
እ.ኤ.አ. በ 1913 N. Bohr የኢነርጂ ቁጥሩ ሀሳብን በአቶሚክ መዋቅር ንድፈ ሀሳብ ላይ ተተግብሯል ፣ የፕላኔቷ ሞዴል በ E. ራዘርፎርድ (1911) ከተደረጉት ሙከራዎች ውጤቶች ። በዚህ ሞዴል መሠረት, በአቶሚው መሃል ላይ አዎንታዊ የሆነ አስኳል አለ, ይህም በአጠቃላይ የአተሙ ብዛት የተከማቸ ነው; አሉታዊ ኃይል የተሞሉ ኤሌክትሮኖች በኒውክሊየስ ዙሪያ ይዞራሉ።
በክላሲካል ፅንሰ-ሀሳቦች ላይ በመመርኮዝ እንዲህ ዓይነቱን እንቅስቃሴ ከግምት ውስጥ በማስገባት አያዎ (ፓራዶክሲካል) ውጤት አስገኝቷል - የአተሞች የተረጋጋ መኖር የማይቻል ነው-በክላሲካል ኤሌክትሮዳይናሚክስ መሠረት ኤሌክትሮን በከባቢ አየር ውስጥ በተረጋጋ ሁኔታ መንቀሳቀስ አይችልም ፣ ምክንያቱም የሚሽከረከር የኤሌክትሪክ ኃይል የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶችን መልቀቅ አለበት ፣ ስለሆነም , ጉልበት ማጣት. የምህዋሩ ራዲየስ መቀነስ አለበት እና ከ10-8 ሰከንድ ባለው ጊዜ ውስጥ ኤሌክትሮን በኒውክሊየስ ላይ መውደቅ አለበት። ይህ ማለት የጥንታዊ ፊዚክስ ህጎች በኤሌክትሮኖች በአተም ውስጥ በሚንቀሳቀሱበት ጊዜ ተፈጻሚነት የላቸውም ማለት ነው ፣ ምክንያቱም አተሞች አሉ እና እጅግ በጣም የተረጋጉ ናቸው።
የአተሞችን መረጋጋት ለማብራራት ቦህር በኒውቶኒያን ሜካኒኮች በአቶሚክ ኒውክሊየስ ኤሌክትሪክ መስክ ውስጥ ኤሌክትሮን እንዲንቀሳቀስ ከሚፈቅዱት ምህዋሮች ውስጥ የተወሰኑትን የመጠን ሁኔታዎችን የሚያሟሉ ብቻ እውን መሆናቸውን ጠቁሟል። ማለትም፣ በአቶም ውስጥ (እንደ oscillator) የተለየ የኢነርጂ ደረጃዎች አሉ።
እነዚህ ደረጃዎች ለክላሲካል ምህዋር የሚወስደው እርምጃ መጠን የፕላንክ ቋሚ ኢንቲጀር ብዜት እንዲሆን የሚጠይቁትን የኒውቶኒያን መካኒኮች ህጎች ከቁጥር ሁኔታዎች ጋር በማጣመር በቦህር የተገኘ የተወሰነ ስርዓተ-ጥለትን ያከብራሉ።
ቦህር በተወሰነ የኃይል ደረጃ (ማለትም በቁጥር ሁኔታዎች የሚፈቀደውን የምህዋር እንቅስቃሴን ማከናወን) ኤሌክትሮን የብርሃን ሞገዶችን አያበራም ሲል ለጥፏል።
ጨረራ የሚከሰተው ኤሌክትሮን ከአንድ ምህዋር ወደ ሌላው ማለትም ከአንድ የኃይል ደረጃ ሲንቀሳቀስ ብቻ ነው። ኢእኔ ፣ ትንሽ ጉልበት ላለው ለሌላ ኢ k, በዚህ ሁኔታ የብርሃን ኳንተም የሚፈጠረው ሽግግሩ በሚከሰትባቸው ደረጃዎች መካከል ካለው የኃይል ልዩነት ጋር እኩል በሆነ ኃይል ነው.
ሸ n= ኢእኔ - ኢክ. (1)
እንዲህ ነው የሚነሳው። የመስመር ስፔክትረም- የአቶሚክ ስፔክትራ ዋና ባህሪ, Bohr ተቀብሏል ትክክለኛ ቀመርለሃይድሮጂን አቶም (እና ሃይድሮጂን-መሰል አተሞች) የእይታ መስመሮች ድግግሞሽ ፣ ከዚህ ቀደም የተገኙ ተጨባጭ ቀመሮችን ይሸፍናል ።
በአተሞች ውስጥ የኃይል ደረጃዎች መኖር በቀጥታ በፍራንክ-ሄርትዝ ሙከራዎች (1913-14) ተረጋግጧል. በጋዝ ላይ የሚፈነዱ ኤሌክትሮኖች ከአቶሞች ጋር በሚጋጩበት ጊዜ የተወሰነውን የኃይል መጠን ብቻ እንደሚያጡ ተደርሶበታል ይህም ከአቶም የኃይል መጠን ልዩነት ጋር እኩል ነው።
N. Bohr, የኳንተም ቋሚ በመጠቀም ሸየብርሃን ምንታዌነትን በማንፀባረቅ ይህ መጠን የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴን በአተም ውስጥ እንደሚወስን ያሳያል (እና የዚህ እንቅስቃሴ ህጎች ከህጎች በእጅጉ ይለያያሉ) ክላሲካል ሜካኒክስ). ይህ እውነታ በኋላ የተገለፀው በዲ ብሮግሊ መላምት ውስጥ በተካተቱት የሞገድ-ቅንጣት ምንታዌነት ሁለንተናዊነት ላይ ነው። የቦህር ንድፈ ሐሳብ ስኬት፣ ልክ እንደ የኳንተም ቲዎሪ ቀደምት ስኬቶች፣ የንድፈ ሃሳቡን አመክንዮአዊ ታማኝነት በመጣስ የተገኘ ሲሆን በአንድ በኩል የኒውቶኒያን መካኒኮች ጥቅም ላይ ውለው ነበር፣ በሌላ በኩል ደግሞ ሰው ሰራሽ የቁጥጥር ህጎች ለእሱ እንግዳ የሆኑ ህጎች ጥቅም ላይ ውለው ነበር። እንዲሁም ክላሲካል ኤሌክትሮዳይናሚክስን ይቃረናል። በተጨማሪም የቦህር ቲዎሪ የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴን ውስብስብ አቶሞች እና የሞለኪውላር ቦንድ መፈጠርን ማብራራት አልቻለም።
የቦር "ከፊል ክላሲካል" ንድፈ ሃሳብ ኤሌክትሮን ከአንድ የኃይል ደረጃ ወደ ሌላ በሚሸጋገርበት ጊዜ እንዴት እንደሚንቀሳቀስ ለሚለው ጥያቄ መልስ መስጠት አልቻለም.
ተጨማሪ የተጠናከረ የአቶሚክ ንድፈ ሃሳብ እድገት የኤሌክትሮን እንቅስቃሴ በምህዋሩ ውስጥ ያለውን ክላሲካል ምስል እየጠበቀ ሳለ አመክንዮአዊ ወጥነት ያለው ንድፈ ሃሳብ መገንባት አይቻልም የሚል እምነት አስከትሏል።
የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ በአተም ውስጥ አለመገለጹ በጥንታዊ መካኒኮች (ፅንሰ-ሀሳቦች) (እንደ አንድ የተወሰነ አቅጣጫ መንቀሳቀስ) አለመገለጹን ማወቅ የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴ በደረጃ መካከል ያለው ጥያቄ ከ በአተም ውስጥ የኤሌክትሮኖችን ባህሪ የሚወስኑ ህጎች ተፈጥሮ እና አዲስ ንድፈ ሀሳብ ያስፈልጋል ፣ ይህም ከአተሙ የመጀመሪያ እና የመጨረሻ የማይንቀሳቀሱ ግዛቶች ጋር የሚዛመዱ መጠኖችን ብቻ ይጨምራል።
እ.ኤ.አ. በ 1925 W. Heisenberg ከኤሌክትሮኖች መጋጠሚያዎች እና ፍጥነቶች ይልቅ የተወሰኑ ረቂቅ አልጀብራ መጠኖች - ማትሪክስ - የታዩበት መደበኛ መርሃግብር መገንባት ችሏል ። በማትሪክስ እና በሚታዩ መጠኖች መካከል ያለው ግንኙነት (የኃይል ደረጃዎች እና የኳንተም ሽግግሮች ጥንካሬ) በቀላል ወጥ ህጎች ተሰጥቷል። የሄይዘንበርግ ሥራ በ M. Born እና P. Jordan የተሰራ ነው። የማትሪክስ መካኒኮች የተነሱት በዚህ መንገድ ነው። የ Schrödinger እኩልታ ከታየ በኋላ ብዙም ሳይቆይ የሞገድ የሂሳብ አቻነት (በሽሮዲንገር እኩልታ ላይ የተመሰረተ) እና ማትሪክስ ሜካኒክስ ታይቷል። እ.ኤ.አ. በ 1926 M. Born ስለ de Broglie waves ፕሮባቢሊቲካዊ ትርጓሜ ሰጠ (ከዚህ በታች ይመልከቱ)።
በተመሳሳይ ጊዜ የዲራክ ስራዎች የኳንተም መካኒኮችን በመፍጠር ረገድ ትልቅ ሚና ተጫውተዋል. የኳንተም መካኒኮች የመጨረሻ ምስረታ እንደ ቋሚ ፊዚካል ንድፈ ሃሳብ ግልጽ መሰረት ያለው እና እርስ በርሱ የሚስማማ የሂሳብ መሳሪያ የተከሰተው ከሃይሰንበርግ (1927) ስራ በኋላ ሲሆን ይህም እርግጠኛ ያለመሆን ግንኙነት ከተቀየሰ በኋላ ነው። - የኳንተም ሜካኒክስ እኩልታዎች አካላዊ ትርጉምን የሚያበራው በጣም አስፈላጊው ግንኙነት ፣ ከጥንታዊ መካኒኮች ጋር ያለው ግንኙነት እና ሌሎች መሠረታዊ ጉዳዮች እና የኳንተም መካኒኮች የጥራት ውጤቶች። ይህ ሥራ በቦህር እና በሃይዘንበርግ ሥራዎች ውስጥ የቀጠለ እና አጠቃላይ ነበር።
ስለ አቶሞች ገለጻ ዝርዝር ትንተና ወደ ፅንሰ-ሃሳቡ አመራ (መጀመሪያ በጄ.ዩ. ኡህለንቤክ እና ኤስ. Goudsmit አስተዋወቀ እና በደብሊው ፓውሊ የተዘጋጀ) ኤሌክትሮን ከኃይል እና ብዛት በተጨማሪ አንድ ተጨማሪ የውስጥ ባህሪ (ኳንተም ቁጥር) መመደብ እንዳለበት - ማሽከርከር.
ወሳኝ ሚና የተጫወተው በደብልዩ ፓውሊ (1925) የተገኘው የማግለል መርህ ተብሎ በሚጠራው ሲሆን ይህም በአተም፣ ሞለኪውል፣ ኒውክሊየስ እና ጠንካራ አካል ፅንሰ-ሀሳብ ውስጥ መሠረታዊ ጠቀሜታ አለው።
በአጭር ጊዜ ውስጥ የኳንተም ሜካኒክስ በተሳካ ሁኔታ ለተለያዩ ክስተቶች ተተግብሯል። የአቶሚክ ስፔክትራ, ሞለኪውላዊ መዋቅር, ኬሚካላዊ ትስስር, ዲ.አይ. ሜንዴሌቭ ወቅታዊ ስርዓት, ሜታሊካል ኮንዳክሽን እና ፌሮማግኔቲዝም ንድፈ ሃሳቦች ተፈጥረዋል. እነዚህ እና ሌሎች በርካታ ክስተቶች (ቢያንስ በጥራት) ግልጽ ሆነዋል።
የኳንተም ሜካኒክስ የጨረር እና የቁስ አካላት ተለዋዋጭ ባህሪ አካላዊ ንድፈ ሃሳብን ያመለክታል። ይህ የአካላዊ አካላት, ሞለኪውሎች እና የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች ዘመናዊ ንድፈ ሐሳብ የተገነባበት መሠረት ነው. ፈጽሞ, የኳንተም ሜካኒክስየተፈጠረው የአቶምን አወቃቀር ለመረዳት በሚፈልጉ ሳይንቲስቶች ነው። ለብዙ አመታት ታዋቂ የፊዚክስ ሊቃውንት የኬሚስትሪን ገፅታዎች እና አቅጣጫዎች ያጠኑ እና የክስተቶችን ታሪካዊ ጊዜ ይከተላሉ.
እንደዚህ ያለ ጽንሰ-ሐሳብ እንደ ኳንተም ሜካኒክስ፣ወቅት የመነጨው ለረጅም ዓመታት. በ 1911 ሳይንቲስቶች N. Bohr ሐሳብ አቅርበዋል የኑክሌር ሞዴልአቶም፣ እሱም የኮፐርኒከስን ሞዴል ከፀሀይ ስርአቱ ጋር ይመሳሰላል። ከሁሉም በኋላ ስርዓተ - ጽሐይንጥረ ነገሮቹ የሚሽከረከሩበት መሃል ላይ አንድ ኮር ነበረው። በዚህ ጽንሰ-ሐሳብ ላይ በመመስረት, የአካላዊ እና ስሌቶች የኬሚካል ባህሪያትከቀላል አተሞች የተገነቡ አንዳንድ ንጥረ ነገሮች።
በእንደዚህ ዓይነት ጽንሰ-ሀሳብ ውስጥ ካሉት አስፈላጊ ጉዳዮች አንዱ ነው የኳንተም ሜካኒክስ- ይህ አቶም ያሰሩ ኃይሎች ተፈጥሮ ነው. ለኮሎምብ ህግ ምስጋና ይግባውና ኢ. ራዘርፎርድ ይህ ህግ በከፍተኛ ደረጃ የሚሰራ መሆኑን አሳይቷል። ከዚያም ኤሌክትሮኖች በመዞሪያቸው ውስጥ እንዴት እንደሚንቀሳቀሱ መወሰን አስፈላጊ ነበር. በዚህ ጊዜ ረድቷል
በእውነቱ, የኳንተም ሜካኒክስብዙውን ጊዜ እንደ የጋራ አስተሳሰብ ካሉ ጽንሰ-ሐሳቦች ጋር ይቃረናል. የጋራ አእምሮአችን የሚሰራ እና የሚያሳየው ከዕለት ተዕለት ልምዱ ሊወሰዱ የሚችሉ ነገሮችን ብቻ ነው። እና፣ በተራው፣ የእለት ተእለት ልምድ ከማክሮ አለም ክስተቶች ጋር ብቻ እና ትላልቅ እቃዎችበንዑስአቶሚክ እና በአቶሚክ ደረጃ ያሉ የቁሳቁስ ቅንጣቶች በጣም የተለያየ ባህሪ ሲኖራቸው። ለምሳሌ በማክሮኮስም ውስጥ የመለኪያ መሳሪያዎችን እና ዘዴዎችን በመጠቀም የማንኛውንም ነገር ቦታ በቀላሉ ማወቅ እንችላለን. እና የኤሌክትሮን ማይክሮፓርቲል መጋጠሚያዎችን ከለካን የመለኪያውን እና የመለኪያ መሣሪያውን መስተጋብር ችላ ማለት በቀላሉ ተቀባይነት የለውም።
በሌላ አነጋገር, እንዲህ ማለት እንችላለን የኳንተም ሜካኒክስየተለያዩ ጥቃቅን ህዋሳትን የመንቀሳቀስ ህጎችን የሚያቋቁም ፊዚካል ቲዎሪ ነው። የጥቃቅን አካላት እንቅስቃሴን ከሚገልጸው ክላሲካል ሜካኒክስ፣ የኳንተም ሜካኒክስበሁለት መልኩ ይለያያል፡-
የአንዳንድ አካላዊ መጠኖች ሊሆኑ የሚችሉ ተፈጥሮ ፣ ለምሳሌ ፣ የማይክሮፓርት ክፍል ፍጥነት እና አቀማመጥ በትክክል ሊታወቅ አይችልም ፣ የእሴቶቻቸው ዕድል ብቻ ሊሰላ ይችላል ፣
የተለየ ለውጥ, ለምሳሌ, የማይክሮፓርተል ኃይል, የተወሰኑ እሴቶች ብቻ ነው ያለው.
የኳንተም ሜካኒክስእንደዚሁም ከእንደዚህ አይነት ጽንሰ-ሀሳብ ጋር የተያያዘ ነው የኳንተም ክሪፕቶግራፊዓለምን የመለወጥ አቅም ያለው በፍጥነት በማደግ ላይ ያለ ቴክኖሎጂ ነው። የኳንተም ክሪፕቶግራፊ ዓላማ የግንኙነት እና የመረጃ ግላዊነትን ለመጠበቅ ነው። ይህ ክሪፕቶግራፊ በተወሰኑ ክስተቶች ላይ የተመሰረተ ነው እና መረጃ የኳንተም ሜካኒክስ ነገርን በመጠቀም ማስተላለፍ በሚቻልበት ጊዜ እንደነዚህ ያሉትን ጉዳዮች ይመለከታል። መረጃን የመቀበል እና የመላክ ሂደት የሚወሰነው በኤሌክትሮኖች ፣ በፎቶኖች እና በሌሎች አካላዊ ዘዴዎች እገዛ ነው ። ይመስገን የኳንተም ክሪፕቶግራፊየመስማት ችሎታን መለየት የሚያስችል የመገናኛ ዘዴ መፍጠር እና መንደፍ ይቻላል.
በአሁኑ ጊዜ, እንደ ጽንሰ-ሐሳብ ጥናት የሚያቀርቡ በጣም ብዙ ቁሳቁሶች አሉ የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ ነገሮችእና አቅጣጫዎች, እንዲሁም የኳንተም ክሪፕቶግራፊ እንቅስቃሴዎች. በዚህ ውስብስብ ንድፈ ሃሳብ ውስጥ እውቀትን ለማግኘት ይህንን አካባቢ በጥልቀት ማጥናት እና በጥልቀት መመርመር አስፈላጊ ነው. ከሁሉም በላይ የኳንተም ሜካኒክስ ከቀላል ጽንሰ-ሀሳብ የራቀ ነው, እሱም ለብዙ አመታት በታላላቅ ሳይንቲስቶች ጥናት እና ተረጋግጧል.
የኳንተም ሜካኒክስ የማይክሮ አለም መካኒክ ነው። የምታጠናቸው ክስተቶች በአብዛኛው ከስሜት ህዋሳችን በላይ ናቸው፣ ስለዚህ አንድ ሰው እነዚህን ክስተቶች የሚቆጣጠሩት ህጎች ተቃርኖ መኖሩ ሊደነቅ አይገባም።
የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ ህጎች በተወሰኑ መሰረታዊ ስብስብ ውጤቶች እንደ አመክንዮአዊ ውጤት ሊቀረጹ አይችሉም። አካላዊ ሙከራዎች. በሌላ አገላለጽ፣ በሙከራ የተሞከሩ አክሲዮሞች ሥርዓት ላይ የተመሠረተ የኳንተም ሜካኒክስ ቀረጻ እስካሁን አልታወቀም። ከዚህም በላይ አንዳንድ የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ መርሆች በመሠረቱ አይፈቅዱም የሙከራ ሙከራ. በኳንተም ሜካኒክስ ትክክለኛነት ላይ ያለን እምነት በሁሉም ነገር ላይ የተመሰረተ ነው አካላዊ ውጤቶችንድፈ ሐሳቦች ከሙከራ ጋር ይስማማሉ. ስለዚህ የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ መርሆች ውጤቶች ብቻ እንጂ መሠረታዊ ህጎቹ አይደሉም በሙከራ የተሞከሩት። በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው በኳንተም ሜካኒክስ የመጀመሪያ ጥናት ውስጥ የሚነሱ ዋና ዋና ችግሮች ከእነዚህ ሁኔታዎች ጋር የተገናኙ ናቸው።
ተመሳሳይ ተፈጥሮ ያላቸው ችግሮች፣ ግን ግልጽ በሆነ መልኩ እጅግ የላቀ፣ የኳንተም መካኒኮችን ፈጣሪዎች ገጥሟቸዋል። ሙከራዎቹ በማይክሮ አለም ውስጥ ልዩ የኳንተም ህጎች መኖራቸውን በግልፅ አመልክተዋል ነገርግን በምንም መልኩ የኳንተም ቲዎሪ ቅርፅን አይጠቁም። ይህ የኳንተም መካኒኮችን አፈጣጠር እና በተለይም የኳንተም መካኒኮች የመጀመሪያ ቀመሮች በተፈጥሮ ውስጥ ሙሉ በሙሉ የታዘዙ ስለመሆናቸው እውነተኛውን አስደናቂ ታሪክ ሊያብራራ ይችላል። በሙከራ የተገመቱ መጠኖችን ለማስላት የሚያስችሉ አንዳንድ ሕጎችን ያካተቱ ሲሆን የንድፈ ሃሳቡ ፊዚካዊ ትርጓሜ የተገኘው የሂሳብ ፎርማሊዝም በመሠረቱ ከተፈጠረ በኋላ ነው።
በዚህ ኮርስ ውስጥ የኳንተም ሜካኒክስ ስንገነባ አንከተልም። ታሪካዊ መንገድ. ተከታታዩን በጣም በአጭሩ እንገልጻለን። አካላዊ ክስተቶችየጥንታዊ ፊዚክስ ህግጋትን መሰረት በማድረግ ሊቋቋሙት ወደማይችሉ ችግሮች እንዳመሩ ለማስረዳት የተደረገ ሙከራ። በመቀጠል ፣ በቀደሙት አንቀጾች ውስጥ የተገለጹት የጥንታዊ መካኒኮች እቅድ የትኞቹ ገጽታዎች በማይክሮ ዓለሙ መካኒኮች ውስጥ መቀመጥ እንዳለባቸው እና ምን መተው እንደሚችሉ ለማወቅ እንሞክራለን ። የጥንታዊ መካኒኮችን አንድ መግለጫ ብቻ አለመቀበል ፣ ማለትም ፣ ታዛቢዎች በክፍል ቦታ ላይ ተግባራት ናቸው የሚለው መግለጫ ፣ ስርዓቶችን ከጥንታዊው በጣም የተለየ ባህሪን የሚገልጽ የሜካኒክስ እቅድ እንድንገነባ እንደሚያስችለን እናያለን። በመጨረሻ ፣ በሚቀጥሉት አንቀጾች ውስጥ የተገነባው ንድፈ ሀሳብ ከጥንታዊ ሜካኒክስ የበለጠ አጠቃላይ መሆኑን እና የኋለኛውን እንደ መገደብ እንደያዘ እናረጋግጣለን።
በታሪክ የመጀመሪያው የኳንተም መላምት በፕላንክ በ1900 የተመጣጠነ ጨረራ ፅንሰ-ሀሳብ ጋር ተያይዞ ቀርቧል። ፕላንክ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች የሚለቀቁትን እና discrete ክፍሎች ውስጥ ያረፈ ነው የሚል ግምት ወደፊት በማስቀመጥ, ከሙከራ ጋር የሚስማማ ነበር አማቂ ጨረር ኃይል spectral ስርጭት የሚሆን ቀመር ለማግኘት የሚተዳደር - quanta, ይህም ኃይል ጨረር ድግግሞሽ ጋር ተመጣጣኝ ነው.
በብርሃን ሞገድ ውስጥ የመወዛወዝ ድግግሞሽ የት አለ, እና የፕላንክ ቋሚ ነው.
ፕላንክ ስለ ብርሃን ኩንታ ያለው መላምት አንስታይን ስለ ፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ ህጎች (1905) እጅግ በጣም ቀላል ማብራሪያ እንዲሰጥ አስችሎታል። የፎቶ ኤሌክትሪክ ተጽእኖ ክስተት በተጽዕኖው ውስጥ ነው የብርሃን ፍሰትኤሌክትሮኖች ከብረት ውስጥ ይንኳኳሉ. የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ ንድፈ ሃሳብ ዋና ተግባር የሚወጡት ኤሌክትሮኖች በብርሃን ፍሰት ባህሪያት ላይ ያለውን ኃይል ጥገኛ ማግኘት ነው. ቪ ኤሌክትሮን ከብረት (የስራ ተግባር) ለማንኳኳት መዋል ያለበት ስራ ይሁን። ከዚያም የኃይል ጥበቃ ህግ ወደ ግንኙነቱ ይመራል
ቲ የሚወጣ ኤሌክትሮን የኪነቲክ ሃይል በሆነበት. ይህ ጉልበት በድግግሞሽ ላይ በመስመር ላይ የሚመረኮዝ እና በብርሃን ፍሰቱ ጥንካሬ ላይ እንደማይመሰረት እናያለን። በተጨማሪም ፣ በድግግሞሽ (የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ ቀይ ወሰን) ፣ የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ ክስተት የማይቻል ይሆናል ፣ ምክንያቱም . በብርሃን ኩንታ መላምት ላይ የተመሠረቱ እነዚህ መደምደሚያዎች ከሙከራ ጋር ሙሉ በሙሉ ይስማማሉ። በተመሳሳይ ጊዜ, እንደ ክላሲካል ንድፈ ሃሳብ, የኤሌክትሮኖች ኃይል በብርሃን ሞገዶች ጥንካሬ ላይ የተመሰረተ መሆን አለበት, ይህም የሙከራ ውጤቶችን ይቃረናል.
አንስታይን የብርሀን ኳንትን ሃሳብ አስፋፍቷል ሞመንተም በማስተዋወቅ የብርሃን ኳንተምበቀመርው መሰረት
እዚህ k የብርሃን ሞገዶች ስርጭት አቅጣጫ ያለው የሞገድ ቬክተር ተብሎ የሚጠራው ነው; የዚህ ቬክተር k ርዝመት ከግንኙነቶች ጋር ካለው የሞገድ ርዝመት, ድግግሞሽ እና የብርሃን ፍጥነት ጋር የተያያዘ ነው
ለብርሃን ኩንታ የሚከተለው ቀመር ትክክለኛ ነው፡-
የአንፃራዊነት ንድፈ ሐሳብ ቀመር ልዩ ጉዳይ ነው
የእረፍት ብዛት ላለው ቅንጣት .
በታሪካዊ ሁኔታ የመጀመሪያዎቹ የኳንተም መላምቶች ከጨረር እና የብርሃን ሞገዶች ህጎች ጋር የተዛመዱ ናቸው ፣ ማለትም ፣ ከኤሌክትሮዳይናሚክስ ፣ እና ከመካኒኮች ጋር አይደሉም። ሆኖም የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች ብቻ ሳይሆን የአቶሚክ ሥርዓቶችም በበርካታ አካላዊ መጠኖች ተለይተው የሚታወቁ መሆናቸውን ብዙም ሳይቆይ ግልጽ ሆነ። የፍራንክ እና ኸርትስ (1913) ሙከራዎች እንደሚያሳየው ኤሌክትሮኖች ከአቶሞች ጋር በሚጋጩበት ጊዜ የኤሌክትሮኖች ኃይል በተለያዩ ክፍሎች ውስጥ ይለወጣል። የእነዚህ ሙከራዎች ውጤቶች ሊገለጹ የሚችሉት የአተሞች ኃይል የተወሰኑ ልዩ እሴቶችን ብቻ ሊሆን ይችላል በሚለው እውነታ ነው። በኋላ፣ በ1922፣ በስተርን እና በጌርላክ የተደረጉ ሙከራዎች፣ የአቶሚክ ስርዓቶች የማዕዘን ሞገድ ወደ አንድ አቅጣጫ መመራት ተመሳሳይ ባህሪ እንዳለው አሳይቷል። ምንም እንኳን የባህርይ ቢሆንም ፣ ግን የማይክሮአለም ስርዓቶች አስገዳጅ ባህሪ ባይሆንም የበርካታ ታዛቢዎች እሴቶች አስተዋይነት አሁን የታወቀ ነው። ለምሳሌ፣ በሃይድሮጂን አቶም ውስጥ ያለው የኤሌክትሮን ሃይል የተለያዩ እሴቶች አሉት፣ እና በነጻ የሚንቀሳቀስ ኤሌክትሮን ሃይል ማንኛውንም ሊወስድ ይችላል። አዎንታዊ እሴቶች. የሂሳብ መሳሪያየኳንተም ሜካኒክስ ሁለቱንም ግልጽ እና ተከታታይ እሴቶችን ከሚወስዱ ታዛቢዎች መግለጫ ጋር መጣጣም አለበት።
በ1911 ራዘርፎርድ አገኘ አቶሚክ ኒውክሊየስእና አቶም አንድ ፕላኔታዊ ሞዴል ሐሳብ ነበር (በተለያዩ ንጥረ ነገሮች ናሙናዎች ላይ የአልፋ ቅንጣቶች መበተን ላይ ራዘርፎርድ ሙከራዎች አተሙ አዎንታዊ ክስ ኒውክሊየስ ያለው መሆኑን አሳይቷል, ክፍያ ይህም ጋር እኩል ነው - በየጊዜው ሰንጠረዥ ውስጥ ያለውን ንጥረ ቁጥር. , እና - የኤሌክትሮን ክፍያ, የኒውክሊየስ ልኬቶች ከራሳቸው አተሞች አይበልጡም መስመራዊ ልኬቶች ስለ ሴሜ). የአቶም ፕላኔታዊ ሞዴል የጥንታዊ ኤሌክትሮዳይናሚክስ መሰረታዊ መርሆችን ይቃረናል. በእርግጥ በኒውክሊየስ ውስጥ በክላሲካል ምህዋር ውስጥ መንቀሳቀስ ኤሌክትሮኖች ልክ እንደ ማንኛውም የተፋጠነ ቻርጅ የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶችን መልቀቅ አለባቸው። በዚህ ሁኔታ ኤሌክትሮኖች ጉልበታቸውን ማጣት እና በመጨረሻም ወደ ኒውክሊየስ ውስጥ መውደቅ አለባቸው. ስለዚህ, እንዲህ ዓይነቱ አቶም የተረጋጋ ሊሆን አይችልም, በእርግጥ, እውነት አይደለም. የኳንተም ሜካኒክስ ዋና ተግባራት አንዱ መረጋጋትን ማብራራት እና የአተሞችን እና ሞለኪውሎችን አወቃቀር በአዎንታዊ ቻርጅ የተሞሉ ኒዩክሊየሮችን እና ኤሌክትሮኖችን ያካተቱ ስርዓቶችን መግለጽ ነው።
ከጥንታዊው መካኒኮች እይታ አንጻር የማይክሮፓርቲካል ዲፍራክሽን ክስተት ሙሉ በሙሉ አስገራሚ ይመስላል። ይህ ክስተት በ 1924 በዲ ብሮግሊ ተንብዮ ነበር, እሱም በነፃነት የሚንቀሳቀስ ቅንጣት ከሞመንተም p ጋር ሀሳብ አቀረበ.
እና ኢነርጂ በተወሰነ መልኩ ከሞገድ ቬክተር k እና ድግግሞሽ, እና ጋር ይዛመዳል
ማለትም ግንኙነቶች (1) እና (2) ለብርሃን ኳንታ ብቻ ሳይሆን ለቅጥሮችም ዋጋ ያላቸው ናቸው። የዲ ብሮግሊ ሞገዶች አካላዊ ትርጓሜ በቦርን በኋላ ተሰጥቷል, እና ለአሁኑ አንወያይበትም. የሚንቀሳቀስ ቅንጣት ከማዕበል ጋር የሚዛመድ ከሆነ፣ ለእነዚህ ቃላት የተሰጠው ትክክለኛ ትርጉም ምንም ይሁን ምን፣ ይህ በራሱ ለቅንጣዎች የዲፍራክሽን ክስተቶች መኖሩ ራሱን ያሳያል ብሎ መጠበቅ ተፈጥሯዊ ነው። በ1927 በዴቪሰን እና ጀርመር ሙከራዎች የኤሌክትሮን ልዩነት ታይቷል።በመቀጠልም ለሌሎች ቅንጣቶች የዲፍራክሽን ክስተቶች ተስተውለዋል።
የዲፍራክሽን ክስተቶች ከጥንታዊ ሐሳቦች ጋር የማይጣጣሙ መሆናቸውን እናሳይ ስለ የንጥሎች እንቅስቃሴ ከትራክተሮች ጋር። ምሳሌን በመጠቀም ክርክሩን ለማከናወን በጣም አመቺ ነው የሃሳብ ሙከራበሁለት መሰንጠቂያዎች ላይ የኤሌክትሮን ጨረር በማሰራጨት ፣ ስዕሉ በምስል ውስጥ ይታያል ። 1. ኤሌክትሮኖች ከምንጩ ሀ ወደ ስክሪን ቢ ያንቀሳቅሱ እና በስንጣዎቹ ውስጥ በማለፍ በስክሪኑ B ላይ ይውደቁ።
የኤሌክትሮኖች ስርጭት በ y መጋጠሚያው ላይ በስክሪኑ ላይ ቢወድቅ ፍላጎት አለን. በአንድ እና በሁለት ስንጥቆች የመለያየት ክስተቶች በደንብ የተጠኑ ናቸው ፣ እና የኤሌክትሮኖች ስርጭት ቅርፅ ሀ ፣ በምስል ላይ እንደሚታየው መግለጽ እንችላለን ። 2, የመጀመሪያው ስንጥቅ ብቻ ክፍት ከሆነ, እይታ (ምስል 2), - ሁለተኛው ክፍት ከሆነ እና ሲታዩ, - ሁለቱም ክፍተቶች ክፍት ከሆኑ. እያንዳንዱ ኤሌክትሮኖች በተወሰነ ክላሲካል ትራጀክተር ላይ ተንቀሳቅሰዋል ብለን ከወሰድን፣ ስክሪን ቢን ያጋጠሙት ሁሉም ኤሌክትሮኖች በየትኛው ስንጥቅ ውስጥ እንዳለፉ በሁለት ቡድን ሊከፈሉ ይችላሉ። ለመጀመሪያው ቡድን ኤሌክትሮኖች, ሁለተኛው ክፍተት ክፍት ስለመሆኑ ሙሉ ለሙሉ ግድየለሽ ነው, እና ስለዚህ እነሱ
በስክሪኑ ላይ ያለው ስርጭቱ በኩርባ መገለጽ አለበት a; በተመሳሳይም የሁለተኛው ቡድን ኤሌክትሮኖች ስርጭት ሊኖራቸው ይገባል. ስለዚህ, ሁለቱም ክፍተቶች በሚከፈቱበት ጊዜ, በስክሪኑ ላይ ስርጭት መገኘት አለበት, ይህም የስርጭት ድምር ሀ እና ለ. እንዲህ ዓይነቱ የስርጭት ድምር ከጣልቃ ገብነት ንድፍ ጋር ምንም ግንኙነት የለውም. ይህ ተቃርኖ የሚያሳየው ኤሌክትሮኖችን ባሳለፉት ስንጥቅ ላይ በመመስረት በቡድን መከፋፈል በተገለፀው ሙከራ ሁኔታዎች ውስጥ የማይቻል ነው ፣ ይህ ማለት የትራክን ጽንሰ-ሀሳብ ለመተው እንገደዳለን ።
ጥያቄው ወዲያውኑ ይነሳል-ኤሌክትሮን በየትኛው መሰንጠቅ እንዳለፈ ለማወቅ በሚያስችል መንገድ ሙከራን ማዘጋጀት ይቻላል? እርግጥ ነው፣ እንዲህ ዓይነት የሙከራ ዝግጅት ማድረግ ይቻላል፤ ይህንን ለማድረግ የብርሃን ምንጭን በስክሪኖቹ እና በ B መካከል ማስቀመጥ እና በኤሌክትሮኖች ላይ ያለውን የብርሃን ኳንታ መበታተን መመልከት በቂ ነው። በቂ መፍትሄን ለማግኘት ኳንታን በትእዛዙ የሞገድ ርዝመት መጠቀም አለብን በተሰነጠቀው መካከል ካለው ርቀት ያልበለጠ ፣ ማለትም ፣ በቂ በሆነ ከፍተኛ ኃይል እና ፍጥነት። በኤሌክትሮኖች የተበታተነውን መጠን በመመልከት፣ ኤሌክትሮን በየትኛው ስንጥቅ ውስጥ እንዳለፈ በትክክል ማወቅ እንችላለን። ሆኖም የኳንታ ከኤሌክትሮኖች ጋር ያለው መስተጋብር በቅጽበታቸው ላይ ቁጥጥር ያልተደረገበት ለውጥ ያመጣል፣ እና ስለዚህ የኤሌክትሮኖች ስርጭት ስክሪኑን በመምታት መለወጥ አለበት። ስለዚህ, ኤሌክትሮን በየትኛው የተሰነጠቀው ጥያቄ ውስጥ ያለውን ጥያቄ መመለስ የሚቻለው ሁለቱንም ሁኔታዎች እና የሙከራውን የመጨረሻ ውጤት በመለወጥ ብቻ ነው ወደሚል መደምደሚያ ላይ ደርሰናል.
በዚህ ምሳሌ ውስጥ የኳንተም ስርዓቶች ባህሪ ከሚከተለው አጠቃላይ ባህሪ ጋር ገጥሞናል። ሙከራው በመጨረሻው ውጤት ላይ ለውጥ ስለሚያመጣ የሙከራውን ሂደት መከታተል አይችልም. ይህ የኳንተም ባህሪ ባህሪ በማይክሮ አለም ውስጥ ካሉት የመለኪያ ባህሪያት ጋር በቅርበት የተያያዘ ነው። ማንኛውም መለኪያ የሚቻለው ስርዓቱ ሲገናኝ ብቻ ነው የመለኪያ መሣሪያ. ይህ መስተጋብር በስርዓቱ እንቅስቃሴ ውስጥ ወደ ብጥብጥ ይመራል. በክላሲካል ፊዚክስ ውስጥ ሁል ጊዜ የሚታሰብ ነው።
ይህ ብጥብጥ የሚፈለገውን ያህል ትንሽ ሊሠራ ይችላል, ልክ እንደ የመለኪያ ሂደቱ ቆይታ. ስለዚህ ፣ የማንኛውም የታዛቢዎች ብዛት በአንድ ጊዜ መለካት ሁል ጊዜም ይቻላል ።
በኳንተም ሜካኒክስ ላይ በብዙ የመማሪያ መጽሀፎች ውስጥ ሊገኙ በሚችሉት ለማይክሮ ሲስተሞች የተወሰኑ ታዛቢዎችን የመለካት ሂደት ዝርዝር ትንታኔ እንደሚያሳየው የመለኪያ ትክክለኛነት እየጨመረ በመምጣቱ በስርዓቱ ላይ ያለው ተፅእኖ እየጨመረ እና ልኬቱ በቁጥር እሴቶች ላይ ከቁጥጥር ውጭ የሆኑ ለውጦችን እንደሚያመጣ ያሳያል። የአንዳንድ ሌሎች ታዛቢዎች። ይህ በአንድ ጊዜ ወደ እውነታው ይመራል ትክክለኛ መለኪያአንዳንድ ታዛቢዎች በመሠረቱ የማይቻል ይሆናሉ። ለምሳሌ የብርሃን ኩንታ መበታተን የአንድን ክፍል መጋጠሚያዎች ለመለካት ጥቅም ላይ የሚውል ከሆነ፣ በዚህ መለኪያ ላይ ያለው ስህተት የብርሃን የሞገድ ርዝመት ቅደም ተከተል ነው። በአጭር የሞገድ ርዝመት ኳንታን በመምረጥ የመለኪያ ትክክለኛነት ሊጨምር ይችላል ፣ እና ስለሆነም በትልቅ ግፊት። በዚህ ሁኔታ, በኳንተም ሞመንተም ቅደም ተከተል ላይ ቁጥጥር ያልተደረገበት ለውጥ ወደ ቅንጣቢ ሞመንተም የቁጥር እሴቶች ውስጥ ገብቷል። ስለዚህ, መጋጠሚያዎችን እና ሞመንቶችን በመለካት ላይ ያሉ ስህተቶች ከግንኙነት ጋር የተያያዙ ናቸው
የበለጠ ትክክለኛ ምክንያት የሚያሳየው ይህ ግንኙነት የሚያገናኘው ተመሳሳይ ቅንጅት እና የፍጥነት ትንበያ ብቻ ነው። የሁለት ታዛቢዎችን በአንድ ጊዜ የመለካት ከመሠረቱ የሚቻል ትክክለኛነት ጋር የሚዛመዱ ግንኙነቶች የሃይዘንበርግ አለመረጋጋት ግንኙነቶች ይባላሉ። የእነሱ ትክክለኛ አጻጻፍ በሚከተሉት አንቀጾች ውስጥ ይገኛል. እርግጠኛ ያልሆኑ ግንኙነቶች ምንም ገደብ የማይጥሉባቸው ታዛቢዎች በአንድ ጊዜ የሚለኩ ናቸው። ሁለቱም የሚለኩ መሆናቸውን በኋላ እንመለከታለን የካርቴሲያን መጋጠሚያዎችየፍጥነት ቅንጣቶች ወይም ትንበያዎች ፣ እና በተመሳሳይ ጊዜ ሊለኩ የማይችሉ - ተመሳሳይ ስም ያላቸው መጋጠሚያዎች እና የፍጥነት ትንበያ ወይም ሁለት የካርቴዥያን የማዕዘን ሞመንተም ትንበያ። የኳንተም ሜካኒኮችን በሚገነቡበት ጊዜ, በአንድ ጊዜ የማይለኩ መጠኖች ሊኖሩ እንደሚችሉ ማስታወስ አለብን.
አሁን, ከአጭር አካላዊ መግቢያ በኋላ, ቀደም ሲል ለተነሳው ጥያቄ መልስ ለመስጠት እንሞክራለን-የጥንታዊ ሜካኒክስ ባህሪያት ምን ዓይነት ባህሪያት ሊጠበቁ እንደሚገባ እና የማይክሮ ዓለሙን ሜካኒክስ በሚገነቡበት ጊዜ በተፈጥሮ ምን መተው እንዳለባቸው. የጥንታዊ መካኒኮች መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦች የሚታዩ እና የግዛት ጽንሰ-ሀሳቦች ነበሩ። የአካላዊ ንድፈ ሃሳብ ተግባር የሙከራ ውጤቶችን መተንበይ ነው, እና ሙከራ ሁልጊዜ የስርዓቱን አንዳንድ ባህሪያት ወይም በአንዳንድ ሁኔታዎች ውስጥ የስርዓቱን ሁኔታ በሚወስኑ ሁኔታዎች ውስጥ የሚታይ ነው. ስለዚህ, ታዛቢ እና ግዛት ጽንሰ-ሐሳቦች መታየት አለባቸው
በማንኛውም አካላዊ ንድፈ ሐሳብ. ከሙከራው እይታ አንጻር የሚታይን ነገር መግለጽ የሚለካበትን ዘዴ መግለጽ ማለት ነው። ታዛቢዎችን በ a, b, c,... ምልክቶች እንገልጻለን እና ለአሁን ስለእነሱ ምንም ግምት አንሰጥም. የሂሳብ ተፈጥሮ(በጥንታዊው ሜካኒክስ ውስጥ ፣ ታዛቢዎች በደረጃ ቦታ ላይ ያሉ ተግባራት መሆናቸውን አስታውስ)። እንደበፊቱ ሁሉ ፣ የታዛቢዎችን ስብስብ በ .
የሙከራ ሁኔታዎች የሁሉንም ታዛቢዎች የመለኪያ ውጤቶችን ቢያንስ የይሁንታ ስርጭትን እንደሚወስኑ መገመት ምክንያታዊ ነው, ስለዚህ በ § 2 የተሰጠው የስቴት ፍቺ ለማቆየት ምክንያታዊ ነው. እንደከዚህ ቀደሙ፣ ግዛቶችን የምናመለክተው በእውነተኛው ዘንግ ላይ ካለው ጋር በሚዛመደው የፕሮባቢሊቲ ልኬት አማካይነት ነው።
ንድፈ ሃሳቡ የታዛቢውን ተግባር ፍቺ መያዝ አለበት። ለሙከራ ፈላጊው፣ ታዛቢ ለ የሚታዘበው ተግባር ነው የሚለው አባባል ለ ለመለካት በቂ ነው ሀን ለመለካት በቂ ነው፣ እና የመለኪያው ውጤት ቁጥሩ ከሆነ፣ የሚታየው ለ የቁጥር እሴት ነው። ለተዛማጅ ሀ እና ፕሮባቢሊቲ እርምጃዎች፣ እኩልነት
ለማንኛውም ሁኔታ.
የአንድ ታዛቢ ሀ ሊሆኑ የሚችሉ ተግባራት በአንድ ጊዜ የሚለኩ መሆናቸውን አስተውል፣ እነዚህን ታዛቢዎች ለመለካት የሚታየውን ለመለካት በቂ ስለሆነ። በኋላ ላይ በኳንተም ሜካኒክስ ይህ ምሳሌ በአንድ ጊዜ የሚታዘቡ ነገሮችን በአንድ ጊዜ መለካት ጉዳዮችን እንደሚያሟጥጥ እናያለን ማለትም ታዛቢዎች በተመሳሳይ ጊዜ ሊለኩ የሚችሉ ከሆነ፣ የሚታይ ሀ እና እንደዚህ ያሉ ተግባራት አሉ።
ከሚታዩት በርካታ ተግባራት መካከል ሀ፣ በግልጽ፣ ተገልጸዋል፣ እውነተኛ ቁጥር የት አለ። ከእነዚህ ተግባራት ውስጥ የመጀመሪያው መኖሩ የሚያሳየው ታዛቢዎች በእውነተኛ ቁጥሮች ሊባዙ ይችላሉ. ታዛቢ ቋሚ ነው የሚለው መግለጫ በማንኛውም ግዛት ውስጥ ያለው የቁጥር እሴቱ ከዚህ ቋሚ ጋር እንደሚገጣጠም ያመለክታል።
አሁን ለተመልካቾች ድምር እና ውጤት ምን ትርጉም ሊሰጥ እንደሚችል ለማወቅ እንሞክር። እነዚህ ክንዋኔዎች የሚገለጹት የሁለት ታዛቢዎች ተግባር ፍቺ ቢኖረን ነው ።ነገር ግን እዚህ ላይ ፣ የማይለካ በአንድ ጊዜ ሊታዩ የሚችሉ ነገሮች መኖር ከመቻል ጋር ተያይዞ መሠረታዊ ችግሮች ይነሳሉ ። a እና b ከሆነ
በተመሳሳይ ጊዜ ሊለኩ የሚችሉ ናቸው, ከዚያም ትርጉሙ ፍቺው ሙሉ በሙሉ ተመሳሳይ ነው. የሚታይን ለመለካት ታዛቢዎችን a እና b ን መለካት በቂ ነው, እና እንዲህ ዓይነቱ መለኪያ ወደ ቁጥራዊ እሴት ይመራዋል, የት እና የቁጥር እሴቶች በቅደም ተከተል ይገኛሉ. በአንድ ጊዜ የማይለካ ሀ እና ለ ለተባለ፣ የተግባሩ ምክንያታዊ ፍቺ የለም። ይህ ሁኔታ q እና p የማይለካ በአንድ ጊዜ ለመቁጠር እና የተለየ ተፈጥሮ ካላቸው የሒሳብ ዕቃዎች መካከል ታዛቢዎችን እንድንፈልግ አካላዊ ምክንያቶች ስላሉን ይህ ሁኔታ ታዛቢዎች በደረጃ ቦታ ላይ ያሉ ተግባራት ናቸው የሚለውን ግምት እንድንተው ያስገድደናል።
የሁለት ታዛቢዎች ተግባር ጽንሰ-ሀሳብ በመጠቀም ድምር እና ምርትን በአንድ ጊዜ የሚለኩ ከሆነ ብቻ እናያለን። ሆኖም ግን, በአጠቃላይ ሁኔታ ውስጥ ድምርን ለማስገባት የሚያስችል ሌላ አቀራረብ ይቻላል. ስለ ግዛቶች እና ታዛቢዎች መረጃ ሁሉ የተገኘው በመለኪያዎች ምክንያት መሆኑን እናውቃለን ፣ ስለሆነም ታዛቢዎችን ከነሱ ለመለየት በቂ ግዛቶች እንዳሉ መገመት ምክንያታዊ ነው ፣ እና በተመሳሳይ ሁኔታ ግዛቶችን ከነሱ ለመለየት በቂ ታዛቢዎች አሉ።
የበለጠ በትክክል ፣ ከእኩልነት እንገምታለን።
ለማንኛውም ክፍለ ሀገር የሚሰራ ሀ፣ የሚታዘበው ሀ እና b የሚገጣጠሙ እና ከእኩልነት ነው።
ለማንኛውም የሚታይ ሀ፣ ስቴቶች እና .
ከተደረጉት ግምቶች ውስጥ የመጀመሪያው የታዛቢዎችን ድምር እኩልነት የሚያረጋግጥ እንደ ታዛቢ ለመግለጽ ያስችላል።
በማንኛውም ሁኔታ ሀ. ወዲያውኑ ይህ እኩልነት የሚታወቀው ሀ እና ለ የጋራ ስርጭት ተግባር በሚኖርበት ጊዜ የአንድ ድምር አማካኝ ዋጋን በተመለከተ ታዋቂው የፕሮባቢሊቲ ቲዎሪ መግለጫ መሆኑን እናስተውል። እንደዚህ አጠቃላይ ተግባርስርጭቶች ሊኖሩ የሚችሉት (እና በኳንተም መካኒኮች ውስጥ ያሉ) በአንድ ጊዜ ሊለኩ ለሚችሉ መጠኖች ብቻ ነው። በዚህ ሁኔታ ፣ ቀመር (5) በመጠቀም መጠኑን መወሰን ከዚህ በፊት ከነበረው ጋር ይዛመዳል። የምርቱ አማካኝ ስለሆነ የምርቱ ተመሳሳይ ፍቺ የማይቻል ነው።
በተመሳሳይ ጊዜ ሊለኩ ለሚችሉ ታዛቢዎችም ቢሆን ከአማካይ ምርት ጋር እኩል አይደለም።
የድምሩ (5) ትርጉም የታወቁትን ሀ እና ለ የሚለኩ ዘዴዎችን በመጠቀም የሚታየውን የመለካት ዘዴ ምንም አይነት ምልክት አልያዘም እናም በዚህ መልኩ የተዘዋዋሪ ነው።
የታዛቢዎች ድምር ፅንሰ-ሀሳብ ከተለመደው የመደመር ፅንሰ-ሀሳብ እንዴት እንደሚለይ ሀሳብ ለመስጠት የዘፈቀደ ተለዋዋጮች, በኋላ ላይ በዝርዝር የሚጠናውን አንድ የሚታይ ምሳሌ እንሰጣለን. ፍቀድ
የታየ H (የአንድ-ልኬት ኃይል harmonic oscillator) ከሞመንተም እና ከአቀማመጥ ካሬዎች ጋር የሚመጣጠን የሁለት ታዛቢዎች ድምር ነው። እነዚህ የኋለኛው ታዛቢዎች ማንኛውንም አሉታዊ ያልሆኑ አሃዛዊ እሴቶችን ሊወስዱ እንደሚችሉ እናያለን ፣ የተመለከቱት ሸ ዋጋዎች ግን ከቁጥሮች ጋር መገጣጠም አለባቸው ፣ ማለትም ፣ የተስተዋለው ኤች ከተለየ። የቁጥር እሴቶችከተከታታይ እሴቶች ጋር የታዛቢዎች ድምር ነው።
በእውነቱ ፣ ሁሉም ግምቶቻችን ወደ ኳንተም ሜካኒኮች በሚገነቡበት ጊዜ የጥንታዊ መካኒኮችን ታዛቢዎች አልጄብራን መዋቅር መጠበቅ ምክንያታዊ ነው ፣ ግን ይህንን አልጀብራ በደረጃ ቦታ ላይ ባሉ ተግባራት መተው አለብን ። በአንድ ጊዜ የማይለኩ ታዛቢዎች እንዲኖሩ ፍቀድ።
የእኛ የቅርብ ጊዜ ስራ ከጥንታዊ መካኒኮች ግንዛቤ የተለየ የታዛቢዎች አልጀብራ ግንዛቤ መኖሩን ማረጋገጥ ነው። በሚቀጥለው ክፍል የኳንተም ሜካኒክስ ውሱን የሆነ ሞዴል በመገንባት የእንደዚህ አይነት ትግበራ ምሳሌ እንሰጣለን. በዚህ ሞዴል ውስጥ, የታዛቢዎች አልጀብራ በ -dimensional ውስብስብ ቦታ ውስጥ የራስ-ተጓዳኝ ኦፕሬተሮች አልጀብራ ነው. ይህንን ቀላል ሞዴል በማጥናት የኳንተም ቲዎሪ ዋና ዋና ባህሪያትን መፈለግ እንችላለን. በተመሳሳይ ጊዜ, የተገነባውን ሞዴል አካላዊ ትርጓሜ ከሰጠን, ከእውነታው ጋር ለመዛመድ በጣም ደካማ መሆኑን እናያለን. ስለዚህ, የመጨረሻው-ልኬት ሞዴል እንደ የኳንተም ሜካኒክስ የመጨረሻ ስሪት ተደርጎ ሊወሰድ አይችልም. ነገር ግን, ይህንን ሞዴል ማሻሻል - ውስብስብ በሆነ የሂልበርት ቦታ መተካት - በጣም ተፈጥሯዊ ይመስላል.