Данный сайт использует файлы cookie. Продолжая пользоваться сайтом вы соглашаетесь с этим.
Квантовая физика. Становление. Принципы эволюции
Описание работы:
Содержание
Введение 3
1. Квантовая физика 4
2. Становление 6
3. Принципы эволюции 14
Заключение 18
Литература 20
Введение
...
Физика - главная из естественных
наук, поскольку она открывает истины, справедливые для всей Вселенной, о соотношении нескольких основных переменных. Ее универсальность обратно пропорциональна количеству переменных, которые она вводит в свои формулы.
Можно отрицать законы философии, религию, мистические чудеса, и это признается нормальным. Но с подозрением смотрят на человека, который отрицает законы науки, скажем, закон всемирного тяготения. В этом смысле можно сказать, что законы физики лежат в основе научного постижения действительности.
...
Квантовая же физика - раздел физики, раздел теоретической физики, в котором изучаются квантово-механические и квантово-полевые системы, и законы их движения. Основные законы квантовой физики изучаются в рамках квантовой механики и квантовой теории поля.
В данной работе будет раскрыт вопрос на тему: «Квантовая физика. Становление. Принципы эволюции». Актуальность данного вопроса заключается в том, что в последние десятилетия произошел большой прогресс в изучении данного раздела физики и это приковывает внимание все большего числа людей.
...
1. Квантовая физика
...
Квантовая физика объединяет несколько разделов физики, в которых принципиальную роль играют явления квантовой механики и квантовой теории поля, проявляющиеся на уровне микромира, но и имеющие следствия на уровне макромира. Сюда относятся:
· квантовая механика;
· квантовая теория поля - и её применения: ядерная физика, физика элементарных частиц, физика высоких энергий;
· квантовая статистическая физика;
· квантовая теория конденсированных сред;
· квантовая теория твердого тела;
· квантовая оптика.
Основными постулатами квантовой механики являются:
1. Квантовомеханические операторы
2. Собственные значения и собственные функции операторов
3. Эрмитовы операторы
...
2. Становление
...
Открытие сложного строения атома - важнейший этап становления современной физики, наложивший отпечаток на все ее дальнейшее развитие. В процессе создания количественной теории строения атома, позволившей объяснить атомные спектры, были открыты новые законы движения микрочастиц-законы квантовой механики. Элементарные частицы-это первичные, неразложимые далее частицы, из которых построена вся материя.
Исторический путь развития идей квантовой механики и ее математического аппарата был довольно сложным. Первыми этапами его были: открытие Планком его формулы для плотности черного излучения (1900) и ее истолкование Эйнштейном на основе понятия о фотонах (1905); формулировка Бором его постулатов о стационарных состояниях атомных систем и о частоте света, испускаемого системой при переходе из одного стационарного состояния в другое (1913); теория атома водорода; установление принципа соответствия Бора. Принцип соответствия Бора заключается в требовании, чтобы в пределе h>0 (точнее, в том случае, когда постоянная Планка h может считаться малой по сравнению с характерными для системы величинами, имеющими размерность действия) непосредственно сравнимые с опытом формулы квантовой теории, например формулы для частот излучаемого света, переходили в соответствующие формулы классической теории.
...
Другой путь развития квантовой механики исходил из идей о волновом характере материи. Сюда относятся работы де Бройля (1924), впервые сопоставившего частице с данными количеством движения и энергией волну с определенным волновым вектором и частотой; между теми и другими величинами имеют место соотношения. Природа этой волны была де Бройлю неясна; он думал, что это есть некоторое “классическое” поле, подобное электромагнитному. Идея де Бройля о возможности сопоставить частице волну была развита Шредингером, который в 1926 г. предложил рассматривать стационарные состояния атомной системы как собственные колебания некоторого поля. Задача определения уровней энергии атомной системы приводится к задаче на собственные значения некоторого линейного оператора (оператора энергии). Затем Шредингер обобщил свое уравнение колебаний на нестационарные состояния. Он рассмотрел также соотношение между матричной механикой Гейзенберга и своей теорией, и ему удалось доказать математическую эквивалентность между матрицами Гейзенберга и дифференциальными операторами. “Матричная механика” Гейзенберга и “волновая механика” Шредингера слились тогда в одну теорию - квантовую механику.
...
3. Принципы эволюции
...
Новая постановка задачи описания физических процессов, учитывающая относительность к средствам наблюдения, естественно, требует более сложного математического аппарата, чем прежняя, классическая, постановка, в которой процессы описывались “сами по себе”. Новый математический аппарат должен давать распределения вероятностей для разных величин, а не просто численные значения этих величин. Это, разумеется, его усложняет: там где в классической теории фигурировали числа (значения величин), в квантовой теории входят более сложные математические образования (операторы и связанные с ними понятия), позволяющие находить распределения вероятностей. При этом необходимо как-то характеризовать прибор, служащий для измерения; это можно сделать, указав набор тех величин, которые он способен измерять. Возможные значения измеряемых величин, непрерывных и дискретных, также должны получаться из математического аппарата (они получаются как спектр собственных значений соответствующих операторов). Вопрос о возможных значениях можно формально свести к вопросу о вероятностях: возможными будут те значения, для которых вероятности могут быть отличными от нуля.
...
Создание квантовой механики привело к еще более значительному пересмотру методологических принципов классической физики: введение нового класса принципиально статистических закономерностей; невозможность провести резкую границу между объектом и прибором и введение принципа дополнительности; невозможность одновременного определения всех свойств микрообъекта (принцип неопределенности); ненаглядность теоретических моделей; неоднозначность употребления понятий; необходимость указывать на условия познания и др.
...
Заключение
...
Квантовая физика принципиально отличается от классической, ньютоновой физики. Классическая физика занимается описанием поведения материальных объектов, в то время как квантовая физика сосредоточена только на математическом описании процессов наблюдения и измерения. Вещественная материальная реальность исчезает из поля ее зрения. Нобелевский лауреат В. Гейзенберг говорит: «Оказалось, что мы больше не способны отделить поведение частицы от процесса наблюдения. В результате нам приходится мириться с тем, что законы природы, которые квантовая механика формулирует в математическом виде, имеют отношение не к поведению элементарных частиц как таковых, а только к нашему знанию об этих частицах». В квантовой механике наряду с объектом исследования и инструментами исследования элементом анализируемой картины становится наблюдатель.
...
Литература
...
7. Фок В.А. Квантовая физика и строение материи. -Л., 1965
Примерный внешний вид работы:
Тип работы: Контрольная работа