Основные идеи квантовой механики

В настоящее время математическая модель квантовой механики представляет собой теорию гильбертовых пространств  и действующих в них операторов. Состояние изолированной квантовой  системы – это вектор в гильбертовом пространстве, причем постулируется, что  задание вектора состояния –  это суть задание полной информации о квантовой системе. Наблюдаемым  физическим величинам, соответствуют  определенные самосопряженные операторы  в этом пространстве, а результатам  измерения соответствующей физической величины отвечают средние значения этих операторов по заданному вектору  состояний. Эволюция квантовой системы  со временем также определяется с  помощью оператора эволюции, который, в свою очередь, выражается через  гамильтониан системы. В некоторых  ситуациях, структура этого пространства и действующих в нём операторов выглядит существенно проще не в  абстрактном виде, а в координатном представления, в котором вместо вектора состояния используется его разложение по базису координатного  представления, т.е. волновая функция. Уравнение эволюции во времени в  этом случае имеет вид дифференциального  уравнения в частных производных  и является уравнением Шредингера. Введение операторов распахнуло перед  физиками ворота в неожиданно богатый  и разнообразный микроскопический мир, в котором творческое воображение  и экспериментальное наблюдение достаточно успешно сочетаются друг с другом. Ныне, через более чем пятьдесят лет после введения операторов в квантовую механику, их значение по-прежнему остается предметом горячих дискуссий. Исторически введение операторов связано с существованием энергетических уровней, но теперь операторы применяются даже в классической физике. Их значение намного превзошло ожидания основателей квантовой механики. Микроскопический мир подчиняется законам, имеющим качественно новую структуру. В этой связи, важным свойством квантовой механики является принцип соответствия: в рамках квантовой механики доказывается, что в пределе больших энергий (квазиклассический предел) и в случае, когда квантовая система взаимодействует с внешним миром (декогеренция), уравнения квантовой механики редуцируются в уравнения классической физики. Таким образом, квантовая механика не противоречит классической физике, а лишь дополняет её на микроскопических масштабах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Квантовая механика изучает  движение и взаимодействие микрочастиц. В основе работы Планка, Эйнштейна, Бора, де Бройля, Гейзенберга, Шредингера. Содержит два основных положения:

электрон имеет двойственную природу – обладает свойствами частицы  и волны;

как частица имеет массу  и заряд, однако движение электрона – волновой процесс (например дифракция электронов).

Основные идеи квантовой  механики: 

атомы или молекулы испускают  или поглощают электромагнитное излучение при изменении своего энергетического состояния;

атомы или молекулы могут  существовать только в определенных энергетических состояниях. Когда атом или молекула изменяет свое энергетическое состояние, они должны испустить  или поглотить такое количество энергии, чтобы можно было перейти  в новое энергетическое состояние («условие квантования»);

энергетическое состояние  атома или молекулы может быть описано при помощи определенного  набора чисел, называемых квантовыми числами.

Квантовые частицы подчиняются  определенным законам, являясь чем-то средним между обычными частицами  и волнами. Для описания состояния  электрона используется комплексная  вероятность. Чем больше допустимая неопределенность импульса, тем точнее можно определить координату микрочастицы и наоборот. Квантовые частицы  не всегда могут находиться в произвольном состоянии. Основное уравнение квантовой  механики – уравнение Шредингера, математический аппарат – теория матриц, теория групп, операторы, теория вероятностей.

Квантовая механика дополняет  классическую физику в микроскопических масштабах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

Гнатюк В.И. Концепции  современного естествознания. – М: 2006.

Грушевицкая Т.Г. Концепции современного естествознания. – М: Высш. Школа, 2006.

Грэхэм Л. Квантовая механика М.,2000.

Джеммер М. Эволюция понятий квантовой механики. М., 1985

Кожевников Н.М. Концепции  Современного Естествознания – М, 2007.

Найдыш В.М. Концепции современного естествознания – М., 2004.

Панкратов С.С. Колдовское исчисление // Наука и техника, 2004, №10.

Стадницкий, С.Е. Стадницкий, А.Е. Теория всего. Основы квантовой механики элементарных частиц, гравитации и антигравитации – М., 2007.

Тарасов Л.В. Основы квантовой  механики – М.: ЛКИ, 2008.

Шпольский А.А. Атомная физика – М-С-Пб., 2000.