Взаємодія з іншими теоріями

Фундаментальні принципи квантової механіки доволі абстрактні. Вони стверджують, що простір станів системи є гільбертовим, а фізичні величини відповідають ермітовим операторам, які діють в цьому просторі, але не вказують конкретно, що це за гільбертовий простір та що це за оператори. Вони повинні бути обрані відповідним чином для отримання кількісного опису квантової системи. Важливий дороговказ тут - це принцип відповідності, який стверджує, що квантово-механічні ефекти перестають бути значними, і система набуває рис класичної, зі збільшенням її розмірів. Такий ліміт "великої системи" також називається класичним лімітом або лімітом відповідності. З іншого боку, можна почати з розгляду класичної моделі системи, а потім намагатись зрозуміти, яка квантова модель відповідає тій класичній, що знаходиться поза лімітом відповідності.

Коли квантова механіка була вперше сформульована, вона застосовувалась до моделей, які відповідали класичним моделям нерелятивістської механіки. Наприклад, відома модель квантового гармонічного осцилятора використовує відверто нерелятивістський опис кінетичної енергії осцилятора, як і відповідна квантова модель.

Перші спроби пов'язати квантову механіку зі спеціальною теорією відносності призвели до заміни рівняння Шредінгера на рівняння Кляйна-Гордона чи Дірака. Ці теорії були успішними в поясненні багатьох експериментальних результатів, але ігнорували такі факти, як релятивістське створення та анігіляція елементарний частинок. Повністю релятивістська квантова теорія потребує розробки квантової теорії поля, котра буде застосовувати поняття квантування до поля, а не до фіксованого переліку частинок. Перша завершена квантова теорія поля, квантова електродинаміка, надає повністю квантовий опис процесів електромагнітної взаємодії.

Повний апарат квантової теорії поля часто є надмірним для опису електромагнітних систем. Простіший підхід, взятий з квантової механіки, пропонує вважати заряджені частинки квантово-механічними об'єктами в класичному електромагнітному полі. Наприклад, елементарна квантова модель атома водню описує електромагнітне поле атому з використанням класичного потенціалу Кулона (тобто обернено пропорційного відстані). Такий "псевдокласичний" підхід не працює, якщо квантові флуктуації електромагнітного поля, такі як емісія фотонів зарядженими частинками, починають відігравати вагому роль.

Квантові теорії поля для сильних та слабких ядерних взаємодій також були розроблені. Квантова теорія поля для сильних взаємодій має назву квантової хромодинаміки - та описує взаємодію суб'ядерних частинок – кварків та глюонів. Слабкі ядерні та електромагнітні взаємодії були об'єднані в їх квантовій формі, в одну квантову теорію поля, яка називається теорією електрослабких взаємодій.

Ера квантової хімії була розпочата Волтером Гайтлером та Фріцем Лондоном, які опублікували теорію утворення ковалентних зв'язків в молекулі водню в 1927 р. Надалі квантова хімія розвивалася великою спільнотою науковців у всьому світі.

Починаючи з 1927 р., розпочались спроби застосування квантової механіки до багаточастинкових систем, що мало наслідком появу квантової теорії поля. Роботи в цьому напрямі здійснювались Діраком, Паулі, Вайскопфом, Жорданом. Кульмінацією цього напрямку досліджень стала квантова електродинаміка, сформульована Фейнманом, Дайсоном, Швінгером та Томонагою протягом 1940-х. Квантова електродинаміка – це квантова теорія електронів, позитронів та електромагнітного поля.

Теорія квантової хромодинаміки була сформульована в ранніх 1960-х. Ця теорія, така якою її ми знаємо тепер, була запропонована Поліцтером, Гроссом та Вілчеком в 1975 р. Спираючись на дослідження Швінгера, Хіггса, Голдстона та інших, Глешоу, Вайнберг та Салам незалежно показали, що слабкі ядерні взаємодії та квантова електродинаміка можуть бути поєднані та розглядатись як єдина електрослабка сила.

Побудувати квантову модель гравітації, останньої з фундаментальних сил, поки не вдається. Псевдокласичні наближення працюють, і навіть передбачили деякі ефекти, такі як радіація Хоукінга. Але формулювання повної теорії квантової гравітації ускладнюється існуючими протиріччями між загальною теорією відносності, найбільш точною теорією гравітацією з відомих сьогодні, та деякими фундаментальними положеннями квантової теорії. Перетин цих протиріч – область активного наукового пошуку, а такі теорії, як теорія струн, є можливими кандидатами на звання майбутньої теорії квантової гравітації.

Це цікаво:

Дослідження роботи лічильників імпульсів
Мета роботи: ознайомитись з принципом роботи та схемотехнікою цифрових лічильників імпульсів, їх основними характеристиками та сферою використання; набути практичних умінь роботи з цифровими інтегральними схемами. Обладнання: монтажна плата, радіодеталі (згідно поданої схеми), паяльник, монтажні пр ...

Фізична культура і спорт – ефективні засоби соціально-педагогічної профілактики ігроманії
Оскільки педагогічна профілактика підлітків належить до числа глобальних проблем, що мають життєво важливе значення для людства, спроби визначити зміст даного поняття робилися багатьма вченими. Однак дотепер парадигма „профілактика” не має конкретного наукового визначення. Фахівці вважають, що осно ...

Методика проведення уроків «Я і Україна» в 1 класі
У навчальному плані на в інваріантній частині виділено курс «Я і Україна. Навколишній світ», який може реалізуватися варіативно – через предметний зміст або шляхом його інтеграції. Зауважимо, що в зв’язку з прийняттям Державного стандарту початкової освіти цей предмет набуває виняткового значення д ...

Інтерактивні уроки

Інтерактивні уроки

На початку ХХІ століття соціокультурний розвиток людства визначив закріплення складної та суперечливої тенденції, що дістала назву глобалізації.

КАТЕГОРІЇ

Copyright © 2019 - All Rights Reserved - www.novapedahohika.com