Η θεωρία του Schrödinger: περιγραφή, χαρακτηριστικά, πειράματα και εφαρμογή

Το άρθρο περιγράφει τη θεωρία του Schrödinger. Εμφανίζεται η συμβολή αυτού του σπουδαίου επιστήμονα στη σύγχρονη επιστήμη και περιγράφεται επίσης το πείραμα σκέψης για μια γάτα που εφευρέθηκε από αυτόν. Εν συντομία, περιγράφεται το πεδίο αυτού του είδους γνώσεων.

Erwin Schrödinger

Η διαβόητη γάτα, που δεν είναι ούτε ζωντανή ούτε νεκρή,τώρα χρησιμοποιούνται παντού. Σχετικά με αυτόν ταινίες γίνονται, προς τιμήν του καλούνται κοινότητες για τη φυσική και τα ζώα, υπάρχει ακόμη και ένα τέτοιο εμπορικό σήμα της ένδυσης. Αλλά πιο συχνά οι άνθρωποι σημαίνουν ένα παράδοξο με μια δυστυχισμένη γάτα. Αλλά για τον δημιουργό του, Erwin Schrödinger, κατά κανόνα, ξεχνάμε. Γεννήθηκε στη Βιέννη, η οποία στη συνέχεια ανήκε στην Αυστρία-Ουγγαρία. Ήταν ο απόγονος μιας πολύ μορφωμένης και καλοφτιαγμένης οικογένειας. Ο πατέρας του, Ρούντολφ, παρήγαγε λινέλαιο και επένδυσε χρήματα, συμπεριλαμβανομένης της επιστήμης. Η μητέρα του ήταν κόρη ενός χημικού, και ο Erwin συχνά πήγε να ακούσει τις διαλέξεις της ακαδημίας του παππού του.

Δεδομένου ότι ήταν μία από τις γιαγιάδες του επιστήμοναμια αγγλόφωνη, από την παιδική ηλικία ενδιαφέρεται για ξένες γλώσσες και καταλαβαίνει άριστα αγγλικά. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι ο Schrödinger ήταν ο καλύτερος στην τάξη κάθε χρόνο και στο πανεπιστήμιο έθεσε δύσκολες ερωτήσεις. Η επιστήμη των αρχών του εικοστού αιώνα έχει ήδη αποκαλύψει ασυνέπειες μεταξύ της πιο κατανοητής κλασσικής φυσικής και της συμπεριφοράς των σωματιδίων του μικρο-και του νανο-κόσμου. Ο Erwin Schrödinger εγκατέλειψε όλες τις δυνάμεις για να επιλύσει τις αντιφάσεις.

Συμβολή στην επιστήμη

Αρχικά πρέπει να πούμε ότι αυτός ο φυσικόςπου ασχολούνται με πολλούς τομείς της επιστήμης. Ωστόσο, όταν λέμε "θεωρία Schrodinger", δεν εννοούμε τη μαθηματικά δομημένη περιγραφή του χρώματος που δημιουργείται από αυτόν, αλλά μια συμβολή στην κβαντική μηχανική. Εκείνη τη στιγμή, η τεχνολογία, το πείραμα και η θεωρία πήγαν χέρι-χέρι. Η φωτογραφία αναπτύχθηκε, καταγράφηκαν τα πρώτα φάσματα, ανακαλύφθηκε το φαινόμενο της ραδιενέργειας. Οι επιστήμονες που έλαβαν τα αποτελέσματα αλληλεπιδρούν στενά με τους θεωρητικούς: συμφώνησαν, συμπλήρωσαν ο ένας τον άλλο, υποστήριξαν. Δημιουργήθηκαν νέα σχολεία και κλάδοι της επιστήμης. Ο κόσμος έπαιξε σε πολύ διαφορετικά χρώματα και η ανθρωπότητα έλαβε νέα αινίγματα. Παρά την πολυπλοκότητα της μαθηματικής συσκευής, είναι δυνατόν να περιγραφεί η θεωρία του Schrödinger σε απλή γλώσσα.

Κβαντικό κόσμο - είναι εύκολο!

Είναι πλέον γνωστό ότι η κλίμακα των ερευνώναντικείμενα επηρεάζουν άμεσα τα αποτελέσματα. Ορατό αντικείμενα μάτι υπακούουν στις έννοιες της κλασικής φυσικής. Η θεωρία του Schrödinger ισχύει για τους φορείς του μεγέθους των 100 έως 100 νανόμετρα ή λιγότερο. Αλλά πάνω από όλα, είναι όλα σχετικά με τα επιμέρους άτομα και μικρότερα σωματίδια. Έτσι κάθε στοιχείο μικροσυστήματα έχει ταυτόχρονα ιδιότητες και των δύο σωματιδίων και κυμάτων (δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου). Από τον υλικό κόσμο με τα ηλεκτρόνια, πρωτόνια, νετρόνια, και ούτω καθεξής. N. Είναι εγγενής βάρος και των σχετικών αδράνεια, ταχύτητα, επιτάχυνση. Από θεωρητική κύμα - παράμετροι όπως η συχνότητα και συντονισμού. Για να καταλάβουμε πώς είναι δυνατόν να ταυτόχρονα, και γιατί δεν μπορούν να διαχωριστούν το ένα από το άλλο, οι επιστήμονες πρέπει να επανεξετάσει όλες γενική ιδέα της δομής της ύλης.

Η θεωρία Schrödinger συνεπάγεται αυτόΑπό μαθηματική άποψη, αυτές οι δύο ιδιότητες που συνδέονται μέσω ενός κατασκεύασμα ονομάζεται κυματοσυνάρτηση. Βρίσκοντας την μαθηματική περιγραφή της έννοιας αυτής έφερε στο Schrödinger βραβείο Νόμπελ. Ωστόσο, η φυσική έννοια που του αποδίδεται από τον συγγραφέα δεν συμπίπτει με τις έννοιες των Bohr, Sommerfeld, Heisenberg και Einstein, οι οποίοι ίδρυσαν τη λεγόμενη ερμηνεία της Κοπεγχάγης. Ως εκ τούτου προέκυψε το «παράδοξο της γάτας».

Λειτουργία κυμάτων

Όταν πρόκειται για τον μικρόκοσμο των στοιχειωδών σωματιδίων,χάνουν νόημα των εννοιών που είναι εγγενείς στις μακροσκόπια: μάζα, όγκος, ταχύτητα, μέγεθος. Και οι πιθανότητες έρχονται στο δικό τους. Αντικείμενα αυτού του μεγέθους είναι αδύνατο για ένα άτομο να διορθώσει - μόνο διαμεσολαβούμενες μέθοδοι μελέτης είναι προσιτές στους ανθρώπους. Για παράδειγμα, λωρίδες φωτός σε μια ευαίσθητη οθόνη ή σε μια μεμβράνη, ο αριθμός των κλικ, το πάχος του φιλμ που ψεκάζεται. Το υπόλοιπο είναι ο τομέας των υπολογισμών.

Η θεωρία Schrödinger βασίζεται σε εξισώσεις πουέφερε έξω αυτόν τον επιστήμονα. Και η αναπόσπαστη συνιστώσα τους είναι η λειτουργία των κυμάτων. Περιγράφει με μοναδικό τρόπο τις τύπους και τις κβαντικές ιδιότητες του εξεταζόμενου σωματιδίου. Πιστεύεται ότι η συνάρτηση κύματος δείχνει την κατάσταση, για παράδειγμα, ενός ηλεκτρονίου. Ωστόσο, η ίδια, αντίθετα με τις ιδέες του συγγραφέα της, δεν έχει φυσικό νόημα. Είναι απλά ένα εύχρηστο μαθηματικό εργαλείο. Δεδομένου ότι σε αυτή την εργασία παρουσιάζουμε τη θεωρία Schrödinger με απλά λόγια, λέμε ότι το τετράγωνο της συνάρτησης κύματος περιγράφει την πιθανότητα εύρεσης ενός συστήματος σε μια προκαθορισμένη κατάσταση.

Γάτα ως παράδειγμα μακροσκοπίου

Με αυτή την ερμηνεία, που ονομάζεταιΗ Κοπεγχάγη, ο ίδιος ο συγγραφέας δεν συμφώνησε μέχρι το τέλος της ζωής του. Αποσπάστηκε από την ασάφεια της έννοιας της πιθανότητας και επέμεινε στην ορατότητα της ίδιας της λειτουργίας, όχι της πλατείας της.

Ως παράδειγμα της αφερεγγυότητας τέτοιων παραστάσεων,ισχυρίστηκε ότι στην περίπτωση αυτή ο μικρόκοσμος θα επηρεάσει μακροοικονομικά αντικείμενα. Η θεωρία του Schrödinger γάτας αναφέρει: αν σε ένα σφραγισμένο κιβώτιο για να τοποθετήσετε ένα ζωντανό οργανισμό (π.χ., cat) και μία κάψουλα με δηλητηριώδη αέρια, η οποία ανοίγει όταν ένα ραδιενεργό στοιχείο διασπάσεις, και παραμένει κλειστή, σε περίπτωση που προκύψει η κατανομή, παίρνουμε το παράδοξο πριν ανοίξετε το κουτί. Σύμφωνα με την κβαντική έννοιες, το άτομο ενός ραδιενεργού στοιχείου με μια ορισμένη πιθανότητα μέσα σε ένα ορισμένο χρονικό διάστημα θα καταρρεύσει. Έτσι, πριν από την πειραματική ανίχνευση, το άτομο είναι τόσο ολοκληρωμένο όσο και άθικτο. Και, σύμφωνα με τη θεωρία του Schroedinger, για το ίδιο μερίδιο της πιθανότητας, η γάτα είναι ταυτόχρονα νεκρή, αλλά αλλιώς ζωντανή. Αυτό, θα συμφωνήσετε, είναι παράλογο, γιατί έχοντας ανοίξει το κιβώτιο, θα βρούμε μόνο μία κατάσταση του ζώου. Και σε ένα κλειστό δοχείο, δίπλα στο θανάσιμο κάψουλα, η γάτα νεκρός ή ζωντανός, όπως οι δείκτες αυτοί είναι διακριτική και δεν περιλαμβάνουν ενδιάμεσες παραλλαγές.

Το φαινόμενο αυτό είναι συγκεκριμένο, αλλά δεν έχει ακόμη ολοκληρωθείτέλος, την αποδεδειγμένη εξήγηση: ελλείψει χρονικά περιοριστικών συνθηκών για τον καθορισμό της συγκεκριμένης κατάστασης μιας υποθετικής γάτας, αυτό το πείραμα είναι αναμφισβήτητα παράδοξο. Ωστόσο, οι κβαντομηχανικοί κανόνες δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μακρο-αντικείμενα. Ακριβώς να σχεδιάσουμε ένα όριο μεταξύ του μικροκοσμικού και του συνηθισμένου δεν έχει συμβεί ακόμα. Παρ 'όλα αυτά, ένα ζώο μεγέθους μιας γάτας, χωρίς αμφιβολία, είναι ένα μακρο-αντικείμενο.

Η εφαρμογή της κβαντικής μηχανικής

Όσο για οποιοδήποτε, ακόμη και θεωρητικό, φαινόμενο,ανακύπτει το ερώτημα πώς μπορεί να είναι χρήσιμη η γάτα Schrodinger. Η θεωρία του Big Bang, για παράδειγμα, βασίζεται ακριβώς στις διαδικασίες που σχετίζονται με αυτό το πείραμα σκέψης. Όλα όσα σχετίζονται με τις υπερβολικά υψηλές ταχύτητες, την υπερ-μικρή δομή της ύλης, τη μελέτη του σύμπαντος ως έχει, εξηγούνται, μεταξύ άλλων, από την κβαντική μηχανική.