Il mekkanika kwantistika hi teorija fiżika li bdiet tiżviluppa fil bidu tal ewwel nofs tas seklu 20 biex tispjega l imġi

Il-mekkanika kwantistika hi teorija fiżika li bdiet tiżviluppa fil-bidu tal-ewwel nofs tas-seklu 20 biex tispjega l-imġiba tal- u tal-enerġija fuq skali atomiċi. Din it-teorija twieldet minħabba li l- ma setgħetx tagħti spjegazzjoni għall-fenomeni li għandhom x'jaqsmu mar-, l-, is- tas-, l-, l-i u l-istabbiltà tal-atomu li dehru f'diversi esperimenti li saru bejn l-1900 u l-1930.

Mill-esperimenti li twettqu fl-ewwel 30 sena tas-seklu 20 kien jidher ċar li xi postulati fundamentali tal-mekkanika klassika kienu inadegwati għal kollox għar-rappreżentazzjoni ta' xi fenomeni fiżiċi ġodda. Infatti feġġew fenomeni li ma setgħux jitfissru klassikament bħal pereżempju l-imġiba tad- jew l-eżistenza ta' livelli diskreti tal-.

Bejn 1900 u 1925, ġew żviluppati xi teoriji ewristiċi biex jispjegaw il-fenomeni osservati. Għalihom sikwit kien ikun hemm bżonn tal-adozzjoni ta' postulati arbitrarji, mhux imnissla direttament mill-postulati tal-mekkanika klassika . Din il-ġabra ta' teoriji saret tissejjaħ il- (bl-Ingliż old jew early quantum mechanics). Fost il-fiżiċi li taw kontribużżjoni għall-iżvilupp tal-mekkanika kwantistika qadima nistgħu insemmu lil , , Albert Einstein, , , u .

Fl-1926-1927 il-fiżiċi u Erwin Schrödinger żviluppaw rispettivament it-teoriji msejħin "Mekkanika tal-matriċi" u "Mekkanika ondulatorja" jew "Mekkanika tal-mewġ". Dawn ir-rappreżentazzjonijiet differenti (imma ekwivalenti) jikkostitwixxu l-formulazzjoni moderna tal-mekkanika kwantistika. Fil-perjodu 1925-1930, it-teorija ġiet formalizzata bl-adozzjoni ta' postulati fundamentali permezz tax-xogħol tal-fiżiċi u matematiċi , u .

Fl-1948 il-fiżiku żviluppa rappreżentazzjoni oħra differenti li testendi xi kunċetti klassiċi, imsejħa "Integral fuq il-mogħdijiet", .

Il-mekkanika kwantistika tvarja b'mod radikali mill-mekkanika klassika fis-sens li ma tbassarx ir-riżultati tal-kejl ta' kwantitajiet fiżiċi imma tagħti biss il-probabbiltà ta' kull riżultat possibbli (). Din il-kundizzjoni ta' inċertezza mhux ġejja minn nuqqas ta' informazzjoni li jkollu l-isperimentatur fuq il-kundizzjonijiet inizjali tas-sistema fiżika li jkun qiegħed josserva, imma hi karatteristika fundamentali tas-sistemi fisiċi. It-teorija għalhekk tipprevedi li r-riżultati ta' kejl ma jkunux għall kollox arbitarji, imma imħaddnin f'sett ta' valuri li għandhom probabbilitajiet ta' preżentazzjonijiet diversi. Is-sistemi mela huma deskritti bħala soprapożizzjoni ta' bosta stati li kull wieħed minhomm iwassal fil-mument biss meta ssir l-osservazzjoni għal riżultat differenti tal-kejl. Dan il-mod ġdid kif ninterpretaw il-fenomeni kien l-oġġett ta' diskussjonijiet numerużi qalb il-komunità xjentifika kif tixhed l-eżistenza ta' interpretazzjonijiet diversi tal-mekkanika kwantistika. L-osservazzjoni mela għandha effetti importanti fuq is-sistema osservata: marbut ma' dan il-kunċett ġdid hemm l-impossibbiltà li nkunu nafu eżattament l-iżvilupp ta' sistema, espressa fil- .

Introduzzjoni

Il-mekkanika kwantistika tgħaqqad fiha kumpless ta' teoriji fiżiċi imfassla fl-ewwel nofs tas-seklu 20 li jiddeskrivu l-imġiba tal-materja fuq livell mikroskopiku, fuq skali ta' kejl żgħar ħafna, ngħidu aħna, it-tul tal-atomu, jew l-enerġija bejn atomu u ieħor, fejn ma jibqgħux japplikaw l-ipoteżijiet tal-mekkanika klassika. Tipprovdilna mezz biex ninterpretaw u nikkwantifikaw fenomeni li, fil-fehma tal-parti kbira tal-fiżiċi kontemporanji, ma jistgħux jiġu ġġustifikati bil-mekkanika klassika, li l-previżjonijiet tagħha ma jaqblux mar-riżultati sperimentali kompletament.

Il-mekkanika għandha l-kwalità speċjali li l-istat u l-evoluzzjoni ta' sistema fiżika huma deskritti b'mod intrinsekament probabbilistiku. Spiss meta nippruvaw nimmaġinaw l-imġiba ta' partiċella inġibu quddiem għajnejna il-"funzjoni tal-mewġa" jew il-"mewġa tal-probabbiltà". Però, fil-każi iżjed ġenerali, din l-istampa "konkreta" irridu nibdluha f'waħda iżjed "astratta", li fiha l-fażi komplessa oxxillanti (il-"mewġa tal-probabbiltà") hi assoċjata ma' kwantitajiet, bħall-i, li, għall-kuntrarju tal-pożizzjoni u l-momentu li jikkaratterizzaw il-funzjoni tal-mewġa tas-soltu, m'għandux ekwivalenti klassiku.

In-natura assolutament ġdida tal-probabbiltà li jkollha tidħol fil-mekkanika kwantistika tidher ċara fid-differenza bejn , li tikkorispondi għall-kunċett klassiku tal-probabbiltà, u . Wieħed mill-effetti l-iżjed famużi ta' dan il-kunċett ġdid ta' probabbiltà insibuh f'dak li nsejħulu l-: jeżistu pari ta' varjabbli (li ngħidu li mhumiex kompatibbli bejniethom ), bħall-pożizzjoni u l-impuls ta' partiċella, fejn il-valuri tagħhom bil-prinċipju ma jistgħux ikun magħrufa fl-istess ħin b'preċiżjoni arbitrarja, indipendentement mill-akkuratezza sperimentali li biha jsir il-kejl . Hekk naraw li l-karattru probabbilistiku tal-mekkanika kwantistika, jippermeja din it-teorija ġdida mis-sisien tagħha.

Il-mekkanika kwantistika tneħħi wkoll id-distinzjoni bejn partiċelli u mewġ li kienet tikkaratterizza l-fiżika sas-seklu XIX. Min-naħa waħda, l-evoluzzjoni temporali ta' sistema kwantistika hi evoluzzjoni deterministika b'fażi oxxillanti — il-karattru ondulatorju — ta' distribuzzjoni ta' probabbiltà; min-naħa l-oħra, ir-reazzjoni għal kejl ta' osservabbli ta' sistema kwantistika tidher b'mod diskret — il-karattru korpuskolari. Hekk, pereżempju, l-evoluzzjoni temporali mhux biss ta' raġġ tad-dawl imma wkoll ta' raġġ ta' elettroni jew anki elettron wieħed, turi l-karatteristiċi tipiċi tal-mewġ (fenomeni ta' u ). Imma fl-istess ħin, meta nkejlu kwantitajiet estensivi ma nisbux fluss kontinwu imma sensiela ta' kwanti (mil- quantum, kwantità, minn fejn ġej l-isem tat-teorija), kemm għall-elettroni, li mela ma jisfgħux mifruxin mal-ispazju kollu bħal f'distribuzzjoni ta' probabbiltà ondulatorja vera, u kemm għall-fotoni, il-kwanti tar-raġġ tad-dawl.

Din-natura doppja nsejħulha , terminu li għadu jiddeskrivi l-paradoss li tlaqqam hekk qabel il-formulazzjoni kompleta tal-mekkanika kwantistika, li fiha ż-żewġ aspetti dehru li kienu f' kontradizzjoni irriduċibbli bejniethom.

Deskrizzjoni tat-teorija

Fil-mekkanika klassika, l-istat ta' partiċella jiġi definit permezz tal-valur eżatt taż-żewġ kwantitajiet osservabbli, il-pożizzjoni u l-impuls (); fil-mekkanika kwantistika, minflok, l-istat ta' partiċella hu deskritt (fir-rappreżentazzjoni ta' Schrödinger) b'. Din m'għandhiex tifsira fiżika, waqt li modulu kwadrat tagħha għandu għax jagħti d-distribuzzjoni tal-probabbiltà tal-osservabbli l-pożizzjoni: għal kull punt tal-ispazju, jassenja l-probabbiltà li nsibu l-partiċella f'dak il-punt, meta nkejlu l-pożizzjoni tagħha. Is-sinjifikat ta' din il-probabbiltà jista' jiġi mfisser kif ġej: Kieku jkollna għad-dispożizzjoni tagħna numru infinit ta' sistemi identiċi u nagħmlu l-istess kejl fuq is-sistemi kollha fl-istess ħin, id-distribuzzjoni tal-valuri miksuba hi propju il-modulu kwadrat tal-funzjoni tal-mewġ. Bl-istess mod, il-modulu kwadrat tat-trasformata ta' Fourier tal-funzjoni tal-mewġa tagħti d-distribuzzjoni tal-probabbiltà tal-impuls tal-istess partiċella.

In ġenerali, it-teorija kwantistika tagħti informazzjoni dwar il-probabbiltà li niksbu valur meta nkejlu kwantità osservabbli (kultant, nistgħu niksbu l-valur eżatt bil-probabbiltà ta' 100%). Mill-proprjetajiet tat-trasformata ta' Fourier nistgħu naraw li iżjed ma d-distribuzzjoni tal-probabbiltà tal-pożizzjoni ta' partiċella tkun konċentrata (il-partiċella kwantistika tkun lokalizzata tajjeb), iżjed titwessa' d-distribuzzjoni tal-impulsi, u viċeversa. Dan hu eżempju tal-: hu impossibbli li noħolqu funzjoni tal-mewġa lokalizzata tajjeb kemm fil-pożizzjoni u kemm fl-impuls.

Il-funzjoni tal-mewġa li tiddeskrivi l-istat tas-sistema tista' tinbidel mal-mogħdija taż-żmien. Pereżempju, partiċella li timxi fi spazju vojt hi deskritta minn funzjoni tal-mewġa kostitwita minn iċċentrat fuq medja. Meta jgħaddi l-ħin iċ-ċentru tal-pakkett ta' mewġ jimxi, b'mod li l-partiċella tista' wara tkun lokalizzata f'pożizzjonijiet differenti. L-evoluzzjoni temporali tal-funzjoni tal-mewġa hi deskritta mill-ekwazzjoni ta' Schrödinger.

Xi funzjonijiet tal-mewġa jiddeskrivu distribuzzjonijiet ta' probabbiltà li huma kostanti fil-ħin. Ħafna sistemi ttrattati fil-mekkanika klassika jistgħu jiġu deskritti minn dawn il-. Pereżempju , elettron f' atomu mhux eċċitat hu deskritt klassikament bħala partiċella li ddur madwar in-, waqt li fil-mekkanika kwantistika hu deskritt minn li tikkorispondi ma' funzjoni ta' distribuzzjoni mogħnija minn simmetrija sferika b'rispett għan-nukleju. Din l-intuwizzjoni hi l-bażi tal-.

Minkejja li l-preżenza ta' funzjoni tal-mewġa ma tħalliniex inbassru a priori ir-riżultat, kull kejl iwassalna għal valur definit (u mhux pereżempju għall-valur medju). Dan il-problema, li sikwit jissejjaħ il- , welled wieħed mill-iżjed dibattiti intellettwali profondi u komplessi fl-i. Hawn nillimitaw ruħna għall-approċċ standard għal dan il-problema, msejjaħ l-.

Skond din l-interpretazzjoni, meta jsir kejl ta' osservabbli, il-parti tal-funzjoni tal-mewġa pertinenti għal dan l-osservabbli "tikkrolla" fuq il-funzjoni tal-mewġa, li nsejħulha l- tal-osservabbli mkejjel, li tagħti l-ikbar probabbiltà (ġrajja ċerta) lill-valur miksub b'dak il-kejl. Dan hu interpretat bħala xiehda tal-fatt li l-kejl jipperturba s-sistema: meta jsir il-kejl, is-sistema jaqa' ċertament fl-istat li fih ħallieh l-istrument tal-kejl (evoluzzjoni temporali apparti). Dan l-istat jissejjaħ ukoll tal-osservabbli mkejjel, bi qbil terminoloġiku mal-formulazzjoni assjomatika ta' Dirac-Von Neumann fejn dan l-istat hu rappreżentat b' tal-operatur linjari awtoaġġunt (fuq l-i tal-vetturi ta' stat) li hu assoċjat mal-osservabbli li qegħdin insemmu (ara l-quddiem).

Pereżempju ejjew nieħdu partiċella miexja ħielsa fl-ispazju, b'ċerti distribuzzjonijiet ta' probabbiltà għall-pożizzjoni u l-veloċità u nissoponu li nkejlu l-pożizzjoni tagħha u niksbu ċertu valur x. Allura, nistgħu nipprevedu li malajr ħafna wara, il-kejl tal-pożizzjoni żgur jagħti l-istess riżultat bħal ta' qabel: il-funzjoni tal-mewġa tikkrolla fuq punt u tagħti 'l dak il-punt probabbiltà ċerta.

Il-kroll tal-funzjoni tal-mewġa meta jsir kejl mhuwiex deskritt mill-ekwazzjoni ta' Schrödinger, li tistabilixxi biss l-iżvilupp tal-evoluzzjoni temporali. Infatti, din l-ekwazzjoni hi strettament deterministika, fis-sens li minnha hu possibbli li nipprevedu l-forma tal-funzjoni tal-mewġa f'kull waqt wara. In-natura probabbilistika tal-mekkanika kwantistika titfaċċa, imbagħad, fl-att tal-kejl.

Minn-naħa l-oħra, il- iwassal għall-kunċett ta' osservabbli inkompatibbli: jittratta fuq pari ta' osservabbli li l-għarfien totali ta' wieħed minhom iwassal għan-nuqqas totali tal-għarfien tal-ieħor. Fil-każ ta' qabel, il-kejl tal-pożizzjoni iwassal għall-injoranza kompluta fuq il-velocità. Bl-istess mod l-enerġija hi inkompatibbli mal-intervall ta' ħin li fiha l-enerġija tinbidel. Fi kliem ieħor, il-kroll tal-funzjoni tal-mewġa assoċjata ma' osservabbli, twassal għal funzjoni ta' distribuzzjoni uniformi, fuq id-dominju ta' definizzjoni kollu, għall-osservabbli konjugata magħha.

Interpretazzjonijiet oħra tal-mekkanika kwantistika, differenti mill-, huma msemmija fl-aħhar ta' dan l-artiklu.

Formulazzjoni matematika

L-istruttura formali tal-Mekkanika Kwantistika nafuha prinċipalment lil u lil . Minn din il-formulazzjoni jsegwi li l-istati possibbli msejħin "proprji" ta' sistema kwantistiku huma rappreżentati minn vetturi unitarji (jiġifieri ta' 1) identifikati sa fażi komplessa, imsejħin vetturi tal-istat, li jagħmlu parti minn kompless u separabbli (imsejjaħ spazju tal-istati). Jekk irridu ninkludu wkoll il-vetturi fl-ispazju ta' Hilbert li n-norma tagħhom mhijiex 1 fl-identifikazzjoni mas-sett ta' stati kwantistiċi, nistgħu ngħidu li kull stat tas-sistema jikkorrispondi ma' raġġ fl-ispazju ta' Hilbert (jiġifieri klassi ddefinita tajjeb li fiha il-vetturi kollha li jiddiferixxu biss bejniethom b'fattur kompless moltiplikattiv). L-evoluzzjoni ta' stat kwantistiku hi deskritta mill-ekwazzjoni ta' Schrödinger, fejn il-Hamiltonjana, jiġifieri l-operatur li jikkorrispondi mal-enerġija totali tas-sistema, għandu rwol ċentrali.

Kull kwantità osservabbli hi rappreżentata minn linjari li jaġixxi fuq l-ispazju tal-istati. Kull awtostat ta' osservabbli jikkorrispondi ma' awtovettur (normalizzat) wieħed tal-operatur, u l-awtovalur tiegħu jikkorrispondi mal-uniku valur li jista' jagħti l-kejl ta' dak l-osservabbli f'dak l-awtostat. Jekk l-ispettru tal-operatur hu diskret ngħidu li l-osservabbli jista' jkollu biss awtovaluri diskreti.

Il-probabbiltà li waqt kejl is-sistema jikkrolla fuq l-awtovalur tal-osservabbli mkejjel tingħata mill-kwadrat tal-valur assolut tal- bejn il-vettur tal-istat qabel il-kejl u l-vettur li jikkorrispondi ma' dak l-awtovalur li rridu nkunu nafu l-probabbiltà li jidher.

Estensjoni tal-Mekkanika Kwantistika

Il-formulazzjoni originarja mhux kompatibbli mat- ta' Einstein, però il-prinċipji tal-Mekkanika Kwantistika jistgħu jiġu reinterpretati fil-kwadru tar-relattivitá ristretta, biex niksbu t-.

It-teorija kwantistika tal-kampi li tittratta l-interazzjonijiet nsejħulha l- (QED). Din kapaċi li tispjega mill-bidu kemm l-interazzjonijiet kimiċi u kemm l-interazzjonijiet bejn il-materja u r-radjazzjoni.

It-teorija kwantistika tal-interazzjonijiet qawwija li jgħidulha (QCD), tittratta l-interazzjonijiet subnukleari: u .

Ukoll il-forzi elettromanjetiċi u l-forza nukleari dgħajfa jistgħu jiġu unifikati, fil-forma tagħhom kwantizzata, f'teorija kwantistika tal-kampi waħda: it-.

L-unifikazzjoni tal-Mekkanika Kwantistika mal-, u hekk mar-teorija tar-relattività ġenerali, li twassal għat- jew it- (GUT), sa issa għadha ma twettqitx.

Applikazzjonijiet

Il-parti kbira tat- moderni huma bbażati fuq il-mekkanika kwantistika. pereżempju il-, il- u r-. Ukoll, ħafna kalkuli tal-kimika komputazzjonali huma bbażati fuq din it-teorija.

Ħafna mill-fenomeni studjati fl-i huma kwantu-meckaniċi, u ma hemmx mudell soddisfaċenti għalihom fil-. Fost dawn il-fenomeni nsemmu is- u s-. L-istudju tas-semikondutturi wassal għall-invenzjoni tad- u tat-, li huma indispensabbli għall- moderna.

Ir-riċerki l-iżjed innovativi, bħal issa, huma dawk li jistudjaw metodi biex jimmanipulaw direttament l-istati kwantistiċi. Saru ħafna sforzi għall-iżvilupp ta' , li, kieku tirnexxi, tiggarantirixxi trasmissjoni żgurissma tal-, fis-sens li l-informazzjoni ma tkunx tista' tiġi interċettata mingħajr ma fl-istess ħin tiġi modifikata. Hemm tfittix ieħor b'għan iżjed diffiċli fl-iżvilupp ta' kompjuters kwantistiċi, ibbażati fuq kalkulu kwantistiku li jistgħu iwettqu operazzjonijiet komputazzjonali b'effiċjenza ikbar mill-kompjuters klassiċi. Fl- ġie magħmul jaħdem, verżjoni kwantistika tal-.

Dibattitu filosofiku

Mill-bidu nett, il-kunċetti għal kollox kontrointwittivi tal-mekkanika kwantistika welldu ħafna dibattiti filosofiċi komplessi. Hemm diversi "interpretazzjonijiet" tal-mekkanika kwantistika li jfittxu, b'modi differenti, li jagħmlu pont bejn il-mod kif il-formaliżmu tat-teorija jidher li jiddeskrivi d-dinja fiżika u l-imġiba "klassika" li naraw fuq livell makroskopiku. Li dak li għedna fuq hu, effettivament , problema (konċettwali u formali), kien diġà deher fl- meta Erwin Schrödinger ħareġ bil paradoss li jgib ismu, il-. Kien hemm ħafna diskussjonijiet ukoll, fuq il-pekuljarità interessanti tat-teorija, il-fatt li l-mekkanika kwantistika tidher li mhijiex . Din il-karatteristika dehret mill-"paradoss" famuż propost minn Albert Einstein, Podolsky u Rosen, ukoll- fl-, li jissejjaħ il- mill-inizjali tat-tliet fisiċi.

L- hi l-iżjed magħrufa u famuża mill-interpretazzjonijiet tal-mekkanika kwantistika, u għalhekk insejjħulha l-"interpretazzjoni standard". Il-formulazzjoni tagħha ġiet inkorporata wkoll fil-postulati tal-teorija. Din l-interpretazzjoni hi miġbura minn diversi riflessjonijiet filosofiċi, proposti minn fisiċi famużi, li kollha kellhom xi rabta mal-belt ta' Kopenħagen. L-iżjed famużi fosthom kienu: , , , u . Min-naħa l-oħra, l-interpretazzjoni ta' Kopenħagen qatt ma' tħabbret fil-forma ta' llum, minn dawn il-fisiċi, minkejja li l-ħsiebijiet tagħhom kellhom bosta xeħtiet komuni magħha. B'mod partikulari, l-idea ta' Bohr kienet ħafna iżjed komplikata mill-interpretazzjoni ta' Kopenħagen, u tista' titqis separatament bħala l-interpretazzjoni tal-komplementarità fil-mekkanika kwantistika.

Albert Einstein, minkejja li kkontribwixxa għat-twelied tal-mekkanika kwantistika, dejjem kien jikkritika t-teorija mill-punto di vista konċettwali. Għal Einstein kien inkonċepibbli li teorija fiżika tista' tkun valida u kompluta biex tiddeskrivi r-realtà, jekk ittina sempliċi probabbiltà li nosservaw xi ġrajjiet u din il-probabbiltà mhux statistika imma ontoloġika. Il-kritika ta' Einstein tirreferi għall-mekkanika kwantistika fl-"interpretazzjoni" ta' Bohr u tal-iskola ta' Kopenħagen (dak iż-żmien ma kienx hemm interpretazzjonijiet apprezzati daqsha), u għandna nifhmu l-"" f'dan il-kuntest.

Einstein ma acċettax ukoll l-assunt tat-teorija li xi ħaġa teżisti biss jekk tiġi osservata. Einstein sostna li r-realtà (magħmula mill-materja, radiazzjoni, eċċ...) hu element oġġettiv, li jeżisti indipendentiment mill-preżenza jew le ta' osservatur u indipendentiment mill-interazzjonijiet li jista' jkun hemm ma' materja jew radiazzjoni oħra. għall-kontrarju sostna li r-realtà (mill- punto di vista tal-fiżiku) teżisti jew turi ruħha biss fil-mument li tiġi osservata għaliex ma hemmx lanqas fil-prinċipju metodu ieħor biex nistabbilixxu jekk xi ħaġa teżistix mingħajr ma nosservawha. Baqgħet famuża, fid-dibattiti twal u sħan immexxija minn Einstein ue Bohr, il-mistoqsija ta' Einstein immirata l-iżjed lejn Bohr "Allura inti ssostni li l-qamar ma jeżistix meta ħadd ma jkun qiegħed josservah?" Bohr wieġeb li ma nistgħux nagħmlu din il-mistoqsija għax konċettwalment ma nistgħux nirrisponduha.

L-Interpretazzjoni ta' Ħafna Dinjiet tal-mekkanika kwantistika issostni, minflok, li ma' kull att ta' kejl, l-univers tagħna jinqasam f'mirjadu ta' universi paralleli, wieħed għal kull riżultat possibbli għall-proċess ta' kejl. Din l-interpretazzjoni ħarġet minn artiklu tal-1956 miktub minn . Minħabba l-mod ambigwu ħafna li bih it-teorija kienet imfissra f'dan l-artiklu ma saritx famuża sa meta kienet "riskoperta" fis-snin '70 minn De Witt u Graham li fissru it-teorija b'manjiera iżjed kompluta u formalment soddisfaċenti.

Minkejja li l-mekkanika kwantistika kellha ħafna suċċessi ma tistax titqis bħala teorija definittiva. Żewġ limiti fundamentali tal-teorija, li kienu diġà intebħu bihom l-istess xjenzati li fformulawha, huma l-inkompatibilità tagħha mat- Einsteinjana u l-inkapacità tagħha li tiddeskrivi sistemi fejn in-numru ta' partiċelli preżenti jinbidel mal-ħin.

It- tirrappreżenta estensjoni tal-mekkanika kwantistika li tieħu kont tal-effetti assoċjati mal-invarianza permezz ta' trasformazzjonijiet ta' Lorentz li huma meħtieġa mir-relattività ristretta (fosthom in-non konservazzjoni tan-numru ta' partiċelli) imma għad m'hemmx estensjoni tal-mekkanika kwantistika li tieħu kont tar-relattività ġenerali.

L-unifikazzjoni taż-żewġ teoriji, dik li msejħa hi wieħed mill-għanijiet l-iżjed importanti għall-fiżika tas-seklu XXI. Ovvjament, billi hemm bosta konfermi sperimentali taż-żewġ teoriji, it-teorija unifikata trid tinkludi t-tnejn l-oħra bħala approssimazzjonijiet, meta l-kondizzjonijiet ixaqilbu lejn waħda jew l-oħra.

Kronoloġija

: jintroduċi l-idea li l-emissjoni u l-assorbiment tal-enerġija elettromanjetika huma kwantizzati, u hekk jirnexxilu jiġġustifika teorikament il-liġi empirika li tidddeskrivi d-dipendenza fuq il-frekwenza tal-enerġija tar-radjazzjoni mitfugħa minn .
: Einstein jispjega l- fuq il-bażi tal-ipoteżi li l-enerġija tal-kamp elettromanjetiku hija ttrasportata minn kwanti ta' dawl (li fl-1926 bdew jissejħu ).
: jinterpreta l-linji spettrali tal-atomu tal-idroġenu, billi juża l-kwantizzazzjoni tal-muviment orbitali tal-elettron.
: jiġġeneralizza l-metodi preċedenti ta' kwantizzazzjoni u jintroduċi dawk li nsibuhom bħala r-regoli ta' Bohr-Sommerfeld.

Dawn ta' fuq jikkostitwixxu t-teorija qadima tal-kwanti.

: jiżviluppa t-teorija tal-mewġ materjali, li skontha il-partiċelli materjali jistgħu jiġu assoċjati ma' proprjetajiet ondulatorji. Dan hu l-ewwel pass lejn il-mekkanika kwantistika vera u proprja.
: jifformula l-mekkanika tal-matriċi.
: Schrödinger jiżviluppa l-mekkanika ondulatorja, li hu stess juri li hi ekwivalenti mill-punto di vista matematiku, għall-mekkanika tal-matriċi.
: Heisenberg jifformula l-; ftit xhur wara titwieled dik li nsejħulha l- .
: Dirac japplika r-relattività ristretta għall-mekkanika kwantistika; jagħmel użu mifrux tat-teorija tal-operaturi (li fiha jintroduċi n-notazzjoni famuża ta' bra-ket).
: jagħti bażi matematika rigoruża għall-formulazzjoni tat-teorija tal-operaturi.
: , , u jifformulaw l- (QED), li sservi bħala mudell għat-teoriji tal-kampi li ġew wara.
: jipproponi l-interpretazzjoni ta' 'ħafna dinjiet'.
: tibda l-istorja twila tal- (QCD).
: Polizter, u jifformulaw l-QCD fil-forma aċċettata daż-żmien.
: Higgs, Goldstone, Glashow, Weinberg u Salam kollha jibdew mix-xogħol ta' Schwinger biex juru indipendentement minn xulxin li l- u l-QED jistgħu jiġu unifikati fit-.
: grupp ta' riċerkaturi fl-Istitut Ottiku ta' Orsay, immexxi minn , itemm b'suċċess sensiela twila ta' esperimenti li juru vjolazzjoni tad- , u hekk jikkonfermaw il-previżjonijiet teoriċi tal-mekkanika kwantistika.

Noti u referenzi

^ Fuq il-liġi tal-kombinazzjoni ta' Ritz li kkaratterizzat l-spettri atomiċi, ikkummenta: "Din il-liġi tiftiehem sewwa mill-punto di vista klassiku". - The principles of quantum mechanics - 4a ed. Oxford Clarendon Press 1958 - Kap. 1 paġ. 2
^ "Hawn għandna eżempju impressjonanti u ġenerali tal-waqa' tal-mekkanika klassika – mhux biss il-liġijiet tagħha tal-muviment, imma l-inadegwatezza tal-kunċetti tagħha biex jiddeskrivu l-ġrajjiet atomiċi" - P.A.M. Dirac - op. cit.
^ "It-teorija ġdida tafferma li hemm esperimenti li għalihom ir-riżultat eżatt ma jistax jitbassar għal raġunijiet fundamentali u f'dawn il-każi neħtieġu nikkuntentaw ruħna billi nikkalkulaw il-probabbiltà tar-riżultati differenti" - - Quantum Mechanics and path integrals - R. Feynmann, A. Hibbs - McGraw Hill Company 1965
^ Jirreferi għal dan il-mod ġdid kif ninterpretaw il-fenomeni u għad-diffikultà biex nifhmu li tippreżenta minħabba d-differenza profonda mill-mudelli tal-mekkanica klassika P.A.M. Dirac jgħid: "[...] irridu niftakru li l-għan ewlieni tas-xjenzi fiżiċi mhux li nagħtu mudelli, imma l-formulazzjoni ta' liġijiet li jiggvernaw il-fenomeni u l-applikazzjoni ta' dawn il-liġijiet biex niskopru fenomeni ġodda. Jekk jeżisti mudell dan ħafna aħjar, imma l-fatt li jeżisti jew le hi kwistjoni ta' importanza sekondarja" - P.A.M. Dirac - op. cit.
^ "Meta nitbegħdu mid-determinatezza tat-teorija klassika indaħħlu komplikazzjoni kbira fid-deskrizjoni tan-Natura, li hi karatteristika ferm mhux mixtieqa. Din il-komplikażżjoni hi inevitabbli" - P.A.M. Dirac - op. cit.
^ "Irridu nassumu li hemm limitu ta' preċiżjoni li biha nistgħu nagħmlu osservazzjoni u għaċ-ċokon tad-disturb [li jakkumpanja l-osservazzjoni, – limitu li hu inerenti għan-natura u ma jistax jinqabeż billi ntejbu t-tekniki u billi nżidu l-abbiltà tal-osservatur" - P.A.M. Dirac - op. cit.
^ "[...] konsegwenza ta' din id-diskussjoni hi li rridu nirrevedu l-idea tagħna ta' kawżalità. Il-kawżalità tapplika għal sistemi li jitħallew indisturbati." - P.A.M. Dirac - op. cit.
^ In ġenerali, il-pari ta' kwantitajiet li huma inkompatibbli fil-mekkanika kwantistika jikkorrispondu eżatt mal-pari ta' li fil-mekkanika klassika bihom nistgħu inbassru permezz tal-, l-istat futur tas-sistema bi preċiżjoni arbitrarja.
^ L-iżvilupp tas-sistema mal-ħin
^ Akronimu Ingliż għal Quantum Electrodynamics
^ Akronimu Ingliż għal Quantum Chromodynamics
^ Akronimu Ingliż għal Grand Unification Theory
^ LASER: Akronimu Ingliż għal Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, Amplifikazzjoni tad-dawl b'emissjoni stimulata tar-radjazzjoni
^ Krikk hu mekkaniżmu li jikkonsisti f'ringiela dras, jew snien, imdawra f'ċirku ta' rota jew matul ħadida dritta li, flimkien ma' lsien jew molla li taqbel magħhom ma tħallix li jsir muviment, ħlief f'direzzjoni waħda. F'dan il-każ "krikk" qiegħda tintuża figurativament.

Bibljografija

Albert Messiah Mécanique quantique, tome 1, (Dunod, 1966)
P. A. M. Dirac, The Principles of Quantum Mechanics (1930)
John von Neumann Mathematical foundations of Quantum Mechanics (Princeton University Press. 1955)
Franz Schwabl Quantum mechanics (Springer 2002)
Franco Strocchi An introduction to the mathematical structure of quantum mechanics, a short course for mathematicians (World Scientific Publishing 2005).
L. Pauling e E. B. Wilson Introduction To Quantum Mechanics With Applications To Chemistry (McGrawHill, New York, 1935)
S. Dushman The Elements of Quantum Mechanics (John Wiley & Sons, New York, 1938)
M. Planck, L. Silberstein e H. T. Clarke The origin and development of the quantum theory (Clarendon Press, Oxford, 1922)
F. Reiche, H. Hatfield, e L. Henry The quantum theory (E. P. Dutton & co., New York, 1922)
J. F. Frenkel Wave Mechanics: Advanced General Theory (Clarendon Press, Oxford, 1934)
N. F. Mott Elements of Wave Mechanics (Cambridge University Press, 1958)

Wikimedia Commons għandha fajls multimedjali li għandhom x'jaqsmu ma': Mekkanika kwantistika

Portal Matematika

[postulati-1] Fuq il-liġi tal-kombinazzjoni ta' Ritz li kkaratterizzat l-spettri atomiċi, ikkummenta: "Din il-liġi tiftiehem sewwa mill-punto di vista klassiku". - The principles of quantum mechanics - 4a ed. Oxford Clarendon Press 1958 - Kap. 1 paġ. 2

[waqa'_mekk_klass-2] "Hawn għandna eżempju impressjonanti u ġenerali tal-waqa' tal-mekkanika klassika – mhux biss il-liġijiet tagħha tal-muviment, imma l-inadegwatezza tal-kunċetti tagħha biex jiddeskrivu l-ġrajjiet atomiċi" - P.A.M. Dirac - op. cit.

[probabbilità-3] "It-teorija ġdida tafferma li hemm esperimenti li għalihom ir-riżultat eżatt ma jistax jitbassar għal raġunijiet fundamentali u f'dawn il-każi neħtieġu nikkuntentaw ruħna billi nikkalkulaw il-probabbiltà tar-riżultati differenti" - - Quantum Mechanics and path integrals - R. Feynmann, A. Hibbs - McGraw Hill Company 1965

[mudell-4] Jirreferi għal dan il-mod ġdid kif ninterpretaw il-fenomeni u għad-diffikultà biex nifhmu li tippreżenta minħabba d-differenza profonda mill-mudelli tal-mekkanica klassika P.A.M. Dirac jgħid: "[...] irridu niftakru li l-għan ewlieni tas-xjenzi fiżiċi mhux li nagħtu mudelli, imma l-formulazzjoni ta' liġijiet li jiggvernaw il-fenomeni u l-applikazzjoni ta' dawn il-liġijiet biex niskopru fenomeni ġodda. Jekk jeżisti mudell dan ħafna aħjar, imma l-fatt li jeżisti jew le hi kwistjoni ta' importanza sekondarja" - P.A.M. Dirac - op. cit.

[determinatezza-5] "Meta nitbegħdu mid-determinatezza tat-teorija klassika indaħħlu komplikazzjoni kbira fid-deskrizjoni tan-Natura, li hi karatteristika ferm mhux mixtieqa. Din il-komplikażżjoni hi inevitabbli" - P.A.M. Dirac - op. cit.

[osservazzjoni-6] "Irridu nassumu li hemm limitu ta' preċiżjoni li biha nistgħu nagħmlu osservazzjoni u għaċ-ċokon tad-disturb [li jakkumpanja l-osservazzjoni, – limitu li hu inerenti għan-natura u ma jistax jinqabeż billi ntejbu t-tekniki u billi nżidu l-abbiltà tal-osservatur" - P.A.M. Dirac - op. cit.

[kawżalità-7] "[...] konsegwenza ta' din id-diskussjoni hi li rridu nirrevedu l-idea tagħna ta' kawżalità. Il-kawżalità tapplika għal sistemi li jitħallew indisturbati." - P.A.M. Dirac - op. cit.

[8] In ġenerali, il-pari ta' kwantitajiet li huma inkompatibbli fil-mekkanika kwantistika jikkorrispondu eżatt mal-pari ta' li fil-mekkanika klassika bihom nistgħu inbassru permezz tal-, l-istat futur tas-sistema bi preċiżjoni arbitrarja.

[9] L-iżvilupp tas-sistema mal-ħin

[10] Akronimu Ingliż għal Quantum Electrodynamics

[11] Akronimu Ingliż għal Quantum Chromodynamics

[12] Akronimu Ingliż għal Grand Unification Theory

[13] LASER: Akronimu Ingliż għal Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, Amplifikazzjoni tad-dawl b'emissjoni stimulata tar-radjazzjoni

[14] Krikk hu mekkaniżmu li jikkonsisti f'ringiela dras, jew snien, imdawra f'ċirku ta' rota jew matul ħadida dritta li, flimkien ma' lsien jew molla li taqbel magħhom ma tħallix li jsir muviment, ħlief f'direzzjoni waħda. F'dan il-każ "krikk" qiegħda tintuża figurativament.