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:

Початкова школа і диференціація навчання
Проблема диференційованого навчання стає вже здавна. Щодо ближчого до нас часу, то ще в серпні 1918 р. І Всеросійський з’їзд вчителів інтернаціоналістів у своїй декларації проголосив, що особливістю нової школи в нашій країні має стати розвиток творчої активності і самостійності школярів. Тим паче, ...

Визначення етапів та особливостей організації професійного виховання в професійно-технічних навчальних закладах швейного профілю в Україні
Необхідність наукового осмислення питань теорії й практики профтехосвіти спричиняються дослідження теоретико-методологічних проблем - загальної концепції розвитку професійно-технічної освіти в її діалектичних зв'язках із соціально-економічним і політичним розвитком суспільства в цілому, з розвитком ...

Науково-технічне дослідження
Під науково-технічним дослідженням розуміють наукове дослідження, яке проводиться в області техніки. В даному випадку, під технікою розуміють об’єкти, котрі раніше не існували в природі, але створені людиною для покращення і задоволення життєвих умов. Науково-технічне дослідження направлене на ство ...

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