Ква́нтова меха́ніка — основоположна фізична теорія, що в описі мікроскопічних об'єктів розширює, уточнює і поєднує результати класичної механіки і класичної електродинаміки. Ця теорія є основою для багатьох напрямів фізики та хімії і охоплює фізику твердого тіла, квантову хімію та фізику елементарних частинок. Термін «квантова» (від лат. quantum — «скільки») пов'язаний з дискретними порціями, які теорія надає певним фізичним величинам, наприклад, енергії електромагнітної хвилі.
Квантова механіка | |
Коротка назва | QM, MC, MQ, MQ, CHLT і КМ |
---|---|
Творець | Макс Планк, Альберт Ейнштейн, Луї де Бройль, Ервін Шредінгер, Вернер Гейзенберг, Джон фон Нейман, Поль Дірак, Вольфганг Паулі, Макс Борн, Паскуаль Йордан і Джон Стюарт Белл |
Дата публікації | 1900 |
Квантова механіка у Вікісховищі |
Квантова механіка (QM; також знана як квантова фізика, квантова теорія, хвильова механіка або матрична механіка) охоплює теорію квантових полів, і є основоположною теорією фізики, яка описує природу на найменших масштабах атомів і субатомних частинок.
Класична фізика, яка існувала до формулювання теорії відносності та квантової механіки, описує природу на звичайному (макроскопічному) рівні. Більшість теорій класичної фізики можна одержати з квантової механіки як наближення, котре діє в великих (макроскопічних) масштабах. Квантова механіка відрізняється від класичної фізики тим, що енергія, імпульс, імпульс кута та інші величини пов'язаної системи, обмежуються дискретними значеннями.
Механіка — наука, що описує рух тіл і відповідні фізичні величини, такі як енергія або імпульс. Розвиток класичної механіки призвів до значних успіхів у розумінні навколишнього світу, однак вона має свої обмеження. Квантова механіка дає точніші й правдивіші результати для багатьох явищ. Це стосується як явищ мікроскопічного масштабу (тут класична механіка не може пояснити навіть існування стабільного атома), так і деяких макроскопічних явищ, таких як надпровідність, надплинність або випромінювання абсолютно чорного тіла. Уже впродовж століття існування квантової механіки її передбачення ніколи не були заперечені експериментом. Квантова механіка пояснює принаймні три типи явищ, яких класична механіка та класична електродинаміка не може описати:
- квантування деяких фізичних величин;
- існування хвильових властивостей у частинок та корпускулярних властивостей у випромінювання, тобто корпускулярно-хвильовий дуалізм;
- існування змішаних квантових станів.
Теоретична база квантової механіки
Різні формулювання квантової механіки
Існують два принципово різні підходи до формулювання квантової механіки. І — підхід Шредінгера, II — підхід Гайзенберга. У першому варіанті (Ервін Шредінгер) вектори станів змінюються з часом, а оператори — ні. У другому варіанті (Вернер Гайзенберг), навпаки, вектори станів є сталими у часі, а уся еволюція у часі перенесена на оператори.
У зображенні Шредінгера: вектори стану є функціями часу: . Рівняння Шредінгера визначає зміну вектора стану з часом.
У квантовій механіці фізичним величинам не зіставляють якісь конкретні числові значення. Натомість, робиться припущення про розподіл імовірності величин вимірюваного параметра. Як правило, ці імовірності залежатимуть від виду вектора стану в момент проведення вимірювання.
Візьмемо конкретний приклад. Уявимо собі вільну частинку. Її хвильова функція — плоска хвиля. Ми хочемо визначити координату частинки. Власна функція координати частинки є дельта функцією. . Якщо ми тепер зробимо вимірювання, то отримаємо якесь значення х. При цьому при виконанні вимірювання ми подіяли на систему. Тепер її вектор стану вже не є плоскою хвилею. А є тією самою власною функцією оператора координати частинки.
Іноді система, що нас цікавить, не знаходиться у власному стані жодної вимірюваної нами фізичної величини. Утім, якщо ми спробуємо провести вимірювання, вектор стану миттєво стане власним станом вимірюваної величини. Цей процес має назву колапсу хвильової функції. Якщо ми знаємо вектор стану в момент перед вимірюванням, то в змозі обчислити імовірність колапсу в кожний з можливих власних станів. Наприклад, вільна частинка в нашому попередньому прикладі до вимірювання буде мати хвильову функцію, яка є плоскою хвилею. Коли ми розпочинаємо вимірювання координати частинки, то неможливо передбачити результат, який отримаємо. Після проведення вимірювання, коли ми отримаємо якийсь результат х, хвильова функція колапсує в позицію з власним станом, зосередженим саме в х.
Деякі вектори стану призводять до розподілів імовірності, які є постійними в часі. Багато систем, які вважаються динамічними в класичній механіці, насправді описуються такими «статичними» функціями. Наприклад, електрон в незбудженому атомі в класичній фізиці зображується як частинка, яка рухається по круговій траєкторії навколо ядра атома, тоді як у квантовій механіці він є статичною, сферично-симетричною імовірнісною хмаркою навколо ядра.
Еволюція вектора стану в часі є детерміністською в тому сенсі, що, маючи визначений вектор стану в початковий момент часу, можна зробити точне передбачення того, яким він буде в будь-який інший момент. У процесі вимірювання зміна конфігурації вектора стану є імовірнісною, а не детерміністською. Імовірнісна природа квантової механіки, таким чином, проявляється саме в процесі здійснення вимірювань.
Фізичні основи квантової механіки
Принцип невизначеності стверджує, що існують фундаментальні перешкоди для точного одночасного вимірювання двох або більшої кількості параметрів системи з довільною похибкою. У прикладі з вільною частинкою, це означає, що принципово неможливо знайти таку хвильову функцію, яка була б власним станом одночасно й імпульсу, і координати. З цього і випливає, що координата та імпульс не можуть бути одночасно визначені з довільною похибкою. З підвищенням точності вимірювання координати, максимальна точність вимірювання імпульсу зменшується і навпаки. Ті параметри, для яких таке твердження справедливе, мають назву канонічно спряжених.
Експериментальна база квантової механіки
Існують такі експерименти, які неможливо пояснити без залучення квантової механіки. Перший різновид квантових ефектів — квантування певних фізичних величин. Якщо локалізувати вільну частинку з розглянутого вище прикладу у прямокутній потенціальній ямі — області простору розміром , обмеженій з обох боків нескінченно високим потенціальним бар'єром, то виявиться, що імпульс частинки може мати лише певні дискретні значення , де — стала Планка, а — довільне натуральне число. Про параметри, які можуть набувати лише дискретних значень кажуть, що вони квантуються. Прикладами квантованих параметрів є також момент імпульсу, повна енергія обмеженої у просторі системи, а також енергія електромагнітного випромінювання певної частоти.
Ще один квантовий ефект — це корпускулярно-хвильовий дуалізм. Можна показати, що за певних умов проведення експерименту, мікроскопічні об'єкти, такі як атоми або електрони, набувають властивостей частинок (тобто можуть бути локалізовані в певній області простору). За інших умов, ті самі об'єкти набувають властивостей хвиль та демонструють такі ефекти, як інтерференція.
Наступний квантовий ефект — це ефект сплутаних квантових станів. В деяких випадках вектор стану системи з багатьох частинок не може бути поданий як сума окремих хвильових функцій, які б відповідали кожній з частинок. В такому випадку кажуть, що стани частинок сплутані. І тоді, вимірювання, яке було проведено лише для однієї частинки, матиме результатом колапс загальної хвильової функції системи, тобто таке вимірювання буде мати миттєвий вплив на хвильові функції інших частинок системи, хай навіть деякі з них знаходяться на значній відстані. (Це не суперечить спеціальній теорії відносності, оскільки передача інформації на відстань в такий спосіб неможлива.)
Математичний апарат квантової механіки
Оператори фізичних величин
Оператором називають рецепт, за яким за заданою функцією знаходять іншу функцію :
- .
Для обчислення середніх значень координати та імпульсу частинки в стані, що описується хвильовою функцією , необхідно виконати такі операції:
- ,
- ,
де символом позначено операцію диференціювання .
Кожний вимірюваний параметр системи представляється ермітовим оператором у просторі станів. Кожний власний стан вимірюваного параметра відповідає власному вектору оператора, а відповідне власне значення дорівнює значенню вимірюваного параметра в даному власному стані. У процесі вимірювання, ймовірність переходу системи в один із власних станів визначається як квадрат скалярного добутку вектора власного стану та вектора стану перед вимірюванням. Можливі результати вимірювання — це власні значення оператора, що пояснює вибір ермітових операторів, для яких всі власні значення є дійсними числами. Розподіл ймовірності вимірюваного параметра може бути отриманий обчисленням відповідного оператора (тут спектром оператора називається сукупність всіх можливих значень відповідної фізичної величини). Принципу невизначеності Гайзенберга відповідає те, що оператори відповідних фізичної величин не комутують між собою. Деталі математичного апарату викладені в роботі Джона фон Неймана «Математичний апарат квантової механіки».
Аналітичний розв'язок рівняння Шредінгера існує для невеликої кількості гамільтоніанів, наприклад для квантового гармонічного осцилятора, моделі атома водню. Навіть атом гелію, який відрізняється від атома водню на один електрон, не має повністю аналітичного розв'язку рівняння Шредінгера. Проте існують певні методи наближеного розв'язку цих рівнянь. Наприклад, методи теорії збурень, де аналітичний результат розв'язку простої квантово-механічної моделі використовується для отримання розв'язків для складніших систем, додаванням певного «збурення» у вигляді, наприклад, потенціальної енергії. Інший метод, «квазікласичного рівняння руху» прикладається до систем, для яких квантова механіка продукує лише слабкі відхилення від класичної поведінки. Такі відхилення можуть бути обчислені методами класичної фізики. Цей підхід важливий у теорії квантового хаосу, яка бурхливо розвивається останнім часом.
Взаємодія з іншими теоріями
Фундаментальні принципи квантової механіки доволі абстрактні. Вони стверджують, що простір станів системи є гільбертовим, а фізичні величини відповідають ермітовим операторам, які діють в цьому просторі, але не вказують конкретно, що це за гільбертів простір та що це за оператори. Вони повинні бути обрані відповідним чином для отримання кількісного опису квантової системи. Важливий дороговказ тут — це принцип відповідності, який стверджує, що квантовомеханічні ефекти перестають бути значними, і система набуває рис класичної, зі збільшенням її розмірів. Такий ліміт «великої системи» також зветься класичним лімітом або лімітом відповідності. З іншого боку, можна почати з розгляду класичної моделі системи, а потім намагатись зрозуміти, яка квантова модель відповідає тій класичній, що знаходиться поза лімітом відповідності.
Коли квантова механіка була вперше сформульована, вона застосовувалась до моделей, які відповідали класичним моделям нерелятивістської механіки. Наприклад, відома модель квантового гармонічного осцилятора використовує відверто нерелятивістський опис кінетичної енергії осцилятора, як і відповідна квантова модель.
Перші спроби пов'язати квантову механіку зі спеціальною теорією відносності призвели до заміни рівняння Шредінгера на рівняння Дірака. Ці теорії були успішними в поясненні багатьох експериментальних результатів, але ігнорували такі факти, як релятивістське створення та анігіляція елементарних частинок. Повністю релятивістська квантова теорія потребує розробки квантової теорії поля, котра буде застосовувати поняття квантування до поля, а не до фіксованого переліку частинок. Перша завершена квантова теорія поля, квантова електродинаміка, надає повністю квантовий опис процесів електромагнітної взаємодії.
Повний апарат квантової теорії поля часто є надмірним для опису електромагнітних систем. Простіший підхід, взятий з квантової механіки, пропонує вважати заряджені частинки квантовомеханічними об'єктами в класичному електромагнітному полі. Наприклад, елементарна квантова модель атома водню описує електромагнітне поле атому з використанням класичного потенціалу Кулона (тобто зворотно пропорційного відстані). Такий «псевдокласичний» підхід не працює, якщо квантові флуктуації електромагнітного поля, такі як емісія фотонів зарядженими частинками, починають відігравати вагому роль.
Квантові теорії поля для сильних та слабких ядерних взаємодій також були розроблені. Квантова теорія поля для сильних взаємодій має назву квантової хромодинаміки та описує взаємодію суб'ядерних частинок — кварків та глюонів. Слабкі ядерні та електромагнітні взаємодії були об'єднані в їх квантовій формі, в одну квантову теорію поля, яка називається теорією електрослабких взаємодій.
Побудувати квантову модель гравітації, останньої з фундаментальних сил, поки не вдається. Псевдокласичні наближення працюють, і навіть передбачили деякі ефекти, такі як випромінювання Гокінга. Але формулювання повної теорії квантової гравітації ускладнюється наявними суперечностями між загальною теорією відносності, найточнішою теорією гравітації з відомих сьогодні[], та деякими фундаментальними положеннями квантової теорії. Перетин цих суперечностей область активного наукового пошуку, і такі теорії, як теорія струн, є можливими кандидатами на звання майбутньої теорії квантової гравітації.
Застосування квантової механіки
Квантова механіка мала великий успіх в поясненні багатьох феноменів з навколишнього середовища. Поведінка мікроскопічних частинок, які формують усі форми матерії електронів, протонів, нейтронів тощо — часто може бути задовільно пояснена лише методами квантової механіки.
Квантова механіка важлива в розумінні того, як індивідуальні атоми комбінуються між собою та формують хімічні елементи та сполуки. Застосування квантової механіки до хімічних процесів відоме як квантова хімія. Квантова механіка може надати якісно нового розуміння процесам формування хімічних сполук, показуючи, які молекули енергетично вигідніші за інших, та наскільки. Більшість з проведених обчислень, зроблених в обчислювальній хімії, базуються на квантовомеханічних принципах.
Сучасні технології вже досягли того масштабу, де квантові ефекти стають важливими. Прикладами є лазери, транзистори, електронні мікроскопи, магнітно-резонансна томографія. Вивчення напівпровідників призвело до винаходу діода та транзистора, які є незамінними в сучасній електроніці.
Дослідники сьогодні[] перебувають у пошуках надійних методів прямого маніпулювання квантовими станами. Зроблено успішні спроби створити засади квантової криптографії, яка дозволить гарантовано таємне пересилання інформації. Віддаленіша ціль — розробка квантових комп'ютерів, які очікувано зможуть реалізовувати певні алгоритми з набагато більшою ефективністю, ніж класичні комп'ютери. Інша тема активних досліджень — квантова телепортація, яка має справу з технологіями пересилання квантових станів на значні відстані.
Філософський аспект квантової механіки
Від початку створення квантової механіки, її висновки, які суперечили традиційній уяві про світоустрій, мали наслідком активну філософську дискусію та виникнення багатьох інтерпретацій. Навіть такі фундаментальні положення, як сформульовані Максом Борном правила щодо амплітуд імовірності та розподілу імовірності, чекали десятиліття на сприйняття науковою спільнотою.
Інша проблема квантової механіки полягає в тому, що природа досліджуваного нею об'єкта невідома. В тому сенсі, що координати об'єкта, або просторовий розподіл імовірності його присутності, можуть бути визначені лише за наявності у нього певних властивостей (заряду, наприклад) та навколишніх умов (наявності електричного потенціалу).
Копенгагенська інтерпретація, завдяки перш за все Нільсу Бору, є базовою інтерпретацію квантової механіки з моменту її формулювання і до сьогодення. Вона стверджувала, що імовірнісна природа квантовомеханічних передбачень не могла бути поясненою в термінах якихось інших детерміністичних теорій та накладає обмеження на наші знання про навколишнє середовище. Квантова механіка тому надає лише імовірнісні результати, що сама природа Всесвіту є імовірнісною, хоча й детермінованою в новому квантовому сенсі.
Альберт Ейнштейн, сам один з фундаторів квантової теорії, відчував дискомфорт з приводу того, що в цій теорії відбувається відхід від класичного детермінізму в визначенні значень фізичних величин об'єктів. Він вважав що наявна теорія незавершена і мала бути ще якась додаткова теорія. Тому він висунув серію зауважень до квантової теорії, найвідомішим з яких став так званий ЕПР-парадокс. Джон Белл показав, що цей парадокс може призвести до появи таких розбіжностей у квантовій теорії, які можна буде виміряти. Але експерименти показали, що квантова механіка є коректною. Однак, деякі «невідповідності» цих експериментів залишають питання, на які досі не знайдено відповіді.
Інтерпретація множинних світів Еверетта, сформульована в 1956 році пропонує модель світу, в якій усі можливості прийняття фізичними величинами тих чи інших значень у квантовій теорії, одночасно відбуваються насправді, в «багатосвіті», зібраному з переважно незалежних паралельних всесвітів. Багатосвіт детерміністичний, але ми отримуємо ймовірнісну поведінку всесвіту лише тому, що не можемо спостерігати за всіма всесвітами одночасно.
Історія
Підґрунтя квантової механіки заклали у першій половині XX століття Макс Планк, Альберт Ейнштейн, Вернер Гайзенберг, Ервін Шредінгер, Макс Борн, Поль Дірак, Річард Фейнман та інші. Деякі фундаментальні аспекти теорії все ще потребують уточнення. 1900 року Макс Планк запропонував концепцію квантування енергії для того, щоб отримати правильну формулу для енергії випромінювання абсолютно чорного тіла. 1905 року Ейнштейн пояснив природу фотоелектричного ефекту, постулювавши, що енергія світла поглинається не безперервно, а порціями, які він назвав квантами. 1913 року Нільс Бор пояснив конфігурацію спектральних ліній атома водню, знову ж таки за допомогою квантування. 1924 року Луї де Бройль запропонував гіпотезу корпускулярно-хвильового дуалізму.
Ці теорії, хоча й успішні, були занадто фрагментарними й укупі складають так звану стару квантову теорію.
Сучасна квантова механіка народилася 1925 року, коли Гайзенберг розробив матричну механіку, а Шредінгер запропонував хвильову механіку та своє рівняння. Згодом Янош фон Нейман довів, що обидва підходи є еквівалентними.
Наступний крок відбувся тоді, коли Гайзенберг сформулював принцип невизначеності 1927 року, й приблизно тоді почала складатися ймовірнісна інтерпретація. 1927 року Поль Дірак об'єднав квантову механіку зі спеціальною теорією відносності. Він також першим застосував теорію операторів, включно з популярною бра-кет нотацією. 1932 року Джон фон Нойман сформулював математичний базис квантової механіки на основі теорії операторів.
Еру квантової хімії розпочали Вальтер Гайтлер та Фріц Лондон, які 1927 року опублікували теорію утворення ковалентних зв'язків в молекулі водню. Надалі квантова хімія розвивалася великою спільнотою науковців у всьому світі.
1927 року К. Девіссон і Л. Джермер у дослідницькому центрі Bell Labs продемонстрували дифракцію повільних електронів на нікелевих кристалах (незалежно від Дж. Томсона). При оцінці кутової залежності інтенсивності відбитого електронного променя було показано її відповідність передбаченій на підставі умови Вульфа — Брегга для хвиль з довжиною де Бройля. До прийняття гіпотези де Бройля дифракція розцінювалася як виключно хвильове явище. Коли довжину хвилі де Бройля було порівняно з умовою Вульфа — Брегга, було передбачено можливість спостереження подібної дифракційної картини для частинок. Таким чином експериментально було підтверджено гіпотезу де Бройля для електрона.
Підтвердження гіпотези де Бройля стало поворотним моментом у розвитку квантової механіки. Подібно до того, як ефект Комптона показує корпускулярну природу світла, експеримент Девіссона — Джермера підтвердив нерозривне «співіснування» частинки та її хвилі, іншими словами — притаманність корпускулярній матерії також і хвильової природи. Це послужило оформленню ідей корпускулярно-хвильового дуалізму. Підтвердження цієї ідеї для фізики стало важливим етапом, оскільки дало можливість не тільки характеризувати будь-яку частинку, приписуючи їй певну індивідуальну довжину хвилі, але також при описі явищ повноправно використовувати її у вигляді певної величини в хвильових рівняннях.
З 1927 року розпочалися спроби застосування квантової механіки до багаточастинкових систем, що мало наслідком появу квантової теорії поля. Роботи в цьому напрямі здійснювали Дірак, Паулі, Вайскопф, Жордан. Кульмінацією цього напрямку досліджень стала квантова електродинаміка, сформульована Фейнманом, Дайсоном, Швінгером та Томонагою протягом 1940-х років. Квантова електродинаміка — це квантова теорія електромагнітного поля та його взаємодії з полями, що описують заряджені частинки, передусім електрони та позитрони.
Теорію квантової хромодинаміки було сформульовано на початку 1960-х років. Цю теорію, такою, якою ми її знаємо тепер, запропонували Поліцтер, Гросс та Вільчек 1975 року. Спираючись на дослідження Швінгера, Хіггса, Голдстоуна та інших, Глешоу, Вайнберг та Салам незалежно показали, що слабкі ядерні взаємодії та квантова електродинаміка можуть бути поєднані та розглядатись як єдина електрослабка взаємодія.
Примітки
- J. von Neumann, Mathematical Foundations of Quantum Mechanics (1932), Princeton University Press, 1955. Reprinted in paperback form
Література
Вікіцитати містять висловлювання на тему: Квантова механіка |
Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Category:Quantum mechanics |
- Вакарчук І. О. Квантова механіка: пiдручник / I. О. Вакарчук. — 4-е видання, доповнене. — Л. : Львівський національний університет імені Івана Франка, 2012. — 872 с. — .
- Висоцький В. І. Квантова механіка та її використання в прикладній фізиці: підручник / В. І. Висоцький. — К. : Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет», 2008. — 367 с. — .
- Давидов О. С. Квантова механіка / за наук. ред. і предмовою В. М. Локтєва. — К. : Академперіодика, 2012. — 708 с. — 300 прим. — .
- Ткачук В. М. Фундаментальні проблеми квантової механіки: навчальний посібник / В. М. Ткачук; Львівський національний університет імені Івана Франка. — Л. : Львівський національний університет імені Івана Франка, 2011. — 141 с. — 350 прим. — .
- Федорченко А. М. Квантова механіка, термодинаміка і статистична фізика // Теоретична фізика. — К. : Вища школа, 1993. — Т. 2. — 451 с.
- Юхновський І. Р. Основи квантової механіки: навчальний посібник / І. Р. Юхновський. — 2-ге вид., перероб і доп. — К. : Либідь, 2002. — 392 с.
- Блохинцев Д. И. Основы квантовой механики. — М. : Наука, 1983. — 664 с. (рос.)
- Боум А. Квантовая механика: основы и приложения = Quantum Mechanics: Foundations and Applications. — М. : Мир, 1990. — 720 с. (рос.)
- Дирак П. А. М. Принципы квантовой механики = The Principles of Quantum Mechanics. — М. : Наука, 1979. — 440 с. (рос.)
- Коэн-Таннуджи К., Диу Б., Лалоэ Ф. Квантовая механика = Mécanique quantique. — Екатеринбург : Изд-во Уральского ун-та, 2000. — 944+800 с. (рос.)
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Квантовая механика. Нерелятивистская теория // Теоретическая физика. — М. : Физматлит, 2008. — Т. 3. — 800 с. (рос.)
- Мессиа А. Квантовая механика = Mécanique quantique. — М. : Наука, 1978-1979. — 480+584 с. (рос.)
- Шифф Л. Квантовая механика = Quantum Mechanics. — М. : ИЛ, 1957. — 476 с. (рос.)
Посилання
- Квантова механіка [ 19 Квітня 2016 у Wayback Machine.] //ЕСУ
- Квантова фізика [ 19 Квітня 2016 у Wayback Machine.] //ЕСУ
- Балентайн Л. Е. Квантова механіка в сучасному викладі (переклад з англійської) [ 6 Червня 2016 у Wayback Machine.]
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Kva ntova meha nika osnovopolozhna fizichna teoriya sho v opisi mikroskopichnih ob yektiv rozshiryuye utochnyuye i poyednuye rezultati klasichnoyi mehaniki i klasichnoyi elektrodinamiki Cya teoriya ye osnovoyu dlya bagatoh napryamiv fiziki ta himiyi i ohoplyuye fiziku tverdogo tila kvantovu himiyu ta fiziku elementarnih chastinok Termin kvantova vid lat quantum skilki pov yazanij z diskretnimi porciyami yaki teoriya nadaye pevnim fizichnim velichinam napriklad energiyi elektromagnitnoyi hvili Kvantova mehanika Korotka nazvaQM MC MQ MQ CHLT i KM TvorecMaks Plank Albert Ejnshtejn Luyi de Brojl Ervin Shredinger Verner Gejzenberg Dzhon fon Nejman Pol Dirak Volfgang Pauli Maks Born Paskual Jordan i Dzhon Styuart Bell Data publikaciyi1900 Kvantova mehanika u Vikishovishi Gustini jmovirnosti sho vidpovidayut hvilovim funkciyam elektrona atoma vodnyu sho maye pevnu energiyu zbilshuyetsya zgori vniz n 1 2 3 i moment impulsu zbilshuyetsya zliva napravo s p d Svitlishi oblasti poznachayut bilshu gustinu jmovirnosti takogo vimiryuvannya yake viznachit sho elektron znahoditsya same v cij tochci Kvantova mehanika QM takozh znana yak kvantova fizika kvantova teoriya hvilova mehanika abo matrichna mehanika ohoplyuye teoriyu kvantovih poliv i ye osnovopolozhnoyu teoriyeyu fiziki yaka opisuye prirodu na najmenshih masshtabah atomiv i subatomnih chastinok Klasichna fizika yaka isnuvala do formulyuvannya teoriyi vidnosnosti ta kvantovoyi mehaniki opisuye prirodu na zvichajnomu makroskopichnomu rivni Bilshist teorij klasichnoyi fiziki mozhna oderzhati z kvantovoyi mehaniki yak nablizhennya kotre diye v velikih makroskopichnih masshtabah Kvantova mehanika vidriznyayetsya vid klasichnoyi fiziki tim sho energiya impuls impuls kuta ta inshi velichini pov yazanoyi sistemi obmezhuyutsya diskretnimi znachennyami Mehanika nauka sho opisuye ruh til i vidpovidni fizichni velichini taki yak energiya abo impuls Rozvitok klasichnoyi mehaniki prizviv do znachnih uspihiv u rozuminni navkolishnogo svitu odnak vona maye svoyi obmezhennya Kvantova mehanika daye tochnishi j pravdivishi rezultati dlya bagatoh yavish Ce stosuyetsya yak yavish mikroskopichnogo masshtabu tut klasichna mehanika ne mozhe poyasniti navit isnuvannya stabilnogo atoma tak i deyakih makroskopichnih yavish takih yak nadprovidnist nadplinnist abo viprominyuvannya absolyutno chornogo tila Uzhe vprodovzh stolittya isnuvannya kvantovoyi mehaniki yiyi peredbachennya nikoli ne buli zaperecheni eksperimentom Kvantova mehanika poyasnyuye prinajmni tri tipi yavish yakih klasichna mehanika ta klasichna elektrodinamika ne mozhe opisati kvantuvannya deyakih fizichnih velichin isnuvannya hvilovih vlastivostej u chastinok ta korpuskulyarnih vlastivostej u viprominyuvannya tobto korpuskulyarno hvilovij dualizm isnuvannya zmishanih kvantovih staniv Teoretichna baza kvantovoyi mehanikiRizni formulyuvannya kvantovoyi mehaniki Isnuyut dva principovo rizni pidhodi do formulyuvannya kvantovoyi mehaniki I pidhid Shredingera II pidhid Gajzenberga U pershomu varianti Ervin Shredinger vektori staniv zminyuyutsya z chasom a operatori ni U drugomu varianti Verner Gajzenberg navpaki vektori staniv ye stalimi u chasi a usya evolyuciya u chasi perenesena na operatori U zobrazhenni Shredingera vektori stanu ye funkciyami chasu ps ps t displaystyle psi psi t Rivnyannya Shredingera viznachaye zminu vektora stanu z chasom i ℏ ps t H ps displaystyle i hbar frac partial psi partial t hat H psi U kvantovij mehanici fizichnim velichinam ne zistavlyayut yakis konkretni chislovi znachennya Natomist robitsya pripushennya pro rozpodil imovirnosti velichin vimiryuvanogo parametra Yak pravilo ci imovirnosti zalezhatimut vid vidu vektora stanu v moment provedennya vimiryuvannya Vizmemo konkretnij priklad Uyavimo sobi vilnu chastinku Yiyi hvilova funkciya ploska hvilya Mi hochemo viznachiti koordinatu chastinki Vlasna funkciya koordinati chastinki ye delta funkciyeyu ps x x d x x displaystyle psi x x delta x x Yaksho mi teper zrobimo vimiryuvannya to otrimayemo yakes znachennya h Pri comu pri vikonanni vimiryuvannya mi podiyali na sistemu Teper yiyi vektor stanu vzhe ne ye ploskoyu hvileyu A ye tiyeyu samoyu vlasnoyu funkciyeyu operatora koordinati chastinki Inodi sistema sho nas cikavit ne znahoditsya u vlasnomu stani zhodnoyi vimiryuvanoyi nami fizichnoyi velichini Utim yaksho mi sprobuyemo provesti vimiryuvannya vektor stanu mittyevo stane vlasnim stanom vimiryuvanoyi velichini Cej proces maye nazvu kolapsu hvilovoyi funkciyi Yaksho mi znayemo vektor stanu v moment pered vimiryuvannyam to v zmozi obchisliti imovirnist kolapsu v kozhnij z mozhlivih vlasnih staniv Napriklad vilna chastinka v nashomu poperednomu prikladi do vimiryuvannya bude mati hvilovu funkciyu yaka ye ploskoyu hvileyu Koli mi rozpochinayemo vimiryuvannya koordinati chastinki to nemozhlivo peredbachiti rezultat yakij otrimayemo Pislya provedennya vimiryuvannya koli mi otrimayemo yakijs rezultat h hvilova funkciya kolapsuye v poziciyu z vlasnim stanom zoseredzhenim same v h Deyaki vektori stanu prizvodyat do rozpodiliv imovirnosti yaki ye postijnimi v chasi Bagato sistem yaki vvazhayutsya dinamichnimi v klasichnij mehanici naspravdi opisuyutsya takimi statichnimi funkciyami Napriklad elektron v nezbudzhenomu atomi v klasichnij fizici zobrazhuyetsya yak chastinka yaka ruhayetsya po krugovij trayektoriyi navkolo yadra atoma todi yak u kvantovij mehanici vin ye statichnoyu sferichno simetrichnoyu imovirnisnoyu hmarkoyu navkolo yadra Evolyuciya vektora stanu v chasi ye deterministskoyu v tomu sensi sho mayuchi viznachenij vektor stanu v pochatkovij moment chasu mozhna zrobiti tochne peredbachennya togo yakim vin bude v bud yakij inshij moment U procesi vimiryuvannya zmina konfiguraciyi vektora stanu ye imovirnisnoyu a ne deterministskoyu Imovirnisna priroda kvantovoyi mehaniki takim chinom proyavlyayetsya same v procesi zdijsnennya vimiryuvan Fizichni osnovi kvantovoyi mehaniki Princip neviznachenosti stverdzhuye sho isnuyut fundamentalni pereshkodi dlya tochnogo odnochasnogo vimiryuvannya dvoh abo bilshoyi kilkosti parametriv sistemi z dovilnoyu pohibkoyu U prikladi z vilnoyu chastinkoyu ce oznachaye sho principovo nemozhlivo znajti taku hvilovu funkciyu yaka bula b vlasnim stanom odnochasno j impulsu i koordinati Z cogo i viplivaye sho koordinata ta impuls ne mozhut buti odnochasno viznacheni z dovilnoyu pohibkoyu Z pidvishennyam tochnosti vimiryuvannya koordinati maksimalna tochnist vimiryuvannya impulsu zmenshuyetsya i navpaki Ti parametri dlya yakih take tverdzhennya spravedlive mayut nazvu kanonichno spryazhenih Eksperimentalna baza kvantovoyi mehanikiIsnuyut taki eksperimenti yaki nemozhlivo poyasniti bez zaluchennya kvantovoyi mehaniki Pershij riznovid kvantovih efektiv kvantuvannya pevnih fizichnih velichin Yaksho lokalizuvati vilnu chastinku z rozglyanutogo vishe prikladu u pryamokutnij potencialnij yami oblasti prostoru rozmirom L displaystyle L obmezhenij z oboh bokiv neskinchenno visokim potencialnim bar yerom to viyavitsya sho impuls chastinki mozhe mati lishe pevni diskretni znachennya n h 2 L displaystyle n frac h 2L de h displaystyle h stala Planka a n displaystyle n dovilne naturalne chislo Pro parametri yaki mozhut nabuvati lishe diskretnih znachen kazhut sho voni kvantuyutsya Prikladami kvantovanih parametriv ye takozh moment impulsu povna energiya obmezhenoyi u prostori sistemi a takozh energiya elektromagnitnogo viprominyuvannya pevnoyi chastoti She odin kvantovij efekt ce korpuskulyarno hvilovij dualizm Mozhna pokazati sho za pevnih umov provedennya eksperimentu mikroskopichni ob yekti taki yak atomi abo elektroni nabuvayut vlastivostej chastinok tobto mozhut buti lokalizovani v pevnij oblasti prostoru Za inshih umov ti sami ob yekti nabuvayut vlastivostej hvil ta demonstruyut taki efekti yak interferenciya Nastupnij kvantovij efekt ce efekt splutanih kvantovih staniv V deyakih vipadkah vektor stanu sistemi z bagatoh chastinok ne mozhe buti podanij yak suma okremih hvilovih funkcij yaki b vidpovidali kozhnij z chastinok V takomu vipadku kazhut sho stani chastinok splutani I todi vimiryuvannya yake bulo provedeno lishe dlya odniyeyi chastinki matime rezultatom kolaps zagalnoyi hvilovoyi funkciyi sistemi tobto take vimiryuvannya bude mati mittyevij vpliv na hvilovi funkciyi inshih chastinok sistemi haj navit deyaki z nih znahodyatsya na znachnij vidstani Ce ne superechit specialnij teoriyi vidnosnosti oskilki peredacha informaciyi na vidstan v takij sposib nemozhliva Matematichnij aparat kvantovoyi mehanikiDokladnishe Operatori fizichnih velichin Operatorom f displaystyle hat f nazivayut recept za yakim za zadanoyu funkciyeyu ps x displaystyle psi x znahodyat inshu funkciyu ϕ x displaystyle phi x ϕ x f ps x displaystyle phi x hat f psi x Dlya obchislennya serednih znachen koordinati x displaystyle x ta impulsu p displaystyle p chastinki v stani sho opisuyetsya hvilovoyu funkciyeyu ps x displaystyle psi x neobhidno vikonati taki operaciyi x ps x x ps x d x displaystyle langle x rangle int psi x x psi x dx p ps x p ps x d x displaystyle langle p rangle int psi x hat p psi x dx de simvolom p displaystyle hat p poznacheno operaciyu diferenciyuvannya p i ℏ d d x displaystyle hat p i hbar d dx Kozhnij vimiryuvanij parametr sistemi predstavlyayetsya ermitovim operatorom u prostori staniv Kozhnij vlasnij stan vimiryuvanogo parametra vidpovidaye vlasnomu vektoru operatora a vidpovidne vlasne znachennya dorivnyuye znachennyu vimiryuvanogo parametra v danomu vlasnomu stani U procesi vimiryuvannya jmovirnist perehodu sistemi v odin iz vlasnih staniv viznachayetsya yak kvadrat skalyarnogo dobutku vektora vlasnogo stanu ta vektora stanu pered vimiryuvannyam Mozhlivi rezultati vimiryuvannya ce vlasni znachennya operatora sho poyasnyuye vibir ermitovih operatoriv dlya yakih vsi vlasni znachennya ye dijsnimi chislami Rozpodil jmovirnosti vimiryuvanogo parametra mozhe buti otrimanij obchislennyam vidpovidnogo operatora tut spektrom operatora nazivayetsya sukupnist vsih mozhlivih znachen vidpovidnoyi fizichnoyi velichini Principu neviznachenosti Gajzenberga vidpovidaye te sho operatori vidpovidnih fizichnoyi velichin ne komutuyut mizh soboyu Detali matematichnogo aparatu vikladeni v roboti Dzhona fon Nejmana Matematichnij aparat kvantovoyi mehaniki Analitichnij rozv yazok rivnyannya Shredingera isnuye dlya nevelikoyi kilkosti gamiltonianiv napriklad dlya kvantovogo garmonichnogo oscilyatora modeli atoma vodnyu Navit atom geliyu yakij vidriznyayetsya vid atoma vodnyu na odin elektron ne maye povnistyu analitichnogo rozv yazku rivnyannya Shredingera Prote isnuyut pevni metodi nablizhenogo rozv yazku cih rivnyan Napriklad metodi teoriyi zburen de analitichnij rezultat rozv yazku prostoyi kvantovo mehanichnoyi modeli vikoristovuyetsya dlya otrimannya rozv yazkiv dlya skladnishih sistem dodavannyam pevnogo zburennya u viglyadi napriklad potencialnoyi energiyi Inshij metod kvaziklasichnogo rivnyannya ruhu prikladayetsya do sistem dlya yakih kvantova mehanika produkuye lishe slabki vidhilennya vid klasichnoyi povedinki Taki vidhilennya mozhut buti obchisleni metodami klasichnoyi fiziki Cej pidhid vazhlivij u teoriyi kvantovogo haosu yaka burhlivo rozvivayetsya ostannim chasom Vzayemodiya z inshimi teoriyamiFundamentalni principi kvantovoyi mehaniki dovoli abstraktni Voni stverdzhuyut sho prostir staniv sistemi ye gilbertovim a fizichni velichini vidpovidayut ermitovim operatoram yaki diyut v comu prostori ale ne vkazuyut konkretno sho ce za gilbertiv prostir ta sho ce za operatori Voni povinni buti obrani vidpovidnim chinom dlya otrimannya kilkisnogo opisu kvantovoyi sistemi Vazhlivij dorogovkaz tut ce princip vidpovidnosti yakij stverdzhuye sho kvantovomehanichni efekti perestayut buti znachnimi i sistema nabuvaye ris klasichnoyi zi zbilshennyam yiyi rozmiriv Takij limit velikoyi sistemi takozh zvetsya klasichnim limitom abo limitom vidpovidnosti Z inshogo boku mozhna pochati z rozglyadu klasichnoyi modeli sistemi a potim namagatis zrozumiti yaka kvantova model vidpovidaye tij klasichnij sho znahoditsya poza limitom vidpovidnosti Koli kvantova mehanika bula vpershe sformulovana vona zastosovuvalas do modelej yaki vidpovidali klasichnim modelyam nerelyativistskoyi mehaniki Napriklad vidoma model kvantovogo garmonichnogo oscilyatora vikoristovuye vidverto nerelyativistskij opis kinetichnoyi energiyi oscilyatora yak i vidpovidna kvantova model Pershi sprobi pov yazati kvantovu mehaniku zi specialnoyu teoriyeyu vidnosnosti prizveli do zamini rivnyannya Shredingera na rivnyannya Diraka Ci teoriyi buli uspishnimi v poyasnenni bagatoh eksperimentalnih rezultativ ale ignoruvali taki fakti yak relyativistske stvorennya ta anigilyaciya elementarnih chastinok Povnistyu relyativistska kvantova teoriya potrebuye rozrobki kvantovoyi teoriyi polya kotra bude zastosovuvati ponyattya kvantuvannya do polya a ne do fiksovanogo pereliku chastinok Persha zavershena kvantova teoriya polya kvantova elektrodinamika nadaye povnistyu kvantovij opis procesiv elektromagnitnoyi vzayemodiyi Povnij aparat kvantovoyi teoriyi polya chasto ye nadmirnim dlya opisu elektromagnitnih sistem Prostishij pidhid vzyatij z kvantovoyi mehaniki proponuye vvazhati zaryadzheni chastinki kvantovomehanichnimi ob yektami v klasichnomu elektromagnitnomu poli Napriklad elementarna kvantova model atoma vodnyu opisuye elektromagnitne pole atomu z vikoristannyam klasichnogo potencialu Kulona tobto zvorotno proporcijnogo vidstani Takij psevdoklasichnij pidhid ne pracyuye yaksho kvantovi fluktuaciyi elektromagnitnogo polya taki yak emisiya fotoniv zaryadzhenimi chastinkami pochinayut vidigravati vagomu rol Kvantovi teoriyi polya dlya silnih ta slabkih yadernih vzayemodij takozh buli rozrobleni Kvantova teoriya polya dlya silnih vzayemodij maye nazvu kvantovoyi hromodinamiki ta opisuye vzayemodiyu sub yadernih chastinok kvarkiv ta glyuoniv Slabki yaderni ta elektromagnitni vzayemodiyi buli ob yednani v yih kvantovij formi v odnu kvantovu teoriyu polya yaka nazivayetsya teoriyeyu elektroslabkih vzayemodij Pobuduvati kvantovu model gravitaciyi ostannoyi z fundamentalnih sil poki ne vdayetsya Psevdoklasichni nablizhennya pracyuyut i navit peredbachili deyaki efekti taki yak viprominyuvannya Gokinga Ale formulyuvannya povnoyi teoriyi kvantovoyi gravitaciyi uskladnyuyetsya nayavnimi superechnostyami mizh zagalnoyu teoriyeyu vidnosnosti najtochnishoyu teoriyeyu gravitaciyi z vidomih sogodni koli ta deyakimi fundamentalnimi polozhennyami kvantovoyi teoriyi Peretin cih superechnostej oblast aktivnogo naukovogo poshuku i taki teoriyi yak teoriya strun ye mozhlivimi kandidatami na zvannya majbutnoyi teoriyi kvantovoyi gravitaciyi Zastosuvannya kvantovoyi mehanikiKvantova mehanika mala velikij uspih v poyasnenni bagatoh fenomeniv z navkolishnogo seredovisha Povedinka mikroskopichnih chastinok yaki formuyut usi formi materiyi elektroniv protoniv nejtroniv tosho chasto mozhe buti zadovilno poyasnena lishe metodami kvantovoyi mehaniki Kvantova mehanika vazhliva v rozuminni togo yak individualni atomi kombinuyutsya mizh soboyu ta formuyut himichni elementi ta spoluki Zastosuvannya kvantovoyi mehaniki do himichnih procesiv vidome yak kvantova himiya Kvantova mehanika mozhe nadati yakisno novogo rozuminnya procesam formuvannya himichnih spoluk pokazuyuchi yaki molekuli energetichno vigidnishi za inshih ta naskilki Bilshist z provedenih obchislen zroblenih v obchislyuvalnij himiyi bazuyutsya na kvantovomehanichnih principah Suchasni tehnologiyi vzhe dosyagli togo masshtabu de kvantovi efekti stayut vazhlivimi Prikladami ye lazeri tranzistori elektronni mikroskopi magnitno rezonansna tomografiya Vivchennya napivprovidnikiv prizvelo do vinahodu dioda ta tranzistora yaki ye nezaminnimi v suchasnij elektronici Doslidniki sogodni koli perebuvayut u poshukah nadijnih metodiv pryamogo manipulyuvannya kvantovimi stanami Zrobleno uspishni sprobi stvoriti zasadi kvantovoyi kriptografiyi yaka dozvolit garantovano tayemne peresilannya informaciyi Viddalenisha cil rozrobka kvantovih komp yuteriv yaki ochikuvano zmozhut realizovuvati pevni algoritmi z nabagato bilshoyu efektivnistyu nizh klasichni komp yuteri Insha tema aktivnih doslidzhen kvantova teleportaciya yaka maye spravu z tehnologiyami peresilannya kvantovih staniv na znachni vidstani Filosofskij aspekt kvantovoyi mehanikiVid pochatku stvorennya kvantovoyi mehaniki yiyi visnovki yaki superechili tradicijnij uyavi pro svitoustrij mali naslidkom aktivnu filosofsku diskusiyu ta viniknennya bagatoh interpretacij Navit taki fundamentalni polozhennya yak sformulovani Maksom Bornom pravila shodo amplitud imovirnosti ta rozpodilu imovirnosti chekali desyatilittya na sprijnyattya naukovoyu spilnotoyu Insha problema kvantovoyi mehaniki polyagaye v tomu sho priroda doslidzhuvanogo neyu ob yekta nevidoma V tomu sensi sho koordinati ob yekta abo prostorovij rozpodil imovirnosti jogo prisutnosti mozhut buti viznacheni lishe za nayavnosti u nogo pevnih vlastivostej zaryadu napriklad ta navkolishnih umov nayavnosti elektrichnogo potencialu Kopengagenska interpretaciya zavdyaki persh za vse Nilsu Boru ye bazovoyu interpretaciyu kvantovoyi mehaniki z momentu yiyi formulyuvannya i do sogodennya Vona stverdzhuvala sho imovirnisna priroda kvantovomehanichnih peredbachen ne mogla buti poyasnenoyu v terminah yakihos inshih deterministichnih teorij ta nakladaye obmezhennya na nashi znannya pro navkolishnye seredovishe Kvantova mehanika tomu nadaye lishe imovirnisni rezultati sho sama priroda Vsesvitu ye imovirnisnoyu hocha j determinovanoyu v novomu kvantovomu sensi Albert Ejnshtejn sam odin z fundatoriv kvantovoyi teoriyi vidchuvav diskomfort z privodu togo sho v cij teoriyi vidbuvayetsya vidhid vid klasichnogo determinizmu v viznachenni znachen fizichnih velichin ob yektiv Vin vvazhav sho nayavna teoriya nezavershena i mala buti she yakas dodatkova teoriya Tomu vin visunuv seriyu zauvazhen do kvantovoyi teoriyi najvidomishim z yakih stav tak zvanij EPR paradoks Dzhon Bell pokazav sho cej paradoks mozhe prizvesti do poyavi takih rozbizhnostej u kvantovij teoriyi yaki mozhna bude vimiryati Ale eksperimenti pokazali sho kvantova mehanika ye korektnoyu Odnak deyaki nevidpovidnosti cih eksperimentiv zalishayut pitannya na yaki dosi ne znajdeno vidpovidi Interpretaciya mnozhinnih svitiv Everetta sformulovana v 1956 roci proponuye model svitu v yakij usi mozhlivosti prijnyattya fizichnimi velichinami tih chi inshih znachen u kvantovij teoriyi odnochasno vidbuvayutsya naspravdi v bagatosviti zibranomu z perevazhno nezalezhnih paralelnih vsesvitiv Bagatosvit deterministichnij ale mi otrimuyemo jmovirnisnu povedinku vsesvitu lishe tomu sho ne mozhemo sposterigati za vsima vsesvitami odnochasno IstoriyaPidgruntya kvantovoyi mehaniki zaklali u pershij polovini XX stolittya Maks Plank Albert Ejnshtejn Verner Gajzenberg Ervin Shredinger Maks Born Pol Dirak Richard Fejnman ta inshi Deyaki fundamentalni aspekti teoriyi vse she potrebuyut utochnennya 1900 roku Maks Plank zaproponuvav koncepciyu kvantuvannya energiyi dlya togo shob otrimati pravilnu formulu dlya energiyi viprominyuvannya absolyutno chornogo tila 1905 roku Ejnshtejn poyasniv prirodu fotoelektrichnogo efektu postulyuvavshi sho energiya svitla poglinayetsya ne bezperervno a porciyami yaki vin nazvav kvantami 1913 roku Nils Bor poyasniv konfiguraciyu spektralnih linij atoma vodnyu znovu zh taki za dopomogoyu kvantuvannya 1924 roku Luyi de Brojl zaproponuvav gipotezu korpuskulyarno hvilovogo dualizmu Ci teoriyi hocha j uspishni buli zanadto fragmentarnimi j ukupi skladayut tak zvanu staru kvantovu teoriyu Suchasna kvantova mehanika narodilasya 1925 roku koli Gajzenberg rozrobiv matrichnu mehaniku a Shredinger zaproponuvav hvilovu mehaniku ta svoye rivnyannya Zgodom Yanosh fon Nejman doviv sho obidva pidhodi ye ekvivalentnimi Nastupnij krok vidbuvsya todi koli Gajzenberg sformulyuvav princip neviznachenosti 1927 roku j priblizno todi pochala skladatisya jmovirnisna interpretaciya 1927 roku Pol Dirak ob yednav kvantovu mehaniku zi specialnoyu teoriyeyu vidnosnosti Vin takozh pershim zastosuvav teoriyu operatoriv vklyuchno z populyarnoyu bra ket notaciyeyu 1932 roku Dzhon fon Nojman sformulyuvav matematichnij bazis kvantovoyi mehaniki na osnovi teoriyi operatoriv Eru kvantovoyi himiyi rozpochali Valter Gajtler ta Fric London yaki 1927 roku opublikuvali teoriyu utvorennya kovalentnih zv yazkiv v molekuli vodnyu Nadali kvantova himiya rozvivalasya velikoyu spilnotoyu naukovciv u vsomu sviti 1927 roku K Devisson i L Dzhermer u doslidnickomu centri Bell Labs prodemonstruvali difrakciyu povilnih elektroniv na nikelevih kristalah nezalezhno vid Dzh Tomsona Pri ocinci kutovoyi zalezhnosti intensivnosti vidbitogo elektronnogo promenya bulo pokazano yiyi vidpovidnist peredbachenij na pidstavi umovi Vulfa Bregga dlya hvil z dovzhinoyu de Brojlya Do prijnyattya gipotezi de Brojlya difrakciya rozcinyuvalasya yak viklyuchno hvilove yavishe Koli dovzhinu hvili de Brojlya bulo porivnyano z umovoyu Vulfa Bregga bulo peredbacheno mozhlivist sposterezhennya podibnoyi difrakcijnoyi kartini dlya chastinok Takim chinom eksperimentalno bulo pidtverdzheno gipotezu de Brojlya dlya elektrona Pidtverdzhennya gipotezi de Brojlya stalo povorotnim momentom u rozvitku kvantovoyi mehaniki Podibno do togo yak efekt Komptona pokazuye korpuskulyarnu prirodu svitla eksperiment Devissona Dzhermera pidtverdiv nerozrivne spivisnuvannya chastinki ta yiyi hvili inshimi slovami pritamannist korpuskulyarnij materiyi takozh i hvilovoyi prirodi Ce posluzhilo oformlennyu idej korpuskulyarno hvilovogo dualizmu Pidtverdzhennya ciyeyi ideyi dlya fiziki stalo vazhlivim etapom oskilki dalo mozhlivist ne tilki harakterizuvati bud yaku chastinku pripisuyuchi yij pevnu individualnu dovzhinu hvili ale takozh pri opisi yavish povnopravno vikoristovuvati yiyi u viglyadi pevnoyi velichini v hvilovih rivnyannyah Z 1927 roku rozpochalisya sprobi zastosuvannya kvantovoyi mehaniki do bagatochastinkovih sistem sho malo naslidkom poyavu kvantovoyi teoriyi polya Roboti v comu napryami zdijsnyuvali Dirak Pauli Vajskopf Zhordan Kulminaciyeyu cogo napryamku doslidzhen stala kvantova elektrodinamika sformulovana Fejnmanom Dajsonom Shvingerom ta Tomonagoyu protyagom 1940 h rokiv Kvantova elektrodinamika ce kvantova teoriya elektromagnitnogo polya ta jogo vzayemodiyi z polyami sho opisuyut zaryadzheni chastinki peredusim elektroni ta pozitroni Teoriyu kvantovoyi hromodinamiki bulo sformulovano na pochatku 1960 h rokiv Cyu teoriyu takoyu yakoyu mi yiyi znayemo teper zaproponuvali Policter Gross ta Vilchek 1975 roku Spirayuchis na doslidzhennya Shvingera Higgsa Goldstouna ta inshih Gleshou Vajnberg ta Salam nezalezhno pokazali sho slabki yaderni vzayemodiyi ta kvantova elektrodinamika mozhut buti poyednani ta rozglyadatis yak yedina elektroslabka vzayemodiya PrimitkiJ von Neumann Mathematical Foundations of Quantum Mechanics 1932 Princeton University Press 1955 Reprinted in paperback formLiteraturaVikicitati mistyat vislovlyuvannya na temu Kvantova mehanika Vikishovishe maye multimedijni dani za temoyu Category Quantum mechanics Vakarchuk I O Kvantova mehanika pidruchnik I O Vakarchuk 4 e vidannya dopovnene L Lvivskij nacionalnij universitet imeni Ivana Franka 2012 872 s ISBN 978 966 613 921 7 Visockij V I Kvantova mehanika ta yiyi vikoristannya v prikladnij fizici pidruchnik V I Visockij K Vidavnicho poligrafichnij centr Kiyivskij universitet 2008 367 s ISBN 978 966 439 127 3 Davidov O S Kvantova mehanika za nauk red i predmovoyu V M Loktyeva K Akademperiodika 2012 708 s 300 prim ISBN 978 966 360 211 0 Tkachuk V M Fundamentalni problemi kvantovoyi mehaniki navchalnij posibnik V M Tkachuk Lvivskij nacionalnij universitet imeni Ivana Franka L Lvivskij nacionalnij universitet imeni Ivana Franka 2011 141 s 350 prim ISBN 978 966 613 850 0 Fedorchenko A M Kvantova mehanika termodinamika i statistichna fizika Teoretichna fizika K Visha shkola 1993 T 2 451 s Yuhnovskij I R Osnovi kvantovoyi mehaniki navchalnij posibnik I R Yuhnovskij 2 ge vid pererob i dop K Libid 2002 392 s Blohincev D I Osnovy kvantovoj mehaniki M Nauka 1983 664 s ros Boum A Kvantovaya mehanika osnovy i prilozheniya Quantum Mechanics Foundations and Applications M Mir 1990 720 s ros Dirak P A M Principy kvantovoj mehaniki The Principles of Quantum Mechanics M Nauka 1979 440 s ros Koen Tannudzhi K Diu B Laloe F Kvantovaya mehanika Mecanique quantique Ekaterinburg Izd vo Uralskogo un ta 2000 944 800 s ros Landau L D Lifshic E M Kvantovaya mehanika Nerelyativistskaya teoriya Teoreticheskaya fizika M Fizmatlit 2008 T 3 800 s ros Messia A Kvantovaya mehanika Mecanique quantique M Nauka 1978 1979 480 584 s ros Shiff L Kvantovaya mehanika Quantum Mechanics M IL 1957 476 s ros PosilannyaKvantova mehanika 19 Kvitnya 2016 u Wayback Machine ESU Kvantova fizika 19 Kvitnya 2016 u Wayback Machine ESU Balentajn L E Kvantova mehanika v suchasnomu vikladi pereklad z anglijskoyi 6 Chervnya 2016 u Wayback Machine