Естественные науки
Объясните про дуализм, как одна частица может быть целой волной, и что такое эта волна???
Не пойму, электромагнитное поле выходит это некий эфир? ? Почему и как эта волна идёт? не по воде же? В классе 7 объясняли, что свет это частица и волна, честно говоря, я запутался и не смог понять как это так, сначала вообще не понимал, затем думал что волна образована из этих самых частиц (как песчинки рассыпанные на листе металла, при ударе об которого на нём образуются волноподобные рисунки из песка) . А недавно смотрел книгу там из атома вылетает фотон (ну об лазерах читал там о металлическом блеске говорилось) но он изображен волной О_о как одна частица может быть волной, или под волной и подразумевают частицу? Либо ещё неизвестно что это? Тогда волна чего? Электромагнитных полей? А где это поле? Вокруг и оно не возмутимо, если его не трогать?
Если Вас действительно интересует этот вопрос, я настоятельно рекомендую Вам прочитать книгу Брайана Грина "Элегантная Вселенная". Ну, может, даже и всю книгу, а интересующую главу. Там очень понятно и доходчиво всё объяснено.
На самом деле, не только свет, но и всё вещество обладает волновыми свойствами. Длина волны вещества пропорциональна постоянной Планка, а она оччччень маленькая, поэтому волновые характеристики заметны только в микромире. Возьмем, к примеру, электрон - он и частица, и волна. Электронная волна интерпретируется с точки зрения вероятности. В тех местах, где амлитуда (вернее, квадрат амплитуды) волны больше - обнаружение электрона более вероятно; там, где амлитуда меньше - вероятность обнаружения электрона меньше.
Допустим, что электронные волны обладают теми же свойствами, что и другие волны - например, они могут сталкиваться с препятствиями и образовывать вторичные волны. Но в рамках вероятностного описания из этого не следует, что сам электрон распадается на части. Это означает лишь, что имеются области, в которых электрон может появиться с ненулевой вероятностью. На практике это означает, что если мы будем снова и снова повторять совершенно одинаковый эксперимент с электроном, касающийся, например, измерения его положения, мы не будем всегда получать одинаковый результат. Повторяющиеся эксперименты дадут набор различных результатов, в которых частота появления электрона в заданном месте будет функцией плотности вероятности электронной волны. Если функция плотности вероятности для точки А в 2 раза больше, чем для точки В, то при многократном повторении опыта мы увидим, что электрон будет обнаруживаться в точке А в два раза чаще, чем в точке В. Точный результат эксперимента не может быть предсказан, можно предсказать лишь вероятность данного возможного исхода.
Таким образом, мы имеем, что частица (в нашем случае - электрон) остается частицей. Волна создаётся не самими частицами или их частями (частица остается целой) . Под волной понимается вероятностная волна, то есть волна вероятности обнаружения частицы в том или ином месте. Эрвин Шрёдингер предложил уравнение, которое определяет форму и эволюцию таких вероятностных волн, или волновых функций.
Такая - вероятностая - интерпретация волны - преобладает в теории квантовой механики. Существуют и другие точки зрения, например точка зрения Ричарда Фейнмана. По его мнению, с электроном не нужно связывать никакой вероятностной волны. Пусть есть источник электрона и какая-то точка, в которую должен попасть электрон. По мнению Фейнмана, на отрезке от источника до точки электрон перемещается по всем возможным направлениям одновременно. И вероятность того, что электрон (который во всех отношениях проявляет себя частицей) появится в заданной точке определяется суммарным эффектом от всех возможных путей, ведущих в эту точку. Этот подход называется "фейнмановское суммирование по путям". Но общепринятой, повторюсь, является вероятностная интерпретация.
На самом деле, не только свет, но и всё вещество обладает волновыми свойствами. Длина волны вещества пропорциональна постоянной Планка, а она оччччень маленькая, поэтому волновые характеристики заметны только в микромире. Возьмем, к примеру, электрон - он и частица, и волна. Электронная волна интерпретируется с точки зрения вероятности. В тех местах, где амлитуда (вернее, квадрат амплитуды) волны больше - обнаружение электрона более вероятно; там, где амлитуда меньше - вероятность обнаружения электрона меньше.
Допустим, что электронные волны обладают теми же свойствами, что и другие волны - например, они могут сталкиваться с препятствиями и образовывать вторичные волны. Но в рамках вероятностного описания из этого не следует, что сам электрон распадается на части. Это означает лишь, что имеются области, в которых электрон может появиться с ненулевой вероятностью. На практике это означает, что если мы будем снова и снова повторять совершенно одинаковый эксперимент с электроном, касающийся, например, измерения его положения, мы не будем всегда получать одинаковый результат. Повторяющиеся эксперименты дадут набор различных результатов, в которых частота появления электрона в заданном месте будет функцией плотности вероятности электронной волны. Если функция плотности вероятности для точки А в 2 раза больше, чем для точки В, то при многократном повторении опыта мы увидим, что электрон будет обнаруживаться в точке А в два раза чаще, чем в точке В. Точный результат эксперимента не может быть предсказан, можно предсказать лишь вероятность данного возможного исхода.
Таким образом, мы имеем, что частица (в нашем случае - электрон) остается частицей. Волна создаётся не самими частицами или их частями (частица остается целой) . Под волной понимается вероятностная волна, то есть волна вероятности обнаружения частицы в том или ином месте. Эрвин Шрёдингер предложил уравнение, которое определяет форму и эволюцию таких вероятностных волн, или волновых функций.
Такая - вероятностая - интерпретация волны - преобладает в теории квантовой механики. Существуют и другие точки зрения, например точка зрения Ричарда Фейнмана. По его мнению, с электроном не нужно связывать никакой вероятностной волны. Пусть есть источник электрона и какая-то точка, в которую должен попасть электрон. По мнению Фейнмана, на отрезке от источника до точки электрон перемещается по всем возможным направлениям одновременно. И вероятность того, что электрон (который во всех отношениях проявляет себя частицей) появится в заданной точке определяется суммарным эффектом от всех возможных путей, ведущих в эту точку. Этот подход называется "фейнмановское суммирование по путям". Но общепринятой, повторюсь, является вероятностная интерпретация.
В классической физике есть аналогия этого дуализма.
Это волновой пакет.
Многие волновые пакеты ведут себя как частицы:
1. у них компактные размеры, в которых сосредоточена энергия (а значит и масса, связанная с этой энергией) .
2. при встрече двух волновых пакетов выполняется закон сохранения импульса, как при встрече двух частиц.
3. выполняется принцип неопределенности: чем более локализован волновой пакет, тем в его составе больше монохромных волн (волновых векторов - аналогов импульса в теории волн) , и, наоборот, чем волновой пакет более размазан по пространству, тем более локализован его импульс.
Самым знаменитым примером волнового пакета, который является аналогом устойчивой частицы, является солитон. Большинство примеров волновых пакетов на воде являются аналогами распадающихся частиц, так как из-за дисперсии в линейной системе волновой пакет расплывается.
С электромагнитными волнами то же самое. Можете считать, что фотон это волновой пакет электромагнитных волн. Электромагнитные волны не обладают дисперсией (скорость для всех частот одинакова) , в связи с чем, фотон является устойчивой частицей.
Это волновой пакет.
Многие волновые пакеты ведут себя как частицы:
1. у них компактные размеры, в которых сосредоточена энергия (а значит и масса, связанная с этой энергией) .
2. при встрече двух волновых пакетов выполняется закон сохранения импульса, как при встрече двух частиц.
3. выполняется принцип неопределенности: чем более локализован волновой пакет, тем в его составе больше монохромных волн (волновых векторов - аналогов импульса в теории волн) , и, наоборот, чем волновой пакет более размазан по пространству, тем более локализован его импульс.
Самым знаменитым примером волнового пакета, который является аналогом устойчивой частицы, является солитон. Большинство примеров волновых пакетов на воде являются аналогами распадающихся частиц, так как из-за дисперсии в линейной системе волновой пакет расплывается.
С электромагнитными волнами то же самое. Можете считать, что фотон это волновой пакет электромагнитных волн. Электромагнитные волны не обладают дисперсией (скорость для всех частот одинакова) , в связи с чем, фотон является устойчивой частицей.
У вас проблема, как не странно - в самом первом слове.
"Объяснить" означает свести к чему-то такому, что кажется простым и естественным. А простым нам кажется то, к чему мы ПРИВЫКЛИ с раннего детства. Но мы привыкли только к малому числу объектов, причем - только в некотором масштабе.
В микромере объекты не похожи на то, что нам привычно - они и не мячики, и не волны на воде.
Их свойства можно только условно сопоставить с тем, что мы привыкли видеть вокруг. По большому счету их вообще нельзя представить, их можно только описать уравнениями.
"Объяснить" означает свести к чему-то такому, что кажется простым и естественным. А простым нам кажется то, к чему мы ПРИВЫКЛИ с раннего детства. Но мы привыкли только к малому числу объектов, причем - только в некотором масштабе.
В микромере объекты не похожи на то, что нам привычно - они и не мячики, и не волны на воде.
Их свойства можно только условно сопоставить с тем, что мы привыкли видеть вокруг. По большому счету их вообще нельзя представить, их можно только описать уравнениями.
Все очень просто. Богу принесли на утверждение два проекта. В одном электрон (и другие частицы) были именно частицами. В другом - волнами. И каждый автор доказывал, что именно его проект - правильный. Богу надоел этот спор и он сказал: пусть будет и то, и другое. Боже, но это невозможно - завопили оба автора. Как это "невозможно"?! "Я бог или не бог?!!! " "Да будет так! " Вот так и получилось то, что получилось.
Добавлю, как объяснил это в своих научно-популярных лекциях "Характер физических законов" один из самых выдающихся физиков второй половины прошлого века Ричард Фейнман
"Когда электроны были только что открыты, казалось, что они ведут себя точно так же, как частицы (или пули) . Проще простого. Но дальнейшие опыты, например с электронной дифракцией, показали, что они ведут себя как волны. И чем дальше шло время, тем более и более неясным становилось, как же они ведут себя - как корпускулы или как волны. Все выглядело то так, то этак.
Все нараставшая путаница была разрешена в 1925-1926 гг. открытием точных уравнений квантовой механики. Теперь мы знаем, как ведут себя электроны или свет. Но как я могу назвать такой характер поведения? Сказать, что они ведут себя как частицы, значило бы создавать у вас неправильное представление. То же самое получится, если я скажу, что они ведут себя как волны. Они ведут себя таким образом, что это ни в коей степени не напоминает чего-нибудь, с чем вы сталкивались раньше. ..Просто-напросто все то, что происходит в очень маленьком масштабе, происходит совсем по-другому. ..Правда, здесь есть по крайней мере одно обстоятельство, облегчающее наше положение. Электроны ведут себя в указанном отношении точно так же, как и фотоны. И те и другие ведут себя необычным образом, но зато одинаково. "
"Когда электроны были только что открыты, казалось, что они ведут себя точно так же, как частицы (или пули) . Проще простого. Но дальнейшие опыты, например с электронной дифракцией, показали, что они ведут себя как волны. И чем дальше шло время, тем более и более неясным становилось, как же они ведут себя - как корпускулы или как волны. Все выглядело то так, то этак.
Все нараставшая путаница была разрешена в 1925-1926 гг. открытием точных уравнений квантовой механики. Теперь мы знаем, как ведут себя электроны или свет. Но как я могу назвать такой характер поведения? Сказать, что они ведут себя как частицы, значило бы создавать у вас неправильное представление. То же самое получится, если я скажу, что они ведут себя как волны. Они ведут себя таким образом, что это ни в коей степени не напоминает чего-нибудь, с чем вы сталкивались раньше. ..Просто-напросто все то, что происходит в очень маленьком масштабе, происходит совсем по-другому. ..Правда, здесь есть по крайней мере одно обстоятельство, облегчающее наше положение. Электроны ведут себя в указанном отношении точно так же, как и фотоны. И те и другие ведут себя необычным образом, но зато одинаково. "
Вы смешиваете две темы.
1. Электромагнитные волны распространяются в электромагнитном поле. Волны на воде - колеблется уровень воды. Электромагнитные - колеблется уровень поля. Вы отлично сформулировали, что "поле вокруг, и невозмутимо, если не трогать".
2. Объекты микромира имеют странные свойства: есть присущие волне, а есть - частице. С этим приходится примириться. Свет также имеет некоторые свойства частиц.
Надо понять, что фотон это не частица и не волна, а нечто более сложное, что бесполезно пытаться как-то представить. Просто надо знать, что в одних случаях он похож на волну, в других - на частицу.
1. Электромагнитные волны распространяются в электромагнитном поле. Волны на воде - колеблется уровень воды. Электромагнитные - колеблется уровень поля. Вы отлично сформулировали, что "поле вокруг, и невозмутимо, если не трогать".
2. Объекты микромира имеют странные свойства: есть присущие волне, а есть - частице. С этим приходится примириться. Свет также имеет некоторые свойства частиц.
Надо понять, что фотон это не частица и не волна, а нечто более сложное, что бесполезно пытаться как-то представить. Просто надо знать, что в одних случаях он похож на волну, в других - на частицу.
Похожие вопросы
- С какой стати учёные решили,что эксперимент с 2 щелями и квантовый дуализм верны?Что частица и волна одновременно?
- так электромагнитные волны существуют или нет? или же это частицы? свет это не волна? я запутался
- Объясните значение спина (физика элементарных частиц)
- Объясните мне тупику, как прибавлять дробное число с целой частью к дробному числу.
- Действует ли электромагнитная волна на заряженную частицу?
- Фотон - частица и волна?
- Свет это частица или волна?
- Объясните, пожалуйста, как свет может быть волной?
- Теории о двойственном характере электрона (волна и частица одновременно ) оказались надуманными и несостоятельными? (см
- Волны света распространяются вместе с частицей (дуализм) , а инфракрасные, рентгеновские??