Квантна механика

Из пројекта Википедија

Радови у току!

Један корисник управо ради на овом чланку. Моле се остали корисници да допусте да заврши са радом.
Користите страну за разговор ако имате коментаре и питања у вези с чланком. Хвала на стрпљењу.
Када радови буду завршени, овај шаблон ће бити уклоњен
Шаблон ће бити уклоњен уколико кроз 3 дана од датума постављања нема измена на чланку!

Слика. 1: Таласне функције електрона у водониковом атому. Енергија расте надоле: n=1,2,3,... и угаони момент расте с лева на десно: s, p, d,... Светлија подручја одговарају већој вероватноћи где би могао експериментално нађе електрон.

Квантна механика је фундаментална грана теоријске физике којом су замењене класична механика и класична електродинамика при описивању атомских и субатомских појава. Она представља теоријску подлогу многих дисциплина физике и хемије као што су физика кондензоване материје, атомска физика, молекулска физика, физичка хемија, квантна хемија, физика честица и нуклеарна физика. Заједно са Општом теоријом релативности Квантна механика представља један од стубова савремене физике.

Садржај

1 Увод
2 Теорија
- 2.1 Математичка формулација
- 2.2 Веза са другим научним теоријама
3 Примене
4 Филозофске последице
5 Историја
- 5.1 Хронологија утемељивачких експеримената
6 Видети још
7 Литература
8 Белешке
9 Спољашње везе

[уреди] Увод

Израз квант (од латинског quantum (множина quanta) = количина, мноштво, свота, износ, део) односи се на дискретне јединице које теорија приписује извесним физичким величинама као што су енергија и угаони момент атома као што је показано на слици.

[уреди] Теорија

Постоје бројне математички еквивалентне формулације квантне механике. Једна од најстаријих и најчешће коришћених је трансформациона теорија коју је предложио Пол Дирак а која уједињује и уопштава две раније формулације, матричну механику (коју је увео Вернер Хајзенберг) ^[1] и таласну механику (коју је формулисао Ервин Шредингер).

[уреди] Математичка формулација

[уреди] Веза са другим научним теоријама

[уреди] Примене

Квантна механика успева изванредно успешно да објасни бројен физичке појаве у природи. На пример особине субатомских честица од којих су сачињени сви облици материје могу бити потпуно објашњене преко квантне механике. Исто, комбиновање атома у стварању молекула и виших облика организације материје може се доследно објаснити применом квантне механике из чега је израсла квантна хемија, једна од дисциплина физичке хемије. Релативистичка квантна механика, у принципу, може да објасни скоро целокупну хемију. Другим речима, нема појаве у хемији која не може да буде објашњена квантномеханичком теоријом.

[уреди] Филозофске последице

Због бројних резултата који противурече интуицији квантна механика је од самог заснивања иницирала бројне филозофске дебате и тумачења. Протекле су деценије пре него што су били прихваћени и неки од темеља квантне механике попут Борновог тумачења амплитуде вероватноће.

[уреди] Историја

Да би објаснио спектар зрачења које емитује црно тело Макс Планк је 1900. године увео идеју о дискретној, дакле, квантној природи енергије. Да би објаснио фотоелектрични ефекат Ајнштајн је постулирао да се светлосна енергија преноси у квантима који се данас називају фотонима. Идеја да се енергија зрачења преноси у порцијама (квантима) представља изванердно достигнуће јер је тиме Планкова формула зрачења црног тела добила коначно и своје физичко објашњење. Године 1913. Бор је објаснио спектар водониковог атома, опет користећи квантизацију овог пута и угаоног момента. На сличан начин је Луј де Број 1924. године изложио теорију о таласима материје тврдећи да честице имају таласну природу, употпуњујући Ајнштајнову слику о честичној природи таласа.

[уреди] Хронологија утемељивачких експеримената

~ 1805: Томас Јунгов експеримент са двоструким прорезом којим је демонстрирана таласна природа светлости.
1896: Анри Бекерелов проналазак радиоактивности.
1897: Џозеф Џон Томсоново откриће елетрона и његовог негативног наелетрисања у експериментима са катодном цеви.
1850-1900: Испитивање зрачења црног тела које није могло да се објасни без квантног концепта.
1905: Фотоелектрични ефекат: Ајнштајново објашњење ефекта (за шта је и добио Нобелову награду за физику) увођењем концепта фотона, честице светлости са квантираном енергијом.
1909: Роберт Миликенов експеримент са капљицама уља који је показао да је елетрично наелетрисање јавља у дискретним (квантираним) порцијама.
1911: Радерфордов оглед са расејањем алфа честица на златној фолији којим је напуштен атомски модел "пудинга од шљива" у којем је сугерисано да су маса и наелетрисање атома униформно распоређени по запремини атома.
1920: Штерн-Герлахов експеримент којим је демонстрирана квантна природа спина честице.
1927: Девисон (Clinton Davisson) и Џермер (Lester Germer) показују таласну природу електрона^[2] in the Electron diffraction experiment.
1955: Кован (Clyde L. Cowan) и Реинес (Frederick Reines) потврђују постојање неутрина у неутринском експерименту.
1961: Јенсонов (Claus Jönsson) експеримент са расејањем електрона на на двоструком прорезу.
1980: Клаус фон Клицингово (Klaus von Klitzing) откриће квантног Халовог ефекта. Квантна верзија Халовог ефекта омогућила је дефиницију новог стандарда за електрични отпор и врло прецизно независно одређивање вредности константе фине структуре.

[уреди] Видети још

[уреди] Литература

P. A. M. Dirac, The Principles of Quantum Mechanics (1930) -- the beginning chapters provide a very clear and comprehensible introduction
David J. Griffiths, Introduction to Quantum Mechanics, Prentice Hall, 1995. ISBN 0-13-111892-7 -- Шаблон:Please check ISBN A standard undergraduate level text written in an accessible style.
Richard P. Feynman, Robert B. Leighton and Matthew Sands (1965). The Feynman Lectures on Physics, Addison-Wesley. Richard Feynman's original lectures (given at Caltech in early 1962) can also be downloaded as an MP3 file from www.audible.com[1]
Hugh Everett, Relative State Formulation of Quantum Mechanics, Reviews of Modern Physics vol 29, (1957) pp 454-462.
Bryce DeWitt, R. Neill Graham, eds, The Many-Worlds Interpretation of Quantum Mechanics, Princeton Series in Physics, Princeton University Press (1973), ISBN 0-691-08131-X
Albert Messiah, Quantum Mechanics, English translation by G. M. Temmer of Mécanique Quantique, 1966, John Wiley and Sons, vol. I, chapter IV, section III.
Richard P. Feynman, QED: The Strange Theory of Light and Matter -- a popular science book about quantum mechanics and quantum field theory that contains many enlightening insights that are interesting for the expert as well
Marvin Chester, Primer of Quantum Mechanics, 1987, John Wiley, N.Y. ISBN 0-486-42878-8
Hagen Kleinert, Path Integrals in Quantum Mechanics, Statistics, Polymer Physics, and Financial Markets, 3th edition, World Scientific (Singapore, 2004)(also available online here)
George Mackey (2004). The mathematical foundations of quantum mechanics. Dover Publications. ISBN 0-486-43517-2.
Griffiths, David J. (2004). Introduction to Quantum Mechanics (2nd ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-805326-X.
Omnes, Roland (1999). Understanding Quantum Mechanics. Princeton University Press. ISBN 0-691-00435-8.
J. von Neumann, Mathematical Foundations of Quantum Mechanics, Princeton University Press, 1955.
H. Weyl, The Theory of Groups and Quantum Mechanics, Dover Publications 1950.
Max Jammer, "The Conceptual Development of Quantum Mechanics" (McGraw Hill Book Co., 1966)
Gunther Ludwig, "Wave Mechanics" (Pergamon Press, 1968) ISBN 0-08-203204-1
Albert Messiah, Quantum Mechanics (Vol. I), English translation from French by G. M. Temmer, fourth printing 1966, North Holland, John Wiley & Sons.
Eric R. Scerri, The Periodic Table: Its Story and Its Significance, Oxford University Press, 2006. Considers the extent to which chemistry and especially the periodic system has been reduced to quantum mechanics. ISBN 0-19-530573-6
Слободан Мацура, Јелена Радић-Перић, АТОМИСТИКА, Службени лист, Београд, 2004. (стара квантна теорија и већина утемељиваћких експериментата)

[уреди] Белешке

^ Након што је 1932. године Хајзенберг добио Нобелову награду за стварање квантне механике улога Макса Борна у томе била је умањена. Биографија Макса Борна из 2005. детаљно описује његову улогу у стварању матричне механике. То је и сам Хајзенберг признао 1950. године у раду посвећеном Максу Планку. Видети: Nancy Thorndike Greenspan, “The End of the Certain World: The Life and Science of Max Born (Basic Books, 2005), pp. 124 - 128, and 285 - 286.
^ The Davisson-Germer experiment, which demonstrates the wave nature of the electron