Головна
Українська Радянська Енциклопедія
Енциклопедичний словник-довідник з туризму
Юридична енциклопедія - Шемшученко Ю.С.
 
Головна arrow Українська Радянська Енциклопедія arrow каф-кек arrow КВАНТОВА МЕХАНІКА
   

КВАНТОВА МЕХАНІКА

хвильова механіка — розділ теоретичної фізики, в якому вивчаються закони руху об'єктів мікросвіту (елементарних частинок, атомних ядер, атомів і т. д.). Ідеї К. м. зародилися на поч. 20 ст., коли виявилося, що механіку класичну й електродинаміку класичну не можна застосувати для пояснення низки дослідних фактів, таких як стійкість атомів, фотоефект, радіоактивність тощо. Фундамент К. м. був закладений у роботах М. К. Е. Л. Планка, А. Ейнштейна і Н. Г. Д. Бора. В 1900 Планк, досліджуючи умови рівноваги електромагн. випромінювання і речовини, висунув гіпотезу, за якою енергія випромінюється і поглинається окремими порціями — квантами. Спроби побудувати теорію фотоефекту привели Ейнштейна 1905 до висновку, що енергія не лише поглинається і випромінюється, а й існує у вигляді квантів випромінювання — фотонів. Енергія фотона Е = hv, де h — Планка стала, v — частота електромагн. випромінювання. В 1913 Бор за допомогою спеціально введених ним т. з. умов квантування розрахував послідовність дискретних (квантова-них) рівнів атомів водню і тим самим пояснив найхарактернішу особливість атомних спектрів (див. Спектральні серії) — їхню лінійчасту будову. Наступним кроком у формулюванні основ К. м.

стала висунута 1924 Л. де Бройлем гіпотеза про хвильові властивості матерії, яка знайшла підтвердження у дослідах з дифракції електронів, нейтронів та ін. мікрочастинок (див. Бройля хвилі). Таким чином, була підтверджена ідея загальності корпускулярно-хвильового дуалізму: в об'єктів, що мають хвильову природу, проявляються властивості частинок, а частинки при певних умовах поводять себе як хвилі. Постало питання створення теорії квантового руху частинок, оскільки виявилася принципова неможливість описати рух мікрочастинок за допомогою поняття траєкторії. Відсутність траєкторії у частинок становить, зокрема, зміст одного з осн. принципів К. м.— невизначеностей співвідношення, відкритого 1927 В. К. Гейзенбергом. Процес вимірювання в К. м. набув нового змісту: не можна виміряти фіз. величину, яка характеризує мікрооб'єкт, не змінивши його стану. Великий внесок у побудову ма-тем. апарату К. м. зробив 1926 Е. Шредінгер, який сформулював задачу знаходження рівнів енергії атомної системи як задачу визначення власних значень певного оператора (оператора енергії). Хвильові властивості частинок у К. м. описують за допомогою хвильової функції (ψ-функції), яка залежить від координат та часу і квадрат модуля якої визначає амплітуду ймовірності перебування частинки в заданій точці. ψ-функція задовольняє Шредінгера рівняння, яке відіграє в К. м. таку ж роль, як Ньютона рівняння в класичній механіці (див. Ньютона закони механіки) та Максвелла рівняння в класичній електродинаміці. За допомогою хвильового рівн. Шредінгера можна описати еволюцію ψ-функції (стану), якщо вона відома в якийсь момент часу. Цим виражається причинності принцип у К. м. Розв'язання рівн. Шредінгера (знаходження Ф-функції) відповідає повному розв'язанню квантовомех. задачі. Можливі й ін. варіанти побудови К. м. Так, 1925 Гейзенберг запропонував т. з. "матричну механіку", в якій координатам та імпульсам ставилися у відповідність алгебр, величини — матриці; зв'язок матриць із спостережуваними фіз. величинами визначався досить простими правилами. В серед. 60-х рр. Р. Ф. Фейнман сформулював новий підхід до опису квантовомех. процесів, за яким рух частинки слід розглядати як рух по великій кількості ймовірних класичних траєкторій. Розв'язання квантовомех. задачі при цьому зводиться до правильного врахування всіх траєкторій. Фіз. результати, одержувані при всіх трьох підходах,— тотожні. В сучас. К. м. її хвильова і матрична форми синтезовані і не розділяються. Великий внесок у становлення К. м. зробили М. Борн, П. А. М. Дірак, В. Паулі, Е. Фермі, а також рад. фізики Л. Д. Ландау і В. О. Фок. Хоч описувані К. м. ймовірнісні закономірності не є наочними й істотно відрізняються від закономірностей класичної фізики, вони виступають як об'єктивні закономірності природи. Лише на основі К. м. вдалося з'ясувати будову атома, встановити природу хімічнім зв'язку, пояснити періодичну систему елементів Д. І. Менделєєва, зрозуміти структуру атомних ядер, описати явища надпровідності і надплинності. Створення К. м. зумовило швидкий розвиток фізики і техніки напівпровідників, фізики низьких температуря квантової електроніки, ядерної фізики й атомної енергетики, астрофізики тощо.

Літ.: Давыдов А. С. Квантовая механика. М., 1973: Ландау Л. Д., Лафшиц Е. М. Теоретическая физика, т. 3. Квантовая механика.М., 1974; Блохинцев Д. И. Основы квантовой механики.; М., 1976; Фок В. А. Начала квантовой механики. М., 1976; Дирак П. А. Принципы квантовой механики. Пер. с англ. М., 1960; Фейнман Р. П.," Хибс А. Квантовая механика и интегралы по траекториям. Пер. с англ. М., 1968.

В. М. Локтєв.

 

Схожі за змістом слова та фрази