|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
PENEMUAN SAINTIFIK PALING PENTING
Mekanik kuantum. Sejarah dan intipati penemuan saintifik
Buku Panduan / Penemuan saintifik yang paling penting Apabila keseronokan kejayaan pertama telah berlalu Teori Bohr, semua orang tiba-tiba menyedari kebenaran yang mudah: Skim Bohr adalah bercanggah. Tidak ada tempat untuk bersembunyi dari fakta sedemikian, dan ia menjelaskan pesimisme ketika itu Einstein, serta keputusasaan Pauli. Ahli fizik telah yakin berulang kali bahawa elektron, apabila bergerak dalam atom, tidak mematuhi undang-undang elektrodinamik: ia tidak jatuh pada nukleus dan tidak memancarkan jika atom tidak teruja. Semua ini sangat luar biasa sehingga ia tidak muat di kepala: elektron, yang "berasal" daripada elektrodinamik, tiba-tiba hilang kawalan undang-undangnya. Dalam sebarang percubaan untuk mencari jalan keluar yang logik daripada lingkaran setan itu, saintis sentiasa membuat kesimpulan: atom Bohr tidak boleh wujud. Ternyata pergerakan elektron dalam atom mematuhi beberapa undang-undang lain - undang-undang mekanik kuantum. Mekanik kuantum ialah sains pergerakan elektron dalam atom. Ia pada asalnya dipanggil: mekanik atom. Heisenberg - yang pertama dari mereka yang bernasib baik untuk mencipta sains ini. Werner Karl Heisenberg (1901–1976) dilahirkan di bandar Würzburg, Jerman. Pada September 1911, Werner telah dihantar ke gimnasium berprestij. Pada tahun 1920, Heisenberg memasuki Universiti Munich. Selepas tamat pengajian, Werner dilantik sebagai penolong profesor Max Lahir di Universiti Göttingen. Born yakin bahawa mikrokosmos atom sangat berbeza daripada makrokosmos yang diterangkan oleh fizik klasik sehingga para saintis tidak sepatutnya memikirkan untuk menggunakan konsep biasa gerakan dan masa, kelajuan, ruang dan kedudukan zarah tertentu semasa mengkaji struktur atom. Asas dunia mikro adalah quanta, yang tidak sepatutnya cuba difahami atau dijelaskan dari kedudukan visual klasik yang ketinggalan zaman. Falsafah radikal ini mendapat sambutan hangat dalam jiwa pembantu baharunya. Sesungguhnya, keadaan fizik atom pada masa itu menyerupai sejenis timbunan hipotesis. Sekarang, jika seseorang boleh membuktikan melalui pengalaman bahawa elektron itu benar-benar gelombang, atau lebih tepatnya, kedua-dua zarah dan gelombang. Tetapi tidak ada pengalaman seperti itu setakat ini. Dan jika ya, maka adalah tidak betul untuk meneruskan dari andaian sahaja tentang apa itu elektron, menurut Heisenberg yang pedantik. Adakah mungkin untuk mencipta teori di mana hanya terdapat data eksperimen yang diketahui pada atom, yang diperoleh dengan mengkaji cahaya yang dipancarkan olehnya? Apa yang boleh anda katakan tentang cahaya ini dengan pasti? Bahawa ia mempunyai frekuensi ini dan itu dan intensiti ini dan itu, tidak lebih... Pada Jun 1925, Heisenberg yang sakit pergi berehat di pulau Helgoland di Laut Baltik. Dia tidak dapat berehat - di sana dia tiba-tiba menyedari kebenaran yang tidak dijangka: seseorang tidak dapat membayangkan pergerakan elektron dalam atom sebagai pergerakan bola kecil di sepanjang trajektori. Mustahil, kerana elektron bukanlah bola, tetapi sesuatu yang lebih kompleks, dan mustahil untuk mengesan pergerakan "sesuatu" ini semudah pergerakan bola biliard. L. Ponomarev menulis dalam bukunya: "Heisenberg berhujah: persamaan yang kita ingin menerangkan gerakan dalam atom tidak boleh mengandungi sebarang kuantiti selain daripada kuantiti yang boleh diukur secara eksperimen. Dan daripada eksperimen ia mengikuti bahawa atom itu stabil , terdiri daripada nukleus dan elektron dan boleh memancarkan sinar jika ia terganggu daripada keseimbangan. Sinar ini mempunyai panjang gelombang yang ditentukan dengan ketat dan, menurut Bohr, timbul apabila elektron melompat dari satu orbit pegun ke orbit yang lain. Pada masa yang sama, skema Bohr melakukan tidak mengatakan apa-apa tentang fakta yang berlaku kepada elektron pada saat lompatan, boleh dikatakan "dalam penerbangan" antara dua keadaan pegun. Dan semua orang, termasuk Heisenberg, kerana kebiasaan mencari jawapan kepada soalan ini. Tetapi pada beberapa titik ia menjadi jelas kepadanya: elektron tidak wujud " antara "keadaan pegun, ia hanya tidak mempunyai sifat sedemikian! Apa yang ada? Terdapat sesuatu yang dia tidak tahu namanya lagi, tetapi dia yakin bahawa ia hanya bergantung pada ke mana elektron pergi dan dari mana. Sehingga masa itu, ahli fizik telah cuba mencari trajektori hipotesis untuk elektron dalam atom, yang bergantung secara berterusan pada masa dan yang boleh diberikan oleh satu siri nombor yang menandakan kedudukan elektron pada titik masa tertentu. Heisenberg berhujah bahawa tiada trajektori sedemikian dalam atom, dan bukannya lengkung berterusan terdapat satu set nombor diskret, yang nilainya bergantung pada nombor keadaan awal dan akhir elektron. Dia membayangkan keadaan atom sebagai papan catur yang tidak berkesudahan dengan nombor tertulis pada setiap petak. Sememangnya, nilai nombor ini bergantung pada kedudukan segi empat sama pada "papan atom", iaitu, pada nombor baris (keadaan awal) dan nombor lajur (keadaan akhir), di persimpangan di mana nombor itu berdiri . Jika nombor X sejenis rekod "permainan atom" diketahui, maka semua yang diperlukan diketahui tentang atom untuk meramalkan sifat yang boleh diperhatikan: spektrum atom, keamatan garis spektrumnya, bilangan dan kelajuan elektron tersingkir daripada atom oleh sinar ultraviolet, dan banyak lagi. Nombor X tidak boleh dipanggil koordinat elektron dalam atom. Mereka menggantikan mereka, atau, seperti yang kemudiannya dikatakan, mereka mewakili mereka. Tetapi apa maksud kata-kata ini - pada mulanya, Heisenberg sendiri tidak faham. Walau bagaimanapun, dengan segera dengan bantuan Max Born (1882-1970) dan Pascual Jordan, adalah mungkin untuk memahami bahawa jadual nombor bukan hanya jadual, tetapi matriks. "Matriks," kata L.I. Ponomarev, "adalah jadual kuantiti yang terdapat operasi penambahan dan pendaraban yang ditakrifkan dengan ketat. Khususnya, hasil pendaraban dua matriks bergantung pada susunan di mana ia didarab. Peraturan ini mungkin kelihatan pelik dan mencurigakan , tetapi tidak mengandungi sebarang sifat sewenang-wenangnya. Pada dasarnya, peraturan inilah yang membezakan matriks daripada kuantiti lain. Kami tidak berhak untuk mengubahnya mengikut kehendak kami - matematik juga mempunyai undang-undangnya yang tidak tergoyahkan. Undang-undang ini, bebas daripada fizik dan semua sains lain, menetapkan dalam bahasa simbol, semua sambungan logik yang boleh dibayangkan dalam alam semula jadi, dan tidak diketahui terlebih dahulu sama ada semua hubungan ini direalisasikan dalam realiti. Sudah tentu, ahli matematik tahu tentang matriks lama sebelum Heisenberg dan tahu bagaimana untuk bekerja dengan mereka. Walau bagaimanapun, ia adalah satu kejutan kepada semua orang bahawa objek aneh dengan sifat luar biasa ini sepadan dengan sesuatu yang nyata dalam dunia fenomena atom. Kebaikan Heisenberg dan Born terletak pada fakta bahawa mereka mengatasi halangan psikologi, menemui kesesuaian antara sifat matriks dan ciri-ciri gerakan elektron dalam atom, dan dengan itu mengasaskan mekanik matriks atom, kuantum, baru. Atom - kerana ia menerangkan pergerakan elektron dalam atom. Kuantum - kerana peranan utama dalam penerangan ini dimainkan oleh konsep kuantum tindakan. Matriks - kerana radas matematik yang diperlukan untuk ini ialah matriks. Dalam mekanik baharu, setiap ciri elektron: koordinat, momentum, tenaga - sepadan dengan matriks yang sepadan. Kemudian persamaan gerakan, yang diketahui dari mekanik klasik, telah ditulis untuk mereka. Heisenberg mewujudkan sesuatu yang lebih: dia mendapati bahawa matriks mekanik kuantum koordinat dan momentum bukanlah matriks secara umum, tetapi hanya matriks yang mematuhi hubungan pergantian (atau permutasi). Dalam mekanik baharu, hubungan komutasi ini memainkan peranan yang sama seperti keadaan pengkuantitian Bohr dalam mekanik lama. Dan sama seperti keadaan Bohr memilih orbit pegun daripada set semua yang mungkin, hubungan komutasi Heisenberg hanya memilih yang mekanikal kuantum daripada set semua matriks. Bukan kebetulan bahawa dalam kedua-dua kes - dalam keadaan pengkuantitian Bohr dan dalam persamaan Heisenberg - pemalar Planck mesti ada. Pemalar Planck semestinya masuk ke dalam semua persamaan mekanik kuantum, dan melalui ciri ini mereka boleh dibezakan dengan jelas daripada semua persamaan lain. Persamaan baharu yang ditemui Heisenberg bukanlah persamaan mekanik mahupun persamaan elektrodinamik. Dari sudut pandangan persamaan ini, keadaan atom diberikan sepenuhnya jika koordinat atau matriks momentum diketahui. Selain itu, struktur matriks ini adalah sedemikian rupa sehingga atom tidak memancar dalam keadaan tidak teruja. Menurut Heisenberg, gerakan bukanlah pergerakan bola elektron sepanjang mana-mana trajektori di sekeliling nukleus. Gerakan ialah perubahan dalam keadaan sistem dalam masa, yang menerangkan matriks koordinat dan momentum. Seiring dengan persoalan tentang sifat pergerakan elektron dalam atom, persoalan kestabilan atom juga hilang. Dari sudut pandangan baru, dalam atom yang tidak teruja, elektron berada dalam keadaan diam, dan oleh itu tidak seharusnya memancar. Teori Heisenberg adalah konsisten secara dalaman, yang sangat kurang dalam skema Bohr. Pada masa yang sama, ia membawa kepada keputusan yang sama seperti peraturan pengkuantitian Bohr. Di samping itu, dengan bantuannya, akhirnya mungkin untuk menunjukkan bahawa hipotesis Planck tentang radiasi quanta adalah akibat mudah dan semula jadi mekanik baru. Ia mesti dikatakan bahawa mekanik matriks muncul dengan sangat tepat. Idea Heisenberg telah diambil oleh ahli fizik lain dan tidak lama kemudian, menurut Bohr, ia memperoleh "sebuah bentuk yang, dalam kesempurnaan dan keluasan logiknya, boleh bersaing dengan mekanik klasik." Walau bagaimanapun, terdapat satu keadaan yang menyedihkan dalam kerja Heisenberg. Menurutnya, dia tidak boleh berjaya memperoleh spektrum hidrogen yang mudah daripada teori baharu itu. Dan apakah kejutannya apabila, beberapa ketika selepas penerbitan karyanya, ketika dia menulis, "Pauli memberi saya kejutan: mekanik kuantum lengkap atom hidrogen. teori atom hidrogen dan betapa hebatnya kejutan saya bahawa anda mampu membangunkannya dengan begitu cepat"". Ahli fizik menyambut kemunculan mekanik matriks Heisenberg dengan sangat lega: "Mekanik Heisenberg sekali lagi memberikan saya kembali kegembiraan hidup dan harapan. Walaupun ia tidak menyelesaikan teka-teki, saya percaya bahawa sekarang adalah mungkin untuk bergerak ke hadapan semula," tulis Pauli pada 9 Oktober 1925. Dia segera membenarkan imannya sendiri. Dengan menggunakan mekanik baharu pada atom hidrogen, dia memperoleh formula yang sama seperti Niels Bohr berdasarkan postulat mereka. Sudah tentu, kesukaran baru timbul, tetapi ini adalah kesukaran pertumbuhan, dan bukan keputusasaan jalan buntu. Pengarang: Samin D.K.
Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan
15.04.2024 Petgugu Global kotoran kucing
15.04.2024 Daya tarikan lelaki penyayang
14.04.2024
▪ Simen menyerap karbon dioksida dengan baik ▪ Jam tangan FiLIP untuk memantau kanak-kanak ▪ Reka bentuk stesen antara planet Psyche yang besar telah siap ▪ Punca toksikosis pada wanita hamil telah dijumpai ▪ Huawei sudah pun mengusahakan sambungan 6G
▪ bahagian tapak Dokumentasi normatif mengenai perlindungan buruh. Pemilihan artikel ▪ artikel Selective Affinity (Affinity of Souls). Ungkapan popular ▪ artikel Pengendali talian mekanikal asap ikan. Deskripsi kerja ▪ artikel Kesan blok untuk gitar solo. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian 
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini