Czytaj więcej"/> Drukuj
Mechanika_kwantowa -
Mechanika kwantowa jest teorią opisującą bardzo małe obiekty mikroskopowe takie jak atom. Jej granicą dla większych rozmiarów lub znacznych energii, czy pędów jest mechaniki klasycznej. Dla zjawisk zachodzących w mikroświecie konieczne jest stosowanie mechaniki kwantowej gdyż mechanika klasyczna nie daje poprawnego opisu tych zjawisk. Analiza zjawisk z wykorzystaniem mechaniki kwantowej wymaga jednak skomplikowanych obliczeń, jest to teoria znacznie bardziej złożona matematycznie i pojęciowo. Dlatego jeśli to możliwe, a jest tak jedynie w bardzo szczególnych wypadkach, do analizy zjawisk w mikroświecie czasami nadal stosuje się także mechanikę klasyczną.
Mechanika_kwantowa -
Zasady mechaniki kwantowej są obecnie paradygmatem fizyki i chemii i określają sposób patrzenia na wszelkie zjawiska badane w tych dziedzinach, także zjawiska których opis prowadzi się przy użyciu mechaniki klasycznej: staramy się wówczas wykazać, że jest to klasyczna granica opisu kwantowego. Stanowi ona podstawę badawcze takich działów nauki jak: fizyki ciała stałego, chemii kwantowej, fizyki jądrowej, fizyki cząstek elementarnych czy astrofizyki. Wraz z Szczególną Teorią Względności, mechanika kwantowa jest podstawą opisu wszelkich zjawisk fizycznych.
Terminy fizyka kwantowa czy teoria kwantowa są synonimami mechaniki kwantowej.
Podstawy mechaniki kwantowej zostały ustalone na początku 20 wieku przez : Maxa Plancka, Alberta Einsteina, Nielsa Bohra, Wernera Heisenberga, Erwina Schrödingera, Maxa Borna, Paula Diraca, Richarda Feynmana i innych.
Ogólną wskazówką mówiącą, kiedy należy użyć mechaniki kwantowej by uniknąć znaczących błędów, jest porównanie długości fali de Broglie'a z wielkością analizowanego układu fizycznego. Jeśli są to wielkości zbliżone do siebie, zastosowanie mechaniki klasycznej da najpewniej nieprawidłowe wyniki.
Nierelatywistyczna mechanika kwantowa pozostaje słuszna dopóki stosuje się ją w odniesieniu do ciał poruszających się z prędkościami dużo mniejszymi od prędkości światła. Jej uogólnieniem jest relatywistyczna mechanika kwantowa, która pozostaje słuszna dla ciał o dowolnej prędkości.

Historia

Pod koniec XIX wieku fizykę uważano za najbardziej kompletną ze wszystkich nauk ścisłych (patrz historia fizyki). Istniało jedynie kilka słabo zbadanych problemów, których rozwiązanie spodziewano się wkrótce otrzymać, jakkolwiek nie przypuszczano, by te rezultaty miały znaczący wpływ na fizyczny obraz świata. Bardzo niewielu ludzi zdawało sobie sprawę z wagi nierozwiązanych problemów, do których w szczególności należał problem promieniowania ciała doskonale czarnego. Bliższe badania promieniowania, ciała doskonale czarnego, zjawiska fotoelektrycznego a także zjawiska Comptona sprawiły, że całkowicie zmieniło się nasze postrzeganie świata.

Sformułowanie matematyczne

Matematycznie ścisłe sformułowanie mechaniki kwantowej pochodzi od Paula Diraca i Johna von Neumanna. W tym sformułowaniu stan układu kwantowego (stan czysty) reprezentowany jest przez wektor jednostkowy (nazywany wektorem stanu) w zespolonej przestrzeni Hilberta (nazywanej często przestrzenią stanów układu fizycznego).
Każda wielkość fizyczna (obserwabla) reprezentowana jest przez Hermitowski (lub samosprzężony) operator liniowy działający w przestrzeni stanów (przestrzeni Hilberta). Zbiór wartości własnych tego operatora, nazywany widmem operatora, interpretujemy jako zbiór możliwych wartości obserwowalnych (pomiarowych). Dla hermitowskich operatorów wartości w widmie są liczbami rzeczywistymi co stanowi motywacje ich wprowadzenia w takiej a nie innej roli. Stany własne tego operatora do tych wartości własnych interpretujemy jako możliwe stany, w których znajdzie się układ po dokonaniu pomiaru.
Alternatywnym sfromułowaniem jest feynmanowskie funcjonalne całkowanie po trajektoriach. Jest to odpowiednik zasady działania w mechanice klasycznej.
Patrz też: Sformułowanie matematyczne mechaniki kwantowej

Zjawiska opisywane przez mechanikę kwantową

Obok zjawisk bedących inspiracją do budowy mechaniki kwantowej jej wielki sukces wiąże się z prawidłowym opisem następujących zjawisk:

Konsekwencje filozoficzne

Rozwój mechaniki kwantowej wywarł ogromny wpływ na współczesną filozofię. Istotny wpływ wywarła interpretacja Kopenhaska związana z Nielsem Bohrem. Zgodnie z tą interpretacją, probabilistyczna natura mechaniki kwantowej nie może być wyjaśniona w ramach innej deterministycznej teorii, ale jest odbiciem probabilistycznej natury samego Wszechświata.
Albert Einstein, będący jednym z twórców mechaniki kwantowej, był przeciwny interpretacji Kopenhaskiej - uważał, że powinna istnieć ukryta deterministyczna teoria u podstaw mechaniki kwantowej, którą w obecnej postaci uważał za teorię niedokończoną.
Interpretacja Bohma, sformułowana przez Davida Bohma, postuluje istnienie uniwersalnej funkcji falowej (równanie Schrödingera), która pozwala odległym cząstkom na oddziaływanie natychmiastowe.

Literatura i inne publikacje

Źródła zewnetrzne

Materiał wydrukowany z portalu zgapa.pl dnia 2021-07-30 12:00:41