Kvantová mechanika: Porovnání verzí

Přidáno 5 bajtů ,  před 6 měsíci
m
korektury
m
m (korektury)
Vlnová rovnice popisuje [[De Broglieova vlna|de Broglieovu vlnu]] částice a čtverec absolutní hodnoty vlnové funkce udává [[hustota pravděpodobnosti|hustotu pravděpodobnosti]] výskytu mikročástice. Jednodušeji lze toto říci, že se daná částice nachází v čase '' t'' na místě udaném souřadnicemi x, y, z s určitou pravděpodobností.
 
Hlavním rysem [[interpretace kvantové mechaniky]] je [[teorie pravděpodobnosti|pravděpodobnostní]] popis.<ref>JAMMER, Max, ''The Conceptual Development of Quantum Mechanics''. New York: McGraw-Hill, 1966.</ref><ref>FEYNMAN Richard Philip, Leighton, Sands: ''Feynmanovy přednášky z fyziky. 3 díl'' {{ISBN|80-7200-421-2}}.</ref><ref>DIRAC, Pual Adrien Maurice, ''The Principles of Quantum Mechanics''. Oxford Univ. Press, Oxford, 1958.</ref><ref>LANDAU, Lev Davidovič, LIFŠIC, Jevgenij Michailovič, ''Kvantovaja mechanika - Nerelativističeskaja těorija.'' Kurs těoretičeskoj fyziky, Tom 3, Moskva : Nauka, 1974.</ref><ref>BORN, Max, ''Nobel Price Lecture''. http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1954/born-lecture.pdf</ref> Dalším typickým rysem je tzv. [[kvantování]], [[diskrétnost]] a [[nespojitost]] některých veličin, které v klasické mechanice bývají spojité. Rysem kvantové mechaniky je taktéž výskyt veličin a jevů, které nemají na úrovni klasické mechaniky přímou analogii: např. [[spin]] částic, [[Kvantové provázání|provázanost]] (zapletení) stavů, [[relace neurčitosti]], atp. (ale tyto analogie mohou mít).<ref>https://www.quora.com/How-does-the-uncertainty-principle-relate-to-Fourier-transforms - How does the uncertainty principle relate to Fourier transforms?</ref>
 
Klasická mechanika se dá získat z kvantové limitním přechodem, kdy lze považovat za dostatečně malé elementární kvantum [[akce (fyzika)|akce]], tzv. [[Planckova konstanta|Planckovu konstantu]]. To je podobné např. limitnímu přechodu od relativistické mechaniky ke klasické, který odpovídá limitě pro rychlosti malé vzhledem k rychlosti světla. Naproti tomu je zapotřebí zdůraznit, že ''kvantový popis není nikterak omezen jen na oblast [[mikroskopický]]ch systémů''. Existuje i řada [[makroskopický]]ch systémů, kde se projevují kvantové rysy – např. makroskopická [[supravodivost]], [[supratekutost]], atp. Kvantově-mechanický popis lze uplatnit dokonce i pro jevy v astronomickém měřítku.
# [[Pravděpodobnostní popis]] – Jednotlivým stavům kvantového systému jsou přiřazeny určité hodnoty hustoty pravděpodobnosti. Výsledky měření dané veličiny ve známém stavu lze předpovědět jen ve smyslu pravděpodobnostním. [[Hustota pravděpodobnosti]] ovšem existuje i klasicky.<ref>http://www.st-andrews.ac.uk/physics/quvis/simulations_phys/ph34_Mass_Spring_System.html - Classical probability densities: mass on a spring</ref>
# [[Kvantová fyzika#Příprava stavu a princip superpozice​|Princip superpozice stavů]] – Kvantový objekt může existovat ve stavu, který je dán lineární kombinací jiných stavů. [[Princip superpozice]] sice existuje také klasicky, ale představuje něco jiného – týká se pouhého skládání sil a platí pouze v nerelativistickém přiblížení (např. pro gravitaci obecně neplatí, protože gravitačně působí i pole samo, u elektromagnetismu nutno respektovat zpoždění dané konečnou rychlostí šíření změn pole).
# [[Diskrétní spektrum]] – Některé veličiny v určitých situacích (např. energie či moment hybnosti [[elektron]]u v obalu atomu) nemohou nabývat libovolných hodnot, ale jen hodnot z diskrétní množiny; odtud název „kvantová mechanika"mechanika“. [[Spektrum]] složené například ze zdrojů [[monochromatické záření|monochromatického záření]] nebo [[tón]]ů je také diskrétní.
# [[Měření]] – Zatímco měření v klasické mechanice neovlivňuje měřený objekt, v kvantové mechanice operace měření na objektu vede ke změně stavu tohoto objektu, což odpovídá redukci vlnové funkce (rozložení pravděpodobnosti), populárně nazývanému kolaps vlnové funkce; z toho vyplývá možná závislost výsledku dvou měření na pořadí jejich provedení. Klasické měření také ovlivňuje měřené (například [[princip reciprocity]]).
# [[Tunelový jev]] – Částice mohou s určitou pravděpodobností pronikat i do oblasti, která je podle klasické mechaniky částicím nepřístupná, např. skrze překážku, na jejíž překonání nemají dostatek energie. Částice se také může s určitou pravděpodobností odrazit od překážky, kterou by měla v klasické mechanice s jistotou překonat. Klasická [[evanescentní vlna]] také disponuje touto možností.
# [[Dualita částice a vlnění|Vlnově-částicový dualismus]] – Kvantové objekty se v některých situacích mohou chovat (být interpretovány) jako vlny (mají dobře lokalizovanou velikost hybnosti), v jiných jako částice (mají dobře lokalizovanou polohu).
# [[Relace neurčitosti]] – Určité veličiny nejsou na jednom systému současně přesně měřitelné, např. poloha a hybnost. Klasická [[Fourierova transformace]] má také takové vlastnosti.
# Princip [[nerozlišitelnost částic|nerozlišitelnosti částic]] – Částice stejného druhu (např. dva elektrony) nemůžeme od sebe ani v principu odlišit, nelze je „očíslovat"„očíslovat“. Rozlišitelnost či nerozlišitelnost různých stavů systému se v rovnicích kvantové fyziky velmi konkrétně projevuje, například při popisu chemické vazby. Klasická [[statistická fyzika]] také používá [[Statistický soubor|statistické soubory]] s identickými částicemi.
# [[Entanglement|Kvantová provázanost]] (propletení, entanglement) – Stav systému dvou či více částic, v němž nelze hovořit odděleně o stavech jednotlivých částic. Jeho chování je však podobné jako pro klasický [[chaos]].<ref>http://phys.org/news/2016-07-blur-line-classical-quantum-physics.html - Researchers blur the line between classical and quantum physics by connecting chaos and entanglement</ref>
 
* [[Záření černého tělesa]] – Experiment určující závislost frekvence a intenzity [[záření dokonale černého tělesa]].
* [[Fotoelektrický jev]] – Experiment určující závislost frekvence světla dopadajícího na kov a kinetické energie elektronů opouštějících kov.
* [[Interference|Interferenční]] experimenty – Experimenty ověřující vlnový charakter nejen fotonů ([[Youngův experiment|Dvouštěrbinový experiment]], Young [[1802]]<ref>YOUNG, Thomas, ''On the theory of light and colors'', Philos. Trans. RSL, '''92''', 1802, s. 12-48.</ref>), ale také elektronů (C. Davisson a L. H. Germer [[1927]]<ref>DAVISSON, Clinton Joseph, GERMER, Lester Halbert, Phys Rev. '''30''', 1927, s. 705.</ref>), neutronů (H. Rauch [[1989]]<ref>RAUCH, H., Nuclear. Instr. Meth. A '''284''', 1989, s. 156.</ref>), ale i celých molekul např. [[fuleren]]ů (M. Arndt [[1999]]<ref>ARNDT, Markus, et. al., Nature '''401''', 1999, s. 680, http://www.uni-ulm.de/iok/bernhardt/Teaching/LaserspektroskopieSoSe11/Uebungen/Uebung03-Laser.pdf {{Wayback|url=http://www.uni-ulm.de/iok/bernhardt/Teaching/LaserspektroskopieSoSe11/Uebungen/Uebung03-Laser.pdf |date=20120125160253 }}</ref>).
* [[Franck-Hertzův experiment]] – Experiment ověřující, že atom může absorbovat jen určitá množství energie odpovídající přeskokům mezi energetickými hladinami v [[Bohrův model atomu|Bohrově modelu atomu]].
* [[Comptonův jev]] – Experiment pro studium rozptylu fotonu na atomu či elektronu.
=== Oponenti kvantové mechaniky ===
Se stavem, v jakém byla kvantová mechanika, nebyli spokojeni nejen ostatní fyzikální odborná veřejnost, ale také osobnosti, které se na kvantové mechanice přímo samy podílely.
Nejznámějším oponentem moderní kvantové mechaniky byl jeden ze spoluautorů staré kvantové mechaniky, [[Albert Einstein]]. Einstein je v souvislosti s oponenturou kvantové mechaniky znám především jako autor citátu: ''„Bůh nehraje v kostky“'', kterým vyjádřil svůj postoj k pravděpodobnostnímu charakteru kvantové mechaniky. Dále je Einstein znám jako spoluautor jednoho z nejcitovanějších fyzikálních článků vůbec<ref>SCHWEBER, Silvan S., ''Einstein and Oppenheimer: The Meaning of Genius'', Hardvard University Press, 2008, s. 8.</ref>, [[EPR článek|EPR článku]], který souvisí s kvantovou provázaností (entanglementem) částic.<ref>EINSTEIN, Albert, PODOLSKY, Boris, ROSEN, Nathan, ''Can Quantum-Mechanical Description of Physical Reality be Considered Complete?'' Phys. Rev. '''47''', 1935, s. 777–780.</ref> To, že byl Einstein přesvědčen, že kvantová mechanika je neúplnou teorií, nemění nic na faktu, že se v dlouhých diskusích s Bohrem v letech 1925–1935 zasloužil o upevnění ([[Kodaňská interpretace|Kodaňské interpretace]]) kvantové mechaniky, byť byl jejím odpůrcem. Bohr o jeho zásluhách řekl: ''„Měl jsem tu čest diskutovat s Einsteinem [[Epistemologie|epistemologické]] problémy, které vyvolal moderní vývoj atomové fyziky...,fyziky… a ačkoliv [mezi námi] nebylo dosud dosaženo úplné shody, jsou pro mne tyto diskuse neocenitelné a podnětné.“''<ref>WHEELER, John Archibald, ZUREK, Wojcech Hubert, ''Quantum Theory And Measurement'', New Jersey: Princeton University Press, 1983, s. 9; Původní text: ''"I had the privilege to discuss with Einstein epistemological problems raised by the modern development of atomic physics ..., these discussions which, even if no complete concord has so far been obtained, have been of greatest value and stimulus to me."''</ref>
 
Mezi další známé osobnosti, které nebyly spokojeny se stavem kvantové mechaniky, patřil Erwin Schrödinger. Ten jednou v rozhovoru s Bohrem prohlásil: ''„Jestli se musí dál pokračovat s těmito zatracenými kvantovými skoky, pak lituji, že jsem kdy začal pracovat na atomové teorii.“'' Načež Bohr odvětil: ''„Ale my ostatní jsme Vám velmi vděčni, že jste tím posunul atomovou fyziku o rozhodující krok vpřed.“''<ref>WHEELER, ZUREK, s. 56; Původní text: Once Schrödinger burst out almost desperately, ''"If one has to go on with these damned quantum jumps, then I'm sorry that I ever started to work on atomic theory." To which Bohr answered, "But the rest of us are so grateful that you did, for you have thus brought atomic physics a decisive step forward."''</ref>