Естественные науки

Не могу понять квантовую механику, обьясните в двух словах.

запросто...

Истоки
Вы таки не поверите, но ещё эдак за тысячу лет до нашей эры некоторые истинно арийские британские ученые фантазировали на означенную тему. Картина мира не сильно отличалась от современных представлений ещё тогда. Есть мнение, что адекватную же картину мироздания утверждал некий Дон Хуан Матус в небезызвестной серии книг Карлоса Кастанеды.

Тем временем в Европе отшумело Возрождение и стала появляться собственно наука физика. Сначала разделались с механикой, рычагами, шестерёнками и небесными телами. Следующим пунктом взялись за молекулы, и, к великой радости исследователей, чуть менее чем все тепловые процессы с молекулами оказались тупо механическими. Это был эпик, ЭПИК вин. Из энергии механического движения молекул с лёгкостью вытекали стимпанковские паровые двигатели, Бойли-Мариотты и циклы Карно. Это радостное состояние называлось классическая физика. Временами даже казалось, что так будет вечно и открыто уже всё.

Беда пришла откуда не ждали.

Казалось бы, зная столько всего интересного об энергии и молекулах, будет легко объяснить, почему хреновина, нагретая до тысячи градусов светится красным, а до 9000 — светло-голубым. Ан нет, на этом простейшем вопросе сломало себе мозг немало физиков девятнадцатого века. Таким образом, был обнаружен парадокс: при расчёте общей энергии электромагнитного излучения в замкнутой полости (абсолютно чёрное тело) и посыпалась вся их классическая физика. Расчёты нердов того времени показали, что если Система не врёт, то общая энергия излучения любого абсолютно чёрного тела должна быть бесконечно большой, что тут же им намекнуло, что не всё так просто. На тот момент существовало два основных закона, которыми физики пытались описать происходящее: закон Рэлея-Джинса (хорошо сходился с экспериментом в низкочастотной области, но расходящийся в бесконечность при повышении частоты), и формула Вина, которая вроде как неплохо сходилась с экспериментом, но более точная проверка показала, что при низких частотах она так же фэйлит. Ради пафоса проблему обозвали #ультрафиолетовая_катастрофа, и задумались.

Первым торкнуло Макса Планка. В 1900 году он подогнал решение задачи под ответ, фактически скрестив ужа с ежом обе вышеуказанные формулы в одну, и как бы предположил, что энергия электромагнитной волны может излучаться/поглощаться только целыми порциями, правда объяснить каким образом и почему это происходит он не озаботился. В самом деле, полость чёрного тела замкнута, поэтому в стационарном состоянии там могут существовать лишь стационарные стоячие электромагнитные волны. Чтобы так получилось, они своими узлами должны лежать на границах черного тела, а следовательно, состоять из целого числа полуволн. Смущал тот факт, что энергия основной полуволны не могла быть любой, а должна была быть кратной, по предположению Планка, некоей малой величине, а минимальная энергия, которую может нести волна, пропорциональна её частоте. Планк был первым, чей разум пострадал от квантовой физики и до конца жизни не верил в эту ересь. Однако формула работала с потрясающей точностью, и за это открытие он получил Нобелевскую премию в 1918 году. Что характерно, сначала теория Планка не вызвала у коллег особенного интереса, и лишь спустя несколько лет, когда всплыла проблема фотоэффекта, на нее, наконец, обратили внимание.

В 1905 торкнуло уже Эйнштейна, и он нашел происходящему объяснение, за которое в 1921 получил свой Нобелевский гешефт — именно за это, а не за теорию относительности, как многие тут считают. Изучая фотоэффект, Эйнштейн решил распространить планковскую дискретную модель энергии волны на свет. Он предположил, что свет представляет собой поток микроскопических частиц (фотонов), причем энергия каждого фотона пропорциональна частоте света.

Далее - на лурке )
ИМ
Ильсина Маматова
82 584
Лучший ответ
В двух не получится, получится в трёх: тождественность волн и частиц. Или, другими тремя словами, - корпускулярно-волновой дуализм.
История вопроса в том, что, как верно отметил Русский Гугл, классическая физика оказалась в тупике - ни молекулярная теория, ни новомодный в то время электромагнетизм с его волновой теорией света - не могли объяснить виз спектра излучения абсолютно черного тела. И (несколько позднее) не могли объяснить причину появления линейчатого спектра излучения элементов, хотя б водорода как самого простого.
Математически тупиковую ситуацию удалось разрешить, предположив, что свет обладает не только чисто волновыми свойствами (что в то время считалось уже твёрдо установленным и вообще "да кто ж в этом сомневается?!"), но и корпускулярными. Потому что планковский квант света, как и его эйнштейновская интерпретация, - это частицы. Корпускулы. И вот это в головах хфизиков поначалу не укладывалось. Потому что на протяжении предыдёщих тысячелетий (!) человечество привыкло чётко разделять волны и частицы. Волны были объектом принципиально нелокализуемым и принципиально не способным находиться в покое (стоячие волны не в счёт - они всё равно движутся, просто то, что МЫ ВИДИМ, "как бы стоит"). Частицы, напротив, были олицетворением покоя и чётко заданых координат.
Природа, в своей изощрённости, оказалась хитрее. Оказалось, что природные объекты не обязаны подчиняться привычным языковым понятиям - волна, частица... Оказалось, что свойства объектов природы не ложатся однозначно на привычный нам язык и не обязаны описываться привычными нам терминами. Оказалось, что они могут себя вести и как волны, и как частицы. То, что мы - МЫ! - интерпретируем как их "волновые" или "корпускулярные" свойства, на самом деле есть лишь то или иное проявление их сложной природы, проявление, зависящее от условий. Но типа крокодил - он длинный или он зелёный? А он - и то и другое. Всё зависит от того, что и как мы измеряем. Вот с фотонами (с квантами света) то же самое: они и то и другое. В одних условиях проявляются их волновые свойства, в других - корпускулярные. Дуализм-с...
Но это ещё не конец истории. Окей, фотоны - они такие. А что, ТОЛЬКО ФОТОНЫ такие? - подумал Луи де Бройль. И сам же себе ответил - нет. Любая частица может быть и волной. ЛЮБАЯ. Что потом подтвердили и экспериментально, на дифракции электронов, а позднее даже на дифракции протонов и нейтронов. Причём ЕДИНИЧНЫХ электронов и протонов - то есть свойства волны были присуще каждому индивидуальному электрону (протону), а не их потоку.
Следующим шагом и следствием из волновой природы микрооъектов было осознание того факта, что параметры объектов на микроуровне - для начала хотя бы их энергия - не могут принимать произвольные значения. Раз электрон - волна, то в замкнутой системе (атом) он не может двигаться как попало или находиться в каком попало состоянии - там как-то где-то должно укладываться целое число длин волн.
Но что это всё означало? А то, что для описания свойств материи на микроуровне, на уровне элементарных частиц и их взаимодействия, классические представления уже неприменимы, потому что аппарат классической физики описывал либоо волны, либо частицы. Но никак не их симбиоз.
Поэтому понадобился новый аппарат и новый, абсолютно новый взгляд на то, что происходит на микроуровне. Корпускулярно-волновой дуализм привёл к тому, что вместо каких-то чётких и понятных параметров - длина волны и волновое число, или координата и импульс - пришлось вводить совешенно неожиданный параметр, описывающий поведение и отдельных частиц, и квантовой системы в целом: плотность вероятности. Фундментальное уравнение, описывающее квантовую систему, даёт плотность вероятности данного состояния вместо определённых значений.
Что не мешает квантовой механике быть самой точной наукой.
Наталья Чеснакова Прям, поэзия. Зачитался. Класс
"А полную теорию бесконечных автоматов в четырех рифмованных строчках изложить не потребуешь? "
(С. Лем, "Сказки роботов")
фундаментальная физическая теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (молекул, атомов, атомных ядер, частиц)
Т=
Татарка =)
55 885
Неизвестно Неизвестно 14 слов, можно в 2?