Нужна помощь в написании работы?

Принцип соответствия. Таким образом, из гипотезы де Бройля следует, что волновыми свойствами обладают все без исключения движущиеся объекты. Однако для объектов с большой массой длина волны настолько мала, что эта волна не обнаружима существующими способами.

Следовательно, классическая физика - частный, предельный случай физики микромира.

Из сказанного следует, что развитые де Бройлем представления находятся в соответствии с фундаментальным принципом естествознания - принципом соответствия. Этот принцип гласит, что любая новая теория, любое новое представление, претендующие на более глубокое описание реальности и на более  широкую область применимости, чем старые, должны включать последнюю как предельный случай.

После работ Планка, Эйнштейна, де Бройля, возникла настоятельная необходимость такой теории, в которой волновые и корпускулярные свойства материи выступали бы не как исключающие, а как взаимно дополняющие друг друга. В основу волновой теории, волновой или квантовой механики, и легла концепция де Бройля. Оказалось, что эти волны не являются физическими, материальными волнами. Они лишь показывают вероятность обнаружения данной частицы в различных точках пространства и в различные моменты времени. Поэтому поведение микрообъектов описывает статистическая теория. Причина статистического характера квантовой теории – наличие множества связей, влияющих на движение объектов. Свободная частица в действительности свободна только от взаимодействия динамического характера, но она находится под действием случайных сил, вызывающих квантовые флуктуации её поведения. Последнее отражает собой взаимодействие микрообъектов с вакуумом, который заполнен виртуальными частицами. Микрочастица окружена миром вакуума ( полем Дирака).

Из сказанного следует, что если появится необходимость определения координаты частицы, то удастся определить лишь наиболее вероятную её величину, так как неизбежна некоторая неопределённость последней - (Dх).

Таким образом, понятие координаты в ее классическом смысле не может быть применено к микроскопическим объектам.

Принципы дополнительности и неопределённостей. Сказанное - частный случай более общего принципа, высказанного Максом Борном принципом дополнительности. Из этого принципа следует, что получение экспериментальных данных об одних физических величинах неизбежно связано с изменением таких данных о величинах, дополнительных к первым (например, координата и импульс частицы) и что лишь вся сумма явлений исчерпывает информацию об объекте.

Вернер Гейзенберг (1901-1976) - немецкий физик, лауреат Нобелевской премии, один из создателей квантовой механики, в 1927 году математически выразил принцип неопределенности: Dpx Dx => h.

Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Оказалось, что не только координату, но и импульс частицы (произведение массы частицы на ее скорость) невозможно точно определить. Согласно этому принципу, чем точнее определяется местонахождение данной частицы, тем меньше точность в определении ее скорости (масса постоянна) и наоборот.

Принцип неопределенности показывает, почему невозможно «падение» электрона на ядро атома. Ядро атома имеет очень малые размеры, и при «падении» электрона местоположение последнего окажется весьма точным определенным. Следовательно, резко увеличится неопределенность в скорости электрона, разброс в значениях скоростей станет весьма большим. В этот разброс будут включаться столь большие скорости, что электрону впору покинуть атом, а не падать на ядро!

Несколько иной смысл имеет принцип неопределенности для энергии и времени. Если система находится в стационарном состоянии (то есть в состоянии, которое при отсутствии внешних сил не изменяется), то точность измерения энергии  (DE) обратно пропорциональна длительности процесса измерения (Dt ), причём в качестве коэффициента пропорциональности выступает опять-таки постоянная Планка h.

Причина этого во взаимодействии прибора с объектом измерения.

Таким образом, указанная выше двуединость находит отражение в самом способе квантово-механического описания, устраняющего резкую границу, разделяющую поля и частицы в классической теории. Это описание продиктовано кopпуcкулярно-волновой природой микрочастиц и его правильность проверена на огромном числе объектов.

Законы квантовой механики составляют фундамент наук, изучающих строение вещества (в частности, химии); они позволили выяснить строение атомов, установить природу химический связи, объяснить периодическую систему химических элементов, понять строение атомных ядер, изучать свойства элементарных частиц. Поскольку свойства макроскопических тел определяются движением и взаимодействием частиц, из которых они состоят, законы квантовой механики лежат в основе понимания большинства макроскопических явлений. Квантовая механика позволила, например, объяснить температурную зависимость и вычислить величину теплоемкости газов и твердых тел. Только на основе квантовой механики удалось последовательно объяснить такие явлении, как ферромагнетизм, сверхпроводимость, понять природу таких астрономических объектов, как белые карлики, нейтронные звезды, выяснить механизм протекания термоядерных реакций в Солнце и звездах.

Таким образом, квантовая механика восстанавливает идею единства мира и всеобщей взаимосвязи, которая была ущербной в классической физике. Мы пришли к концепции о том, что Вселенная это неделимое целое, но гибкая и постоянно меняющаяся эволюционирующая система.

Таким образом, квантовая механика блестяще разрешила важнейшую из проблем - проблему атома и дала ключ к пониманию многих других загадок микромира. Но в то же время квантовая механика описывает движение электронов, протонов и других частиц, но не их порождение или уничтожение, то есть применима лишь к системе с неизменным числом частиц.

Порождаться и исчезать могут не только фотоны. Одно из самых поразительных и, как выяснилось позже, общих свойств микромира - универсальная взаимопревращаемость частиц. Либо «самопроизвольно» (на первый взгляд), либо в процессе столкновений одних частиц с другими они исчезают, а на их месте появляются другие. Это равносильно представлению о том, что при столкновении двух «Жигулей» на их месте появится трактор. Между тем при столкновении протонов и нейтронов образуются  p-мезоны, два фотона «рождают» пару электрон-позитрон в поле ядра атома, при столкновении же электрона с позитроном на их месте возникает пара фотонов (процесс этот называется аннигиляцией). До сих пор не решена задача квантования такого континуума, как электромагнитное поле. Но её успешно решает квантовая теория поля, являющаяся дальнейшем обобщением квантовой механики.

Важное значение в квантовой физике имеет принцип суперпозиции.

Принцип суперпозиции (принцип  наложения) - это допущение, согласно которому результирующий эффект представляет  собой  сумму эффектов, вызываемых каждым воздействующим явлением в отдельности.

Одним из простых примеров является правило параллелограмма, в соответствии с которым складываются две силы, действующие на тело. Принцип суперпозиции выполняется лишь при условии, когда силы взаимодействия не влияют друг на друга.

Можно привести такой пример. Встречный ветер тормозит движение автомашины по закону параллелограмма - принцип суперпозиции в этом случае выполняется полностью. Но если песок, поднятый ветром, ухудшит работу двигателя, то в этом случае принцип суперпозиции выполнятся уже не будет. Этот принцип не всегда выполняется при распространении света через диэлектрик, так как в ряде случаев при этом изменяются те свойства диэлектрика, от которых зависит распространение света через эту среду. Принцип суперпозиции в ньютоновской физике не универсален и во многих случаях справедлив лишь приближенно.

В микромире, наоборот, принцип суперпозиции - фундаментальный принцип, который наряду с принципом неопределенности составляет основу математического аппарата квантовой механики.

B релятивистской квантовой теории, предполагающей взаимное превращение элементарных частиц, принцип суперпозиции должен быть дополнен принципом суперотбора. Простейший пример - при аннигиляции электрона и позитрона принцип суперпозиция дополняется принципом сохранения электрического заряда - до и после превращений сумма зарядов частиц должна быть постоянной. Поскольку заряды электрона и позитрона равны и взаимно противоположны, должна возникать незаряженные частицы, каковыми и являются «рождающиеся» в этом процессе фотоны.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость
Поделись с друзьями