ብዙ ጊዜ ሰምተህ ይሆናል። ስለ ኳንተም ፊዚክስ እና የኳንተም ሜካኒክስ የማይገለጽ ምስጢሮች. ሕጎቹ ምሥጢራዊነትን ያስደምማሉ፣ እና የፊዚክስ ሊቃውንት ራሳቸው እንኳ ሙሉ በሙሉ እንዳልተረዷቸው አምነዋል። በአንድ በኩል, እነዚህን ህጎች መረዳቱ አስደሳች ነው, በሌላ በኩል ግን, በፊዚክስ ላይ ባለ ብዙ ጥራዝ እና ውስብስብ መጽሐፍትን ለማንበብ ጊዜ የለውም. በጣም እረዳሃለሁ፣ ምክንያቱም እውቀትን እና እውነትን መፈለግን እወዳለሁ፣ ነገር ግን ለሁሉም መጽሃፍቶች በጣም በቂ ጊዜ የለም። አንተ ብቻህን አይደለህም ፣ ብዙ የማወቅ ጉጉት ያላቸው ሰዎች በፍለጋ አሞሌው ውስጥ ይፃፉ፡- “ኳንተም ፊዚክስ ለዱሚዎች፣ ኳንተም ሜካኒክስ ለዳሚዎች፣ ኳንተም ፊዚክስ ለጀማሪዎች፣ ኳንተም ሜካኒክስ ለጀማሪዎች፣ የኳንተም ፊዚክስ መሰረታዊ ነገሮች፣ የኳንተም ሜካኒኮች መሰረታዊ ነገሮች፣ ኳንተም ፊዚክስ ለህፃናት፣ ኳንተም ሜካኒክስ ምንድን ነው" ይህ እትም በትክክል ለእርስዎ ነው።.
የኳንተም ፊዚክስ መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦችን እና ፓራዶክስን ይገነዘባሉ። ከጽሑፉ እርስዎ ይማራሉ-
- ኳንተም ፊዚክስ እና ኳንተም ሜካኒክስ ምንድን ነው?
- ጣልቃ ገብነት ምንድን ነው?
- Quantum Entanglement (ወይም Quantum Teleportation for Dummies) ምንድን ነው? (ጽሑፉን ይመልከቱ)
- የ Schrödinger ድመት ሀሳብ ሙከራ ምንድነው? (ጽሑፉን ይመልከቱ)
ኳንተም ሜካኒክስ የኳንተም ፊዚክስ አካል ነው።
እነዚህን ሳይንሶች ለመረዳት በጣም አስቸጋሪ የሆነው ለምንድነው? መልሱ ቀላል ነው ኳንተም ፊዚክስ እና ኳንተም ሜካኒክስ (የኳንተም ፊዚክስ አካል) የማይክሮ አለምን ህግ ያጠናሉ። እና እነዚህ ህጎች ከማክሮኮስም ህጎች ፈጽሞ የተለዩ ናቸው። ስለዚህ, በኤሌክትሮኖች እና በፎቶኖች ላይ በማይክሮ ኮስም ውስጥ ምን እንደሚፈጠር መገመት ይከብደናል.
በማክሮ እና በማይክሮ ዓለማት ህጎች መካከል ያለው ልዩነት ምሳሌ: በእኛ ማክሮ ዓለም ውስጥ ኳስ ከ 2 ሳጥኖች ውስጥ በአንዱ ውስጥ ካስገቡ ፣ ከዚያ አንዱ ባዶ ይሆናል ፣ ሌላኛው ደግሞ ኳስ ይኖረዋል። ነገር ግን በማይክሮኮስም (በኳስ ምትክ አቶም ካለ) አቶም በአንድ ጊዜ በሁለት ሳጥኖች ውስጥ ሊኖር ይችላል. ይህ በሙከራ ብዙ ጊዜ ተረጋግጧል። በዚህ ዙሪያ ጭንቅላትን መጠቅለል አይከብድም? ግን ከእውነታው ጋር መሟገት አይችሉም።
አንድ ተጨማሪ ምሳሌ።የፈጣን እሽቅድምድም ቀይ የስፖርት መኪና ፎቶግራፍ አንስተህ በፎቶው ላይ መኪናው በህዋ ላይ ብዙ ቦታ ላይ እንዳለች በፎቶው ላይ ደብዛዛ የሆነ አግድም መስመር አየህ። በፎቶው ላይ የምታዩት ነገር ቢኖርም መኪናው እንደነበረ እርግጠኛ ነህ በጠፈር ውስጥ በአንድ የተወሰነ ቦታ. በማይክሮ አለም ሁሉም ነገር የተለያየ ነው። በአቶም አስኳል ዙሪያ የሚሽከረከር ኤሌክትሮን በትክክል አይሽከረከርም ነገር ግን በሁሉም የሉል ቦታዎች ላይ በተመሳሳይ ጊዜ ይገኛል።በአቶም አስኳል ዙሪያ. ልክ እንደ ለስላሳ ሱፍ የቆሰለ ኳስ። በፊዚክስ ውስጥ ይህ ጽንሰ-ሐሳብ ይባላል "ኤሌክትሮኒክ ደመና" .
ወደ ታሪክ አጭር ጉዞ።ሳይንቲስቶች በመጀመሪያ ስለ ኳንተም ዓለም ያሰቡት በ1900 ጀርመናዊው የፊዚክስ ሊቅ ማክስ ፕላንክ ብረቶች ሲሞቁ ለምን ቀለማቸውን እንደሚቀይሩ ለማወቅ ሲሞክር ነበር። የኳንተም ጽንሰ-ሀሳብን ያስተዋወቀው እሱ ነው። እስከዚያ ድረስ ሳይንቲስቶች ብርሃን ያለማቋረጥ ይጓዛል ብለው ያስቡ ነበር። የፕላንክን ግኝት በቁም ነገር የወሰደው የመጀመሪያው ሰው በወቅቱ የማይታወቀው አልበርት አንስታይን ነው። ብርሃን ሞገድ ብቻ እንዳልሆነ ተረዳ። አንዳንድ ጊዜ እንደ ቅንጣት ይሠራል. አንስታይን ብርሃን የሚለቀቀውን ኳንታን በማግኘቱ የኖቤል ሽልማት አግኝቷል። የብርሃን ኳንተም ፎቶን ይባላል ( ፎቶን, ዊኪፔዲያ) .
የኳንተም ህጎችን ለመረዳት ቀላል ለማድረግ የፊዚክስ ሊቃውንትእና መካኒክ (ዊኪፔዲያ), በአንጻሩ እኛ ከምናውቀው የጥንታዊ ፊዚክስ ህጎች ረቂቅ መሆን አለብን። እና ልክ እንደ አሊስ ወደ ጥንቸል ጉድጓድ፣ ወደ Wonderland እንደገባህ አስብ።
እና እዚህ ለልጆች እና ለአዋቂዎች የሚሆን ካርቱን አለ.የኳንተም መካኒኮችን መሰረታዊ ሙከራ በ2 ስንጥቅ እና በተመልካች ይገልጻል። የሚቆየው 5 ደቂቃ ብቻ ነው። ወደ ኳንተም ፊዚክስ መሠረታዊ ጥያቄዎች እና ጽንሰ-ሐሳቦች ከመግባታችን በፊት ይመልከቱት።
ኳንተም ፊዚክስ ለዱሚዎች ቪዲዮ. በካርቶን ውስጥ, ለተመልካቹ "ዓይን" ትኩረት ይስጡ. ለፊዚክስ ሊቃውንት ከባድ እንቆቅልሽ ሆኗል።
ጣልቃ ገብነት ምንድን ነው?
በካርቶን መጀመሪያ ላይ የፈሳሽ ምሳሌን በመጠቀም ሞገዶች እንዴት እንደሚሠሩ ታይቷል - ተለዋጭ ጨለማ እና ቀላል ቀጥ ያሉ ግርዶሾች በስክሪኑ ላይ በተሰነጠቀ ሳህን በስተጀርባ ይታያሉ። እና ልዩ የሆኑ ቅንጣቶች (ለምሳሌ ጠጠሮች) በጠፍጣፋው ላይ "በጥይት" በሚሆኑበት ጊዜ በ 2 ክፍተቶች ውስጥ ይበርራሉ እና በቀጥታ ከተሰነጠቀው ተቃራኒው ማያ ገጹ ላይ ያርፋሉ. እና እነሱ በስክሪኑ ላይ 2 ቀጥ ያሉ መስመሮችን ብቻ "ይሳሉ".
የብርሃን ጣልቃገብነት- ይህ የብርሃን "ሞገድ" ባህሪ ነው, ስክሪኑ ብዙ ተለዋጭ ብሩህ እና ጥቁር ቀጥ ያሉ መስመሮችን ሲያሳዩ. እንዲሁም እነዚህ ቀጥ ያሉ መስመሮች የጣልቃ ገብነት ንድፍ ይባላል.
በእኛ ማክሮኮስ ውስጥ ፣ ብርሃን እንደ ማዕበል እንደሚሠራ ብዙ ጊዜ እናስተውላለን። እጅዎን ከሻማው ፊት ለፊት ካደረጉት, ግድግዳው ላይ ከእጅዎ ግልጽ የሆነ ጥላ አይኖርም, ነገር ግን በብሩህ ቅርጾች.
ስለዚህ, ሁሉም ነገር የተወሳሰበ አይደለም! አሁን ለእኛ ግልጽ ሆኖልናል ብርሃን ሞገድ ተፈጥሮ እንዳለው እና 2 ስንጥቆች በብርሃን ቢበሩ ከኋላቸው ባለው ስክሪን ላይ የጣልቃገብነት ንድፍ እናያለን። አሁን ሁለተኛውን ሙከራ እንይ። ይህ ታዋቂው የስተርን-ጌርላች ሙከራ ነው (በመጨረሻው ክፍለ ዘመን በ 20 ዎቹ ውስጥ የተካሄደው)።
በካርቶን ውስጥ የተገለጸው መጫኛ በብርሃን አልበራም, ነገር ግን በኤሌክትሮኖች (እንደ ግለሰብ ቅንጣቶች) "ተኩስ". ከዚያም ባለፈው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ በዓለም ዙሪያ ያሉ የፊዚክስ ሊቃውንት ኤሌክትሮኖች የቁስ አካል አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ናቸው እናም የሞገድ ተፈጥሮ ሊኖራቸው እንደማይገባ ያምኑ ነበር, ነገር ግን ከጠጠር ጋር ተመሳሳይ ነው. ደግሞም ኤሌክትሮኖች የቁስ አካል አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ናቸው ፣ አይደል? ማለትም ፣ ልክ እንደ ጠጠር ወደ 2 ስንጥቆች “ከወረወርካቸው” ፣ ከዚያ ከተሰነጠቀው በስተጀርባ ባለው ስክሪን ላይ 2 ቀጥ ያሉ መስመሮችን ማየት አለብን።
ግን... ውጤቱ አስደናቂ ነበር። የሳይንስ ሊቃውንት የጣልቃገብነት ንድፍ አይተዋል - ብዙ ቀጥ ያሉ ጭረቶች። ማለትም፣ ኤሌክትሮኖች፣ ልክ እንደ ብርሃን፣ እንዲሁም የሞገድ ተፈጥሮ ሊኖራቸው ይችላል እና ጣልቃ ሊገቡ ይችላሉ። በሌላ በኩል ብርሃን ማዕበል ብቻ ሳይሆን ትንሽ ቅንጣትም እንደሆነ ግልጽ ሆነ - ፎቶን (በጽሁፉ መጀመሪያ ላይ ካለው ታሪካዊ ዳራ አንስታይን ለዚህ ግኝት የኖቤል ሽልማት እንደተቀበለ ተምረናል) .
ታስታውሳለህ፣ በትምህርት ቤት ስለ ፊዚክስ ተነገረን። "የማዕበል-ቅንጣት ምንታዌነት"? ስለ ማይክሮኮስም በጣም ትንሽ ቅንጣቶች (አተሞች, ኤሌክትሮኖች) ስንናገር, ከዚያም ሁለቱም ሞገዶች እና ቅንጣቶች ናቸው
ዛሬ እርስዎ እና እኔ በጣም ብልህ ነን እና ከላይ የተገለጹት 2 ሙከራዎች - በኤሌክትሮኖች መተኮስ እና ክፍተቶችን በብርሃን ማብራት - አንድ አይነት መሆናቸውን ተረድተናል። ምክንያቱም የኳንተም ቅንጣቶችን በስንጣዎቹ ላይ እንተኩሳለን። አሁን ሁለቱም ብርሃን እና ኤሌክትሮኖች የኳንተም ተፈጥሮ መሆናቸውን እናውቃለን፣ ሁለቱም ሞገዶች እና ቅንጣቶች በአንድ ጊዜ ናቸው። እና በ 20 ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ, የዚህ ሙከራ ውጤቶች ስሜቶች ነበሩ.
ትኩረት! አሁን ወደ ይበልጥ ስውር ጉዳይ እንሂድ።
የፎቶን ዥረት (ኤሌክትሮኖች) በክንዶቻችን ላይ እናበራለን እና በስክሪኑ ላይ ከተሰነጠቀው ጀርባ የጣልቃ ገብነት ንድፍ (ቋሚ ግርፋት) እናያለን። ግፅ ነው. ነገር ግን እያንዳንዱ ኤሌክትሮኖች በመግቢያው ውስጥ እንዴት እንደሚበሩ ለማየት ፍላጎት አለን.
በግምት፣ አንድ ኤሌክትሮን ወደ ግራ ማስገቢያ፣ ሌላኛው ወደ ቀኝ ይበርራል። ነገር ግን ከዚያ 2 ቀጥ ያሉ መስመሮች ከስሎዶቹ ተቃራኒ በቀጥታ በስክሪኑ ላይ መታየት አለባቸው። የጣልቃገብነት ንድፍ ለምን ይከሰታል? ምናልባት ኤሌክትሮኖች በክንዶቹ ውስጥ ከበረሩ በኋላ በማያ ገጹ ላይ በሆነ መንገድ እርስ በእርስ ይገናኛሉ። እና ውጤቱ እንደዚህ አይነት ሞገድ ንድፍ ነው. ይህንን እንዴት መከታተል እንችላለን?
ኤሌክትሮኖችን በጨረር ውስጥ ሳይሆን አንድ በአንድ እንወረውራለን። እንወረውረው፣ ቆይ፣ ቀጣዩን እንወረውረው። አሁን ኤሌክትሮን ብቻውን እየበረረ ስለሆነ በስክሪኑ ላይ ከሌሎች ኤሌክትሮኖች ጋር መገናኘት አይችልም። ከወረወረው በኋላ እያንዳንዱን ኤሌክትሮኖች በስክሪኑ ላይ እናስመዘግባለን። አንድ ወይም ሁለት, በእርግጥ, ለእኛ ግልጽ የሆነ ምስል "አይቀባም". ነገር ግን ብዙዎቹን አንድ በአንድ ስንልካቸው እናስተውላለን... ወይ አስፈሪ - እንደገና የጣልቃገብነት ማዕበል ንድፍ “ሳሉ”!
ቀስ በቀስ ማበድ እንጀምራለን. ደግሞም ፣ ከስሎዶቹ ተቃራኒ 2 ቀጥ ያሉ መስመሮች ሊኖሩ እንደሚችሉ ጠብቀን ነበር! ፎቶን አንድ በአንድ ስንጥል እያንዳንዳቸው በ 2 ስንጥቆች በአንድ ጊዜ አልፈው በራሳቸው ላይ ጣልቃ መግባታቸው ተገለጠ። ድንቅ! ይህንን ክስተት በሚቀጥለው ክፍል ወደ ማብራራት እንመለስ።
ስፒን እና ሱፐርላይዜሽን ምንድን ነው?
አሁን ጣልቃ መግባት ምን እንደሆነ እናውቃለን. ይህ የጥቃቅን ቅንጣቶች ሞገድ ባህሪ ነው - ፎቶኖች ፣ ኤሌክትሮኖች ፣ ሌሎች ማይክሮ ቅንጣቶች (ለቀላልነት ፣ ከአሁን በኋላ ፎቶን ብለን እንጠራቸው)።
በሙከራው ምክንያት 1 ፎቶን ወደ 2 ስንጥቆች ስንወረውር በአንድ ጊዜ በሁለት ስንጥቆች የሚበር እንደሚመስል ተገነዘብን። ያለበለዚያ በስክሪኑ ላይ ያለውን የጣልቃ ገብነት ንድፍ እንዴት ማብራራት እንችላለን?
ነገር ግን ፎቶን በአንድ ጊዜ በሁለት ስንጥቆች ውስጥ ሲበር እንዴት መገመት እንችላለን? 2 አማራጮች አሉ።
- 1 ኛ አማራጭ:ፎቶን ልክ እንደ ማዕበል (እንደ ውሃ) በተመሳሳይ ጊዜ በ 2 ስንጥቆች ውስጥ "ይንሳፈፋል".
- 2 ኛ አማራጭ:ፎቶን ልክ እንደ ቅንጣቢ በአንድ ጊዜ በ2 አቅጣጫዎች (ሁለት እንኳን ሳይሆኑ ሁሉም በአንድ ጊዜ) በአንድ ጊዜ ይበርራሉ።
በመርህ ደረጃ, እነዚህ መግለጫዎች እኩል ናቸው. ወደ "መንገድ ዋናው" ደርሰናል. ይህ የኳንተም ሜካኒክስ የሪቻርድ ፌይንማን አቀነባበር ነው።
በነገራችን ላይ በትክክል ሪቻርድ ፌይንማንየሚል የታወቀ አገላለጽ አለ። ማንም የኳንተም ሜካኒክስን እንደማይረዳ በእርግጠኝነት መናገር እንችላለን
ነገር ግን ይህ የእሱ መግለጫ በክፍለ-ጊዜው መጀመሪያ ላይ ሠርቷል. አሁን ግን ብልህ ነን እናም ፎቶን እንደ ቅንጣትም ሆነ እንደ ማዕበል ባህሪ ሊኖረው እንደሚችል እናውቃለን። እሱ ለእኛ ለመረዳት በማይቻል መንገድ በ 2 ስንጥቆች በአንድ ጊዜ መብረር ይችላል። ስለዚህ የሚከተለውን ጠቃሚ የኳንተም ሜካኒክስ መግለጫ ለመረዳት ቀላል ይሆንልናል።
በትክክል ለመናገር፣ ኳንተም ሜካኒክስ ይህ የፎቶን ባህሪ ደንቡ እንጂ የተለየ እንዳልሆነ ይነግረናል። ማንኛውም የኳንተም ቅንጣት እንደ አንድ ደንብ በበርካታ ግዛቶች ውስጥ ወይም በአንድ ጊዜ በበርካታ ቦታዎች ላይ ነው.
የማክሮ አለም እቃዎች በአንድ የተወሰነ ቦታ እና በአንድ የተወሰነ ሁኔታ ውስጥ ብቻ ሊሆኑ ይችላሉ. ነገር ግን የኳንተም ቅንጣት በራሱ ህጎች መሰረት አለ። እና እኛ እንዳንረዳቸው እንኳን ደንታ የላትም። ዋናው ነገር ይህ ነው።
ልክ እንደ አክሲየም መቀበል ያለብን የኳንተም ነገር “ሱፐርላይዜሽን” ማለት በአንድ ጊዜ በ2 ወይም ከዚያ በላይ በሆኑ ዱካዎች ላይ ሊሆን ይችላል ማለት ነው።
ለሌላ የፎቶን መለኪያ ተመሳሳይ ነው - ስፒን (የራሱ የማዕዘን ፍጥነት). ስፒን ቬክተር ነው. የኳንተም ነገር እንደ ጥቃቅን ማግኔት ተደርጎ ሊወሰድ ይችላል። የማግኔት ቬክተር (ስፒን) ወደላይ ወይም ወደ ታች መመራቱን ለምደነዋል። ነገር ግን ኤሌክትሮን ወይም ፎቶን በድጋሚ ይነግረናል፡- “ጓዶች፣ የለመድከው ነገር ግድ የለንም፣ በሁለቱም የአከርካሪ ግዛቶች ውስጥ በአንድ ጊዜ መሆን እንችላለን (ቬክተር ወደ ላይ፣ ቬክተር ወደ ታች)፣ ልክ በ 2 ትራጀክቶሪዎች ላይ እንደምንሆን በተመሳሳይ ጊዜ ወይም በ 2 ነጥብ በተመሳሳይ ጊዜ!
"መለኪያ" ወይም "የሞገድ ተግባር ውድቀት" ምንድን ነው?
"መለኪያ" ምን እንደሆነ እና "የሞገድ ተግባር ውድቀት" ምን እንደሆነ ለመረዳት ጥቂት ይቀራሉ.
የሞገድ ተግባርየኳንተም ነገር (የእኛ ፎቶን ወይም ኤሌክትሮን) ሁኔታ መግለጫ ነው።
ኤሌክትሮን አለን እንበል ወደ ራሱ ይበርራል። ላልተወሰነ ሁኔታ, እሽክርክሪት በተመሳሳይ ጊዜ ወደላይ እና ወደ ታች ይመራል. የእሱን ሁኔታ መለካት አለብን.
መግነጢሳዊ መስክን በመጠቀም እንለካ፡ እሽክርክራቸው ወደ ሜዳው አቅጣጫ የተመራ ኤሌክትሮኖች በአንድ አቅጣጫ ይለያያሉ፣ እና እሽክርክራቸው ወደ ሜዳው የሚመራ ኤሌክትሮኖች - በሌላኛው። ተጨማሪ ፎቶኖች ወደ ፖላራይዝድ ማጣሪያ ሊመሩ ይችላሉ። የፎቶን ሽክርክሪት (ፖላራይዜሽን) +1 ከሆነ, በማጣሪያው ውስጥ ያልፋል, ነገር ግን -1 ከሆነ, ከዚያ አያልፍም.
ተወ! እዚህ ላይ ጥያቄ ሊኖርዎት የማይቀር ነው፡-ከመለካቱ በፊት ኤሌክትሮኖው ምንም የተለየ የማዞሪያ አቅጣጫ አልነበረውም, አይደል? እሱ በሁሉም ግዛቶች በተመሳሳይ ጊዜ ነበር ፣ አይደል?
ይህ የኳንተም ሜካኒክስ ብልሃት እና ስሜት ነው።. የኳንተም ነገርን ሁኔታ እስካልተለከሉ ድረስ በማንኛውም አቅጣጫ ሊሽከረከር ይችላል (የራሱ የማዕዘን ሞመንተም የቬክተር አቅጣጫ ይኑርዎት - ስፒን)። አሁን ግን ግዛቱን ስትለካው ቬክተር ለመቀበል ውሳኔ እያደረገ ይመስላል።
ይህ የኳንተም ነገር በጣም አሪፍ ነው - ስለ ግዛቱ ውሳኔ ይሰጣል።እና ወደምንለካበት መግነጢሳዊ መስክ ሲበር ምን ውሳኔ እንደሚያደርግ አስቀድመን መተንበይ አንችልም። ስፒን ቬክተር "ወደላይ" ወይም "ታች" እንዲኖረው የመወሰን እድሉ ከ 50 እስከ 50% ነው. ነገር ግን ልክ እንደወሰነ, እሱ በተወሰነ የማዞሪያ አቅጣጫ በተወሰነ ሁኔታ ውስጥ ነው. የውሳኔው ምክንያት የእኛ "ልኬት" ነው!
ይህ ይባላል " የሞገድ ተግባር ውድቀት". ከመለካቱ በፊት ያለው የሞገድ ተግባር እርግጠኛ አልነበረም፣ ማለትም የኤሌክትሮን እሽክርክሪት ቬክተር በሁሉም አቅጣጫዎች በተመሳሳይ ጊዜ ነበር ፣ ከመለኪያ በኋላ ኤሌክትሮኖው የእሽክርክሪት ቬክተሩን የተወሰነ አቅጣጫ መዝግቧል።
ትኩረት! ለግንዛቤ ጥሩ ምሳሌ የሚሆነው ከማክሮኮስሞቻችን የመጣ ማህበር ነው።
በጠረጴዛው ላይ አንድ ሳንቲም እንደ ሽክርክሪት ጫፍ ያሽከርክሩ. ሳንቲሙ በሚሽከረከርበት ጊዜ የተወሰነ ትርጉም የለውም - ጭንቅላት ወይም ጅራት። ነገር ግን ይህንን እሴት "ለመለካት" እና ሳንቲሙን በእጅዎ ለመምታት እንደወሰኑ, ያኔ የሳንቲሙን ልዩ ሁኔታ - ጭንቅላቶች ወይም ጭራዎች ሲያገኙ ነው. አሁን ይህ ሳንቲም የትኛውን እሴት "እንደሚያሳይህ" እንደሚወስን አስብ - ጭንቅላት ወይም ጅራት። ኤሌክትሮን በግምት በተመሳሳይ መንገድ ይሠራል።
አሁን በካርቱን መጨረሻ ላይ የሚታየውን ሙከራ አስታውስ. ፎቶኖች በስንጣዎቹ ውስጥ ሲተላለፉ፣ እንደ ማዕበል ባህሪ ያሳዩ እና በስክሪኑ ላይ የጣልቃ ገብነት ንድፍ አሳይተዋል። እናም ሳይንቲስቶች በተሰነጠቀው ክፍል ውስጥ የሚበሩትን የፎቶኖች ቅጽበት ለመቅዳት (መለካት) እና ከስክሪኑ በስተጀርባ “ተመልካች” ሲያስቀምጡ ፎቶኖቹ እንደ ማዕበል ሳይሆን እንደ ቅንጣቶች መሆን ጀመሩ። እና በስክሪኑ ላይ 2 ቀጥ ያሉ መስመሮችን "ሳሉ". እነዚያ። በሚለካበት ወይም በሚታይበት ጊዜ የኳንተም ዕቃዎች ራሳቸው በየትኛው ሁኔታ ውስጥ መሆን እንዳለባቸው ይመርጣሉ።
ድንቅ! አይደለም?
ግን ያ ብቻ አይደለም። በመጨረሻም እኛ በጣም አስደሳች ክፍል ላይ ደርሰናል.
ግን ... ለእኔ የሚመስለኝ መረጃ ከመጠን በላይ ጫና ስለሚፈጥር እነዚህን 2 ፅንሰ-ሀሳቦች በተለየ ጽሁፎች ውስጥ እንመለከታለን።
- ምን ሆነ ?
- የአስተሳሰብ ሙከራ ምንድነው?
አሁን፣ መረጃው እንዲስተካከል ይፈልጋሉ? በካናዳ የቲዎሬቲካል ፊዚክስ ተቋም የተዘጋጀውን ዘጋቢ ፊልም ይመልከቱ። በውስጡ፣ በ20 ደቂቃ ውስጥ፣ በ1900 ከፕላንክ ግኝት ጀምሮ ስለ ኳንተም ፊዚክስ ግኝቶች ሁሉ በአጭሩ እና በጊዜ ቅደም ተከተል ይነገራችኋል። እና ከዚያ በኳንተም ፊዚክስ ውስጥ በእውቀት ላይ በመመርኮዝ በአሁኑ ጊዜ ምን ተግባራዊ እድገቶች እየተከናወኑ እንዳሉ ይነግሩዎታል-ከትክክለኛዎቹ የአቶሚክ ሰዓቶች እስከ የኳንተም ኮምፒተር በጣም ፈጣን ስሌቶች። ይህንን ፊልም እንዲመለከቱ በጣም እመክራለሁ።
አንገናኛለን!
ለሁሉም እቅዶቻቸው እና ፕሮጄክቶቻቸው መነሳሻን እመኛለሁ!
P.S.2 ጥያቄዎችዎን እና ሀሳቦችዎን በአስተያየቶቹ ውስጥ ይፃፉ። ይጻፉ፣ በኳንተም ፊዚክስ ላይ ምን ዓይነት ጥያቄዎች ይፈልጋሉ?
P.S.3 ለብሎግ ይመዝገቡ - የምዝገባ ቅጹ በአንቀጹ ስር ነው።
"የኳንተም ቲዎሪ መሰረታዊ ሃሳቦችን በአንድ ዓረፍተ ነገር መለየት ካለብን እንዲህ ማለት እንችላለን፡ አንዳንድ አካላዊ መጠኖች እስከዚያ ድረስ ቀጣይ እንደሆኑ ይቆጠራሉ። , የመጀመሪያ ደረጃ ኳንታን ያካትታል " (አ. አንስታይን)
በ 19 ኛው ክፍለ ዘመን መገባደጃ ላይ ጄ. ቶምሰን አገኘ ኤሌክትሮን እንደ ኤሌሜንታሪ ኳንተም (ቅንጣት) አሉታዊ ኤሌክትሪክ. ስለዚህ, ሁለቱም የአቶሚክ እና የኤሌክትሪክ ንድፈ ሃሳቦች ወደ ሳይንስ ገብተዋል አካላዊ መጠን, በመዝለል እና በወሰን ብቻ ሊለወጥ የሚችል . ቶምሰን እንዳመለከተው ኤሌክትሮን ከአቶም ውስጥ ካሉት ንጥረ ነገሮች አንዱ ሲሆን ቁስ አካል ከተገነባባቸው አንደኛ ደረጃ የግንባታ ብሎኮች አንዱ ነው። ቶምሰን ፈጠረ የመጀመሪያ ሞዴል አቶም፣ በዚህ መሠረት አቶም በኤሌክትሮኖች የተሞላ፣ እንደ “ዘቢብ ቡን” ያለ ሞርፎስ ሉል ነው። ኤሌክትሮኖችን ከአቶም ማስወገድ በአንጻራዊነት ቀላል ነው. ይህ አተሙን ከሌሎች ኤሌክትሮኖች ጋር በማሞቅ ወይም በቦምብ በመወርወር ሊከናወን ይችላል.
ቢሆንም, ብዙ አብዛኛው የአቶም ብዛት አቅርቧል ኤሌክትሮኖች አይደሉም ፣ ግን የተቀሩት ቅንጣቶች ፣ በጣም ከባድ - የአቶም አስኳል . ይህ ግኝት የተገኘው ኢ. ራዘርፎርድ ሲሆን የወርቅ ፎይልን በአልፋ ቅንጣቶች ደበደበ እና ቅንጣቶቹ ግዙፍ የሆነ ነገር የሚወጡባቸው ቦታዎች እንዳሉ እና ቅንጣቶቹ በነፃነት የሚበሩባቸው ቦታዎች እንዳሉ ደርሰውበታል። በዚህ ግኝት ላይ በመመስረት ራዘርፎርድ የአቶምን የፕላኔታዊ ሞዴል ፈጠረ። በዚህ ሞዴል መሠረት በአቶሙ መሃከል ውስጥ ኒዩክሊየስ አለ, እሱም የአተሙን ግዙፍ መጠን ያተኩራል, እና ኤሌክትሮኖች በክብ ምህዋር ውስጥ በኒውክሊየስ ዙሪያ ይሽከረከራሉ.
የፎቶ ኤሌክትሪክ ውጤት
በ 1888-1890 የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ በሩሲያ የፊዚክስ ሊቅ ኤ.ፒ. ስቶሌቶቭ ተምሯል. የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ ንድፈ ሃሳብ በ 1905 በ A. Einstein ተዘጋጅቷል. መብራቱ ኤሌክትሮኖችን ከብረት ውስጥ አንኳኳ። ኤሌክትሮኖች ከብረት ያመልጣሉ እና በተወሰነ ፍጥነት ወደ ፊት ይሮጣሉ. የእነዚህን ኤሌክትሮኖች ብዛት ለመቁጠር, ፍጥነታቸውን እና ጉልበታቸውን ለመወሰን እንችላለን. ብረቱን እንደገና በተመሳሳይ የሞገድ ርዝመት ብርሃን ብናበራው ግን የበለጠ ኃይለኛ ምንጭ, ከዚያም አንድ ሰው ጉልበቱን ይጠብቃል ተጨማሪ ኤሌክትሮኖች ይወጣሉ . ሆኖም ፣ ፍጥነትም ሆነ የኤሌክትሮን ኃይል አይለወጥም እየጨመረ በሚሄድ የብርሃን መጠን. ይህ በኤም ፕላንክ የኃይል ኳንተም እስኪገኝ ድረስ ችግር ሆኖ ቆይቷል።
የኃይል ኳንተም በኤም ፕላንክ ግኝት
በ19ኛው መቶ ዘመን መገባደጃ ላይ “የአልትራቫዮሌት ጥፋት” ተብሎ በሚጠራው የፊዚክስ ትምህርት ላይ ችግር ተፈጠረ። በፍፁም ጥቁር አካል የሙቀት ጨረር ስፔክትረም ላይ የተደረገ የሙከራ ጥናት የጨረር ጥንካሬው በድግግሞሹ ላይ የተወሰነ ጥገኛ ነው። በሌላ በኩል በክላሲካል ኤሌክትሮዳይናሚክስ ማዕቀፍ ውስጥ የተሰሩ ስሌቶች ፍጹም የተለየ ጥገኝነት ሰጡ። በጨረር አልትራቫዮሌት መጨረሻ ላይ የጨረር ጥንካሬ ያለገደብ መጨመር እንዳለበት ተገለጠ, ይህም ሙከራን በግልፅ ይቃረናል.
ይህንን ችግር ለመፍታት ሲሞክር ማክስ ፕላንክ በጨረር አሠራር ላይ በጥንታዊ ፊዚክስ አለመግባባት ምክንያት ተቃርኖው መፈጠሩን አምኖ ለመቀበል ተገድዷል።
እ.ኤ.አ. በ 1900 የኃይል ልቀት እና መሳብ ያለማቋረጥ አይከሰቱም ፣ ግን በጥንቃቄ - መላምቶችን አቀረበ ። በክፍሎች (ኳንታ) ከዋጋ ኢ = ሸ × n , የት ኢ- የጨረር መጠን; n- የጨረር ድግግሞሽ; ሸ- አዲስ መሠረታዊ ቋሚ (የፕላንክ ቋሚ, ከ 6.6 × 10 -34 J × ሰከንድ ጋር እኩል ነው). በዚህ መሠረት "አልትራቫዮሌት ጥፋት" አሸንፏል.
ኤም ፕላንክ የምናየውን ሀሳብ አቀረበ ነጭ ብርሃን በባዶው ውስጥ የሚጣደፉ ትናንሽ የኃይል ክፍሎችን ያካትታል ቦታ በብርሃን ፍጥነት. ፕላንክ እነዚህን የኃይል ክፍሎች ኳንታ ብሎ ጠርቶታል። ፎቶኖች .
የብርሃን ኳንተም ቲዎሪ ለፎቶ ኤሌክትሪክ ተጽእኖ ማብራሪያ እንደሚሰጥ ወዲያውኑ ግልጽ ሆነ. ስለዚህ የፎቶኖች ዥረት በብረት ሳህን ላይ ይወድቃል። ፎቶን አቶም በመምታት ኤሌክትሮን ያንኳኳል። የሚወጣው ኤሌክትሮን በእያንዳንዱ ጉዳይ ላይ ተመሳሳይ ኃይል ይኖረዋል. ከዚያም ግልጽ ነው የብርሃን መጠን መጨመር ማለት ነው የፎቶኖች ብዛት መጨመር . በዚህ ሁኔታ, ከብረት ፕላስቲን ፣ ብዙ ቁጥር ያላቸው ኤሌክትሮኖች ይቀደዳሉ ፣ ግን የእያንዳንዳቸው ኃይል ነጠላ ኤሌክትሮን አይለወጥም .
የብርሃን ኳንታ ሃይል ለተለያዩ ቀለሞች, ሞገዶች ጨረሮች የተለየ ነው የተለያዩ ድግግሞሾች . ስለዚህ የቀይ ብርሃን የፎቶኖች ኃይል የቫዮሌት ብርሃን የፎቶኖች ግማሽ ኃይል ነው። ኤክስሬይ ግን ከነጭ ብርሃን ፎቶኖች የበለጠ ከፍተኛ ኃይል ያላቸውን ፎቶኖች ያቀፈ ነው ፣ ማለትም ፣ የኤክስሬይ ሞገድ ርዝመት በጣም አጭር ነው።
የብርሃን ኳንተም ልቀት አቶም ከአንድ የኃይል ደረጃ ወደ ሌላ ሽግግር ጋር የተያያዘ ነው። የአንድ አቶም የኃይል ደረጃዎች ብዙውን ጊዜ የተከፋፈሉ ናቸው, ማለትም, ባልተጠበቀ ሁኔታ አቶም አይለቀቅም, የተረጋጋ ነው. በዚህ ድንጋጌ ላይ በመመስረት N. Bohr የአቶምን ሞዴል በ1913 ፈጠረ . በዚህ ሞዴል መሠረት በአቶሙ መሃል ላይ ኤሌክትሮኖች በቋሚ ምህዋሮች ውስጥ የሚሽከረከሩበት ግዙፍ ኒውክሊየስ አለ። አቶም ያለማቋረጥ ሃይልን አያመነጭም ነገር ግን በከፊል (ኳንታ) እና በአስደሳች ሁኔታ ውስጥ ብቻ። በዚህ ሁኔታ ኤሌክትሮኖች ከውጪው ምህዋር ወደ ውስጠኛው ሽግግር እናስተውላለን. በአቶም ኃይልን ለመምጠጥ ከሆነ የኤሌክትሮኖች ከውስጥ ምህዋር ወደ ውጫዊው ሽግግር ይከናወናል.
የኳንተም ቲዎሪ መሰረታዊ ነገሮች
ከላይ ያሉት ግኝቶች እና ሌሎች ብዙ ፣ ከጥንታዊ ሜካኒክስ እይታ አንፃር ሊረዱ እና ሊብራሩ አልቻሉም። አዲስ ንድፈ ሐሳብ ያስፈልግ ነበር, ይህም ነበር በ1925-1927 ተፈጠረ ስም የኳንተም ሜካኒክስ .
የፊዚክስ ሊቃውንት አቶም የአጽናፈ ዓለሙን የመጨረሻው የግንባታ ክፍል ሳይሆን ራሱ ቀለል ያሉ ቅንጣቶችን ያካተተ መሆኑን ካረጋገጡ በኋላ የአንደኛ ደረጃ ቅንጣት ፍለጋ ተጀመረ። የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣት ከአቶሚክ ኒውክሊየስ (በፕሮቶን፣ ኤሌክትሮን፣ ኒውትሮን ጀምሮ) ትንሽ የሆነ ቅንጣት ነው። እስከዛሬ ድረስ ከ 400 በላይ የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች ይታወቃሉ.
ቀደም ብለን እንደምናውቀው በ 1891 የተገኘው የመጀመሪያው የአንደኛ ደረጃ ቅንጣት ነበር ኤሌክትሮን. በ1919 ኢ ራዘርፎርድ ተከፈተ ፕሮቶን ፣ የአቶሚክ ኒውክሊየስ አካል የሆነ አዎንታዊ ኃይል ያለው ከባድ ቅንጣት። በ 1932 እንግሊዛዊው የፊዚክስ ሊቅ ጆን ቻድዊክ አገኘ ኒውትሮን , ምንም የኤሌክትሪክ ክፍያ የሌለው እና እንዲሁም የአቶሚክ ኒውክሊየስ አካል የሆነ ከባድ ቅንጣት. በ 1932 ፖል ዲራክ የመጀመሪያውን ተንብዮ ነበር ፀረ-ቅንጣት – ፖዚትሮን ፣ በክብደት ከኤሌክትሮን ጋር እኩል ነው ፣ ግን ተቃራኒ (አዎንታዊ) የኤሌክትሪክ ኃይል አለው።
ከ 20 ኛው ክፍለ ዘመን ከ 50 ዎቹ ዓመታት ጀምሮ እጅግ በጣም ኃይለኛ አፋጣኝ - ሲንክሮፋሶትሮንስ - የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶችን የመፈለጊያ እና ምርምር ዋና ዘዴዎች ሆነዋል. በሩሲያ ውስጥ ለመጀመሪያ ጊዜ እንዲህ ዓይነቱ አፋጣኝ በ 1957 በዱብና ከተማ ተፈጠረ. በአፋጣኝ እርዳታ ፀረ-ፓርቲከሎች ተገኝተዋል-ፖዚትሮን, እና በመቀጠል ፀረ-ፕሮቶን እና አንቲኖትሮን (የኤሌክትሪክ ኃይል የሌለው ፀረ-ፓርቲካል ነገር ግን ከኒውትሮን የባሪዮን ክፍያ ጋር ተቃራኒ የሆነ የባሪዮን ክፍያ አለው). ከዚያን ጊዜ ጀምሮ፣ አንቲሜትተር፣ አንቲሜትተር እና ምናልባትም ፀረ-ዓለማት ሊኖሩ ስለሚችሉ መላምቶች መቅረብ ጀመሩ። ሆኖም የዚህ መላምት የሙከራ ማረጋገጫ እስካሁን አልተገኘም።
የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች አንዱ አስፈላጊ ባህሪያት እነሱ ናቸው በጣም ትንሽ መጠኖች እና መጠኖች አሏቸው . የብዙዎቻቸው ብዛት 1.6 × 10 -24 ግራም ነው, እና መጠኑ ከ10-16 ሴ.ሜ ዲያሜትር ነው.
ሌላው የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ንብረት ነው ከሌሎች ቅንጣቶች ጋር በሚገናኝበት ጊዜ የመወለድ እና የመጥፋት ችሎታ ፣ ማለትም ፣ የመነጨ እና የመሳብ ችሎታ . ለምሳሌ የኤሌክትሮን እና የፖዚትሮን ሁለት ተቃራኒ ቅንጣቶች መስተጋብር (መጥፋት) ወቅት ሁለት ፎቶኖች (የኃይል ኳንተም) ይለቀቃሉ፡ e - + e + = 2g
የሚቀጥለው ጠቃሚ ንብረት ነው ሽግግር ፣ ማለትም በመስተጋብር ጊዜ ቅንጣቶች እርስ በርስ መቀላቀል እና በተፈጠረው የንጥል መጨመር መጨመር. በውህደቱ ወቅት የሚለቀቀው ሃይል በከፊል ወደ ጅምላ ስለሚገባ አዲሱ የንጥሉ ብዛት ከሁለቱ የተዋሃዱ ቅንጣቶች ድምር ይበልጣል።
ቅንጣቶች በ 1.አይነት መስተጋብር ይለያያሉ; 2. የመስተጋብር ዓይነቶች; 3. የጅምላ; 4. የህይወት ጊዜ; 5. ጀርባ; 6. ክፍያ.
የግንኙነት ዓይነቶች እና ዓይነቶች
የግንኙነቶች ዓይነቶች
ጠንካራ መስተጋብር በአቶሚክ ኒውክሊየስ ውስጥ በፕሮቶን እና በኒውትሮን መካከል ያለውን ግንኙነት ይወስናል።
ኤሌክትሮማግኔቲክ መስተጋብር - ከጠንካራ ያነሰ ኃይለኛ, በኤሌክትሮኖች እና በአተም ውስጥ ባለው ኒውክሊየስ መካከል ያለውን ግንኙነት እንዲሁም በሞለኪውል ውስጥ ባሉ አቶሞች መካከል ያለውን ግንኙነት ይወስናል.
ደካማ መስተጋብር አዝጋሚ ሂደቶችን ያስከትላል, በተለይም የንጥል መበታተን ሂደት.
የስበት መስተጋብር - ይህ በግለሰብ ቅንጣቶች መካከል ያለው ግንኙነት ነው; በኳንተም ሜካኒክስ ውስጥ ያለው የዚህ መስተጋብር ጥንካሬ በጅምላ ጥቃቅን ምክንያት እጅግ በጣም ትንሽ ነው, ነገር ግን ጥንካሬው በትልልቅ ሰዎች መስተጋብር በእጅጉ ይጨምራል.
የግንኙነቶች ዓይነቶች
በኳንተም መካኒኮች ሁሉም የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች በሁለት ዓይነቶች ብቻ መስተጋብር ሊፈጥሩ ይችላሉ፡- ሃድሮን እና ሌፕቶን .
ክብደት .
በጅምላነታቸው መሰረት, ቅንጣቶች ተከፋፍለዋል ከባድ (ፕሮቶን ፣ ኒውትሮን ፣ ግራቪተን ፣ ወዘተ.) መካከለኛ እና ብርሃን (ኤሌክትሮን፣ ፎቶን፣ ኒውትሪኖ፣ ወዘተ.)
የህይወት ዘመን.
እንደ ሕልውናቸው ጊዜ, ቅንጣቶች ተከፋፍለዋል የተረጋጋ ፣ በበቂ ሁኔታ ረጅም ዕድሜ ያለው (ለምሳሌ ፕሮቶን፣ ኒውትሮን፣ ኤሌክትሮኖች፣ ፎቶኖች፣ ኒውትሪኖዎች፣ ወዘተ)፣ ኳሲ-የተረጋጋ ማለትም አጭር የህይወት ዘመን መኖር (ለምሳሌ ፀረ-ንጥረ-ነገር) እና ያልተረጋጋ በጣም አጭር የህይወት ዘመን መኖር (ለምሳሌ ሜሶን ፣ ፒዮን ፣ ባሪዮን ፣ ወዘተ.)
ስፒን
ስፒን (ከእንግሊዘኛ - መሽከርከር፣ ማሽከርከር) የኳንተም ተፈጥሮ ያለው እና ከቅንጣቱ እንቅስቃሴ ጋር ያልተገናኘ የአንደኛ ደረጃ ቅንጣት ውስጣዊ ማዕዘናዊ ሞመንተምን ያሳያል። የሚለካው እንደ የፕላንክ ቋሚ (6.6 × 10 –34 J × ሰከንድ) ኢንቲጀር ወይም ግማሽ ኢንቲጀር ብዜት ነው። ለአብዛኛዎቹ የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች የእሽክርክሪት ኢንዴክስ 1/2 ነው፤ (ለኤሌክትሮን፣ ፕሮቶን፣ ኒውትሪኖ) 1 (ለፎቶን)፣ 0 (ለP-meson፣ K-meson)።
እ.ኤ.አ. በ 1925 የኤስፒን ጽንሰ-ሀሳብ ወደ ፊዚክስ የገባው በአሜሪካ ሳይንቲስቶች ጄ. Uhlenbeck እና S. Goudsmit ሲሆን ኤሌክትሮን እንደ "የሚሽከረከር አናት" ተደርጎ ሊወሰድ እንደሚችል ጠቁመዋል።
የኤሌክትሪክ ክፍያ
የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች በአዎንታዊ ወይም በአሉታዊ የኤሌክትሪክ ክፍያ መገኘት ወይም የኤሌክትሪክ ክፍያ ሙሉ በሙሉ አለመኖር ተለይተው ይታወቃሉ። ከኤሌክትሪክ ክፍያ በተጨማሪ የባሪዮን ቡድን አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች የባሪዮን ክፍያ አላቸው።
በሃያኛው ክፍለ ዘመን 50 ዎቹ ውስጥ፣ የፊዚክስ ሊቃውንት ኤም. ጄል ማን እና ጂ ዝዋይግ በ hadrons ውስጥ የበለጠ የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች ሊኖሩ እንደሚገባ ጠቁመዋል። ዝዋይግ አሴስ ሲል ጠራቸው፣ እና ጌል ማን ኳርክስ ሲል ጠራቸው። “ኳርክ” የሚለው ቃል የተወሰደው በጄ ጆይስ “ፊንጋንስ ዋክ” ልቦለድ ነው። በኋላ ስሙ ኳርክ ተጣበቀ።
በጌል-ማን መላምት መሠረት ሦስት ዓይነት የኳርክ ዓይነቶች (ጣዕሞች) አሉ፡- ዩ – መ – ኤስ. እያንዳንዳቸው ስፒን = 1/2; እና ክፍያ = 1/3 ወይም 2/3 የኤሌክትሮን ክፍያ. ሁሉም ባሮኖች ሦስት ኳርኮችን ያካትታሉ. ለምሳሌ ፕሮቶን ከኡድ ሲሆን ኒውትሮን ደግሞ ከዱ ነው። እያንዳንዱ ሶስት የኳርክ ጣዕም በሶስት ቀለሞች የተከፈለ ነው. ይህ የተለመደ ቀለም አይደለም, ግን የአናሎግ ክፍያ ነው. ስለዚህ ፕሮቶን ሁለት u - እና አንድ d - ኳርክስን የያዘ ቦርሳ ተደርጎ ሊወሰድ ይችላል። በከረጢቱ ውስጥ ያሉት እያንዳንዱ ኳርኮች በራሱ ደመና የተከበቡ ናቸው። የፕሮቶን-ፕሮቶን መስተጋብር የሁለት ከረጢቶች ከኳርክክስ ጋር መገናኘቱ ሊወከል ይችላል ፣ ይህም በበቂ ትንሽ ርቀት ላይ ግሉኖችን መለዋወጥ ይጀምራል። ግሉዮን ተሸካሚ ቅንጣት ነው (ከእንግሊዝኛው ማጣበቂያ ትርጉሙ ሙጫ ማለት ነው)። ግሉኖች ፕሮቶኖችን እና ኒውትሮኖችን በአቶም አስኳል ውስጥ በማጣበቅ እንዳይበሰብስ ይከላከላሉ ። አንድ ምሳሌ እናድርግ።
ኳንተም ኤሌክትሮዳይናሚክስ፡ ኤሌክትሮን፣ ቻርጅ፣ ፎቶን በኳንተም ክሮሞዳይናሚክስ ውስጥ እነሱ ይዛመዳሉ-ኳርክ ፣ ቀለም ፣ ግሉሎን። ኳርክስ በሃድሮን ቡድን የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች መካከል ያሉትን በርካታ ሂደቶችን እና ግንኙነቶችን ለማብራራት አስፈላጊ ቲዎሬቲካል ነገሮች ናቸው። ለችግሩ ከፍልስፍናዊ አቀራረብ አንጻር ኳርኮች ማይክሮ ዓለሙን ከማክሮ ዓለም ጋር ለማብራራት አንዱ መንገድ ነው ማለት እንችላለን።
አካላዊ ክፍተት እና ምናባዊ ቅንጣቶች
በሃያኛው ክፍለ ዘመን የመጀመሪያ አጋማሽ ላይ ፖል ዲራክ የኳንተም ሜካኒክስ ህጎችን እና የአንፃራዊነትን ፅንሰ-ሀሳብ ከግምት ውስጥ በማስገባት የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴን የሚገልጽ ቀመር አዘጋጅቷል። ያልተጠበቀ ውጤት አግኝቷል። የኤሌክትሮን ኢነርጂ ቀመር 2 መፍትሄዎችን ሰጥቷል-አንደኛው መፍትሄ ቀድሞውኑ ከሚታወቀው ኤሌክትሮን - አዎንታዊ ኃይል ያለው ቅንጣት, ሌላኛው - ጉልበቱ አሉታዊ ከሆነው ቅንጣት ጋር ይዛመዳል. በኳንተም ሜካኒክስ፣ አሉታዊ ኃይል ያለው ቅንጣት ሁኔታ እንደ ትርጓሜው ይተረጎማል ፀረ-ቅንጣት . ዲራክ ፀረ-ንጥረ-ምግቦች ከቅንጣቶች እንደሚነሱ አስተዋለ.
ሳይንቲስቱ አለ ወደሚል መደምደሚያ ደርሰዋል “አካላዊ ክፍተት”፣ በአሉታዊ ኃይል በኤሌክትሮኖች የተሞላ. አካላዊ ክፍተት ብዙውን ጊዜ "ዲራክ ባህር" ተብሎ ይጠራ ነበር. ሁሉም የዓለም ክስተቶች የሚከናወኑበት ቀጣይነት ያለው የማይታይ ዳራ ("ባህር") ስለሚፈጥሩ በትክክል አሉታዊ ኃይል ያላቸውን ኤሌክትሮኖች አንመለከትም። ይሁን እንጂ ይህ "ባሕር" በተወሰነ መንገድ እርምጃ እስኪወሰድ ድረስ አይታይም. እንበል ፣ ፎቶን ወደ “ዲራክ ባህር” ሲገባ ፣ “ባህሩ” (ቫክዩም) እራሱን እንዲሰጥ ያስገድዳል ፣ ከብዙ ኤሌክትሮኖች ውስጥ አንዱን በአሉታዊ ኃይል ያጠፋል። እና በተመሳሳይ ጊዜ ፣ እንደ ጽንሰ-ሀሳቡ ፣ ሁለት ቅንጣቶች በአንድ ጊዜ ይወለዳሉ-ኤሌክትሮን በአዎንታዊ ኃይል እና በአሉታዊ የኤሌክትሪክ ኃይል ፣ እና አንቲኤሌክትሮን ፣ እንዲሁም በአዎንታዊ ኃይል ፣ ግን ደግሞ አዎንታዊ ክፍያ።
እ.ኤ.አ. በ 1932 አሜሪካዊው የፊዚክስ ሊቅ ኬ ዲ አንደርሰን በኮስሚክ ጨረሮች ውስጥ አንቲኤሌክትሮን በሙከራ አግኝቶ ሰይሞታል። ፖዚትሮን
ዛሬ በዓለማችን ውስጥ ላለው እያንዳንዱ የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣት አንቲፓርቲክል (ለኤሌክትሮን - ፖዚትሮን ፣ ለፕሮቶን - አንቲፕሮቶን ፣ ለፎቶን - አንቲፎቶን ፣ እና ለኒውትሮን እንኳን - አንቲኖትሮን) እንዳለ በትክክል ተረጋግጧል። .
ቫክዩም እንደ ንፁህ “ምንም” የሚለው የቀድሞ ግንዛቤ በፒ.ዲራክ ፅንሰ-ሀሳብ መሠረት ወደ ብዙ የተፈጠሩ ጥንዶች፡ ቅንጣት-አንቲፓርት።
አንዱ የአካላዊ ቫክዩም ባህሪያት በውስጡ መገኘት ነው ከ "0" ጋር እኩል የሆነ ጉልበት ያላቸው መስኮች እና ያለ እውነታ ቅንጣቶች. ሜዳ ስላለ ግን መወዛወዝ አለበት። ምንም ቅንጣቶች ስለሌለ በቫኩም ውስጥ ያሉ እንዲህ ያሉ ንዝረቶች ዜሮ ይባላሉ. በጣም የሚያስደንቀው ነገር: የመስክ ማወዛወዝ ያለ ቅንጣቶች እንቅስቃሴ የማይቻል ነው, ነገር ግን በዚህ ሁኔታ ውስጥ ማወዛወዝ አሉ, ነገር ግን ምንም ቅንጣቶች የሉም! እና ከዚያ ፊዚክስ እንደዚህ አይነት ስምምነትን ማግኘት ችሏል-ቅንጣቶች በዜሮ መስክ ማወዛወዝ ውስጥ ተወልደዋል, በጣም በአጭሩ ይኖራሉ እና ይጠፋሉ. ሆኖም ፣ ቅንጣቶች ከ “ከምንም” የተወለዱ እና ብዙ እና ጉልበት የሚያገኙ ፣ በዚህም የጅምላ እና የኢነርጂ ጥበቃ ህግን ይጥሳሉ። እዚህ ያለው አጠቃላይ ነጥብ በአንድ ቅንጣት "የህይወት ዘመን" ውስጥ ነው፡ በጣም አጭር ስለሆነ ህጎች መጣስ በንድፈ ሀሳብ ብቻ ሊሰላ ይችላል ነገር ግን በሙከራ ሊታይ አይችልም። አንድ ቅንጣት ከ "ምንም" ተወለደ እና ወዲያውኑ ሞተ. ለምሳሌ፣ የአንድ ቅጽበታዊ ኤሌክትሮን ዕድሜ ከ10-21 ሰከንድ፣ እና የፈጣን ኒውትሮን ከ10-24 ሰከንድ ነው። አንድ ተራ ነፃ ኒውትሮን ለደቂቃዎች ይኖራል፣ ነገር ግን በአቶሚክ ኒውክሊየስ ውስጥ ላልተወሰነ ጊዜ። በጣም ትንሽ የሚኖሩት ቅንጣቶች ከተራ ፣ ከእውነተኛው በተቃራኒ ተጠርተዋል - ምናባዊ (ከላቲን በትርጉም - ይቻላል).
ፊዚክስ አንድን ምናባዊ ቅንጣትን መለየት ካልቻለ በተለመደው ቅንጣቶች ላይ ያላቸው አጠቃላይ ተጽእኖ በትክክል ተመዝግቧል። ለምሳሌ፣ ሁለት ሳህኖች በአካል ክፍተት ውስጥ የተቀመጡ እና በምናባዊ ቅንጣቶች ተጽዕኖ ስር ወደ አንዱ መቅረብ ይጀምራሉ። ይህ እውነታ በ 1965 በኔዘርላንድ የሙከራ የፊዚክስ ሊቅ ሄንድሪክ ካሲሚር ተገኝቷል.
በእውነቱ፣ በአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች መካከል ያሉ ሁሉም ግንኙነቶች የሚከሰቱት ከቫኩም ምናባዊ ዳራ አስፈላጊ ተሳትፎ ጋር ነው ፣ ይህም የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች እንዲሁ ተፅእኖ አላቸው።
በኋላ ላይ ምናባዊ ቅንጣቶች በቫኩም ውስጥ ብቻ እንደማይታዩ ታይቷል; በተጨማሪም በተለመደው ቅንጣቶች ሊፈጠሩ ይችላሉ. ለምሳሌ ኤሌክትሮኖች ያለማቋረጥ ይለቃሉ እና ወዲያውኑ ምናባዊ ፎቶኖችን ይይዛሉ።
በንግግሩ መጨረሻ ላይ, ያንን እናስተውላለን የአቶሚክ ጽንሰ-ሀሳብ ፣ ልክ እንደበፊቱ, በሚለው ሀሳብ ላይ የተመሰረተ ነው ንብረቶች አካላዊ አካል በመጨረሻ ወደ ተካፋይ ቅንጣቶች ባህሪያት ሊቀንስ ይችላል , በዚህ ታሪካዊ ወቅት እንደማይከፋፈል ይቆጠራሉ። . ከታሪክ አንጻር እንዲህ ያሉት ቅንጣቶች እንደ አቶሞች፣ ከዚያም አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች፣ እና ዛሬ እንደ ኳርኮች ይቆጠሩ ነበር። ከፍልስፍና አንፃር በጣም ተስፋ ሰጪው ይመስላል አዳዲስ አቀራረቦች , የተመሰረተ የማይነጣጠሉ መሰረታዊ ቅንጣቶችን ፍለጋ ላይ ሳይሆን ሁሉን አቀፍ ለማብራራት ውስጣዊ ግንኙነታቸውን በመለየት ላይ የቁሳቁስ ቅርጾች ባህሪያት . ይህ አመለካከትም ተገልጿል W. Heisenberg , ግን, በሚያሳዝን ሁኔታ, እስካሁን ድረስ ልማት አላገኘም.
የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ መርሆች
የተፈጥሮ ሳይንስ ታሪክ እንደሚያሳየው፣ የፊዚክስ ሊቃውንት ማይክሮ ዓለሙን ሲያጠኑ ያጋጠሟቸው የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ባህሪያት ከባህላዊ የፊዚካል ንድፈ ሃሳቦች ማዕቀፍ ጋር አይጣጣሙም። የጥንታዊ ፊዚክስ ፅንሰ-ሀሳቦችን እና መርሆዎችን በመጠቀም ማይክሮ ዓለሙን ለማብራራት የተደረገው ሙከራ አልተሳካም። አዳዲስ ፅንሰ-ሀሳቦችን እና ማብራሪያዎችን መፈለግ አዲስ የፊዚካል ቲዎሪ - ኳንተም ሜካኒክስ ፣ መነሻቸው እንደ W. Heisenberg, N. Bohr, M. Planck, E. Schrödinger እና ሌሎች የመሳሰሉ ድንቅ የፊዚክስ ሊቃውንት ነበሩ.
የማይክሮ ነገሮች ልዩ ባህሪያት ጥናት በሙከራዎች ተጀምሯል, በተቋቋመበት ጊዜ በአንዳንድ ውስጥ ጥቃቅን ነገሮች ሙከራዎች እራሳቸውን እንደ ቅንጣቶች (አስከሬን) እና በሌሎች ውስጥ ያሳያሉ – እንደ ማዕበል . ሆኖም፣ የብርሃንን ተፈጥሮ ጥናት ታሪክን እናስታውስ፣ ወይም ይልቁንስ በኒውተን እና በሁይገን መካከል የማይታረቁ ልዩነቶች። ኒውተን ብርሃንን እንደ ዥረት ተመልክቷል። አስከሬን፣ እና Huygens - እንዴት ማወዛወዝ በልዩ መካከለኛ ውስጥ የሚከሰት እንቅስቃሴ - ኤተር.
እ.ኤ.አ. በ 1900 ኤም. ፕላንክ ፣ የተለየ የኃይል መጠን (ኳንታ) ያገኘው ፣ ብርሃን እንደ የኳንታ ወይም የፎቶኖች ጅረት . ሆኖም፣ ከብርሃን የኳንተም ፅንሰ-ሀሳብ ጋር፣ የብርሃን ሞገድ መካኒኮች በሉዊ ደ ብሮግሊ እና ኢ.ሽሮዲንገር ስራዎች ውስጥ ማደግ ቀጠሉ። ሉዊ ደ ብሮግሊ በሕብረቁምፊው ንዝረት እና በአቶም አመንጪ ጨረር መካከል ያለውን ተመሳሳይነት አገኘ። የእያንዳንዱ ንጥረ ነገር አቶም የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶችን ያቀፈ ነው-ከባድ ኒውክሊየስ እና ቀላል ኤሌክትሮኖች። ይህ ቅንጣት ሥርዓት ቋሚ ሞገዶችን እንደሚያመነጭ አኮስቲክ መሣሪያ ነው። ሉዊስ ደ ብሮግሊ ደፋር ግምት አድርጓል አንድ ኤሌክትሮን ወጥ በሆነ መልኩ እና በሬክቲላይንላይን የሚንቀሳቀስ የተወሰነ ርዝመት ያለው ማዕበል ነው። ከዚህ በፊት, ብርሃን በአንዳንድ ሁኔታዎች እንደ ቅንጣት, እና በሌሎች ውስጥ ደግሞ እንደ ሞገድ እንደሚሰራ አስቀድመን ልምደን ነበር. ከኤሌክትሮን ጋር በተያያዘ እንደ ቅንጣት አውቀነዋል (ክብደቱ እና ክፍያው ተወስኗል)። እና፣ በእርግጥ፣ ኤሌክትሮን በኤሌክትሪክ ወይም መግነጢሳዊ መስክ ውስጥ ሲንቀሳቀስ እንደ ቅንጣቢ ባህሪ ነው። በተጨማሪም በሚለያይበት ጊዜ እንደ ማዕበል ይሠራል፣ በክሪስታል ወይም በዲፍራክሽን ፍርግርግ ውስጥ ያልፋል።
Diffraction ፍርግርግ ሙከራ
የዚህን ክስተት ፍሬ ነገር ለማሳየት፣ በሁለት ስንጥቆች የሃሳብ ሙከራ ብዙውን ጊዜ ይከናወናል። በዚህ ሙከራ ከምንጭ የሚወጣ የኤሌክትሮኖች ጨረር ኤስ, ሁለት ቀዳዳዎች ባለው ሳህን ውስጥ ያልፋል እና ከዚያ ማያ ገጹን ይመታል።
ኤሌክትሮኖች እንደ እንክብሎች ያሉ ክላሲካል ቅንጣቶች ከሆኑ፣ በመጀመሪያው መሰንጠቅ ውስጥ የሚያልፉ የኤሌክትሮኖች ስክሪኑን የሚመታ ቁጥር ከርቭ ይወከላል። ውስጥ, እና በሁለተኛው መሰንጠቂያ በኩል - ኩርባ ጋር. የድሎች ጠቅላላ ቁጥር በጠቅላላ ከርቭ ይገለጻል። ዲ.
በእውነቱ, ፍጹም የተለየ ነገር ይከሰታል. ኩርባዎች ውስጥእና ጋርየምንቀበለው አንደኛው ቀዳዳ ሲዘጋ በእነዚያ ጉዳዮች ብቻ ነው። ሁለቱም ቀዳዳዎች በተመሳሳይ ጊዜ ክፍት ከሆኑ ለብርሃን ሞገዶች (ጥምዝ) ከሚፈጠረው ጋር ተመሳሳይ የሆነ የማክስማ እና ሚኒማ ስርዓት በስክሪኑ ላይ ይታያል። ሀ).
ብቅ ያለ የስነ-ፍጥረት ሁኔታ ገፅታዎች እንደሚከተለው ሊገለጹ ይችላሉ. በአንድ በኩል, አካላዊ እውነታ አንድ ነው, ማለትም, በመስክ እና በቁስ መካከል ምንም ክፍተት የለም: መስክ እንደ ቁስ አካል ነው, ኮርፐስኩላር ንብረቶች አሉት, እና የቁስ ቅንጣቶች, እንደ መስክ, ሞገድ ባህሪያት አላቸው. በሌላ በኩል፣ ነጠላ አካላዊ እውነታ ድርብ መሆኑ ታወቀ። በተፈጥሮ, አንድ ችግር ተከሰተ: ጥቃቅን ነገሮች መካከል ቅንጣት-ማዕበል ንብረቶች antinomy እንዴት መፍታት እንደሚቻል. የተለየ ብቻ ሳይሆን ተቃራኒ ባህሪያት ለተመሳሳይ ማይክሮ ቁስ አካል ይባላሉ.
በ1925 ዓ.ም ሉዊስ ደ ብሮግሊ (1875-1960) ተመርጧል መርህ ፣ በዚህም ተፈጥሮው ምንም ይሁን ምን እያንዳንዱ ቁሳዊ ቅንጣት መሆን አለበት። ርዝመቱ ተገላቢጦሽ ከሆነው ማዕበል ጋር ይዛመዳል ከቅንጣው ፍጥነት ጋር ተመጣጣኝ ነው፡- ኤል = ሸ / ገጽ ፣ የት ኤል- የሞገድ ርዝመት; ሸ- የፕላንክ ቋሚ ከ 6.63 × 10 -34 J × ሰከንድ ጋር እኩል ነው ፣ አር- የንጥሉ ፍጥነት ፣ ከቅንጣው ብዛት እና ፍጥነቱ ጋር እኩል ነው ( አር = ኤም× ቁ). ስለዚህም ተገኝቷል ፎቶን (የብርሃን ቅንጣቶች) ብቻ ሳይሆን ሌሎችም እንደ ኤሌክትሮን, ፕሮቶን, ኒውትሮን, ወዘተ ያሉ የቁሳቁስ ቅንጣቶች አላቸው ድርብ ንብረቶች . ይህ ክስተት ይባላል ሞገድ-ቅንጣት መንታ . ስለዚህ, በአንዳንድ ሙከራዎች የአንደኛ ደረጃ ቅንጣት እንደ አስከሬን, እና በሌሎች ውስጥ - እንደ ሞገድ. የመሳሪያዎችን እና የመለኪያ መሳሪያዎችን ተፅእኖ ከግምት ውስጥ ሳያስገባ ማንኛውንም የጥቃቅን ነገሮች ምልከታ የማይቻል ነው ። በእኛ ማክሮኮስ ውስጥ, ይህ ተጽእኖ እጅግ በጣም ትንሽ ስለሆነ እና ችላ ሊባል ስለሚችል, የምንከታተለው እና የመለኪያ መሳሪያው በምናጠናው ማክሮቦዲዎች ላይ ያለውን ተጽእኖ አናስተውልም. ማክሮዲቪስ ረብሻዎችን ወደ ማይክሮ ዓለሙ ያስተዋውቃል እና ለውጦችን ወደ ማይክሮ ነገሮች ከማስተዋወቅ በቀር ሊረዳ አይችልም።
የዴንማርካዊው የፊዚክስ ሊቅ የንጥረ ነገሮች አካል እና ሞገድ ባህሪያት አለመመጣጠን ምክንያት. N. Bor (1885-1962) በ1925 ተመርጧል የማሟያ መርህ . የዚህ መርህ ፍሬ ነገር የሚከተለው ነበር፡ የአቶሚክ ፊዚክስ እጅግ በጣም ባህሪ ባህሪ ነው። በተለያዩ ሙከራዎች ውስጥ በተከሰቱት ክስተቶች መካከል አዲስ ግንኙነት ሁኔታዎች. እንደዚህ ባሉ ሁኔታዎች ውስጥ የተገኘው የሙከራ መረጃ እንደ ተጨማሪ ሊቆጠር ይገባል, ምክንያቱም እነሱ ይወክላሉ ስለ አቶሚክ ነገሮች እኩል አስፈላጊ መረጃ እና፣ አንድ ላይ ተወስደው ያደክሟቸዋል. በመለኪያ መሳሪያዎች እና በጥናት ላይ ባሉ አካላዊ ነገሮች መካከል ያለው መስተጋብር ነው የኳንተም ክስተቶች ዋና አካል . ወደ መደምደሚያው ደርሰናል የማሟያነት መርህ የማይክሮ ዓለሙን ነገሮች ግምት ውስጥ በማስገባት መሠረታዊ ባህሪ ይሰጠናል.
የኳንተም ሜካኒክስ ቀጣዩ መሠረታዊ መርህ ነው። እርግጠኛ አለመሆን መርህ
በ1927 የተቀረጸ ቨርነር ሃይሰንበርግ
(1901 - 1976) ዋናው ነገር የሚከተለው ነው። የማይክሮፕሌትሌትን ቅንጅት በአንድ ጊዜ እና በእኩል ትክክለኛነት ለመወሰን የማይቻል ነው
እና የእሷ ፍጥነት
. የማስተባበር መለኪያ ትክክለኛነት የሚወሰነው በሞመንተም መለኪያ ትክክለኛነት እና በተቃራኒው ነው; የማይቻል ሁለቱም
እነዚህን መጠኖች በማንኛውም ትክክለኛነት ይለኩ; የማስተባበር መለኪያ ትክክለኛነት የበለጠ ነው ( Xግፊቱ ይበልጥ እርግጠኛ ባልሆነ ቁጥር ( አር), እንዲሁም በተቃራኒው. በአቀማመጥ መለኪያው ውስጥ ያለው እርግጠኛ ያለመሆን ውጤት እና በፍጥነት መለኪያው ላይ ያለው እርግጠኛ አለመሆን ከፕላንክ ቋሚ (ከሚበልጥ ወይም እኩል) መሆን አለበት። ሸ), 
.
በዚህ መርህ የተገለጹት ድንበሮች በመለኪያ መሳሪያዎች እና በመለኪያ ሂደቶች ላይ በማናቸውም መሻሻል በመሠረታዊነት ሊታለፉ አይችሉም. እርግጠኛ ያለመሆን መርህ ያንን አሳይቷል። የኳንተም ሜካኒክስ ትንበያዎች ፕሮባቢሊቲ ብቻ ናቸው እና እኛ በክላሲካል ሜካኒክስ ውስጥ የለመዱን ትክክለኛ ትንበያዎችን አታቅርቡ። በሳይንቲስቶች መካከል ውዝግብ የፈጠረው እና አሁንም የቀጠለው የኳንተም ሜካኒኮች ትንበያ እርግጠኛ አለመሆን ነው። በኳንተም ሜካኒክስ ውስጥ ሙሉ በሙሉ በእርግጠኝነት ስለሌለበት ፣ ማለትም ስለ እሱ እንኳን ተወራ አለመወሰን. የጥንታዊ ፊዚክስ ተወካዮች የሳይንስ እና የመለኪያ ቴክኖሎጂ ሲሻሻሉ የኳንተም ሜካኒክስ ህጎች ትክክለኛ እና አስተማማኝ ይሆናሉ ብለው እርግጠኞች ነበሩ። እነዚህ ሳይንቲስቶች አመኑ የመለኪያዎች እና ትንበያዎች ትክክለኛነት ምንም ገደብ እንደሌለው.
የመወሰን እና የመወሰን መርህ
ክላሲካል ቆራጥነት የጀመረው በላፕላስ (18ኛው ክፍለ ዘመን) መግለጫ ነው፡- “የመላውን አለም ቅንጣቶች የመጀመሪያ መረጃ ስጠኝ፣ እና የአለምን የወደፊት እጣ ፈንታ እነግርሃለሁ። ይህ የሁሉም ነገር እርግጠኝነት እና አስቀድሞ መወሰን የላፕላስ ቆራጥነት ይባላል።
የሰው ልጅ በእግዚአብሔር አስቀድሞ መወሰን ከረዥም ጊዜ ጀምሮ ያምናል, እና በኋላ በምክንያት "ብረት" ግንኙነት. ይሁን እንጂ አንድ ሰው ግርማዊነቱን ችላ ማለት የለበትም እየተከሰተ፣ ያልተጠበቁ እና የማይቻሉ ነገሮችን የሚያዘጋጅልን። በአቶሚክ ፊዚክስ ውስጥ፣ የዘፈቀደነት ራሱን በተለይ በግልፅ ያሳያል። አለም በመስመር ያልተደራጀች እና የምንፈልገውን ያህል ቀላል አይደለም የሚለውን ሀሳብ ልንለምድ ይገባናል።
የመወሰን መርህ ይህ በተለይ በክላሲካል ሜካኒክስ ውስጥ በግልጽ ይታያል. ስለዚህም, የኋለኛው ያስተምራል እንደ መጀመሪያው መረጃ በማንኛውም የሜካኒካል ስርዓት ሙሉ ሁኔታን ማወቅ ይቻላል የወደፊቱ የቱንም ያህል ርቀት ቢሆን . በእውነቱ, ይህ ግልጽ ቀላልነት ብቻ ነው. ስለዚህ፣ በጥንታዊ መካኒኮች ውስጥ እንኳን የመነሻ መረጃው በትክክል በትክክል ሊታወቅ አይችልም። . በመጀመሪያ ፣ የመነሻ ውሂብ ትክክለኛ ዋጋ ለእኛ የሚታወቀው ከአንዳንድ ጋር ብቻ ነው። የመሆን ደረጃ . በእንቅስቃሴው ወቅት የሜካኒካል ስርዓቱ ተጽእኖ ይኖረዋል የዘፈቀደ ኃይሎች ፣ እኛ አስቀድሞ ማየት የማንችለው . በሁለተኛ ደረጃ, እነዚህ ኃይሎች በጣም ትንሽ ቢሆኑም, ውጤታቸው ለረዥም ጊዜ በጣም ጠቃሚ ሊሆን ይችላል. እንዲሁም የስርዓቱን የወደፊት እጣ ፈንታ ለመተንበይ ባሰብንበት ጊዜ ውስጥ ይህ ለመሆኑ ምንም ዋስትና የለንም። ስርዓቱ ተነጥሎ ይቆያል . በሶስተኛ ደረጃ፣ እነዚህ ሶስት ሁኔታዎች በጥንታዊ መካኒኮች ችላ ይባላሉ። በጊዜ ሂደት የመጀመሪያዎቹ ሁኔታዎች እርግጠኛ አለመሆን ስለሚጨምር እና የዘፈቀደነት ተፅእኖ ችላ ሊባል አይገባም ትንበያው ፍጹም ይሆናል። ትርጉም የለሽ .
ተሞክሮ እንደሚያሳየው፣ የዘፈቀደ ምክንያቶች በሚሰሩባቸው ስርዓቶች ውስጥ፣ ምልከታዎች ብዙ ጊዜ ሲደጋገሙ፣ የተወሰኑ ቅጦች ሊገኙ ይችላሉ፣ አብዛኛውን ጊዜ ይባላሉ። ስታቲስቲካዊ (ይሆናል) . ስርዓቱ ብዙ የዘፈቀደ ተጽእኖዎች ካሉት, ከዚያም ቆራጥ (ተለዋዋጭ) ንድፍ እራሱ የአጋጣሚ አገልጋይ ይሆናል; አንተስ ዕድል አዲስ ዓይነት ስርዓተ-ጥለት ይፈጥራል – ስታቲስቲካዊ . ከተለዋዋጭ መደበኛነት የስታቲስቲክስ መደበኛነት ማግኘት አይቻልም. በአጋጣሚ ጉልህ ሚና መጫወት በሚጀምርባቸው ስርዓቶች ውስጥ ስለ ስታቲስቲክስ (ይሆናል) ተፈጥሮ ግምቶችን ማድረግ ያስፈልጋል። ስለዚህ፣ ዕድል ከቆራጥነት የባሰ ዘይቤን መፍጠር የሚችል መሆኑን “de facto” መቀበል አለብን።
የኳንተም ሜካኒክስ በመሠረቱ ጽንሰ ሐሳብ ነው። በስታቲስቲክስ ቅጦች ላይ የተመሰረተ . ስለዚህ የአንድ ግለሰብ የማይክሮ ፓርቲካል እጣ ፈንታ ፣ ታሪኩ ሊታወቅ የሚችለው በጥቅሉ ብቻ ነው። አንድ ቅንጣት በህዋ ውስጥ ሊተረጎም የሚችለው በተወሰነ ደረጃ የመሆን እድል ብቻ ነው፣ እና ይህ ትርጉሙ ከጊዜ ወደ ጊዜ እየተባባሰ ይሄዳል፣ የመነሻ ትርጉሙ በትክክል በነበረ መጠን - ይህ የእርግጠኝነት ግንኙነት ቀጥተኛ ውጤት ነው። ይህ ግን በምንም መልኩ የኳንተም መካኒኮችን ዋጋ አይቀንሰውም። የኳንተም ሜካኒክስ ህጎች እስታቲስቲካዊ ተፈጥሮ እንደ የበታችነት መቆጠር የለበትም ወይም የመወሰን ጽንሰ-ሀሳብ መፈለግ አስፈላጊነት - እንደዚህ ያለ ፣ ምናልባትም ፣ የለም ።
የኳንተም ሜካኒክስ ስታቲስቲካዊ ባህሪ ይጎድለዋል ማለት አይደለም። ምክንያታዊነት . በኳንተም ሜካኒክስ ውስጥ ምክንያታዊነት ተብሎ ይገለጻል። በጠፈር ውስጥ ክስተቶችን የማዘዝ የተወሰነ ዓይነት እና በጊዜ, እና ይህ ሥርዓታማነት የእሱን ያስገድዳል በጣም ትርምስ በሚመስሉ ክስተቶች ላይ እንኳን ገደቦች .
በስታቲስቲክስ ጽንሰ-ሀሳቦች ውስጥ, መንስኤነት በሁለት መንገዶች ይገለጻል.
- የስታቲስቲክስ ንድፎች እራሳቸው በጥብቅ የታዘዙ ናቸው;
- የግለሰብ የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች (ክስተቶች) የታዘዙት ከመካከላቸው አንዱ ሌላውን ሊነካ በሚችልበት መንገድ ነው ፣ በቦታ እና በጊዜ አንጻራዊ መገኛ ይህ እንዲደረግ የሚፈቅድ ከሆነ ብቻ ነው ምክንያቱን ሳይጥስ ፣ ማለትም ፣ ቅንጣቶችን የሚያዝዙ ህጎች።
በኳንተም ቲዎሪ ውስጥ ምክንያታዊነት በታዋቂው ኢ.ሽሮዲንገር እኩልታ ይገለጻል። . ይህ እኩልታ የሃይድሮጂን አቶም (የኳንተም ስብስብ) እንቅስቃሴን ይገልፃል እናም ያለፈው ሁኔታ በጊዜ ሂደት ተከታይ ግዛቶችን (በሃይድሮጂን አቶም ውስጥ ያለው የኤሌክትሮን ሁኔታ - አስተባባሪው እና ሞመንተም) በሚወስንበት መንገድ።
(psi) - የሞገድ ተግባር; ቲ- ጊዜ; - ከጊዜ በኋላ የተግባር መጨመር; ሸ- የፕላንክ ቋሚ ( ሸ=6.63×10 -34 J× ሰከንድ); እኔየዘፈቀደ እውነተኛ ቁጥር ነው።
በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ እንጠራራለን ምክንያት ሌላ ክስተት የሚፈጥር ክስተት. የኋለኛው ደግሞ የምክንያቱ ድርጊት ውጤት ነው, ማለትም መዘዝ . እንደነዚህ ያሉት ፍቺዎች የተነሱት ሰዎች በዙሪያቸው ያለውን ዓለም ለመለወጥ ቀጥተኛ ተግባራዊ እንቅስቃሴዎች ናቸው እና የእንቅስቃሴዎቻቸውን መንስኤ እና ተፅእኖ አጽንዖት ሰጥተዋል. በዘመናዊ ሳይንስ ውስጥ በጣም ታዋቂው አዝማሚያ ነው። የምክንያት ጥገኝነትን በህግ መወሰን. ለምሳሌ ያህል፣ ታዋቂው የሳይንስ ዘዴ ተመራማሪ እና ፈላስፋ እና አር. ካርናፕ “ስለ የምክንያትነት ጽንሰ-ሐሳብ ትርጉም ያለውን ውይይት በሳይንስ ውስጥ በሚገኙ የተለያዩ የሕግ ዓይነቶች ላይ ጥናት ቢደረግ የበለጠ ፍሬያማ ይሆናል” ብለው ያምኑ ነበር።
ስለ ቆራጥነት እና ቆራጥነት፣ ዘመናዊ ሳይንስ ኦርጋኒክ አስፈላጊነትን እና እድልን ያጣምራል። ስለዚህ፣ ዓለም እና በውስጡ ያሉት ክስተቶች በልዩ ሁኔታ አስቀድሞ የተወሰነ ወይም በዘፈቀደ አይደሉም፣ በምንም ነገር የተቀመጡ አይደሉም። ክላሲካል ላፕላስያን ቆራጥነት በተፈጥሮ ውስጥ እድልን በመካድ የአስፈላጊነትን ሚና ከልክ በላይ አጽንኦት ሰጥቶታል ስለዚህም ስለ አለም የተዛባ አመለካከት ሰጠ። በርከት ያሉ የዘመናዊ ሳይንቲስቶች፣ የኳንተም ሜካኒኮችን እርግጠኛ ያለመሆን መርህ ወደ ሌሎች አካባቢዎች በማስፋት፣ አስፈላጊነትን በመካድ የአጋጣሚን የበላይነት አውጀዋል። ሆኖም፣ በጣም በቂው ቦታ አስፈላጊነት እና እድልን እንደ እርስ በርስ የተያያዙ እና የእውነታው ተጨማሪ ገጽታዎች አድርጎ መቁጠር ነው።
ራስን የመግዛት ጥያቄዎች
- ተፈጥሮን ለመግለፅ መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦች ምንድን ናቸው?
- ተፈጥሮን ለመግለፅ አካላዊ መርሆችን ይሰይሙ።
- የአለም አካላዊ ምስል ምንድነው? አጠቃላይ ፅንሰ-ሀሳቡን ስጥ እና ዋና ዋና ታሪካዊ ዓይነቶችን ስም ስጥ።
- የሥጋዊ ሕጎች ሁለንተናዊነት ምንድን ነው?
- በኳንተም እና በክላሲካል ሜካኒክስ መካከል ያለው ልዩነት ምንድነው?
- የልዩ እና አጠቃላይ የአንፃራዊነት ፅንሰ-ሀሳቦች ዋና መደምደሚያዎች ምንድ ናቸው?
- የዘመናዊ ፊዚክስ መሰረታዊ መርሆችን ይሰይሙ እና በእነሱ ላይ በአጭሩ ያስፋፉ።
- አንድሬቭ ኢ.ፒ. የማይክሮ ዓለም ቦታ። ኤም.፣ ናውካ፣ 1969
- ጋርድነር ኤም. ለሚሊዮኖች የሚሆን አንጻራዊነት ጽንሰ-ሐሳብ. ኤም.፣ አቶሚዝዳት፣ 1967
- Heisenberg V. የኳንተም ቲዎሪ አካላዊ መርሆዎች. ኤል.-ኤም.፣ 1932 ዓ.ም.
- ጃመር ኤም. የኳንተም ሜካኒክስ ጽንሰ-ሀሳቦች ዝግመተ ለውጥ። ኤም.፣ ሚር፣ 1985
- Dirac P. የኳንተም ሜካኒክስ መርሆዎች. ኤም.፣ 1960
- Dubnischeva T.Ya. የዘመናዊ የተፈጥሮ ሳይንስ ጽንሰ-ሀሳቦች. ኖቮሲቢርስክ, 1997. ወርክሾፕ ስም
ማብራሪያ የዝግጅት አቀራረቦች
የዝግጅት አቀራረብ ርዕስ ማብራሪያ አስተማሪዎች
የአስተማሪ ስም ማብራሪያ
መካኒክስ የአካላትን እንቅስቃሴ የሚገልፅ እና እንደ ጉልበት ወይም ሞመንተም ያሉ አካላዊ መጠኖችን የሚያገናኝ ሳይንስ ነው። ለብዙ ክስተቶች ትክክለኛ እና አስተማማኝ ውጤቶችን ይሰጣል. ይህ ለሁለቱም በአጉሊ መነጽር በሚታዩ ክስተቶች ላይ ይሠራል (እዚህ ላይ ክላሲካል ሜካኒኮች የተረጋጋ አቶም መኖሩን እንኳን ሊገልጹ አይችሉም) እና አንዳንድ ማክሮስኮፒክ ክስተቶች ለምሳሌ ሱፐርኮንዳክቲቭ, ሱፐርፍላይዲቲቲ ወይም ጥቁር-አካል ጨረሮች. የኳንተም ሜካኒክስ በነበረበት ምዕተ-አመት ውስጥ፣ የእሱ ትንበያዎች በሙከራ ተቃውመው አያውቁም። ኳንተም ሜካኒክስ ክላሲካል ሜካኒክስ እና ክላሲካል ኤሌክትሮዳይናሚክስ ሊገልጹት የማይችሉትን ቢያንስ ሶስት አይነት ክስተቶችን ያብራራል፡-
1) የአንዳንድ አካላዊ መጠኖች መጠን;
2) የሞገድ-ቅንጣት ድብልታ;
3) የተቀላቀሉ የኳንተም ግዛቶች መኖር.
የኳንተም ሜካኒክስ እንደ አንጻራዊ ወይም አንጻራዊ ያልሆነ ቲዎሪ ሊቀረጽ ይችላል። ምንም እንኳን አንጻራዊ የኳንተም ሜካኒክስ በጣም መሠረታዊ ከሆኑ ንድፈ ሐሳቦች ውስጥ አንዱ ቢሆንም፣ አንጻራዊ ያልሆኑ የኳንተም መካኒኮችም ብዙውን ጊዜ ለመመቻቸት ያገለግላሉ።
የኳንተም ሜካኒክስ ቲዎሬቲካል መሠረት
የኳንተም ሜካኒክስ የተለያዩ ቀመሮች
ከመጀመሪያዎቹ የኳንተም መካኒኮች ቀመሮች አንዱ በኤርዊን ሽሮዲንገር የቀረበው “የሞገድ ሜካኒክስ” ነው። በዚህ ጽንሰ-ሀሳብ ውስጥ, በጥናት ላይ ያለው የስርዓት ሁኔታ የሚወሰነው በ "ሞገድ ተግባር" ነው, ይህም ሁሉንም የሚለካው የስርዓተ-ቁሳዊ መጠኖች እድል ስርጭትን የሚያንፀባርቅ ነው. እንደ ጉልበት፣ መጋጠሚያዎች፣ ሞመንተም ወይም አንግል ሞመንተም። የሞገድ ተግባር (ከሒሳብ እይታ) የስርአቱ መጋጠሚያዎች እና ጊዜ ውስብስብ አራት ማዕቀፍ የተቀናጀ ተግባር ነው።
በኳንተም ሜካኒኮች፣ አካላዊ መጠኖች ከተወሰኑ የቁጥር እሴቶች ጋር የተቆራኙ አይደሉም። በሌላ በኩል ፣ የሚለካው መለኪያ እሴቶችን የመከፋፈል እድልን በተመለከተ ግምቶች ተደርገዋል። እንደ ደንቡ, እነዚህ እድሎች በመለኪያው ጊዜ በስቴት ቬክተር ዓይነት ላይ ይወሰናሉ. ምንም እንኳን፣ የበለጠ ትክክለኛ ለመሆን፣ የሚለካው መጠን እያንዳንዱ የተወሰነ እሴት ከተወሰነ የግዛት ቬክተር ጋር ይዛመዳል፣ ይህም የሚለካው መጠን “eigenstate” በመባል ይታወቃል።
አንድ የተለየ ምሳሌ እንውሰድ። ነጻ ቅንጣትን እናስብ። የግዛቱ ቬክተር የዘፈቀደ ነው። የእኛ ተግባር የንጥፉን ቅንጅት መወሰን ነው. በህዋ ውስጥ ያለው ቅንጣት መጋጠሚያ eigenstate የስቴት ቬክተር ነው፡ በአንድ የተወሰነ ነጥብ x ላይ ያለው ደንቡ በጣም ትልቅ ነው፣ በህዋ ውስጥ በማንኛውም ቦታ ዜሮ ነው። አሁን መለኪያዎችን ከሠራን ፣በመቶ በመቶ ዕድል የ x እሴትን እናገኛለን።
አንዳንድ ጊዜ የምንፈልገው ስርዓት በራሱ ሁኔታ ወይም የምንለካው አካላዊ መጠን አይደለም። ነገር ግን፣ መለኪያዎችን ለመስራት ከሞከርን፣ የማዕበሉ ተግባር ወዲያውኑ የሚለካው የብዛቱ ኢጂንስቴት ይሆናል። ይህ ሂደት የሞገድ ተግባር ውድቀት ይባላል። ከመለኪያው በፊት ባለው ቅጽበት የማዕበል ተግባሩን ካወቅን ፣በእያንዳንዱ ሊሆኑ በሚችሉ eigenstates ውስጥ የመፍረስ እድልን ማስላት እንችላለን። ለምሳሌ፣ በቀደመው ምሳሌያችን ውስጥ ያለው የነጻ ቅንጣት የማዕበል ተግባር ይኖረዋል፣ በተወሰነ ነጥብ x0 ላይ ያተኮረ የሞገድ ፓኬት ነው፣ እና የመጋጠሚያው eigenstate አይደለም። የአንድን ቅንጣት መጋጠሚያዎች መለካት ስንጀምር የምናገኘውን ውጤት ለመተንበይ አይቻልም። የማዕበል ተግባሩ ስፋት ትልቅ በሆነበት ወደ x0 ሊጠጋ የሚችል ሳይሆን አይቀርም። ከመለኪያ በኋላ፣ የተወሰነ ውጤት x ስናገኝ፣የሞገድ ተግባሩ በትክክል eigenstate በ x ላይ ወደተቀመጠ ቦታ ይወድቃል።
የመንግስት ቬክተሮች የጊዜ ተግባራት ናቸው. ψ = ψ (t) የ Schrödinger እኩልታ በስቴት ቬክተር ውስጥ ያለውን ለውጥ በጊዜ ይወስናል።
አንዳንድ የግዛት ቬክተሮች በጊዜ ሂደት የማይለዋወጡ የይሆናል ስርጭትን ያስከትላሉ። በክላሲካል ሜካኒክስ ውስጥ ተለዋዋጭ ናቸው ተብለው የሚታሰቡ ብዙ ስርዓቶች በእውነቱ እንደዚህ ባሉ "ቋሚ" ተግባራት ተገልጸዋል. ለምሳሌ፣ በክላሲካል ፊዚክስ ውስጥ ባልተደሰተ አቶም ውስጥ ያለ ኤሌክትሮን በአተሙ አስኳል ዙሪያ ባለ ክብ መንገድ ላይ የሚንቀሳቀስ ቅንጣት ሆኖ ይታያል፣ በኳንተም ሜካኒክስ ደግሞ በኒውክሊየስ ዙሪያ ሉላዊ ሲሜትሪክ ፕሮባቢሊስቲክ ደመና ነው።
በጊዜ ሂደት የስቴት ቬክተር ዝግመተ ለውጥ የሚወስነው በመነሻ ጊዜ ላይ የተወሰነ የመንግስት ቬክተር ከተሰጠው በማንኛውም ሌላ ጊዜ ምን እንደሚሆን በትክክል መተንበይ ይችላል። በመለኪያ ሂደት ውስጥ, የስቴት ቬክተር ውቅር ለውጥ ሊታወቅ የሚችል እና የሚወስን አይደለም. የኳንተም ሜካኒክስ ፕሮባቢሊቲ ተፈጥሮ ስለዚህ መለኪያዎችን በማከናወን ሂደት ውስጥ በትክክል ይገለጻል።
በኳንተም መካኒኮች የመለኪያ ተግባር ውስጥ አዲስ ጽንሰ-ሀሳብ የሚያስተዋውቁ በርካታ የኳንተም መካኒኮች ትርጓሜዎች አሉ። ዛሬ በአጠቃላይ ተቀባይነት ያለው የኳንተም ሜካኒክስ ዋና ትርጓሜ ፕሮባቢሊቲካዊ ትርጓሜ ነው።
የኳንተም ሜካኒክስ አካላዊ መሠረቶች
ሁለት ወይም ከዚያ በላይ የስርዓት መለኪያዎችን በዘፈቀደ ካለመረጋጋት ጋር በአንድ ጊዜ በትክክል ለመለካት መሰረታዊ መሰናክሎች እንዳሉ የሚናገረው እርግጠኛ ያለመሆን መርህ። ከነጻ ቅንጣት ጋር በምሳሌው ላይ፣ ይህ ማለት የሁለቱም ሞመንተም እና መጋጠሚያዎች ኢጀንቴንት የሚሆን የሞገድ ተግባር ለማግኘት በመሠረቱ የማይቻል ነው። ከዚህ በመነሳት ቅንጅቱ እና ሞመንተም በዘፈቀደ ስህተት በአንድ ጊዜ ሊወሰኑ አይችሉም። የማስተባበር መለኪያ ትክክለኛነት እየጨመረ በሄደ መጠን ከፍተኛው የግፊት መለኪያ ትክክለኛነት ይቀንሳል እና በተቃራኒው. እንዲህ ዓይነቱ መግለጫ እውነት የሆነባቸው መለኪያዎች በክላሲካል ፊዚክስ ቀኖናዊ ትስስር ይባላሉ።
የኳንተም ሜካኒክስ የሙከራ መሠረት
የኳንተም ሜካኒክስ ሳይጠቀሙ ሊብራሩ የማይችሉ ሙከራዎች አሉ። የመጀመሪያው ዓይነት የኳንተም ውጤቶች የተወሰኑ አካላዊ መጠኖችን መቁጠር ነው. ከላይ ከተጠቀሰው ምሳሌ የነፃ ቅንጣትን በአራት ማዕዘን እምቅ ጉድጓድ ውስጥ ካደረግነው - የመጠን L ፕሮቶ-ቦታ ፣በሁለቱም በኩል ወሰን በሌለው ከፍተኛ እምቅ ማገጃ የታሰረ ፣የቅንጣቱ ፍጥነት ብቻ ሊሆን ይችላል ። የተወሰኑ ልዩ እሴቶች አሏቸው፣ h የፕላንክ ቋሚ የሆነበት፣ እና n የዘፈቀደ የተፈጥሮ ቁጥር ነው። ልዩ የሆኑ እሴቶችን ብቻ ሊያገኙ የሚችሉ መለኪያዎች በቁጥር የተቀመጡ ናቸው ተብሏል። የቁጥር መለኪያዎች ምሳሌዎች የማዕዘን ሞመንተም፣ የቦታ ውስን ስርዓት አጠቃላይ ኃይል፣ እንዲሁም የአንድ የተወሰነ ድግግሞሽ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረር ኃይል ናቸው።
ሌላው የኳንተም ተጽእኖ የማዕበል-ቅንጣት ድብልታ ነው። በተወሰኑ የሙከራ ሁኔታዎች ውስጥ እንደ አተሞች ወይም ኤሌክትሮኖች ያሉ ጥቃቅን ቁሶች የንጥሎች ባህሪያትን እንደሚያገኙ (ይህም በተወሰነ የጠፈር ክልል ውስጥ ሊገኙ ይችላሉ). በሌሎች ሁኔታዎች, ተመሳሳይ ነገሮች የሞገድ ባህሪያትን ያገኛሉ እና እንደ ጣልቃገብነት ያሉ ተፅእኖዎችን ያሳያሉ.
የሚቀጥለው የኳንተም ውጤት የታሰሩ የኳንተም ግዛቶች ውጤት ነው። በአንዳንድ ሁኔታዎች የበርካታ ቅንጣቶች ስርዓት ግዛት ቬክተር ከእያንዳንዱ ቅንጣቶች ጋር የሚዛመደው የነጠላ ሞገድ ተግባራት ድምር ሆኖ ሊወከል አይችልም። በዚህ ሁኔታ, የንጥሎቹ ግዛቶች ግራ ተጋብተዋል ይላሉ. እና ከዚያ ለአንድ ቅንጣት ብቻ የተከናወኑ ልኬቶች የስርዓቱን አጠቃላይ የሞገድ ተግባር ውድቀት ያስከትላል ፣ ማለትም። ምንም እንኳን አንዳንዶቹ በከፍተኛ ርቀት ላይ ቢገኙም እንዲህ ዓይነቱ መለኪያ በስርዓቱ ውስጥ ባሉ ሌሎች ቅንጣቶች ሞገድ ተግባራት ላይ በቅጽበት ተጽእኖ ይኖረዋል. (መረጃን በርቀት ማስተላለፍ በዚህ መንገድ የማይቻል ስለሆነ ይህ ከልዩ አንጻራዊነት ጽንሰ-ሀሳብ ጋር አይቃረንም።)
የኳንተም መካኒኮች የሂሳብ መሣሪያ
በፖል ዲራክ እና በጆን ቮን ኑማን በተሰራው የኳንተም ሜካኒክስ ጥብቅ ሒሳብ ውስጥ የኳንተም ሜካኒካል ሲስተም ሊሆኑ የሚችሉ ግዛቶች ውስብስብ በሆነው የሂልበርት ቦታ ላይ በመንግስት ቬክተሮች ይወከላሉ ። የኳንተም ግዛት ዝግመተ ለውጥ በ Schrödinger እኩልታ ይገለጻል፣ በዚህ ውስጥ የሃሚልተን ኦፕሬተር ወይም ሃሚልቶኒያን፣ ከስርዓቱ አጠቃላይ ሃይል ጋር የሚዛመደው የዝግመተ ለውጥን ጊዜ የሚወስነው።
እያንዳንዱ የስርዓቱ ተለዋዋጭ መለኪያ በስቴት ቦታ ውስጥ በሄርሚቲያን ኦፕሬተሮች ይወከላል. እያንዳንዱ የሚለካው መለኪያ ኢጂንስቴት ከኦፕሬተሩ ኢጂንቬክተር ጋር ይዛመዳል፣ እና ተዛማጅ ኢጂንቫልዩ በዚያ ኢጂንስቴት ውስጥ ካለው ከሚለካው መለኪያ እሴት ጋር እኩል ነው። በመለኪያ ሂደት ውስጥ ስርዓቱ ወደ አንዱ eigenstates የሚሸጋገርበት እድል የሚወሰነው ከመለካቱ በፊት የኢጂንስቴት ቬክተር እና የስቴት ቬክተር ስኬር ምርት ካሬ ነው። የመለኪያው ሊሆኑ የሚችሉ ውጤቶች የኦፕሬተሩ ኢጂን እሴቶች ናቸው ፣ የሄርሚቲያን ኦፕሬተሮች ምርጫን ያብራራል ፣ ለዚህም ሁሉም ኢጂን እሴቶች እውነተኛ ቁጥሮች ናቸው። የሚለካው መለኪያው የይሁንታ ስርጭት የተጓዳኙን ኦፕሬተር ስፔክትራል ብስባሽ በማስላት ማግኘት ይቻላል (እዚህ የኦፕሬተሩ ስፔክትረም ተጓዳኝ አካላዊ ብዛት ሊሆኑ የሚችሉ ሁሉም እሴቶች ድምር ነው)። የሃይዘንበርግ እርግጠኛ አለመሆን መርህ ተዛማጅ የአካል መጠኖች ኦፕሬተሮች እርስ በእርስ የማይጓዙ ከመሆናቸው እውነታ ጋር ይዛመዳል። የሂሳብ አፓርተማ ዝርዝሮች በልዩ መጣጥፍ ውስጥ ቀርበዋል የኳንተም ሜካኒክስ የሂሳብ መሣሪያ።
ለ Schrödinger እኩልታ ትንተና ያለው መፍትሔ ለትንሽ ሃሚልቶናውያን፣ ለምሳሌ፣ ለሃርሞኒክ oscillator፣ የሃይድሮጂን አቶም ሞዴል ነው። ከሃይድሮጂን አቶም በአንድ ኤሌክትሮን የሚለየው የሂሊየም አቶም እንኳን ለ Schrödinger እኩልታ ሙሉ በሙሉ የትንታኔ መፍትሄ የለውም። ሆኖም፣ እነዚህን እኩልታዎች በግምት ለመፍታት የተወሰኑ ዘዴዎች አሉ። ለምሳሌ ፣ ቀላል የኳንተም ሜካኒካል ሞዴል የመፍታት የትንታኔ ውጤት ለተጨማሪ ውስብስብ ስርዓቶች መፍትሄዎችን ለማግኘት ፣ ለምሳሌ ፣ እምቅ ኃይልን በመጠቀም የተወሰነ “ብስጭት” በመጨመር የመታወክ ጽንሰ-ሀሳብ ዘዴዎች። ሌላው ዘዴ "Squasi-classical equations of motion" የሚለው ዘዴ የኳንተም ሜካኒክስ ከጥንታዊ ባህሪ ደካማ ልዩነቶችን በሚያመጣባቸው ስርዓቶች ላይ ይተገበራል። እንደነዚህ ያሉ ልዩነቶች ክላሲካል ፊዚክስ ዘዴዎችን በመጠቀም ሊሰሉ ይችላሉ. ይህ አካሄድ በቅርብ ጊዜ በፍጥነት እያደገ በመጣው የኳንተም ትርምስ ንድፈ ሃሳብ ውስጥ አስፈላጊ ነው።
ከሌሎች ጽንሰ-ሐሳቦች ጋር መስተጋብር
የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ መርሆች በጣም ረቂቅ ናቸው። እነሱ የስርዓቱ ግዛት ሂልበርት ነው ይላሉ ፣ እና አካላዊ መጠኑ በዚህ ቦታ ውስጥ ከሚሰሩት ከሄርሚቲያን ኦፕሬተሮች ጋር ይዛመዳል ፣ ግን ምን ዓይነት የሂልበርት ቦታ እንደሆነ እና ምን አይነት ኦፕሬተሮች እንደሆኑ አይጠቁሙም። የኳንተም ሲስተም የቁጥር መግለጫ ለማግኘት በትክክል መመረጥ አለባቸው። እዚህ ላይ አንድ አስፈላጊ መመሪያ የኳንተም ሜካኒካል ተጽእኖዎች ጉልህ መሆናቸውን የሚገልጽ የደብዳቤ ልውውጥ መርህ ነው, እና ስርዓቱ መጠኑ እየጨመረ ሲሄድ ክላሲካል ባህሪያትን ያገኛል. ይህ "ትልቅ ስርዓት" ገደብ ክላሲክ ወይም ተገዢነት ገደብ ተብሎም ይጠራል. በአማራጭ፣ አንድ ሰው የስርአቱን ክላሲካል ሞዴል ከግምት ውስጥ በማስገባት መጀመር ይችላል፣ እና ከዚያ የትኛው ኳንተም ሞዴል ከየትኛው ክላሲካል ጋር እንደሚመሳሰል ለመረዳት ከመስመር ወሰን ውጭ ነው።
የኳንተም ሜካኒክስ ለመጀመሪያ ጊዜ ሲቀረጽ፣ ከጥንታዊው አንጻራዊ ያልሆኑ መካኒኮች ጋር በሚዛመዱ ሞዴሎች ላይ ተተግብሯል። ለምሳሌ፣ ታዋቂው ሃርሞኒክ ኦስሲሊተር ሞዴል ልክ እንደ ተጓዳኝ የኳንተም ሞዴል የ oscillator's kinetic energy ላይ በግልጽ አንፃራዊ ያልሆነ መግለጫ ይጠቀማል።
የኳንተም ሜካኒኮችን ከልዩ አንጻራዊነት ጽንሰ-ሀሳብ ጋር ለማገናኘት የመጀመሪያዎቹ ሙከራዎች የሽሮዲንገርን እኩልታ በዲራክ እኩልታዎች እንዲተኩ አድርጓል። እነዚህ ንድፈ ሐሳቦች ብዙ የሙከራ ውጤቶችን በማብራራት ረገድ ስኬታማ ነበሩ፣ ነገር ግን እንደ አንጻራዊ ፈጠራ እና የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች መጥፋት ያሉ እውነታዎችን ችላ ብለዋል። ሙሉ በሙሉ አንጻራዊ የሆነ የኳንተም ቲዎሪ የኳንተም መስክ ንድፈ ሃሳብን ማዳበርን ይጠይቃል፤ ይህም የኳንተም ፅንሰ-ሀሳብን ከተወሰኑ ቅንጣቶች ዝርዝር ይልቅ በመስክ ላይ ተግባራዊ ያደርጋል። የመጀመሪያው የተጠናቀቀው የኳንተም መስክ ንድፈ ሃሳብ፣ ኳንተም ኤሌክትሮዳይናሚክስ፣ የኤሌክትሮማግኔቲክ መስተጋብር ሂደቶችን ሙሉ በሙሉ የኳንተም መግለጫ ይሰጣል።
የኳንተም መስክ ንድፈ ሐሳብ ሙሉ መሣሪያ የኤሌክትሮማግኔቲክ ሥርዓቶችን ለመግለጽ ብዙ ጊዜ ከመጠን በላይ ነው። ከኳንተም ሜካኒክስ የተወሰደ ቀላል አቀራረብ፣ የተሞሉ ቅንጣቶች በክላሲካል ኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ ውስጥ የኳንተም ሜካኒካል ነገሮች መሆናቸውን ይጠቁማል። ለምሳሌ፣ የሃይድሮጂን አቶም ኤለመንታሪ ኳንተም ሞዴል የአቶም ኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ ክላሲካል ኩሎምብ አቅምን በመጠቀም ይገልፃል (ማለትም ከርቀት ጋር የተገላቢጦሽ)። የኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ የኳንተም መዋዠቅ ለምሳሌ በተሞሉ ቅንጣቶች የፎቶን ልቀት ጉልህ ሚና መጫወት ከጀመረ ይህ “pseudoclassical” አካሄድ አይሰራም።
ለጠንካራ እና ደካማ የኑክሌር ግንኙነቶች የኳንተም መስክ ንድፈ ሃሳቦችም ተዘጋጅተዋል። ለጠንካራ መስተጋብር የኳንተም መስክ ንድፈ ሃሳብ ኳንተም ክሮሞዳይናሚክስ ተብሎ የሚጠራ ሲሆን የንዑስ ኑክሌር ቅንጣቶችን - ኳርክስ እና ግሉዮንን መስተጋብር ይገልጻል። ደካማዎቹ የኒውክሌር እና የኤሌክትሮማግኔቲክ ሃይሎች በኳንተም ቅርጻቸው ተጣምረው ወደ አንድ የኳንተም መስክ ንድፈ ሃሳብ ኤሌክትሮ ዌክ ሃይል ቲዎሪ ወደ ሚባል ደረጃ ደርሰዋል።
የመሠረታዊ ኃይሎች የመጨረሻው የኳንተም የስበት ሞዴል መገንባት ገና አልተቻለም። Pseudoclassical approximations ይሰራሉ፣ እና እንደ ሃውኪንግ ጨረሮች ላሉ አንዳንድ ተፅዕኖዎች እንኳን ይሰጣሉ። ነገር ግን የተሟላ የኳንተም ስበት ፅንሰ-ሀሳብ መቅረጽ በጠቅላላ አንፃራዊነት፣ ዛሬ በሚታወቀው እጅግ ትክክለኛ የስበት ፅንሰ-ሀሳብ እና አንዳንድ የኳንተም ቲዎሪ መሰረታዊ መርሆች መካከል ባሉ ተቃርኖዎች ውስብስብ ነው። የእነዚህ ቅራኔዎች መጋጠሚያ የነቃ ሳይንሳዊ ምርምር አካባቢ ነው፣ እና እንደ string theory ያሉ ንድፈ ሐሳቦች ለወደፊቱ የኳንተም ስበት ፅንሰ-ሀሳብ እጩ ሊሆኑ ይችላሉ።
የኳንተም ሜካኒክስ አተገባበር
የኳንተም ሜካኒክስ ብዙ የአካባቢ ክስተቶችን በማብራራት ረገድ ትልቅ ስኬት አለው። ሁሉንም ዓይነት ቁስ አካላት የሚፈጥሩ ጥቃቅን ቅንጣቶች ባህሪ - ኤሌክትሮኖች, ፕሮቶን, ኒውትሮን, ወዘተ. - ብዙውን ጊዜ በአጥጋቢ ሁኔታ ሊብራራ የሚችለው በኳንተም ሜካኒክስ ዘዴዎች ብቻ ነው።
የኳንተም ሜካኒክስ የግለሰብ አተሞች እንዴት እንደሚዋሃዱ የኬሚካል ንጥረ ነገሮችን እና ውህዶችን ለመገንዘብ አስፈላጊ ነው። የኳንተም ሜካኒክስ በኬሚካላዊ ሂደቶች ላይ መተግበር ኳንተም ኬሚስትሪ በመባል ይታወቃል። የኳንተም ሜካኒክስ በኬሚካላዊ ውህዶች ሂደት ውስጥ የትኞቹ ሞለኪውሎች ከሌሎቹ በበለጠ በኃይል የበለጠ ምቹ እንደሆኑ እና በምን ያህል መጠን እንደሚያሳዩ በጥራት አዲስ ግንዛቤን ይሰጣል። በስሌት ኬሚስትሪ ውስጥ የሚደረጉ አብዛኛዎቹ ስሌቶች በኳንተም ሜካኒካል መርሆዎች ላይ የተመሰረቱ ናቸው።
ዘመናዊ ቴክኖሎጂ የኳንተም ተፅእኖዎች አስፈላጊ ወደሚሆኑበት ደረጃ ላይ ደርሷል። ምሳሌዎች ሌዘር፣ ትራንዚስተሮች፣ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፖች፣ ማግኔቲክ ድምጽ ማጉያ ምስል ናቸው። የሴሚኮንዳክተሮች እድገት በዘመናዊ ኤሌክትሮኒክስ ውስጥ አስፈላጊ የሆኑትን diode እና transistor ፈጠራን አስገኝቷል.
ዛሬ ተመራማሪዎች የኳንተም ግዛቶችን በቀጥታ ለመቆጣጠር አስተማማኝ ዘዴዎችን ይፈልጋሉ። የኳንተም ክሪፕቶግራፊ መሰረትን ለመፍጠር የተሳካ ሙከራዎች ተደርገዋል ይህም ዋስትና ያለው የመረጃ ልውውጥ እንዲኖር ያስችላል። በጣም የራቀ ግብ የተወሰኑ ስልተ ቀመሮችን ከክላሲካል ኮምፒውተሮች በበለጠ በብቃት መተግበር እንደሚችሉ የሚጠበቀው የኳንተም ኮምፒውተሮች ልማት ነው። ሌላው የነቃ ምርምር ርዕስ ኩንተም ቴሌፖርቴሽን ነው፣ እሱም የኳንተም ግዛቶችን በከፍተኛ ርቀት ለማስተላለፍ ቴክኖሎጂዎችን የሚመለከት ነው።
የኳንተም ሜካኒክስ ፍልስፍናዊ ገጽታ
የኳንተም ሜካኒክስ ከተፈጠረበት ጊዜ ጀምሮ ፣ መደምደሚያዎቹ የዓለምን ስርዓት ከባህላዊ ግንዛቤ ጋር ይቃረናሉ ፣ በዚህም ምክንያት ንቁ ፍልስፍናዊ ውይይት እና ብዙ ትርጓሜዎች ብቅ አሉ። በማክስ ቦርን የተቀረፀው እንደ ፕሮባቢሊቲ ስፋቶች እና የይቻላል ስርጭቶች ያሉ መሰረታዊ መርሆች እንኳን በሳይንስ ማህበረሰብ ዘንድ ተቀባይነት ለማግኘት አስርት ዓመታት ፈጅቷል።
ሌላው የኳንተም ሜካኒክስ ችግር የሚያጠናው ነገር ምንነት አለመታወቁ ነው። የአንድ ነገር መጋጠሚያዎች ወይም የመገኘት እድሉ የቦታ ስርጭት ሊታወቅ የሚችለው የተወሰኑ ንብረቶች ካሉት ብቻ ነው (ክፍያ ለምሳሌ) እና የአካባቢ ሁኔታዎች (የኤሌክትሪክ እምቅ መኖር)።
የኮፐንሃገን ትርጉም፣ በዋነኛነት ለኒልስ ቦህር ምስጋና ይግባውና፣ ከተሰራበት ጊዜ ጀምሮ እስከ ዛሬ ድረስ የኳንተም መካኒኮች መሠረታዊ ትርጓሜ ነው። እሷ የኳንተም ሜካኒካል ትንበያዎች ፕሮባቢሊቲ ተፈጥሮ ከሌሎች የመወሰን ጽንሰ-ሀሳቦች አንፃር ሊገለጽ እንደማይችል እና በአካባቢያችን ባለው እውቀት ላይ ገደብ እንዳስቀመጠ ተከራከረች። ስለዚህ የኳንተም ሜካኒክስ ፕሮባቢሊቲካዊ ውጤቶችን ብቻ ይሰጣል፤ የአጽናፈ ዓለሙ ተፈጥሮ በአዲሱ የኳንተም ስሜት የሚወስን ቢሆንም ፕሮባቢሊቲካል ነው።
የኳንተም ቲዎሪ መስራቾች አንዱ የሆነው አልበርት አንስታይን በዚህ ፅንሰ-ሀሳብ ውስጥ የቁስ አካላዊ መጠን እሴቶችን በመወሰን ከጥንታዊ ቆራጥነት መውጣቱ አልተመቸም። ያለው ንድፈ ሐሳብ ያልተሟላ ነው ብሎ ያምን ነበር እና አንዳንድ ተጨማሪ ንድፈ ሃሳቦች ሊኖሩ ይገባ ነበር. ስለዚህ, በኳንተም ቲዎሪ ላይ ተከታታይ አስተያየቶችን አቅርቧል, ከእነዚህ ውስጥ በጣም ታዋቂው የኢፒአር ፓራዶክስ ተብሎ የሚጠራው ነበር. ጆን ቤል ይህ አያዎ (ፓራዶክስ) ሊለካ በሚችል የኳንተም ቲዎሪ ውስጥ አለመግባባቶችን ሊያስከትል እንደሚችል አሳይቷል። ነገር ግን ሙከራዎች እንደሚያሳዩት የኳንተም ሜካኒክስ ትክክል ነው። ነገር ግን፣ በእነዚህ ሙከራዎች ውስጥ ያሉ አንዳንድ "አለመጣጣም" አሁንም ያልተመለሱ ጥያቄዎችን ይተዋል።
እ.ኤ.አ. በ 1956 የተቀናበረው የኤፈርት የበርካታ ዓለማት አተረጓጎም ፣ በኳንተም ቲዎሪ ውስጥ የተወሰኑ እሴቶችን የሚወስዱበት ሁሉም እድሎች በአንድ ጊዜ እውን የሚሆኑበት የዓለማችን ሞዴል ሀሳብ አቅርቧል። መልቲቨርስ ወሳኙ ነው፣ ነገር ግን የአጽናፈ ዓለሙን ፕሮባቢሊቲካል ባህሪ የምናገኘው ሁሉንም አጽናፈ ዓለማት በአንድ ጊዜ መመልከት ስለማንችል ብቻ ነው።
ታሪክ
የኳንተም ሜካኒክስ መሠረት በ 20 ኛው ክፍለ ዘመን የመጀመሪያ አጋማሽ ላይ በማክስ ፕላክ ፣ በአልበርት አንስታይን ፣ ቨርነር ሃይዘንበርግ ፣ ኤርዊን ሽሮዲንገር ፣ ማክስ ቦርን ፣ ፖል ዲራክ ፣ ሪቻርድ ፌይንማን እና ሌሎችም ተጥሏል። የንድፈ ሃሳቡ አንዳንድ መሰረታዊ ገጽታዎች አሁንም መጠናት አለባቸው። እ.ኤ.አ. በ 1900 ማክስ ፕላንክ ለጥቁር አካል ጨረር ኃይል ትክክለኛውን ቀመር ለማግኘት የኢነርጂ ቁጥሩ ጽንሰ-ሀሳብ አቅርቧል። እ.ኤ.አ. በ 1905 አንስታይን የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ ምንነት አብራርቷል ፣ ይህም የብርሃን ሀይል ያለማቋረጥ ሳይሆን በከፊል ነው ፣ እሱም ኳንታ ብሎ ጠራው። እ.ኤ.አ. በ 1913 ቦህር የሃይድሮጂን አቶም ስፔክትራል መስመሮችን አወቃቀሩን እንደገና ገለፃ አድርጓል። እ.ኤ.አ. በ 1924 ሉዊ ደ ብሮግሊ የሞገድ-ኮርፐስኩላር ድብልታ መላምትን አቀረበ።
እነዚህ ንድፈ ሐሳቦች፣ ምንም እንኳን የተሳካላቸው ቢሆንም፣ በጣም የተበታተኑ እና አንድ ላይ ሆነው የድሮው የኳንተም ቲዎሪ የሚባለውን ይመሰርታሉ።
ዘመናዊው የኳንተም መካኒኮች በ1925 ሄይሰንበርግ የማትሪክስ መካኒኮችን ሲሰራ እና ሽሮዲንገር የሞገድ መካኒኮችን እና የእሱን እኩልታ ሲያቀርብ ተወለደ። በመቀጠል፣ ያኖስ ቮን ኑማን ሁለቱም አቀራረቦች አቻ መሆናቸውን አረጋግጧል።
ሄይሰንበርግ እርግጠኛ ያለመሆን መርህን በ1927 ሲቀርፅ ቀጣዩ እርምጃ መጣ፣ እና በዚያን ጊዜ አካባቢ የፕሮባቢሊስት ትርጉሙ መፈጠር ጀመረ። እ.ኤ.አ. በ 1927 ፖል ዲራክ የኳንተም መካኒኮችን በልዩ አንፃራዊነት አጣምሮ ነበር። ታዋቂውን የቅንፍ ማስታወሻን ጨምሮ የኦፕሬተር ንድፈ ሃሳብን የተጠቀመ የመጀመሪያው ነው። እ.ኤ.አ. በ 1932 ፣ ጆን ቮን ኑማን በኦፕሬተር ንድፈ ሀሳብ ላይ በመመርኮዝ የኳንተም መካኒኮችን የሂሳብ መሠረት ቀረፀ።
የኳንተም ኬሚስትሪ ዘመን የተጀመረው በ1927 በሃይድሮጂን ሞለኪውል ውስጥ የኮቫለንት ቦንድ ምስረታ የሚለውን ንድፈ ሃሳብ ባሳተሙት ዋልተር ሃይትለር እና ፍሪትዝ ለንደን ነው።
ከ 1927 ጀምሮ የኳንተም ሜካኒክስን ወደ መልቲ-ፓርቲካል ሲስተም ለመተግበር ሙከራዎች ጀመሩ ፣ በዚህም ምክንያት የኳንተም መስክ ንድፈ ሀሳብ ብቅ አለ። በዚህ አቅጣጫ ሥራ የተካሄደው በዲራክ, ፓውሊ, ዌይስኮፕ እና ዮርዳኖስ ነው. ይህ የምርምር መስመር በ 1940 ዎቹ ውስጥ በፌይንማን ፣ ዳይሰን ፣ ሽዊንገር እና ቶሞናጋ በተሰራው የኳንተም ኤሌክትሮዳይናሚክስ ተጠናቋል። ኳንተም ኤሌክትሮዳይናሚክስ የኤሌክትሮኖች፣ ፖዚትሮን እና የኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ የኳንተም ቲዎሪ ነው።
የኳንተም ክሮሞዳይናሚክስ ንድፈ ሐሳብ በ1960ዎቹ መጀመሪያ ላይ ተቀርጿል። ይህ ንድፈ ሃሳብ አሁን እንደምናውቀው በ1975 በፖሊዝተር፣ ግሮስ እና ዊልሴክ የቀረበ ነው።የሽዊንገር፣ ሂግስ፣ ጎልድስተን እና ሌሎች ስራዎችን መሰረት በማድረግ ግላሾው፣ ዌይንበርግ እና ሳላም ደካማ የኒውክሌር ሃይሎች እና የኳንተም ኤሌክትሮዳይናሚክስ አንድ ሊሆኑ እንደሚችሉ በግል አሳይተዋል። እና እንደ ነጠላ ኤሌክትሮ ደካማ ኃይል ተደርገው ይወሰዳሉ.
መቁጠር
በኳንተም ሜካኒክስ፣ የቁጥር ቃሉ በብዙ ቅርብ ግን የተለያዩ ትርጉሞች ጥቅም ላይ ይውላል።
ኳንትላይዜሽን በጥንታዊ ፊዚክስ ውስጥ ቀጣይነት ያለው የአካላዊ ብዛት እሴቶችን መለየት ነው። ለምሳሌ፣ በአተሞች ውስጥ ያሉ ኤሌክትሮኖች በተወሰኑ የኢነርጂ እሴቶች ውስጥ በተወሰኑ ምህዋሮች ውስጥ ብቻ ሊሆኑ ይችላሉ። ሌላው ምሳሌ የኳንተም ሜካኒካል ቅንጣት የምሕዋር ሞመንተም በጣም የተወሰኑ እሴቶች ብቻ ሊኖረው ይችላል። የአካላዊ ስርዓቱን የኃይል ደረጃዎች መመዘኛዎች ሲቀንሱ መጠነ-መጠን ይባላል።
ኳንትላይዜሽን ከጥንታዊ የአካል ሥርዓት መግለጫ ወደ ኳንተም ሽግግር ተብሎም ይጠራል። በተለይም ክላሲካል መስኮችን (ለምሳሌ የኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ) ወደ መደበኛ ሁነታዎች መበስበስ እና በመስክ ኳንታ መልክ (ለኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ እነዚህ ፎቶኖች ናቸው) የሚወክሉበት ሂደት ሁለተኛ ደረጃ ኳንቲዜሽን ይባላል።
ኳንተም ሜካኒክስ ፣ የቲዎሬቲካል ፊዚክስ ክፍል ፣ እሱም የፅንሰ-ሀሳቦች እና የሂሳብ መሳሪያዎች ስርዓት በትንሹ የተግባር ኳንተም በተፈጥሮ ውስጥ በመኖሩ ምክንያት የሚፈጠሩትን አካላዊ ክስተቶችን ለመግለጽ አስፈላጊ ነው (ፕላንክ ቋሚ)። የቁጥር እሴቱ h = 6.62607∙10ˉ 34 J∙s (እና ሌላ ብዙ ጊዜ ጥቅም ላይ የሚውለው እሴት ħ = h/2π = 1.05457∙10ˉ 34 J∙s) እጅግ በጣም ትንሽ ነው፣ ነገር ግን ውሱን መሆኑ በመሠረቱ የኳንተም ክስተቶችን ከሁሉም ይለያል። ሌሎች እና ዋና ባህሪያቸውን ይወስናል. የኳንተም ክስተቶች የጨረር ሂደቶችን፣ የአቶሚክ እና የኒውክሌር ፊዚክስ ክስተቶችን፣ የኮንደንስድ ቁስ ፊዚክስን፣ ኬሚካላዊ ትስስር፣ ወዘተ ያካትታሉ።
የኳንተም ሜካኒክስ አፈጣጠር ታሪክ.ከታሪክ አኳያ፣ የመጀመሪያው ክስተት፣ በ 1900 የኳንተም ተግባር h ጽንሰ-ሐሳብ እንደተዋወቀ ለማብራራት የፍፁም ጥቁር አካል የጨረር ስፔክትረም ነበር ፣ ማለትም ፣ የሙቀት ጨረሩ ጥንካሬ በድግግሞሽ v እና የሙቀት T ላይ ጥገኛ ነው። የጋለ ሰውነት. መጀመሪያ ላይ የዚህ ክስተት ግንኙነት በአቶም ውስጥ ከተከሰቱት ሂደቶች ጋር ያለው ግንኙነት ግልጽ አልነበረም; በዛን ጊዜ የአቶሚው ሀሳብ በአጠቃላይ ተቀባይነት አላገኘም ፣ ምንም እንኳን ምልከታዎች ወደ ውስብስብ የአቶሚክ መዋቅር የሚያመለክቱ ቀድሞውኑ ቢታወቁም።
እ.ኤ.አ. በ 1802 ዎላስተን በ 1814 በጄ ፍራውንሆፈር በዝርዝር የተገለጹትን በፀሐይ ጨረር ስፔክትረም ውስጥ ጠባብ የእይታ መስመሮችን አገኘ ። እ.ኤ.አ. በ 1859 ጂ ኪርቾፍ እና አር ቡንሰን እያንዳንዱ የኬሚካል ንጥረ ነገር የግለሰባዊ የእይታ መስመሮች እና የስዊስ ሳይንቲስት I. Ya. Balmer (1885) ፣ የስዊድን የፊዚክስ ሊቅ ጄ. Rydberg (1890) እና የጀርመን ሳይንቲስት W ሪትዝ (1908) አንዳንድ ንድፎችን በአካባቢያቸው አግኝተዋል። እ.ኤ.አ. በ 1896 ፒ. ዚማን በማግኔት መስክ (የዜማን ተፅእኖ) ውስጥ የእይታ መስመሮችን መከፋፈል ተመልክቷል ፣ ይህም ኤች.ኤ. የኤሌክትሮን መኖር በ 1897 በጄ.ጄ. ቶምሰን በሙከራ ተረጋግጧል።
ነባር ፊዚካል ንድፈ ሃሳቦች የፎቶ ኤሌክትሪክ ተፅእኖ ህጎችን ለማብራራት በቂ አልነበሩም: በብርሃን ሲፈነዳ ከአንድ ንጥረ ነገር የሚወጣው የኤሌክትሮኖች ኃይል በብርሃን ድግግሞሽ ላይ ብቻ የተመካ ነው, እና በክብደቱ (ኤ.ጂ. Stoletov) ላይ አይደለም. , 1889; ኤፍ. ቮን ሌናርድ, 1904). ይህ እውነታ በዚያን ጊዜ በአጠቃላይ ተቀባይነት ከነበረው የብርሃን ሞገድ ተፈጥሮ ጋር ሙሉ በሙሉ ይቃረናል፣ ነገር ግን ብርሃን የሚሰራጨው በኃይል quanta E = hv (A. Einstein, 1905) ሲሆን በኋላም ፎቶን (ኤች. ሉዊስ) ተብሎ በሚጠራው ግምት ነው. 1926)
ኤሌክትሮን ከተገኘ በ 10 አመታት ውስጥ, በርካታ የአተም ሞዴሎች ቀርበዋል, ነገር ግን በሙከራዎች አልተደገፉም. እ.ኤ.አ. በ 1909-11 ኢ ራዘርፎርድ በአተሞች ላይ የ α-ቅንጣቶች መበታተንን በማጥናት በአጠቃላይ የአተሞች ብዛት የተከማቸበት የታመቀ አዎንታዊ ኃይል ያለው ኒውክሊየስ መኖሩን አቋቋመ። እነዚህ ሙከራዎች የአተም ፕላኔቶች ሞዴል መሰረት ሆነዋል፡ በአዎንታዊ መልኩ የተጫነ አስኳል በአሉታዊ መልኩ የተከሰሱ ኤሌክትሮኖች የሚሽከረከሩበት። ይህ ሞዴል ግን የአቶምን መረጋጋት እውነታ ይቃረናል, ምክንያቱም ከጥንታዊ ኤሌክትሮዳይናሚክስ ጀምሮ ከ 10 -9 ሰከንድ ቅደም ተከተል በኋላ, የሚሽከረከር ኤሌክትሮን በኒውክሊየስ ላይ ይወድቃል, ለጨረር ኃይልን ያጣል.
እ.ኤ.አ. በ 1913 N. Bohr የፕላኔቷ አቶም መረጋጋት በድርጊቱ ኳንተም ውሱንነት እንዲገለጽ ሐሳብ አቅርቧል h. በአቶም ውስጥ ኤሌክትሮኖች የማይፈነጥቁበት (የቦህር የመጀመሪያ ፖስትዩሌት) ቋሚ ምህዋሮች እንዳሉ ለጥፏል እና እነዚህን ምህዋሮች ከሁሉም ሊሆኑ ከሚችሉት በኳንትላይዜሽን ለይተውታል፡ 2πmυr = nh፣ m የኤሌክትሮን ብዛት ሲሆን υ የምሕዋር ፍጥነቱ ነው፣ r ወደ ከርነል ያለው ርቀት፣ n= 1፣2፣3፣... - ኢንቲጀር ነው። ከዚህ ሁኔታ ቦህር የቋሚ ግዛቶች ኢነርጂዎችን ኢ n = -ሜ 4 / 2ħ 2 n 2 (የኤሌክትሮን የኤሌክትሪክ ክፍያ ነው) እንዲሁም የሃይድሮጂን አቶም ዲያሜትር (ከ10 -8 ሴ.ሜ) - - በኪነቲክ የቁስ ንድፈ ሃሳብ መደምደሚያዎች ሙሉ በሙሉ.
የቦህር ሁለተኛ ፖስት እንደገለፀው ጨረራ የሚከሰተው በኤሌክትሮን ከአንድ የማይንቀሳቀስ ምህዋር ወደ ሌላ በሚሸጋገርበት ጊዜ ብቻ ሲሆን የጨረር ድግግሞሽ v nk ከኢን ግዛት ወደ ኢ k ሁኔታ ከ v nk = (E k - E n)/ ጋር እኩል ነው። ሸ (አቶሚክ ፊዚክስ ይመልከቱ). የቦህር ጽንሰ-ሀሳብ በተፈጥሮው የአተሞችን ገጽታ ንድፎችን ገልጿል, ነገር ግን የእሱ ልጥፎች ከጥንታዊ መካኒኮች እና ከኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ ጽንሰ-ሀሳብ ጋር የሚቃረኑ ናቸው.
እ.ኤ.አ. በ 1922 ኤ. ኮምፕተን የኤክስሬይ በኤሌክትሮኖች መበታተንን በማጥናት የተከሰተውን ክስተት እና የተበታተነ የኤክስ ሬይ ኢነርጂ ኳንታ ልክ እንደ ቅንጣቶች ባህሪ እንዳለው አረጋግጧል። በ 1923 C.T.R. Wilson እና D.V.Skobeltsyn በዚህ ምላሽ ውስጥ ሪኮይል ኤሌክትሮን ተመልክተዋል እና በዚህም የራጅ (የኑክሌር γ-ጨረር) ያለውን ኮርፐስኩላር ተፈጥሮ አረጋግጧል. ይህ ግን በ1912 የኤክስሬይ ልዩነትን ተመልክቶ የሞገድ ተፈጥሮአቸውን ያረጋገጡትን የኤም ላውን ሙከራዎች ይቃረናል።
እ.ኤ.አ. በ 1921 ጀርመናዊው የፊዚክስ ሊቅ ኬ ራምሳወር በተወሰነ ኃይል ኤሌክትሮኖች በጋዞች ውስጥ ያልፋሉ ፣ በተግባርም ሳይበታተኑ ፣ እንደ ብርሃን ሞገዶች ግልጽ በሆነ መካከለኛ። ይህ የኤሌክትሮን ሞገድ ባህሪያት የመጀመሪያው የሙከራ ማስረጃ ነው, እውነታው በ 1927 በ K.J. Davisson, L. Germer እና J.P. በተደረጉ ቀጥተኛ ሙከራዎች ተረጋግጧል. ቶምሰን
እ.ኤ.አ. በ 1923 L. de Broglie የቁስ ሞገዶችን ጽንሰ-ሀሳብ አስተዋውቋል-እያንዳንዱ ክፍል በጅምላ m እና ፍጥነት υ ከርዝመት λ = h / mυ ጋር ሊገናኝ ይችላል ፣ ልክ እያንዳንዱ ሞገድ ድግግሞሽ v = c / λ ሊገናኝ ይችላል። ጉልበት ካለው ቅንጣት ጋር E = hv. የሞገድ-ቅንጣት ምንታዌ በመባል የሚታወቀው የዚህ መላምት አጠቃላይነት የኳንተም ፊዚክስ መሠረት እና ሁለንተናዊ መርህ ሆኗል። ዋናው ነገር ተመሳሳይ የጥናት ዕቃዎች እራሳቸውን በሁለት መንገዶች ያሳያሉ-እንደ ቅንጣት ወይም እንደ ማዕበል ፣ እንደ ምልከታቸው ሁኔታ።
በማዕበል እና በንጥል ባህሪያት መካከል ያሉ ግንኙነቶች የተመሰረቱት የኳንተም ሜካኒክስ ከመፈጠሩ በፊት ነው፡ E = hv (1900) እና λ = h/mυ = h/р (1923), ድግግሞሽ v እና የሞገድ ርዝመት λ የሞገድ ባህሪያት ናቸው. , እና ጉልበት E እና mass m, ፍጥነት υ እና ሞመንተም p = mυ - የንጥሉ ባህሪያት; በእነዚህ ሁለት አይነት ባህሪያት መካከል ያለው ግንኙነት በፕላንክ ቋሚ ሸ. የሁለትነት ግንኙነቶቹ በግልፅ የሚገለጹት በክብ ድግግሞሽ ω = 2πν እና በሞገድ ቬክተር k = 2π/λ ነው፡
E = ħω, p = ħk.
የሞገድ-ቅንጣት ምንታዌነት ግልጽ መግለጫ በስእል 1 ይታያል፡ በኤሌክትሮን እና በኤክስሬይ መበታተን ላይ የሚታዩት የዲፍራክሽን ቀለበቶች ከሞላ ጎደል ተመሳሳይ ናቸው።
የኳንተም ሜካኒክስ - የሁሉም የኳንተም ፊዚክስ ቲዎሬቲካል መሠረት - የተፈጠረው ከሶስት ዓመት ባነሰ ጊዜ ውስጥ ነው። እ.ኤ.አ. በ 1925 W. Heisenberg በቦህር ሀሳቦች ላይ በመመርኮዝ የማትሪክስ መካኒኮችን አቅርቧል ፣ በዚያው ዓመት መገባደጃ ላይ በ M. Born ፣ ጀርመናዊው የፊዚክስ ሊቅ ፒ. የዚህ ፅንሰ-ሀሳብ ዋና ዋና ነገሮች ልዩ ዓይነት ማትሪክስ ናቸው ፣ እሱም በኳንተም ሜካኒክስ ውስጥ የጥንታዊ ሜካኒክስ አካላዊ መጠኖችን ይወክላል።
እ.ኤ.አ. በ 1926 ኢ ሽሮዲንግገር ፣ ስለ ቁስ ሞገዶች በኤል. ደ ብሮግሊ ሀሳቦች ላይ በመመርኮዝ ፣ የታቀዱ የሞገድ መካኒኮች ፣ ዋናው ሚና የሚጫወተው በኳንተም ግዛት ማዕበል ተግባር ነው ፣ እሱም ከተሰጠው ወሰን ጋር የ 2 ኛ ቅደም ተከተል ልዩነትን የሚያከብር። ሁኔታዎች. ሁለቱም ንድፈ ሐሳቦች የፕላኔቷን አቶም መረጋጋት በእኩልነት ያብራሩ እና ዋና ዋና ባህሪያቱን ለማስላት አስችለዋል. በዚያው ዓመት ኤም ቦርን የሞገድ ተግባርን ስታቲስቲካዊ ትርጓሜ አቅርቧል፣ ሽሮዲንገር (እንዲሁም ራሱን ችሎ ደብሊው ፓውሊ እና ሌሎች) የማትሪክስ እና የሞገድ መካኒኮችን የሂሳብ አቻነት አረጋግጠዋል፣ እና የተወለደው ከኤን ዊነር ጋር አብሮ አስተዋወቀ። የአካላዊ ብዛት ኦፕሬተር ጽንሰ-ሀሳብ።
እ.ኤ.አ. በ 1927 W. Heisenberg እርግጠኛ ያልሆነውን ግንኙነት አገኘ እና N. Bohr የማሟያነት መርህን ቀረፀ። የኤሌክትሮን እሽክርክሪት ግኝት (ጄ. ኡህለንቤክ እና ኤስ. ጎውድስሚት ፣ 1925) እና የኤሌክትሮን ስፒን (1927) የኤሌክትሮን ስፒን (እ.ኤ.አ.) ግምት ውስጥ ያስገባ የፖል እኩልታ አመጣጥ ፣ አንጻራዊ ያልሆኑ የኳንተም መካኒኮች አመክንዮአዊ እና ስሌት ዘዴን አጠናቅቋል። P. Dirac እና J. von Neumann የኳንተም ሜካኒኮችን በፅንሰ-ሃሳቡ የተሟላ እንደ ኦፕሬተር፣ የስቴት ቬክተር፣ የፕሮባቢሊቲ ስፋት፣ የግዛቶች ልዕለ አቀማመጥ፣ ወዘተ ባሉ ውስን ፅንሰ-ሀሳቦች እና ፖስትላይቶች ላይ የተመሰረተ ራሱን የቻለ ንድፈ ሃሳብ አቅርበዋል።
የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦች እና መደበኛነት።የኳንተም መካኒኮች መሠረታዊ እኩልታ የሹሮዲንገር ሞገድ እኩልነት ነው፣የእሱ ሚና ከኒውተን እኩልታዎች በክላሲካል ሜካኒክስ እና የማክስዌል እኩልታዎች በኤሌክትሮዳይናሚክስ ውስጥ ካለው ሚና ጋር ተመሳሳይ ነው። በተለዋዋጮች x (መጋጠሚያ) እና ቲ (ጊዜ) ቦታ ላይ ቅጹ አለው።
የት H የሃሚልተን ኦፕሬተር ነው; ቅጹ ከሃሚልተን ኦፕሬተር ክላሲካል ሜካኒክስ ጋር ይገጣጠማል፣ በዚህ ውስጥ አስተባባሪ x እና ሞመንተም p በእነዚህ ተለዋዋጭ ኦፕሬተሮች x እና p ይተካሉ፣ ማለትም.
V (x) የስርዓቱ እምቅ ኃይል በሚሆንበት ጊዜ.
ከኒውተን እኩልዮሽ በተቃራኒ፣ በኃይሎች መስክ ውስጥ የሚንቀሳቀስ የቁሳቁስ ነጥብ አቅጣጫ x(t) ከተገኘበት ከሽሮዲንገር እኩልታ አንድ የማይታየውን የሞገድ ተግባር ψ(x) ሀ. የኳንተም ስርዓት ፣ በእሱ እርዳታ ፣ ሁሉንም ሊለኩ የሚችሉ መጠኖች እሴቶችን ማስላት ይችላል። የ Schrödinger እኩልታ ከተገኘ በኋላ፣ M. Born የሞገድ ተግባርን ትርጉም አብራርቷል፡ |ψ(x)| 2 የመሆን እፍጋቱ ነው፣ እና |ψ(x)| 2 ·Δx - የኳንተም ስርዓትን የመለየት እድሉ በ x እሴቶች መካከል Δx መካከል።
በኳንተም ሜካኒክስ ውስጥ ያለው እያንዳንዱ አካላዊ መጠን (የጥንታዊ መካኒኮች ተለዋዋጭ ተለዋዋጭ) ከሚታዘበው ሀ እና ከተዛማጅ ሄርሚቲያን ኦፕሬተር ጋር የተቆራኘ ነው፣ እሱም በተመረጠው ውስብስብ ተግባራት |i> = f i (x) በማትሪክስ ይወከላል
የት f*(x) የተግባር ውስብስብ የሆነ ተግባር ከ f (x) ጋር ተጣምሮ ነው።
በዚህ ቦታ ላይ ያለው orthogonal መሠረት eigenfunctions |n) = f n (x)) ፣ n = 1,2,3 ነው ፣ ለዚህም የኦፕሬተሩ ተግባር በቁጥር ወደ ማባዛት ይቀንሳል (የ eigenvalue a n ኦፕሬተር ):
የተግባሮች መሠረት |n) ለ n = n'፣ ለ n ≠ n' ሁኔታው የተለመደ ነው።
እና የመሠረት ተግባራት ብዛት (ከክላሲካል ፊዚክስ የሶስት-ልኬት ቦታ መሠረት ቬክተሮች በተቃራኒ) ማለቂያ የሌለው ነው ፣ እና ኢንዴክስ n ያለማቋረጥ እና ሁለቱንም ሊለውጥ ይችላል። ሁሉም ሊሆኑ የሚችሉ እሴቶች በተዛማጅ ኦፕሬተር (a n) የ eigenvalues ስብስብ ውስጥ ይገኛሉ ፣ እና እነዚህ እሴቶች ብቻ የመለኪያ ውጤቶች ሊሆኑ ይችላሉ።
የኳንተም ሜካኒክስ ዋናው ነገር ስቴት ቬክተር |ψ) ነው፣ እሱም ወደ eigenfunctions |n) በተመረጠው ኦፕሬተር Â፡
የት ψ n የስቴት ፕሮባቢሊቲ ስፋት (የሞገድ ተግባር) |n) እና |ψ n | 2 የስቴት ክብደት ጋር እኩል ነው n በማስፋፊያ |ψ), እና
ማለትም ፣ በአንደኛው የኳንተም ግዛቶች ውስጥ ስርዓቱን የማግኘት አጠቃላይ ዕድል ከአንድ ጋር እኩል ነው።
በሃይዘንበርግ ኳንተም ሜካኒክስ ኦፕሬተሮች እና ተጓዳኝ ማትሪክስ እኩልታዎችን ይታዘዛሉ።
የት |Â,Ĥ|=ÂĤ - ĤÂ የኦፕሬተሮች አስተላላፊ Â እና Ĥ. ከ Schrödinger እቅድ በተለየ, የሞገድ ተግባር ψ በጊዜ ላይ የተመሰረተ ነው, በሃይዘንበርግ እቅድ ውስጥ የጊዜ ጥገኝነት ለኦፕሬተር Â. ሁለቱም አካሄዶች በሂሳብ አቻ ናቸው፣ ነገር ግን በብዙ የኳንተም መካኒኮች አተገባበር፣ የሽሮዲንገር አካሄድ ተመራጭ ሆኖ ተገኝቷል።
የሃሚልተን ኦፕሬተር Ĥ ኢጂን ዋጋ የስርዓቱ ኢ ጠቅላላ ሃይል ነው, ከጊዜ ነጻ ነው, ይህም ለቋሚው Schrödinger እኩልታ መፍትሄ ሆኖ ተገኝቷል.
የእሱ መፍትሄዎች እንደ የድንበር ሁኔታ ዓይነት በሁለት ዓይነት ይከፈላሉ.
ለአካባቢያዊ ሁኔታ, የማዕበል ተግባር የተፈጥሮ ወሰን ሁኔታን ያሟላል ψ (∞) = 0. በዚህ ሁኔታ, የ Schrödinger እኩልታ ለተለየ የኃይል ስብስብ ብቻ መፍትሄ አለው E n, n = 1,2,3, .. ከማዕበል ተግባራት ψ n (r) ጋር የሚዛመድ።
የአካባቢያዊ ሁኔታ ምሳሌ የሃይድሮጂን አቶም ነው። የእሱ ሃሚልቶኒያን ቅጹ አለው።
የት Δ = ∂ 2 /∂х 2 + ∂ 2 /∂у 2 +∂ 2 /∂z 2 የላፕላስ ኦፕሬተር ነው ፣ e 2 /r የኤሌክትሮን እና ኒውክሊየስ የግንኙነት አቅም ነው ፣ r ከኒውክሊየስ ያለው ርቀት ነው ። ኤሌክትሮን እና የኢነርጂ ኢ-እሴቶች ከ Schrödinger እኩልታ ስሌት ከ Bohr አቶም የኃይል ደረጃዎች ጋር ይጣጣማሉ።
በጣም ቀላሉ የአከባቢው ያልሆነ ሁኔታ ምሳሌ የኤሌክትሮን ነፃ ባለአንድ-ልኬት እንቅስቃሴ ከሞመንተም ፒ. እሱ ከ Schrödinger እኩልታ ጋር ይዛመዳል
የማን መፍትሔ የአውሮፕላን ሞገድ ነው
የት በአጠቃላይ ሐ = |C|exp(iφ) ውስብስብ ተግባር ነው |C| እና φ - የእሱ ሞጁል እና ደረጃ. በዚህ ሁኔታ የኤሌክትሮን ኢነርጂ E = p 2 / 2m, እና የመፍትሄው ኢንዴክስ ψ p (x) ተከታታይ ተከታታይ እሴቶችን ይወስዳል.
አስተባባሪው እና ሞመንተም ኦፕሬተሮች (እና ማንኛቸውም ሌላ ጥንድ ቀኖናዊ ትስስር ያላቸው ተለዋዋጮች) የግንኙነት ግንኙነቱን ይታዘዛሉ፡-
ለእንደዚህ አይነት ኦፕሬተሮች ጥንዶች የ eigenfunctions የጋራ መሠረት የለም ፣ እና ተዛማጅ አካላዊ መጠኖች በዘፈቀደ ትክክለኛነት በአንድ ጊዜ ሊወሰኑ አይችሉም። ከኦፕሬተሮች x̂ እና p̂ የመጓጓዣ ግንኙነት መረዳት እንደሚቻለው የኳንተም ሲስተም አስተባባሪ x እና ተያያዥ ሞመንተም ፒን የመወሰን ትክክለኛነት Δх እና Δр እንደሚከተለው ነው።
ከዚህ, በተለይም መደምደሚያው ወዲያውኑ ስለ አቶም መረጋጋት ይከተላል, ምክንያቱም Δх = Δр = 0, በኒውክሊየስ ላይ ካለው ኤሌክትሮኖል ክስተት ጋር የሚዛመደው ግንኙነት በዚህ እቅድ ውስጥ የተከለከለ ነው.
የኳንተም ስርዓትን የሚያመለክቱ በአንድ ጊዜ የሚለኩ መጠኖች ስብስብ በኦፕሬተሮች ስብስብ ይወከላል
እርስ በርስ መጓጓዝ, ማለትም ግንኙነቶችን ማሟላት А̂В̂ - В̂А̂ = А̂С̂ - С̂А̂ = В̂С̂ - С̂В̂ =... = 0. አንጻራዊ ያልሆነ የሃይድሮጂን አቶም እንዲህ ዓይነቱ ስብስብ ለምሳሌ ኦፕሬተሮችን ያካትታል: Ĥ ( ጠቅላላ የኃይል ኦፕሬተር), (የኦፕሬተር ቅጽበት ካሬ) እና (የቅጽበት ኦፕሬተር z-ክፍል). የአቶሚክ ሁኔታ ቬክተር የሁሉም ኦፕሬተሮች የጋራ eigenfunctions ψ i (r) ስብስብ ተብሎ ይገለጻል።
በስብስብ (i) = (nlm) የተቆጠሩት የኳንተም የኃይል ቁጥሮች (n = 1,2,3,...), ምህዋር ሞመንተም (l = 0.1,..., n - 1) እና ትንበያው በ z ዘንግ ላይ (m = -l,...,-1,0,1,...,l). ተግባራት |ψ i (r)| 2 በተለምዶ እንደ አቶም ቅርፅ በተለያዩ የኳንተም ግዛቶች i (ነጭ ሥዕል የሚባሉት) ተደርጎ ሊወሰድ ይችላል።
የአካላዊ ብዛት (የሚታይ የኳንተም ሜካኒክስ) ዋጋ የተመሳሳይ ኦፕሬተር አማካኝ እሴት Ā ተብሎ ይገለጻል።
ይህ ግንኙነት ለንጹህ ግዛቶች የሚሰራ ነው, ማለትም, ለገለልተኛ የኳንተም ስርዓቶች. በአጠቃላይ የተደባለቁ ግዛቶች ሁሌም የምንገናኘው ከአንድ ትልቅ ስብስብ (ስታቲስቲክስ ስብስብ) ተመሳሳይ ስርዓቶች (ለምሳሌ አቶሞች) ሲሆን ባህሪያቶቹም በዚህ ስብስብ ላይ በአማካይ ይወሰናል። በዚህ ሁኔታ, የኦፕሬተሩ አማካይ ዋጋ Ā ቅጹን ይወስዳል
የት p nm ጥግግት ማትሪክስ ነው (L. D. Landau; J. von Neumann, 1929) ከመደበኛው ሁኔታ ጋር ∑ n ρ pp = 1. የ density matrix formalism ኳንተም ሜካኒካል አማካኝ ግዛቶችን እና ስታቲስቲካዊ አማካኝን በአንድ ስብስብ ላይ እንድናጣምር ያስችለናል። ጥግግት ማትሪክስ ደግሞ ኳንተም መለኪያዎች ንድፈ ውስጥ ወሳኝ ሚና ይጫወታል, ምንነት ምንጊዜም ኳንተም እና ክላሲካል subsystems ያለውን መስተጋብር ውስጥ ነው. የአንድ ጥግግት ማትሪክስ ጽንሰ-ሀሳብ የኳንተም ስታቲስቲክስ መሠረት እና የኳንተም ሜካኒክስ አማራጮች አንዱ መሠረት ነው። ሌላው የኳንተም ሜካኒክስ የመንገዱን ውህድ (ወይም የጎዳና ውህድ) ፅንሰ-ሀሳብ መሰረት በማድረግ በ አር ፌይንማን በ1948 ቀርቦ ነበር።
የደብዳቤ ልውውጥ መርህ. የኳንተም መካኒኮች በሁለቱም ክላሲካል እና ስታቲስቲካዊ መካኒኮች ውስጥ ጥልቅ ሥር አላቸው። ቀድሞውንም በመጀመሪያው ስራው N. Bohr የደብዳቤ ልውውጥን መርህ ቀርጿል፣ በዚህ መሰረት የኳንተም ግንኙነቶች ወደ ክላሲካል ወደ ትልቅ የኳንተም ቁጥሮች መቀየር አለባቸው n. P. Ehrenfest እ.ኤ.አ. በ 1927 የኳንተም መካኒኮችን እኩልታ ከግምት ውስጥ በማስገባት የኦፕሬተሩ አማካይ እሴት Ā የጥንታዊ መካኒኮችን እንቅስቃሴ እኩልነት ያሟላል። የኢረንፌስት ቲዎረም የአጠቃላይ የደብዳቤ ልውውጥ መርህ ልዩ ጉዳይ ነው፡ በገደቡ h → 0 የኳንተም ሜካኒክስ እኩልታዎች ወደ ክላሲካል ሜካኒክስ እኩልነት ይቀየራሉ። በተለይም በገደብ h → 0 ውስጥ ያለው የ Schrödinger wave equation ወደ ጂኦሜትሪክ ኦፕቲክስ እኩልነት ይለወጣል የብርሃን ጨረር (እና ማንኛውም ጨረር) የሞገድ ባህሪያቱን ከግምት ውስጥ ሳያስገባ። የ Schrödinger እኩልታ ψ(x) መፍትሄን በመወከል በ ψ(x) = exp(iS/ħ) ፣ S = ∫ p(x)dx የጥንታዊ የድርጊት ውህደት አናሎግ በሆነበት ፣ በ ውስጥ ማረጋገጥ እንችላለን ። ገደቡ ħ → 0 ተግባር S የጥንታዊውን የሃሚልተን-ጃኮቢ እኩልታ ያሟላል። በተጨማሪም በ h → 0 ገደቡ ውስጥ ኦፕሬተሮች x̂ እና p̂ መጓጓዣ እና ተጓዳኝ የአስተባበር እና ሞመንተም ዋጋዎች በአንድ ጊዜ ሊወሰኑ ይችላሉ, በጥንታዊ መካኒኮች እንደሚገመተው.
በክላሲካል እና በኳንተም መካኒኮች መካከል ያለው ግንኙነት በጣም ጉልህ የሆኑ ተመሳሳይነቶች ለጊዜያዊ እንቅስቃሴዎች በቀኖና በተያያዙ ተለዋዋጭ ተለዋዋጮች ደረጃ አውሮፕላን ላይ ሊገኙ ይችላሉ ፣ ለምሳሌ ፣ የስርዓቱ አስተባባሪ x እና ሞመንተም ፒ። የ ∮р(х) dx አይነት ውህደቶች፣ በተዘጋ አቅጣጫ (Poincaré integral invariants) የተወሰደ፣ በኳንተም ሜካኒክስ ቅድመ ታሪክ ውስጥ Ehrenfest adiabatic invariants በመባል ይታወቃሉ። ሀ. ሶመርፌልድ የኳንተም ህጎችን በክላሲካል ሜካኒክስ ቋንቋ ለመግለፅ ተጠቀመባቸው፣በተለይም የአተሙን የቦታ ብዛት እና የኳንተም ቁጥሮች l እና m መግቢያ (ይህን ቃል በ1915 ያስተዋወቀው እሱ ነበር)።
የምዕራፉ ውስጠ-ገጽ መጠን ከፕላንክ ቋሚ ሸ ልኬት ጋር ይዛመዳል እና በ 1911 ሀ. ፖይንካርሬ እና ኤም ፕላንክ የእርምጃውን ኳንተም እንደ ዝቅተኛው የክፍል ቦታ መጠን ፣ የሕዋሶች ብዛት n አድርገው እንዲመለከቱ ሐሳብ አቅርበዋል ። የ h ብዜት ነው፡ n = ∮pdx/ሰ። በተለይም ኤሌክትሮን በቋሚ ሞመንተም ፒ በክብ መንገድ ሲንቀሳቀስ ከግንኙነት n = ∮р (х) dx/h = р ∙ 2πr/h የቦህር የቁጥር ሁኔታ ወዲያውኑ ይከተላል፡ mυr=nħ (P. Debye) , 1913).
ነገር ግን፣ ባለ አንድ-ልኬት እንቅስቃሴ በሚችለው አቅም V(x) = mω 2 0 x 2/2 (ሃርሞኒክ oscillator ከተፈጥሮ ድግግሞሽ ω 0) ጋር በተያያዘ የቁጥር ሁኔታ ∮р(х)dx = nh በርካታ ቁጥርን ያሳያል። የኃይል ዋጋዎች E n = ħω 0 n, ለ oscillator የኳንተም እኩልታዎች ትክክለኛ መፍትሄ ወደ ቅደም ተከተል E n = ħω 0 (n + 1/2) ይመራል. ይህ የኳንተም ሜካኒክስ ውጤት በመጀመሪያ በደብሊው ሃይዘንበርግ የተገኘው ዜሮ ነጥብ የመወዛወዝ ሃይል E 0 = ħω 0/2 በመኖሩ ከግምታዊው የተለየ ነው፣ እሱም ሙሉ በሙሉ የኳንተም ተፈጥሮ ያለው፡ የእረፍት ሁኔታ (x)። = 0, p = 0) በኳንተም ሜካኒክስ የተከለከለ ነው, ምክንያቱም እርግጠኛ ካልሆነ ግንኙነት Δх∙ Δр ≥ ħ/2 ጋር ይቃረናል.
የግዛቶች የበላይነት እና ፕሮባቢሊቲ ትርጓሜ መርህ።በ 1926 በኳንተም ክስተቶች ኮርፐስኩላር እና ሞገድ መካከል ያለው ተቃርኖ M. Born ውስብስብ የሞገድ ተግባርን ለመተርጎም ሀሳብ ካቀረበ በኋላ ψ n (x) = |ψ n (x)|·exp(iφ n) እንደ የመጠን ሁኔታ ሁኔታ n፣ እና የሞጁሎቹ ካሬ |ψ n (x)| 2 - ሁኔታን በ x ነጥብ ላይ የመለየት እድሉ ጥግግት. የኳንተም ሲስተም አማራጭን ጨምሮ የተለያዩ ሊሆኑ ይችላሉ፣ እና የችሎታው ስፋት የእነዚህ ግዛቶች የይሁንታ ስፋት መስመራዊ ጥምረት ጋር እኩል ነው፡ ψ = ψ 1 + ψ 2 + ...
የውጤቱ ሁኔታ የይሁንታ ጥግግት ከድምር ድምር ስኩዌር ጋር እኩል ነው ፣ እና በስታቲስቲክስ ፊዚክስ ውስጥ እንደሚታየው የ amplitudes ካሬዎች ድምር አይደለም ።
ይህ postulate - ግዛቶች መካከል superposition መርህ - ኳንተም መካኒክ ሥርዓት ውስጥ በጣም አስፈላጊ ጽንሰ አንዱ ነው; ብዙ ሊታዩ የሚችሉ ውጤቶች አሉት. ከመካከላቸው አንዱ ማለትም የኤሌክትሮን መተላለፊያው በሁለት የተጠጋጉ ክፍተቶች ውስጥ ከሌሎቹ በበለጠ ብዙ ጊዜ ይብራራል (ምስል 2). የኤሌክትሮኖች ጨረር ከግራ በኩል ይወድቃል ፣ በክፋዩ ውስጥ ባሉ ክፍተቶች ውስጥ ያልፋል እና ከዚያ በቀኝ በኩል ባለው ስክሪን (ወይም የፎቶግራፍ ሳህን) ላይ ይመዘገባል ። እያንዳንዱን ክፍተቶች አንድ በአንድ ከዘጋን በቀኝ በኩል ባለው ስክሪን ላይ የተከፈተ ማስገቢያ ምስል እናያለን። ነገር ግን ሁለቱንም ስንጥቆች በአንድ ጊዜ ከከፈትን ፣ከሁለት ስንጥቆች ይልቅ የጣልቃ ገብነት ስርዓትን እናያለን ፣ ጥንካሬውም በገለፃው ይገለጻል ።
በዚህ ድምር ውስጥ ያለው የመጨረሻው ቃል በስክሪኑ ላይ በተጠቀሰው ቦታ ላይ የሚደርሱ ሁለት የይሆናል ሞገዶች ከክፍፍሉ ውስጥ ከተለያዩ መሰንጠቂያዎች የሚደርሱትን ጣልቃገብነት ይወክላል እና እንደ ማዕበል ተግባራት Δφ = φ 1 - φ 2 ደረጃ ልዩነት ላይ የተመሠረተ ነው። በእኩል ስፋት |ψ 1 | = |ψ 2 |
ማለትም በተለያዩ የስክሪኑ ቦታዎች ላይ ያሉት የተሰነጠቁ ምስሎች ጥንካሬ ከ 0 ወደ 4|ψ 1 | 2 - በደረጃ ልዩነት Δφ ከ 0 ወደ π/2 በተለወጠው መሰረት. በተለይም በነጠላ ስንጥቅ ምስል ምትክ ሁለት ክፍት ስንጥቅ ካለ ምንም ምልክት አናገኝም ፣ ይህም ከኮርፐስኩላር እይታ የማይረባ ነው።
ይህ የክስተቱ ምስል በኤሌክትሮን ጨረሩ ጥንካሬ ላይ የተመካ አለመሆኑ አስፈላጊ ነው, ማለትም, እርስ በእርሳቸው የሚኖራቸው ግንኙነት ውጤት አይደለም. ኤሌክትሮኖች በክፋዩ ውስጥ ያሉትን ክፍተቶች አንድ በአንድ በሚያልፉበት ጊዜ በገደቡ ውስጥ እንኳን የጣልቃገብነት ንድፍ ይነሳል ፣ ማለትም እያንዳንዱ ኤሌክትሮን በራሱ ውስጥ ጣልቃ ይገባል። ይህ ለአንድ ቅንጣት የማይቻል ነው ፣ ግን ለማእበል በጣም ተፈጥሯዊ ነው ፣ ለምሳሌ ፣ ሲንፀባረቅ ወይም ሲለያይ ፣ መጠኑ ከርዝመቱ ጋር የሚወዳደር። በዚህ ሙከራ ውስጥ፣ የሞገድ-ቅንጣት ጥምርነት ራሱን የሚያሳየው ተመሳሳይ ኤሌክትሮን እንደ ቅንጣት የተመዘገበ ቢሆንም እንደ ልዩ ተፈጥሮ ማዕበል ስለሚሰራጭ፡ በአንድ ቦታ ላይ ኤሌክትሮን የመለየት እድሉ ማዕበል ነው። በእንደዚህ ዓይነት የመበታተን ሂደት ምስል ውስጥ, ጥያቄው "የኤሌክትሮን ቅንጣት በየትኛው ስንጥቅ ውስጥ አለፈ?" ተጓዳኝ የይሁንታ ሞገድ በአንድ ጊዜ በሁለቱም ስንጥቆች ውስጥ ስለሚያልፍ ትርጉሙን ያጣል።
የኳንተም ሜካኒክስ ክስተቶችን ፕሮባቢሊቲካል ባህሪ የሚያሳየው ሌላው ምሳሌ ብርሃን በሚተላለፍ ሳህን ውስጥ ማለፍ ነው። በትርጉም ፣ የብርሃን ነጸብራቅ ከጠፍጣፋው እስከ የተከሰቱት የፎቶኖች ብዛት ጥምርታ ጋር እኩል ነው። ሆኖም፣ ይህ በአማካኝ ብዙ ቁጥር ያላቸው ክስተቶች ውጤት አይደለም፣ ነገር ግን በመጀመሪያ በእያንዳንዱ ፎቶን ውስጥ ያለ ባህሪ ነው።
የሱፐርላይዜሽን መርህ እና የፕሮባቢሊቲ ፅንሰ-ሀሳብ የ “ማዕበል” እና “ቅንጣት” ፅንሰ-ሀሳቦችን ወጥነት ያለው ውህደት ለማከናወን አስችሏል-እያንዳንዱ የኳንተም ክስተቶች እና ምዝገባው የተለየ ነው ፣ ግን ስርጭታቸው በህግ የተደነገገ ነው። ቀጣይነት ያለው የፕሮባቢሊቲ ሞገዶች ስርጭት.
መሿለኪያ ውጤት እና resonant መበተን.የዋሻው ውጤት ምናልባት በኳንተም ፊዚክስ ውስጥ በጣም ዝነኛ ክስተት ነው። የሚከሰተው በኳንተም እቃዎች ሞገድ ባህሪያት እና በኳንተም ሜካኒክስ ማዕቀፍ ውስጥ በቂ ማብራሪያ ብቻ ነው. የዋሻው ውጤት ምሳሌ የራዲየም ኒውክሊየስ ወደ ራዶን ኒውክሊየስ እና α ቅንጣት መበስበስ ነው፡ ራ → Rn + α።
ምስል 3 የ α-መበስበስ አቅም V (r) ንድፍ ያሳያል፡- የ α-ቅንጣት ንዝረትን ድግግሞሽ v በኒውክሊየስ “እምቅ ጉድጓድ” ከክፍያ Z 0 ጋር ይንቀሳቀሳል እና ከተተወ በኋላ በአስጸያፊው ውስጥ ይንቀሳቀሳል። Coulomb አቅም 2Ze 2 /r, የት Z = Z 0 -2. በክላሲካል ሜካኒክስ ውስጥ፣ ቅንጣት ኢ ኃይሉ ከ V max እምቅ ማገጃ ቁመት ያነሰ ከሆነ እምቅ ጉድጓድ ሊተው አይችልም። በኳንተም መካኒኮች፣ እርግጠኛ ባልሆነ ግንኙነት ምክንያት፣ የተወሰነ እድል ያለው ክፍል W ወደ ንዑስ ባሪየር ክልል r 0 ዘልቆ ይገባል< r < r 1 и может «просочиться» из области r < r 0 в область r >r 1 ብርሃን ከብርሃን የሞገድ ርዝመት ጋር በሚነፃፀር ርቀቶች ላይ የጂኦሜትሪክ ጥላ ክልል ውስጥ እንዴት እንደሚገባ ተመሳሳይ ነው። የ Schrödinger እኩልታን በመጠቀም የ α ቅንጣትን በእገዳ በኩል የሚያልፈውን ጥምርታ D ማስላት እንችላለን ይህም ከፊል ክላሲካል ግምታዊነት ከ፡-
በጊዜ ሂደት የራዲየም ኒዩክሊየስ N(t) በህጉ መሰረት ይቀንሳል፡ N(t) = N 0 exp(-t/τ)፣ τ የኒውክሊየስ አማካይ የህይወት ዘመን ሲሆን N 0 የመነሻ ቁጥር ነው። nuclei at t = 0. ፕሮባቢሊቲ α- መበስበስ W = vD ከህይወት ዘመን ጋር በዝምድና W = l/τ ይዛመዳል፣ ከዚህ የጋይገር-ኔትቶል ህግ የሚከተለው ነው።
የት υ የ α ቅንጣት ፍጥነት ሲሆን, Z የተገኘው የኒውክሊየስ ክፍያ ነው. ይህ ጥገኝነት በሙከራ የተገኘዉ እ.ኤ.አ. በ1909 ነበር፣ ግን በ1928 ጂ ጋሞ (እና በገለልተኛነት እንግሊዛዊው የፊዚክስ ሊቅ አር.ጉርኒ እና አሜሪካዊው የፊዚክስ ሊቅ ኢ. ኮንዶን) በመጀመሪያ በኳንተም ሜካኒክስ ቋንቋ አብራርተዋል። ስለዚህም የኳንተም ሜካኒክስ የጨረር ሂደቶችን እና ሌሎች የአቶሚክ ፊዚክስ ክስተቶችን ብቻ ሳይሆን የኑክሌር ፊዚክስ ክስተቶችንም እንደሚገልፅ ታይቷል።
በአቶሚክ ፊዚክስ ፣ የዋሻው ተፅእኖ የመስክ ኤሌክትሮን ልቀትን ክስተት ያብራራል። በአንድ ወጥ በሆነ የኤሌክትሪክ ኃይል ኢ ውስጥ፣ በኒውክሊየስ እና በኤሌክትሮን መካከል ያለው የኩሎምብ እምቅ አቅም V(r) = -e 2/r ተዛብቷል፡ V(r) = - e 2/r - eEr፣ የኃይል ደረጃዎች አቶም E nl ሜትር ይቀየራሉ, ይህም በመካከላቸው ወደ ድግግሞሽ ν nk ሽግግር (Stark effect) ላይ ለውጥ ያመጣል. በተጨማሪም፣ በጥራት ይህ እምቅ አቅም ከ α-መበስበስ አቅም ጋር ይመሳሰላል፣ በውጤቱም የኤሌክትሮን መሿለኪያ ውሱን በሆነው እምቅ መከላከያ (R. Oppenheimer, 1928) በኩል ይከሰታል። የ E ወሳኝ እሴቶች ሲደርሱ, መከላከያው በጣም ይቀንሳል, ኤሌክትሮን ከአቶም (አቫላንቼ ionization ተብሎ የሚጠራው) ይወጣል.
አልፋ መበስበስ ከኳንተም ሜካኒካል ሬዞናንስ ጽንሰ-ሀሳብ ጋር በቅርበት የተዛመደ እና በኳንተም ሜካኒክስ ውስጥ የማይቆሙ ሂደቶችን ተጨማሪ ገጽታዎች እንድንረዳ ያስችለናል የኳሲ-ስታንቴሽን ግዛት የመበስበስ ልዩ ጉዳይ ነው። ከ Schrödinger እኩልታ በመቀጠል መፍትሄዎቹ በጊዜ ላይ የተመሰረቱ ናቸው፡
የት E የሃሚልቶኒያን ኢጂን ዋጋ ነው ፣ እሱም ለሄርሚቲያን የኳንተም ሜካኒክስ ኦፕሬተሮች እውነተኛ ነው ፣ እና ተጓዳኝ ታዛቢ (ጠቅላላ ኢነርጂ ኢ) በጊዜ ላይ የተመካ አይደለም። ይሁን እንጂ የስርዓተ-ነክ ያልሆኑ ስርዓቶች ኃይል በጊዜ ላይ የተመሰረተ ነው, እና ይህ እውነታ በመደበኛነት ግምት ውስጥ ማስገባት የእንደዚህ አይነት ስርዓት ኃይል ውስብስብ በሆነ መልኩ ከቀረበ: E = E 0 - iΓ/2. በዚህ ሁኔታ, የማዕበል ተግባር በጊዜ ላይ ያለው ጥገኛ ቅፅ አለው
እና ተጓዳኝ ሁኔታን የመለየት እድሉ በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል:
ከ α-መበስበስ ህግ ጋር ከመበስበስ ቋሚ τ = ħ/Г ጋር የሚገጣጠመው።
በተገላቢጦሽ ሂደት ለምሳሌ በዲዩሪየም እና ትሪቲየም ኒውክሊየስ ግጭት ውስጥ ሂሊየም እና ኒውትሮን (thermonuuclear fusion reaction) እንዲፈጠሩ ምክንያት የሆነው ምላሽ መስቀለኛ ክፍል σ ጽንሰ-ሐሳብ ጥቅም ላይ ይውላል, እሱም እንደ መለኪያ ይገለጻል. ለአንድ አሃድ ፍሰት የግጭት ቅንጣቶች ምላሽ የመሆን እድሉ።
ለጥንታዊ ቅንጣቶች በራዲየስ r 0 ኳስ ላይ ያለው የተበታተነ መስቀለኛ ክፍል ከጂኦሜትሪክ መስቀለኛ ክፍል ጋር ይጣጣማል እና ከ σ = πr 0 2 ጋር እኩል ነው። በኳንተም ሜካኒክስ በተበታተነ ደረጃዎች δl(k) በኩል ሊወከል ይችላል።
የት k = р/ħ = √2mE/ħ የሞገድ ቁጥር ነው, l የስርዓቱ ምህዋር ቅጽበት ነው. በጣም ዝቅተኛ የግጭት ሃይሎች ገደብ ውስጥ፣ የኳንተም መበተን መስቀለኛ ክፍል σ = 4πr 0 2 ከኳሱ ጂኦሜትሪክ መስቀለኛ ክፍል 4 እጥፍ ይበልጣል። (ይህ ተጽእኖ የኳንተም ክስተቶች ሞገድ ተፈጥሮ ከሚያስከትላቸው ውጤቶች አንዱ ነው.) በ E ≈ ኢ 0 አካባቢ የማስተጋባት አካባቢ, የመበታተን ደረጃ እንደሚከተለው ይሠራል.
እና የተበታተነ መስቀለኛ ክፍል እኩል ነው
የት λ = 1/k፣ W(E) የብሪት-ዊግነር ተግባር ነው፡
በዝቅተኛ የመበታተን ኃይል l 0 ≈ 0, እና የዲ ብሮግሊ ሞገድ λ ከኒውክሊየስ መጠን በእጅጉ ይበልጣል, ስለዚህ, በ E = E 0, የኒውክሊየስ σ ሬስ ≈ 4πλ 0 2 አስተጋባ መስቀል ክፍሎች በሺዎች እና በሚሊዮኖች የሚቆጠሩ ሊሆኑ ይችላሉ. ከጂኦሜትሪክ መስቀለኛ ክፍሎቻቸው πr 0 2 እጥፍ ይበልጣል። በኑክሌር ፊዚክስ የኑክሌር እና ቴርሞኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች አሠራር በእነዚህ መስቀሎች ላይ የተመሰረተ ነው. በአቶሚክ ፊዚክስ፣ ይህ ክስተት ለመጀመሪያ ጊዜ በጄ ፍራንክ እና ጂ ኸርትስ (1913) በሜርኩሪ አተሞች ኤሌክትሮኖችን በማስተጋባት በሙከራዎች ታይቷል። በተቃራኒው ሁኔታ (δ 0 = 0), የተበታተነው መስቀለኛ ክፍል በጣም ትንሽ ነው (Ramsauer effect, 1921).
ተግባር W(E) በኦፕቲክስ የሎሬንትዝ ልቀት መስመር መገለጫ በመባል ይታወቃል እና ከፍተኛው E = E 0 እና የማስተጋባት ወርድ Г = 2∆E = 2 (E - E 0) ያለው የተለመደ የማስተጋባት ጥምዝ ቅርጽ አለው። ) ከግንኙነት W (E 0 ± ΔΕ) = W (E 0) / 2 ይወሰናል. ተግባር ደብሊው(ኢ) በተፈጥሮ ውስጥ ሁለንተናዊ ነው እናም የኳሲ-ስታንቴሽን ግዛት መበስበስን እና የተበታተነውን የመስቀለኛ ክፍል በግጭት ኢነርጂ ላይ ያለውን አስተጋባ ጥገኝነት ይገልጻል። ከኤሚተር የሕይወት ዘመን τ ጋር የሚዛመደው በግንኙነት τ = ħ/Г . ይህ ጥምርታ የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶችን ዕድሜም ይወስናል።
ከ τ = ħ/G ፍቺ, እኩልነትን Г = 2∆E ግምት ውስጥ በማስገባት የኃይል እና የጊዜ እርግጠኛ አለመሆን ግንኙነት የሚከተለው ነው: ∆E ∙ ∆t ≥ ħ/2, የት ∆t ≥ τ. በቅጹ ውስጥ ከግንኙነቱ ጋር ተመሳሳይ ነው ∆х ∙ ∆р ≥ ħ/2, ነገር ግን በኳንተም ሜካኒክስ ጊዜ t ተለዋዋጭ ተለዋዋጭ ስላልሆነ የዚህ አለመመጣጠን ኦንቶሎጂካል ሁኔታ የተለየ ነው. ስለዚህ, ግንኙነቱ ∆E ∙ ∆t ≥ ħ/2 ከመሰረታዊ የኳንተም ሜካኒክስ ፖስታዎች በቀጥታ አይከተልም እና በጥብቅ አነጋገር, በጊዜ ሂደት ጉልበታቸው ለሚለዋወጥ ስርዓቶች ብቻ ትርጉም ያለው ነው. አካላዊ ትርጉሙ በጊዜው ∆t የስርዓቱ ሃይል ከዋጋው ∆E የበለጠ በትክክል ሊለካ አይችልም, በግንኙነት ∆E ∙ ∆t ≥ ħ/2 ይወሰናል. የማይንቀሳቀስ ሁኔታ (ΔE→0) ላልተወሰነ ጊዜ አለ (∆t→∞)።
ስፒን, ቅንጣት ማንነት እና ልውውጥ መስተጋብር.የ"ስፒን" ጽንሰ-ሐሳብ በፊዚክስ ውስጥ የተመሰረተው በደብልዩ ፓውሊ፣ በሆላንዳዊው የፊዚክስ ሊቅ R. Kronig፣ S. Goudsmit እና J. Uhlenbeck (1924-27) ሲሆን ምንም እንኳን ስለ ሕልውናው የሙከራ ማስረጃ የተገኘው ከመፈጠሩ ከረጅም ጊዜ በፊት ቢሆንም የኳንተም ሜካኒክስ በ A. Einstein እና W.J. de Haas (1915) እንዲሁም ኦ.ስተርን እና ጀርመናዊው የፊዚክስ ሊቅ W. Gerlach (1922) ሙከራዎች። የኤሌክትሮን ስፒን (የቅንጣቱ የራሱ ሜካኒካዊ ፍጥነት) ከ S = ħ/2 ጋር እኩል ነው። ይህ የኳንተም ቅንጣት ከክፍያ እና ከጅምላ ጋር አንድ አይነት ጠቃሚ ባህሪ ነው፣ ሆኖም ግን ምንም ክላሲካል አናሎግ የለውም።
ስፒን ኦፕሬተር Ŝ = ħσˆ/2፣ σˆ= (σˆ x, σˆ y, σˆ z) ባለ ሁለት ገጽታ ፓውሊ ማትሪክስ ሲሆኑ በሁለት ክፍሎች ያሉት eigenfunctions u = (u +, u -) የ ከዋኝ Ŝ z የማዞሪያ ትንበያ ወደ z ዘንግ ላይ፡ σˆ z u = σu፣ σ=±1/2። የጅምላ m እና ስፒን S ያለው ቅንጣቢ ውስጣዊ መግነጢሳዊ አፍታ μ = 2μ 0 S እኩል ነው፣ μ 0 = еħ/2mс Bohr magneton ነው። ኦፕሬተሮቹ Ŝ 2 እና Ŝ z ከተቀመጡት Ĥ 0 L 2 እና L z የሃይድሮጂን አቶም ኦፕሬተሮች ጋር ይጓዛሉ እና አንድ ላይ ሃሚልቶኒያን የፖልሊ እኩልታ (1927) ይመሰርታሉ ፣ የእነሱ መፍትሄዎች በስብስብ i = () ተቆጥረዋል ። nlmσ) የተጓዥ ኦፕሬተሮች ስብስብ eigenvalues የኳንተም ቁጥሮች Ĥ 0, L 2, Lz, Ŝ 2, Ŝ z. እነዚህ መፍትሔዎች የታዩትን የአተሞች ገጽታ በጣም ስውር ባህሪያትን ይገልፃሉ በተለይም በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ የእይታ መስመሮችን መከፋፈል (የተለመደ እና ያልተለመደ የዜማን ተፅእኖ) እንዲሁም በኤሌክትሮን እሽክርክሪት መስተጋብር ምክንያት የእነሱ ብዜት አወቃቀሮች የአተም ምህዋር ሞገድ (ጥሩ መዋቅር) እና የኒውክሊየስ ሽክርክሪት (ከፍተኛ መዋቅር).
እ.ኤ.አ. በ1924 የኳንተም መካኒኮች ከመፈጠሩ በፊትም ደብሊው ፓውሊ የክልከላ መርህን ቀርጿል፡ አቶም ሁለት ኤሌክትሮኖች አንድ አይነት የኳንተም ቁጥሮች ስብስብ ሊኖራቸው አይችልም i = (nlmσ)። ይህ መርህ የኬሚካላዊ ንጥረ ነገሮችን የወቅታዊ ስርዓት አወቃቀሩን ለመረዳት እና በኬሚካላዊ ባህሪያቸው ላይ በየጊዜው የሚደረጉ ለውጦችን በኒውክሊዮቻቸው ክፍያ ላይ በሚጨምር ጭማሪ ለማብራራት አስችሏል ።
የማግለል መርህ በአንድ ቅንጣት ሽክርክሪት እና በሞገድ ተግባሩ መካከል ያለውን ግንኙነት የሚፈጥር የአጠቃላይ መርህ ልዩ ጉዳይ ነው። እንደ ስፒን እሴቱ ሁሉም የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች በሁለት ክፍሎች ይከፈላሉ-ፊርሚኖች - ግማሽ-ኢንቲጀር ስፒን (ኤሌክትሮን ፣ ፕሮቶን ፣ μ-ሜሶን ፣ ወዘተ) እና ቦሶንስ - ዜሮ ወይም ኢንቲጀር ስፒን (ፎቶን ፣ π-ሜሰን) ያላቸው ቅንጣቶች። , K-meson, ወዘተ.). እ.ኤ.አ. በ 1940 ፣ ፓውሊ በአከርካሪ እና በስታቲስቲክስ መካከል ያለውን ግንኙነት በተመለከተ አጠቃላይ ንድፈ ሀሳብን አረጋግጧል ፣ ከዚህ በመነሳት የማንኛውም የፌርሚሽን ስርዓት የሞገድ ተግባራት አሉታዊ እኩልነት አላቸው (በጥንድ ሲደራጁ ምልክትን ይለውጣሉ) እና የሞገድ ተግባር እኩልነት። የቦሶን ስርዓት ሁል ጊዜ አዎንታዊ ነው። በዚህ መሠረት ሁለት ዓይነት ቅንጣቢ የኃይል ማከፋፈያዎች አሉ-የፌርሚ-ዲራክ ስርጭት እና የ Bose-Einstein ስርጭት ፣ ልዩ ሁኔታ የፕላንክ ስርጭት ለፎቶኖች ስርዓት።
የፓውሊ መርህ ከሚያስከትላቸው መዘዞች አንዱ የልውውጥ መስተጋብር ተብሎ የሚጠራው መኖር ነው, እሱም ቀድሞውኑ በሁለት ኤሌክትሮኖች ስርዓት ውስጥ ይታያል. በተለይም በሞለኪውሎች ኤች 2 ፣ ኤን 2 ፣ ኦ 2 ፣ ወዘተ ውስጥ የሚገኙትን የአተሞች ኮቫለንት ኬሚካላዊ ትስስር የሚያረጋግጥ ይህ መስተጋብር ነው። ልዩነቱ የሚገለጸው የሁለት ኤሌክትሮኖች ሥርዓት ሞገድ ተግባር የመሆን እድሉ |ψ(r 1፣r 2)| 2 ውሎችን ብቻ አይደለም የያዘው |ψ n (r 1)| 2 |ψ ሜትር (ር 2)| 2፣ n እና m የሁለቱም አቶሞች ኤሌክትሮኖች ኳንተም ሁኔታዎች ሲሆኑ፣ ነገር ግን “የመለዋወጫ ቃላት” ψ n * (r 1) ψ m * (r 1) ψ n (r 2)ψ m (r 2) እያንዳንዱ ኤሌክትሮን በአንድ ጊዜ በተለያዩ የኳንተም ግዛቶች n እና m በሁለቱም አቶሞች ውስጥ እንዲኖር በሚያስችለው የመርህ ሱፐርፖዚዚሽን ምክንያት የሚመጣ ነው። በተጨማሪም በፖውሊ መርህ ምክንያት የአንድ ሞለኪውል ሞገድ ተግባር እሽክርክሪት ክፍል ኤሌክትሮኖችን እንደገና ማስተካከልን በተመለከተ ፀረ-ተመጣጣኝ መሆን አለበት ፣ ማለትም ፣ በሞለኪውል ውስጥ ያሉት የአተሞች ኬሚካላዊ ትስስር የሚከናወነው በኤሌክትሮኖች ጥንድ ከተቃራኒ ጋር ነው ። የሚመራው የሚሾር. ውስብስብ ሞለኪውሎች ሞገድ ተግባር ሞለኪውል የተለያዩ በተቻለ ውቅሮች (ሬዞናንስ ቲዮሪ, L. Pauling, 1928) ጋር የሚጎዳኝ ማዕበል ተግባራት አንድ superposition ሊወከል ይችላል.
በኳንተም ሜካኒክስ (ሃርትሪ-ፎክ ዘዴ ፣ ሞለኪውላዊ ምህዋር ዘዴ ፣ ወዘተ) የተገነቡ የስሌት ዘዴዎች በዘመናዊ ኮምፒተሮች ላይ የተወሳሰቡ ሞለኪውሎች የተረጋጋ ውቅሮች ባህሪዎችን ሁሉ ለማስላት ያስችላሉ-በአተም ውስጥ የኤሌክትሮን ዛጎሎችን የመሙላት ቅደም ተከተል ፣ በመካከላቸው ያለው ሚዛናዊ ርቀት። በሞለኪውሎች ውስጥ ያሉ አቶሞች፣ የኬሚካል ቦንዶች ጉልበት እና አቅጣጫ፣ በህዋ ውስጥ ያሉት አቶሞች የሚገኙበት ቦታ፣ እና የኬሚካላዊ ግብረመልሶችን አቅጣጫ የሚወስኑ እምቅ ንጣፎችን ይገነባሉ። ይህ አካሄድ የኢንተርአቶሚክ እና የመሃል ሞለኪውላር መስተጋብር አቅምን ለማስላት በተለይም የቫን ደር ዋልስ ሃይል የሃይድሮጂን ቦንድ ጥንካሬን ለመገመት ያስችላል።በመሆኑም የኬሚካላዊ ትስስር ችግር ወደ ኳንተም ስሌት ችግር ይቀንሳል። ከኩሎምብ መስተጋብር ጋር የንጥረ ነገሮች ስርዓት ባህሪያት, እና ከዚህ እይታ አንጻር, መዋቅራዊ ኬሚስትሪ ከኳንተም ሜካኒክስ ቅርንጫፎች እንደ አንዱ ሊወሰድ ይችላል.
የልውውጡ መስተጋብር ጉልህ በሆነ መልኩ በንጥሎች መካከል ሊኖር በሚችለው መስተጋብር አይነት ይወሰናል. በተለይም በአንዳንድ ብረቶች ውስጥ የኤሌክትሮኖች ጥንድ በትይዩ ሽክርክሪት ሁኔታ የበለጠ የተረጋጋ በመሆኑ ምስጋና ይግባውና ይህም የፌሮማግኔቲዝምን ክስተት ያብራራል.
የኳንተም መካኒኮች መተግበሪያዎች።የኳንተም ሜካኒክስ የኳንተም ፊዚክስ ቲዎሬቲካል መሰረት ነው። የአተሞች ኤሌክትሮኒካዊ ዛጎሎች አወቃቀሩን እና በልቀታቸው ውስጥ ያሉትን ንድፎች፣ የኒውክሊየሎች አወቃቀር እና የራዲዮአክቲቭ መበስበስ ሕጎች፣ የኬሚካል ንጥረነገሮች አመጣጥ እና የከዋክብትን ዝግመተ ለውጥ፣ የኖቫዎችን ፍንዳታ ጨምሮ ለመረዳት አስችሏል። እና ሱፐርኖቫ, እንዲሁም የፀሐይ ኃይል ምንጭ. የኳንተም ሜካኒክስ የንጥረ ነገሮች ወቅታዊ ስርዓት ትርጉም ፣ የኬሚካል ትስስር ተፈጥሮ እና ክሪስታሎች አወቃቀር ፣ የቁስ አካላት የሙቀት አቅም እና መግነጢሳዊ ባህሪዎች ፣ የሱፐርኮንዳክቲቭ እና ከመጠን በላይ ፍሰት ፣ ወዘተ. አፕሊኬሽኖች፡ የእይታ ትንተና፣ ሌዘር፣ ትራንዚስተር እና ኮምፒውተር፣ ኑክሌር ሬአክተር እና አቶሚክ ቦምቦች፣ ወዘተ.
የብረታ ብረት, ዲኤሌክትሪክ, ሴሚኮንዳክተሮች እና ሌሎች ንጥረ ነገሮች ባህሪያት በኳንተም ሜካኒክስ ማዕቀፍ ውስጥ ተፈጥሯዊ ማብራሪያ ያገኛሉ. ክሪስታሎች ውስጥ, አተሞች ድግግሞሽ ω ጋር ሚዛናዊ ቦታዎች አጠገብ አነስተኛ ንዝረት ያከናውናሉ, ይህም ክሪስታል ጥልፍልፍ ንዝረት ብዛት እና ተዛማጅ quasi-particles - phonons ጋር የኃይል E = ħω. የአንድ ክሪስታል የሙቀት አቅም በአብዛኛው የሚወሰነው በፎኖን ጋዝ የሙቀት መጠን ነው ፣ እና የሙቀት መቆጣጠሪያው እንደ የፎኖን ጋዝ የሙቀት አማቂነት ሊተረጎም ይችላል። በብረታ ብረት ውስጥ, conduction ኤሌክትሮኖች fermions ጋዝ ናቸው, እና phonons በማድረግ መበተናቸው conductors መካከል የኤሌክትሪክ የመቋቋም ዋና ምክንያት ነው, እና ደግሞ የሙቀት እና ኤሌክትሪክ ንብረቶች ብረት ያለውን ተመሳሳይነት ያብራራል (Wiedemann-Franz ሕግ ይመልከቱ). በመግነጢሳዊ የታዘዙ አወቃቀሮች ውስጥ የኳሲፓርተሎች ብቅ ይላሉ - ማግኖኖች ከስፒን ሞገድ ጋር ይዛመዳሉ ፣ በኳንተም ፈሳሾች ውስጥ ፣ የመዞሪያ መነቃቃት ብዛት - rotons ይታያሉ ፣ እና የንጥረ ነገሮች መግነጢሳዊ ባህሪዎች በኤሌክትሮኖች እና ኒውክሊየስ ሽክርክሪቶች ይወሰናሉ (ማግኔቲዝምን ይመልከቱ)። የኤሌክትሮን እና የኑክሌር እሽክርክሪት ከመግነጢሳዊ መስክ ጋር ያለው ግንኙነት የኤሌክትሮን ፓራማግኔቲክ እና የኑክሌር ማግኔቲክ ሬዞናንስ ክስተቶች በተለይም በሕክምና ቶሞግራፍ ውስጥ ተግባራዊ ተግባራዊ ለማድረግ መሠረት ነው ።
የታዘዘው የክሪስታል መዋቅር የሃሚልቶኒያን ተጨማሪ ሲምሜትሪ እንዲፈጠር ያደርጋል ፈረቃ x → x + a፣ ሀ የ ክሪስታል ጥልፍልፍ ጊዜ ነው። የኳንተም ሲስተም ወቅታዊ አወቃቀሩን ከግምት ውስጥ በማስገባት የኢነርጂ ስፔክትረም ወደተፈቀደላቸው እና የተከለከሉ ዞኖች መከፋፈልን ያስከትላል። ይህ የኢነርጂ ደረጃዎች መዋቅር ትራንዚስተሮች እና በእነሱ ላይ የተመሰረቱ ሁሉም ኤሌክትሮኒክስ (ቴሌቪዥን ፣ ኮምፒዩተር ፣ ሞባይል ስልክ ፣ ወዘተ) አሠራር ስር ነው ። በ 21 ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ በተገለጹት ንብረቶች እና የኃይል ባንዶች አወቃቀር (ሱፐርላቲስ ፣ የፎቶኒክ ክሪስታሎች እና ሄትሮስትራክቸሮች-ኳንተም ነጠብጣቦች ፣ ኳንተም ክሮች ፣ ናኖቱብስ ፣ ወዘተ) ያላቸው ክሪስታሎች በመፍጠር ረገድ ከፍተኛ እድገት ታይቷል ።
የሙቀት መጠኑ እየቀነሰ ሲሄድ, አንዳንድ ንጥረ ነገሮች ወደ ኳንተም ፈሳሽ ሁኔታ ውስጥ ያልፋሉ, በሙቀት T → 0 ላይ ያለው ኃይል ወደ ስርዓቱ የዜሮ-ነጥብ ማወዛወዝ ኃይል ይቀርባል. በአንዳንድ ብረቶች, በዝቅተኛ የሙቀት መጠን, ኩፐር ጥንዶች ይፈጠራሉ - የሁለት ኤሌክትሮኖች ስርዓቶች በተቃራኒ ሽክርክሪት እና አፍታ. በዚህ ሁኔታ የፌርሚኖች ኤሌክትሮን ጋዝ ወደ ቦሶኖች ጋዝ ይለወጣል, ይህም የ Bose condensation ያስከትላል, ይህም የሱፐርኮንዳክቲቭነት ክስተትን ያብራራል.
በዝቅተኛ የሙቀት መጠን የዲ ብሮግሊ ሞገድ የአተሞች የሙቀት እንቅስቃሴዎች ከኢንተርአቶሚክ ርቀቶች ጋር ይመሳሰላል እና የበርካታ ቅንጣቶች ሞገድ ተግባራት ደረጃዎች ቁርኝት ይነሳል ፣ ይህም ወደ ማክሮስኮፒክ ኳንተም ተፅእኖ ያስከትላል (ጆሴፍሰን ውጤት ፣ ማግኔቲክ ፍሰት መጠን ፣ ክፍልፋይ ኳንተም አዳራሽ)። ተፅዕኖ, አንድሬቭ ነጸብራቅ).
በኳንተም ክስተቶች ላይ በመመስረት ፣የተለያዩ የአካል መጠኖች በጣም ትክክለኛ የኳንተም ደረጃዎች ተፈጥረዋል-ድግግሞሽ (ሄሊየም-ኒዮን ሌዘር) ፣ ኤሌክትሪክ ቮልቴጅ (ጆሴፍሰን ተፅእኖ) ፣ የመቋቋም (የኳንተም አዳራሽ ውጤት) ፣ ወዘተ እንዲሁም ለተለያዩ ትክክለኛነት መሣሪያዎች። መለኪያዎች፡ SQUIDS፣ ኳንተም ሰዓት፣ ኳንተም ጋይሮስኮፕ፣ ወዘተ.
የኳንተም መካኒኮች እንደ ንድፈ ሃሳብ ተነሱ የአቶሚክ ፊዚክስ ልዩ ክስተቶችን (በመጀመሪያ አቶሚክ ዳይናሚክስ ተብሎ ይጠራ ነበር) ነገር ግን ቀስ በቀስ ኳንተም ሜካኒክስ የሱባቶሚክ ፊዚክስ መሰረት እንደሆነ ግልፅ ሆነ እና ሁሉም መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦቹን ለመግለጽ ተፈጻሚ ይሆናሉ። የኑክሌር ፊዚክስ እና የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣቶች ክስተቶች. የመጀመሪያው የኳንተም መካኒኮች አንጻራዊ አልነበሩም፣ ማለትም፣ የስርዓቶችን እንቅስቃሴ ከብርሃን ፍጥነት በጣም ባነሰ ፍጥነት ገልጿል። በዚህ ንድፈ ሐሳብ ውስጥ ያሉት የንጥሎች መስተጋብር አሁንም በጥንታዊ ቃላት ተገልጿል. እ.ኤ.አ. በ 1928 ፒ ዲራክ የኳንተም ሜካኒክስ (Dirac equation) አንፃራዊ እኩልታ አገኘ ፣ እሱም ሁሉንም ፅንሰ-ሀሳቦቹን ሲጠብቅ ፣ የአንፃራዊነት ጽንሰ-ሀሳብ መስፈርቶችን ከግምት ውስጥ ያስገባ። በተጨማሪም, በሁለተኛነት quantization ያለውን formalism, በተለይ ልደት እና የጨረር ሂደቶች ውስጥ photons መካከል ለመምጥ ቅንጣቶች, ልደት እና ጥፋት ይገልጻል. በዚህ መሠረት ኳንተም ኤሌክትሮዳይናሚክስ ተነሳ ፣ ይህም ሁሉንም የኤሌክትሮማግኔቲክ መስተጋብር የስርዓት ባህሪዎችን በከፍተኛ ትክክለኛነት ለማስላት አስችሎታል። በኋላም ወደ ኳንተም መስክ ቲዎሪ ተለወጠ፣ ይህም ቅንጣቶችን እና በነጠላ ፎርማሊዝም ውስጥ የሚገናኙባቸውን መስኮች አንድ የሚያደርግ ነው።
የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶችን እና ግንኙነታቸውን ለመግለጽ ሁሉም የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦች ጥቅም ላይ ይውላሉ-የማዕበል-ቅንጣት ምንታዌነት ትክክለኛ ሆኖ ይቆያል ፣ የኦፕሬተሮች ቋንቋ እና የኳንተም ቁጥሮች ፣ የተስተዋሉ ክስተቶች ፕሮባቢሊቲ ትርጓሜ ፣ ወዘተ. በተለይም የሶስት የኒውትሪኖ ዓይነቶችን መለዋወጥ ለማብራራት-v e ፣ ν μ እና ν τ (neutrino oscillations) እንዲሁም ገለልተኛ ኬ-ሜሶን ፣ የግዛቶች የበላይነት መርህ ጥቅም ላይ ይውላል።
የኳንተም ሜካኒክስ ትርጓሜ. የኳንተም ሜካኒክስ እኩልታዎች እና መደምደሚያዎች ትክክለኛነት በብዙ ሙከራዎች ተደጋግሞ ተረጋግጧል። "የኮፐንሃገን ትርጓሜ" በመባል የሚታወቁት በ N. Bohr ስራዎች, በተማሪዎቹ እና ተከታዮቹ የተፈጠረ የፅንሰ-ሀሳቦቹ ስርዓት አሁን በአጠቃላይ ተቀባይነት አግኝቷል, ምንም እንኳን በርካታ የኳንተም ሜካኒክስ ፈጣሪዎች (ኤም. ፕላንክ, ኤ. አንስታይን). እና E. Schrödinger, ወዘተ.) እስከ ሕይወታቸው ፍጻሜ ድረስ የኳንተም ሜካኒክስ ያልተሟላ ንድፈ ሐሳብ እንደሆነ እርግጠኛ ሆነው ቆይተዋል። የኳንተም ሜካኒክስን የመረዳት ልዩ ችግር በተለይ አብዛኛው መሰረታዊ ፅንሰ-ሀሳቦቹ (ሞገድ፣ ቅንጣት፣ ምልከታ፣ ወዘተ) ከጥንታዊ ፊዚክስ የተወሰዱ በመሆናቸው ነው። በኳንተም ሜካኒክስ፣ በድርጊት ኳንተም ውሱንነት የተነሳ ትርጉማቸው እና የተግባራዊነቱ ወሰን የተገደበ ነው፣ ይህ ደግሞ በተራው፣ የተቀመጡትን የእውቀት ፍልስፍና ድንጋጌዎች መከለስ አስፈልጓል።
በመጀመሪያ ደረጃ በኳንተም ሜካኒክስ ውስጥ የ "ምልከታ" ጽንሰ-ሐሳብ ትርጉም ተለውጧል. በክላሲካል ፊዚክስ ውስጥ ፣ በመለኪያ ሂደት ምክንያት በጥናት ላይ ባለው ስርዓት ውስጥ ያሉ ብጥብጦች በትክክል ሊወሰዱ እንደሚችሉ ይታሰብ ነበር ፣ ከዚያ በኋላ የስርዓቱን የመጀመሪያ ሁኔታ ከእይታ ዘዴዎች ነፃ በሆነ መንገድ መመለስ ተችሏል። በኳንተም ሜካኒክስ፣ እርግጠኛ አለመሆን ግንኙነቱ በዚህ መንገድ ላይ መሠረታዊ ገደብ ያስቀምጣል፣ ይህም ከሙከራው ችሎታ እና ከተጠቀሙባቸው የመመልከቻ ዘዴዎች ረቂቅነት ጋር ምንም ግንኙነት የለውም። የእርምጃው ኳንተም h የኳንተም መካኒኮችን ድንበሮች ይገልፃል፣ ልክ እንደ የኤሌክትሮማግኔቲክ ክስተቶች ፅንሰ-ሀሳብ የብርሃን ፍጥነት ወይም በቴርሞዳይናሚክስ ውስጥ ፍጹም የሙቀት ዜሮ።
እርግጠኛ ያለመሆን ግንኙነት ውድቅ የተደረገበት ምክንያት እና ሎጂካዊ ውጤቶቹን የማወቅ ችግሮችን ለማሸነፍ የሚያስችል መንገድ በ N. Bohr በማሟያነት ፅንሰ-ሀሳብ (Complementarity መርህ ይመልከቱ) ቀርቧል። እንደ ቦህር፣ የኳንተም ክስተቶች የተሟላ እና በቂ መግለጫ ጥንድ ተጨማሪ ጽንሰ-ሀሳቦችን እና ተዛማጅ ጥንድ ታዛቢዎችን ይፈልጋል። እነዚህን ታዛቢዎች መለካት የማይጣጣሙ ባህሪያት ያላቸው ሁለት የተለያዩ አይነት መሳሪያዎች ያስፈልጉታል. ለምሳሌ ፣ መጋጠሚያን በትክክል ለመለካት ፣ የተረጋጋ ፣ ግዙፍ መሳሪያ ያስፈልግዎታል ፣ ግን ግፊትን ለመለካት ፣ በተቃራኒው ፣ ቀላል እና ስሜታዊ ያስፈልግዎታል። እነዚህ ሁለቱም መሳሪያዎች ተኳሃኝ አይደሉም፣ ነገር ግን በእነርሱ የሚለኩ ሁለቱም መጠኖች የኳንተም ነገርን ወይም ክስተትን ሙሉ ለሙሉ ለመለየት እኩል አስፈላጊ በመሆናቸው ተጓዳኝ ናቸው። ቦህር “ክስተት” እና “ታዛቢ” ተጨማሪ ፅንሰ-ሀሳቦች በመሆናቸው ለየብቻ ሊገለጽ እንደማይችል ገልፀዋል፡- የምልከታ ሂደቱ አስቀድሞ የተወሰነ ክስተት ነው፣ እና ያለ ምልከታ ክስተቱ “የራሱ ነገር” ነው። እንደ እውነቱ ከሆነ, እኛ ሁልጊዜ የምንገናኘው ከክስተቱ ጋር ሳይሆን ክስተቱን በመመልከት ውጤት ነው, እና ይህ ውጤት ከሌሎች ነገሮች በተጨማሪ የኳንተም ነገርን ባህሪያት ለመለካት በመሳሪያው ዓይነት ምርጫ ላይ የተመሰረተ ነው. የኳንተም ሜካኒክስ የእንደዚህ አይነት ምልከታ ውጤቶችን ያለምንም የዘፈቀደ ሁኔታ ያብራራል እና ይተነብያል።
በኳንተም እኩልታዎች እና ክላሲካል መካከል ያለው ጠቃሚ ልዩነት የኳንተም ስርዓት ራሱ የሞገድ ተግባር የማይታይ በመሆኑ እና በእሱ እርዳታ የሚሰላው ሁሉም መጠኖች ግምታዊ ትርጉም አላቸው። በተጨማሪም፣ በኳንተም ሜካኒክስ ውስጥ ያለው የመሆን ፅንሰ-ሀሳብ በመሠረቱ የሂደቶችን ዝርዝሮች ካለማወቅ እንደመመዘኛ ከተለመደው የይሆናል ግንዛቤ የተለየ ነው። በኳንተም ሜካኒክስ ውስጥ ያለው ዕድል የግለሰባዊ የኳንተም ክስተት ውስጣዊ ንብረት ነው ፣ እሱ በመነሻ እና ከመለኪያዎች ገለልተኛ ነው ፣ እና የመለኪያ ውጤቶችን የሚወክል መንገድ አይደለም። በዚህ መሠረት በኳንተም ሜካኒክስ ውስጥ የሱፐርላይዜሽን መርህ የሚያመለክተው ፕሮባቢሊቲዎችን ሳይሆን ፕሮባቢሊቲስ ስፋቶችን ነው. በተጨማሪም፣ በክስተቶች ፕሮባቢሊቲካል ተፈጥሮ የተነሳ፣ የኳንተም ስቴቶች ልዕለ አቀማመጥ ከጥንታዊው እይታ አንፃር የማይጣጣሙ ግዛቶችን ሊያካትት ይችላል ፣ ለምሳሌ ፣ በተንፀባረቁ እና በሚተላለፉ ስክሪን ድንበር ላይ ያሉ የተንፀባረቁ እና የሚተላለፉ የፎቶኖች ግዛቶች ፣ ወይም አማራጭ ግዛቶች በታዋቂው የጣልቃ ገብነት ሙከራ ውስጥ በማናቸውም መሰንጠቂያዎች ውስጥ የሚያልፍ ኤሌክትሮን።
የኳንተም ሜካኒኮችን ፕሮባቢሊቲካዊ ትርጓሜ ውድቅ ማድረጉ የኳንተም ሜካኒኮችን መሰረታዊ መርሆች ለማሻሻል ብዙ ሙከራዎችን አድርጓል። ከእንደዚህ አይነት ሙከራዎች አንዱ የተደበቁ መለኪያዎችን ወደ ኳንተም ሜካኒክስ ማስገባቱ ሲሆን ይህም በምክንያታዊነት ጥብቅ ህጎች መሰረት ይለዋወጣል, እና በኳንተም ሜካኒክስ ውስጥ ያለው የገለፃው ፕሮባቢሊቲ ተፈጥሮ በእነዚህ መለኪያዎች ላይ በአማካይ ሲከሰት ነው. የተደበቁ መለኪያዎችን ወደ ኳንተም ሜካኒክስ ማስተዋወቅ የማይቻል መሆኑን የሚያረጋግጥ የፖስታ ቤቶችን ስርዓት ሳይጥስ በጄ. ቮን ኑማን በ 1929 ተሰጥቷል ። የኳንተም መካኒኮችን የመለጠፍ ስርዓት የበለጠ ዝርዝር ትንታኔ በጄ.ቤል በ1965 ተካሄዷል። የቤል አለመመጣጠን (1972) የሚባሉት የሙከራ ማረጋገጫዎች በአጠቃላይ ተቀባይነት ያለውን የኳንተም ሜካኒክስ እቅድ አረጋግጠዋል።
በአሁኑ ጊዜ የኳንተም ሜካኒክስ የተሟላ ንድፈ ሐሳብ ሲሆን ሁልጊዜ ትክክለኛ ትንበያዎችን በተግባራዊነቱ ገደብ ውስጥ ይሰጣል። እሱን ለማሻሻል የተደረጉት ሙከራዎች ሁሉ (ከነሱ ውስጥ አስሩ የሚታወቁ ናቸው) አወቃቀሩን አልቀየሩም ፣ ግን ስለ ኳንተም ክስተቶች አዲስ የሳይንስ ቅርንጫፎች መሠረት ጥለዋል-ኳንተም ኤሌክትሮዳይናሚክስ ፣ ኳንተም መስክ ንድፈ-ሀሳብ ፣ የኤሌክትሮ ደካማ መስተጋብር ፅንሰ-ሀሳብ ፣ ኳንተም ክሮሞዳይናሚክስ ፣ ኳንተም ቲዎሪ የስበት ኃይል, የሕብረቁምፊዎች ንድፈ ሃሳብ እና የሱፐር ሕብረቁምፊዎች, ወዘተ.
የኳንተም ሜካኒክስ እንደ ክላሲካል ሜካኒክስ፣ የኤሌክትሪክ ዶክትሪን፣ የአንፃራዊነት ፅንሰ-ሀሳብ እና የኪነቲክ ቲዎሪ ካሉ ሳይንሳዊ ግኝቶች መካከል አንዱ ነው። ምንም ዓይነት ፊዚካል ቲዎሪ በተፈጥሮ ውስጥ እንደዚህ ያለ ሰፊ የአካል ክስተቶችን ያብራራ የለም፡ በ20ኛው ክፍለ ዘመን ከተሰጡት 94 የፊዚክስ የኖቤል ሽልማቶች ውስጥ 12ቱ ብቻ ከኳንተም ፊዚክስ ጋር በቀጥታ የተገናኙ አይደሉም። የኳንተም ሜካኒክስ ስለ አካባቢው ተፈጥሮ የእውቀት አጠቃላይ ስርዓት ከኳንተም ክስተቶች አስተምህሮ ወሰን እጅግ የላቀ ነው-በዘመናዊ ፊዚክስ ፣ ኬሚስትሪ እና ባዮሎጂ ውስጥ የግንኙነት ቋንቋን ፈጠረ ፣ የፍልስፍና ፍልስፍና እንዲሻሻል አድርጓል። ሳይንስ እና የእውቀት ፅንሰ-ሀሳብ እና የቴክኖሎጂ ውጤቶቹ አሁንም የዘመናዊውን ስልጣኔ እድገት አቅጣጫ ይወስናሉ።
Lit.: Neumann I. የኳንተም መካኒኮች የሂሳብ መሠረቶች። ኤም., 1964; Davydov A.S. ኳንተም መካኒኮች። 2ኛ እትም። ኤም., 1973; Dirac P. የኳንተም ሜካኒክስ መርሆዎች. 2ኛ እትም። ኤም., 1979; Blokhintsev D.I የኳንተም ሜካኒክስ መሰረታዊ ነገሮች። 7ኛ እትም። ሴንት ፒተርስበርግ, 2004; ላንዳው ኤል.ዲ.፣ ሊፍሺትስ ኢ.ኤም. ኳንተም መካኒኮች። አንጻራዊ ያልሆነ ቲዎሪ። 5ኛ እትም። ኤም., 2004; ፌይንማን አር.፣ ላይተን አር.፣ ሳንድስ ኤም. ኳንተም መካኒኮች። 3 ኛ እትም. ኤም., 2004; Ponomarev L.I. በኳንተም ምልክት ስር. 2ኛ እትም። ኤም., 2007; ፎክ ቪ.ኤ. የኳንተም መካኒኮች ጅምር። 5ኛ እትም። ኤም., 2008.
"ኳንተም" የሚለው ቃል ከላቲን የመጣ ነው ኳንተም("ምን ያህል, ስንት") እና እንግሊዝኛ ኳንተም("ብዛት፣ ክፍል፣ ኳንተም")። "ሜካኒክስ" ለቁስ አካል እንቅስቃሴ ሳይንስ የተሰጠው ስም ለረጅም ጊዜ ነው. በዚህ መሠረት “ኳንተም ሜካኒክስ” የሚለው ቃል የቁስ አካላት እንቅስቃሴ ሳይንስ ማለት ነው (ወይም በዘመናዊ ሳይንሳዊ ቋንቋ ፣ የእንቅስቃሴ ሳይንስ)። በቁጥር የተገመተጉዳይ)። “ኳንተም” የሚለው ቃል የተፈጠረው በጀርመናዊው የፊዚክስ ሊቅ ማክስ ፕላንክ (እ.ኤ.አ.) ሴሜ.የፕላንክ ቋሚ) የብርሃንን ከአቶሞች ጋር ያለውን ግንኙነት ለመግለጽ.
የኳንተም ሜካኒክስ ብዙውን ጊዜ የእኛን የጋራ አስተሳሰብ ጽንሰ-ሀሳቦች ይቃረናል። እና ሁሉም ምክንያቱም የጋራ አእምሮ ከዕለት ተዕለት ልምምዶች የተወሰዱ ነገሮችን ይነግረናል እና በእለት ተእለት ልምዳችን ውስጥ ከትላልቅ ነገሮች እና ከማክሮ አለም ክስተቶች ጋር ብቻ መገናኘት አለብን ፣ እና በአቶሚክ እና ንዑስ-አቶሚክ ደረጃ ፣ የቁሳቁስ ቅንጣቶች ፍጹም የተለየ ባህሪ አላቸው። የሃይዘንበርግ እርግጠኛ አለመሆን መርህ የእነዚህን ልዩነቶች ትርጉም በትክክል ይዘረዝራል። በማክሮ አለም ውስጥ የማንኛውንም ነገር ቦታ (ለምሳሌ ይህ መጽሐፍ) በአስተማማኝ እና በማያሻማ ሁኔታ መወሰን እንችላለን። ገዢ፣ ራዳር፣ ሶናር፣ ፎቶሜትሪ ወይም ሌላ የመለኪያ ዘዴ ብንጠቀም ምንም ለውጥ አያመጣም፣ የመለኪያ ውጤቶቹ ተጨባጭ እና ከመጽሐፉ አቀማመጥ ነፃ ይሆናሉ (በእርግጥ በመለኪያ ሂደት ውስጥ ጥንቃቄ ካደረጉ)። ማለትም አንዳንድ እርግጠኛ አለመሆን እና አለመሳሳት ሊኖሩ ይችላሉ - ነገር ግን በመለኪያ መሳሪያዎች ውስን አቅም እና በእይታ ስህተቶች ምክንያት። የበለጠ ትክክለኛ እና አስተማማኝ ውጤቶችን ለማግኘት የበለጠ ትክክለኛ የሆነ የመለኪያ መሳሪያ መውሰድ እና ያለስህተት ለመጠቀም መሞከር አለብን።
አሁን፣ ከመጽሃፉ መጋጠሚያዎች ይልቅ የማይክሮፓርቲክል መጋጠሚያዎችን ለምሳሌ ኤሌክትሮን መለካት ካለብን በመለኪያ መሳሪያው እና በመለኪያው ነገር መካከል ያለውን መስተጋብር ቸል ማለት አንችልም። የገዥ ወይም ሌላ የመለኪያ መሳሪያ በመፅሃፍ ላይ ያለው ተጽእኖ እዚህ ግባ የሚባል አይደለም እና የመለኪያ ውጤቱን አይጎዳውም ነገር ግን የኤሌክትሮን የቦታ መጋጠሚያዎችን ለመለካት ፎቶን ፣ ሌላ ኤሌክትሮን ወይም ሌላ የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣትን ማስጀመር አለብን። በአቅጣጫው ከተለካው ኤሌክትሮን ጋር የሚወዳደር ሃይሎች እና ልዩነቶችን ይለካሉ. ነገር ግን በተመሳሳይ ጊዜ, ኤሌክትሮን ራሱ, የመለኪያው ነገር, ከዚህ ቅንጣት ጋር በመገናኘቱ ምክንያት በቦታ ውስጥ ያለውን ቦታ ይለውጣል. ስለዚህ የመለኪያው ተግባር በተለካው ነገር አቀማመጥ ላይ ለውጥ ያመጣል, እና የመለኪያው ትክክለኛ አለመሆኑ የሚወሰነው በመለኪያው ትክክለኛነት እንጂ በመለኪያ መሳሪያው ትክክለኛነት አይደለም. ይህ ሁኔታ በጥቃቅን ሁኔታዎች ውስጥ ልንቋቋመው የምንገደድበት ሁኔታ ነው. መለካት ያለ መስተጋብር የማይቻል ነው, እና መስተጋብር በሚለካው ነገር ላይ ተጽእኖ ሳያደርጉ እና በውጤቱም, የመለኪያ ውጤቶችን በማዛባት የማይቻል ነው.
የዚህ መስተጋብር ውጤት አንድ ነገር ብቻ ነው ሊባል የሚችለው፡-
የቦታ መጋጠሚያዎች እርግጠኛ አለመሆን × ቅንጣት ፍጥነት እርግጠኛ አለመሆን > ሸ/ኤም,
ወይም በሂሳብ አነጋገር፡-
Δ x × Δ ቁ > ሸ/ኤም
የት Δ xእና Δ ቪ—የንጥሉ የቦታ አቀማመጥ እና ፍጥነት እርግጠኛ አለመሆን ፣ ሰ -የፕላንክ ቋሚ, እና ሜትር -ቅንጣት ክብደት.
በዚህ መሠረት የኤሌክትሮን ብቻ ሳይሆን የማንኛውንም ንዑስ ንኡስ ክፍልፋይ የቦታ መጋጠሚያዎች ሲወስኑ እርግጠኛ አለመሆን እና መጋጠሚያዎች ብቻ ሳይሆን እንደ ፍጥነት ያሉ ሌሎች የንዑሳን ባህሪያትንም ሲወስኑ ጥርጣሬ ይፈጠራል። የእንደዚህ አይነት ጥንድ እርስ በርስ የሚዛመዱ የንጥሎች ባህሪያት የመለኪያ ስህተት በተመሳሳይ መንገድ ይወሰናል (የሌላ ጥንድ ምሳሌ በኤሌክትሮን የሚመነጨው ኃይል እና የሚወጣበት ጊዜ ነው). ማለትም እኛ ለምሳሌ የኤሌክትሮኖችን የቦታ አቀማመጥ በከፍተኛ ትክክለኛነት ለመለካት ከቻልን ፣ ከዚያ እኛ በጊዜ ውስጥ በተመሳሳይ ቅጽበትእኛ የፍጥነቱ ግልጽ ያልሆነ ሀሳብ ብቻ አለን ፣ እና በተቃራኒው። በተፈጥሮ, በእውነተኛ ልኬቶች ወደ እነዚህ ሁለት ጽንፎች ላይ አይደርስም, እና ሁኔታው ሁልጊዜም መሃል ላይ ነው. ማለትም፣ ለምሳሌ የኤሌክትሮኖችን አቀማመጥ ከ10-6 ሜትር ትክክለኛነት ለመለካት ከቻልን ፍጥነቱን በጥሩ ሁኔታ 650 ሜ/ሰ በሆነ ፍጥነት መለካት እንችላለን።
እርግጠኛ ባልሆነ መርህ ምክንያት የኳንተም ማይክሮዌል ዕቃዎች መግለጫ የኒውቶኒያን ማክሮ ዓለም ዕቃዎች ከተለመደው መግለጫ የተለየ ተፈጥሮ ነው። ሜካኒካል እንቅስቃሴን ለመግለጽ ከምንጠቀምባቸው የቦታ መጋጠሚያዎች እና ፍጥነት ይልቅ ለምሳሌ በቢልያርድ ጠረጴዛ ላይ ያለ ኳስ ፣ በኳንተም ሜካኒክስ ዕቃዎች በሚባሉት ይገለፃሉ ። የሞገድ ተግባር.የ "ማዕበል" ግርዶሽ በሚለካበት ጊዜ በጠፈር ውስጥ ያለውን ቅንጣት የማግኘት ከፍተኛው እድል ጋር ይዛመዳል። የእንደዚህ አይነት ሞገድ እንቅስቃሴ በ Schrödinger እኩልታ ይገለጻል, ይህም የኳንተም ስርዓት ሁኔታ በጊዜ ሂደት እንዴት እንደሚለወጥ ይነግረናል.
በ Schrödinger እኩልታ የተሳለው በማይክሮ ዓለሙ ውስጥ ያሉ የኳንተም ክስተቶች ምስል ቅንጣቶች በውቅያኖስ ጠፈር ላይ ከሚሰራጩት ነጠላ ሞገዶች ጋር ይመሳሰላሉ። በጊዜ ሂደት የማዕበሉ ግርዶሽ (እንደ ኤሌክትሮን ያለ ህዋ ላይ ቅንጣትን ለማግኘት ካለው ከፍተኛ እድል ጋር የሚዛመድ) በማዕበል ተግባር መሰረት በጠፈር ውስጥ ይንቀሳቀሳል፣ ይህም የዚህ ልዩነት እኩልታ መፍትሄ ነው። በዚህ መሠረት፣ በተለምዶ እንደ ቅንጣት የምናስበው፣ በኳንተም ደረጃ፣ በርካታ የሞገድ ባህሪያትን ያሳያል።
የማይክሮ ዓለም ነገሮች ማዕበል እና ኮርፐስኩላር ባህሪያት ማስተባበር ( ሴሜ.የዲ ብሮግሊ ግንኙነት) የፊዚክስ ሊቃውንት የኳንተም ዓለምን ነገሮች እንደ ቅንጣቶች ወይም ሞገዶች ሳይሆን እንደ መካከለኛ እና ሞገድ እና ኮርፐስኩላር ንብረቶችን ለመቁጠር ከተስማሙ በኋላ ሊሆን ቻለ። በኒውቶኒያን ሜካኒክስ ውስጥ እንደዚህ ካሉ ነገሮች ጋር ምንም ተመሳሳይ ነገሮች የሉም። ምንም እንኳን እንደዚህ አይነት መፍትሄ ቢኖረውም, አሁንም በኳንተም ሜካኒክስ ውስጥ ብዙ አያዎአዊ ነገሮች አሉ ( ሴሜ.የቤል ቲዎረም) ፣ ማንም ሰው በማይክሮ ዓለሙ ውስጥ የተከሰቱትን ሂደቶች ለመግለፅ የተሻለ ሞዴል እስካሁን አላቀረበም።