ይህ ጽሑፍ የሞገድ ተግባርን እና አካላዊ ትርጉሙን ይገልጻል። የዚህ ጽንሰ-ሀሳብ በሽሮዲንገር እኩልታ ማዕቀፍ ውስጥ መተግበሩም እንዲሁ ግምት ውስጥ ይገባል።
ሳይንስ ኳንተም ፊዚክስሊያገኝ ከጫፍ ደርሷል።
በአስራ ዘጠነኛው መቶ ክፍለ ዘመን መገባደጃ ላይ ህይወታቸውን ከሳይንስ ጋር ማገናኘት የሚፈልጉ ወጣቶች የፊዚክስ ሊቅ እንዳይሆኑ ተስፋ ተደረገ። ሁሉም ክስተቶች ቀደም ብለው ተገኝተዋል እና በዚህ አካባቢ ትልቅ ግኝቶች ሊኖሩ አይችሉም የሚል አስተያየት ነበር። አሁን፣ የሰው እውቀት የተሟላ ቢመስልም፣ ማንም ሰው በዚህ መንገድ ለመናገር አይደፍርም። ይህ ብዙ ጊዜ የሚከሰት ስለሆነ፡ አንድ ክስተት ወይም ውጤት በንድፈ ሀሳብ ይተነብያል፣ ነገር ግን ሰዎች እነሱን ለማረጋገጥ ወይም ውድቅ ለማድረግ በቂ ቴክኒካል እና ቴክኖሎጅያዊ ሃይል የላቸውም። ለምሳሌ፣ አንስታይን የስበት ሞገዶችን ከመቶ ዓመታት በፊት ተንብዮ ነበር፣ ነገር ግን መኖራቸውን ማረጋገጥ የተቻለው ከአንድ አመት በፊት ነው። ይህ ደግሞ በሱባቶሚክ ቅንጣቶች ዓለም ላይም ይሠራል (ይህም እንደ ማዕበል ተግባር ያለው ጽንሰ-ሐሳብ በእነሱ ላይ ይሠራል) ሳይንቲስቶች የአተም አወቃቀር ውስብስብ መሆኑን እስኪገነዘቡ ድረስ የእነዚህን ትናንሽ ነገሮች ባህሪ ማጥናት አላስፈለጋቸውም.
ስፔክታር እና ፎቶግራፊ
ግፋ ወደየኳንተም ፊዚክስ እድገት የፎቶግራፍ ቴክኒኮች ልማት ነበር። እስከ ሃያኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ድረስ ምስሎችን ማንሳት አስቸጋሪ, ጊዜ የሚወስድ እና ውድ ነበር: ካሜራው በአስር ኪሎ ግራም ይመዝናል, እና ሞዴሎቹ በአንድ ቦታ ላይ ለግማሽ ሰዓት ያህል መቆም አለባቸው. በተጨማሪም፣ በፎቶ ሴንሲቲቭ ኢmulsion ተሸፍነው በቀላሉ የማይበላሹ የመስታወት ሰሌዳዎችን አያያዝ ላይ የተደረገው ትንሽ ስህተት ወደማይቀለበስ የመረጃ መጥፋት ምክንያት ሆኗል። ነገር ግን ቀስ በቀስ መሳሪያዎቹ ቀለሉ, የመዝጊያው ፍጥነት - ያነሰ እና ያነሰ, እና የሕትመቶች ደረሰኝ - የበለጠ እና የበለጠ ፍጹም ሆኑ. እና በመጨረሻም ፣ የተለያዩ ንጥረ ነገሮችን ስፔክትረም ማግኘት ተችሏል። ስለ ስፔክትራ ተፈጥሮ በመጀመሪያዎቹ ንድፈ ሐሳቦች ውስጥ የተነሱት ጥያቄዎች እና አለመግባባቶች ሙሉ ለሙሉ አዲስ ሳይንስ ፈጠሩ። የአንድ ቅንጣቢ ሞገድ ተግባር እና የሽሮዲንገር እኩልታ ለማይክሮ አለም ባህሪ ሒሳባዊ መግለጫ መሰረት ሆነዋል።
የክፍል-ማዕበል ጥምርታ
የአቱም አወቃቀሩን ከወሰነ በኋላ ጥያቄው ተነሳ፡ ኤሌክትሮን ለምን በኒውክሊየስ ላይ አይወድቅም? ከሁሉም በላይ፣ እንደ ማክስዌል እኩልታዎች፣ ማንኛውም የሚንቀሳቀስ ቻርጅ ቅንጣት ያበራል፣ ስለዚህ ሃይል ያጣል። ይህ በኒውክሊየስ ውስጥ ያሉ ኤሌክትሮኖች ከሆነ, እኛ እንደምናውቀው አጽናፈ ሰማይ ለረጅም ጊዜ አይቆይም ነበር. ግባችን የሞገድ ተግባር እና እስታቲስቲካዊ ትርጉሙ መሆኑን አስታውስ።
የሳይንቲስቶች የረቀቀ መላምት ለማዳን መጣ፡ አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ሁለቱም ሞገዶች እና ቅንጣቶች (ኮርፐስክለስ) ናቸው። ንብረታቸው ሁለቱም በጅምላ በሞገድ እና በድግግሞሽ የሞገድ ርዝመት ናቸው። በተጨማሪም፣ ከዚህ ቀደም ተኳዃኝ ያልሆኑ ሁለት ንብረቶች በመኖራቸው፣ አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች አዲስ ባህሪያትን አግኝተዋል።
ከመካከላቸው አንዱ ማሽከርከርን መገመት ከባድ ነው። በዚህ አለምትናንሽ ቅንጣቶች ፣ ኳርኮች ፣ ከእነዚህ ንብረቶች ውስጥ በጣም ብዙ ስለሆኑ በጣም አስደናቂ ስሞች ተሰጥቷቸዋል-ጣዕም ፣ ቀለም። አንባቢው በኳንተም ሜካኒክስ መጽሐፍ ውስጥ ካገኛቸው ፣ እንዲያስታውስ ያድርጉት-በመጀመሪያ በጨረፍታ የሚመስሉት በጭራሽ አይደሉም። ሆኖም ግን, ሁሉም ንጥረ ነገሮች እንግዳ የሆኑ ባህሪያት ያላቸውበት የእንደዚህ አይነት ስርዓት ባህሪን እንዴት መግለፅ ይቻላል? መልሱ በሚቀጥለው ክፍል ነው።
Schrödinger እኩልታ
የአንደኛ ደረጃ ቅንጣት (እና በአጠቃላይ መልክ፣ ኳንተም ሲስተም) የሚገኝበትን ሁኔታ ያግኙ፣ የኤርዊን ሽሮዲንገርን እኩልታ ይፈቅዳል፡
i ħ[(d/dt) Ψ]=Ĥ ψ.
በዚህ ሬሾ ውስጥ ያሉት ስያሜዎች የሚከተሉት ናቸው፡
- ħ=h/2 π፣ h የፕላንክ ቋሚ የሆነበት።
- Ĥ - ሃሚልቶኒያን፣ የስርዓቱ አጠቃላይ የኢነርጂ ኦፕሬተር።
- Ψ የሞገድ ተግባር ነው።
ይህ ተግባር የሚፈታበትን መጋጠሚያዎች እና ሁኔታዎችን እንደ ቅንጣቢው አይነት እና ያለበትን መስክ በመቀየር አንድ ሰው ከግምት ውስጥ በማስገባት የስርዓቱን የባህሪ ህግ ማግኘት ይችላል።
የኳንተም ፊዚክስ ጽንሰ-ሀሳቦች
አንባቢው ቀላል በሚመስለው የቃላቶቹ ቃላት አይታለል። እንደ “ኦፕሬተር”፣ “ጠቅላላ ጉልበት”፣ “ዩኒት ሴል” ያሉ ቃላት እና አገላለጾች አካላዊ ቃላት ናቸው። እሴቶቻቸው በተናጥል ግልጽ መሆን አለባቸው, እና የመማሪያ መጽሐፍትን መጠቀም የተሻለ ነው. በመቀጠል, የማዕበል ተግባሩን መግለጫ እና ቅርፅ እንሰጣለን, ነገር ግን ይህ ጽሑፍ የመገምገም ተፈጥሮ ነው. የዚህን ፅንሰ-ሀሳብ ጠለቅ ያለ ግንዛቤ ለማግኘት፣የሒሳብ መሳሪያዎችን በተወሰነ ደረጃ ማጥናት ያስፈልጋል።
የሞገድ ተግባር
የእሷ የሂሳብ አገላለፅቅጽ አለው
|ψ(t)>=ʃ Ψ(x, t)|x> dx.
የኤሌክትሮን ወይም የማንኛውም የመጀመሪያ ደረጃ ቅንጣት የሞገድ ተግባር ሁል ጊዜ በግሪክ ፊደል Ψ ይገለጻል፣ስለዚህ አንዳንዴ psi-function ተብሎም ይጠራል።
በመጀመሪያ ተግባሩ በሁሉም መጋጠሚያዎች እና ጊዜ ላይ የተመሰረተ መሆኑን መረዳት ያስፈልግዎታል። ስለዚህ Ψ(x, t) በትክክል Ψ(x1፣ x2… x ፣ t) ነው። ጠቃሚ ማስታወሻ፣ የ Schrödinger እኩልታ መፍትሄ የሚወሰነው በመጋጠሚያዎቹ ላይ ነው።
በመቀጠል |x> ማለት ለተመረጠው አስተባባሪ ስርዓት መሰረት ቬክተር ማለት እንደሆነ ግልጽ ማድረግ ያስፈልጋል። ማለትም፣ በትክክል ማግኘት በሚያስፈልገው ላይ በመመስረት፣ ፍጥነቱ ወይም ዕድሉ |x> ይመስላል | x1፣ x2፣ …፣ x >። በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው, n በተመረጠው ስርዓት ዝቅተኛው የቬክተር መሰረት ይወሰናል. ማለትም በተለመደው ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ቦታ n=3. ልምድ ለሌለው አንባቢ፣ በ x አመልካች አቅራቢያ ያሉት እነዚህ ሁሉ አዶዎች ምኞት ብቻ ሳይሆኑ የተወሰነ የሂሳብ አሠራር መሆናቸውን እናብራራ። በጣም ውስብስብ ከሆኑ የሂሳብ ስሌቶች ውጭ ሊረዱት አይችሉም, ስለዚህ ፍላጎት ያላቸው ሰዎች ትርጉሙን ለራሳቸው እንደሚያውቁ ከልብ ተስፋ እናደርጋለን.
በመጨረሻም Ψ(x, t)=. መሆኑን ማስረዳት ያስፈልጋል።
የማዕበል ተግባር አካላዊ ምንነት
የዚህ መጠን መሠረታዊ እሴት ቢኖርም እሱ ራሱ እንደ መነሻ ክስተት ወይም ጽንሰ-ሀሳብ የለውም። የማዕበል ተግባር አካላዊ ትርጉሙ የጠቅላላ ሞጁሎቹ ካሬ ነው። ቀመሩ ይህን ይመስላል፡
|Ψ (x1, x2, …, x , t)|, t)| 2=ω፣
በየት ω የፕሮባቢሊቲ እፍጋቱ ዋጋ ነው። በተለዩ ስፔክትራዎች (ከቀጣይነት ይልቅ) ይህ ዋጋ በቀላሉ የመሆን እድል ይሆናል።
የማዕበል ተግባር አካላዊ ትርጉም ውጤት
እንዲህ ዓይነቱ አካላዊ ትርጉም ለጠቅላላው የኳንተም ዓለም ትልቅ ትርጉም አለው። ከ ω ዋጋ ግልጽ እየሆነ ሲመጣ, ሁሉም የአንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች ግዛቶች ሊሆኑ የሚችሉ ቀለሞችን ያገኛሉ. በጣም ግልፅ የሆነው ምሳሌ የኤሌክትሮን ደመና በአቶሚክ ኒውክሊየስ ዙሪያ ባሉ ምህዋሮች ውስጥ ያለው የቦታ ስርጭት ነው።
ሁለት አይነት የኤሌክትሮኖችን ማዳቀል በአተሞች ውስጥ በጣም ቀላል የሆኑ የደመና ቅርጾችን እንውሰድ፡ s እና p. የመጀመሪያው ዓይነት ደመናዎች ክብ ቅርጽ አላቸው. ነገር ግን አንባቢው የፊዚክስ መማሪያ መጽሃፍትን ካስታወሰ፣ እነዚህ የኤሌክትሮን ደመናዎች ሁልጊዜ የሚገለጹት እንደ አንድ ዓይነት ብዥ ያለ የነጥብ ዘለላ እንጂ ለስላሳ ሉል አይደለም። ይህ ማለት ከኒውክሊየስ በተወሰነ ርቀት ላይ ኤስ-ኤሌክትሮን የመገናኘት እድሉ ከፍተኛው ዞን አለ ማለት ነው. ሆኖም ፣ ትንሽ ቅርብ እና ትንሽ ወደፊት ይህ ዕድል ዜሮ አይደለም ፣ ግን ያነሰ ነው። በዚህ አጋጣሚ፣ ለፒ-ኤሌክትሮኖች፣ የኤሌክትሮን ደመና ቅርፅ በተወሰነ ደረጃ ደብዛዛ ደብዛዛ ሆኖ ይታያል። ማለትም፣ ኤሌክትሮን የማግኘት እድሉ ከፍተኛ የሆነበት በጣም የተወሳሰበ ወለል አለ። ነገር ግን ወደዚህ "ዱምብብል" ቅርብም ቢሆን፣ ከሁለቱም በላይ እና ወደ ዋናው ቅርበት፣ እንዲህ ያለው ዕድል ከዜሮ ጋር እኩል አይደለም።
የሞገድ ተግባርን መደበኛ ማድረግ
የኋለኛው የሚያመለክተው የማዕበል ተግባሩን መደበኛ ማድረግ አስፈላጊ መሆኑን ነው። በመደበኛነት ማለት የአንዳንድ መመዘኛዎች እንደዚህ ያለ "ተስማሚ" ማለት ነው, እሱም እውነት ነውአንዳንድ ሬሾ. የቦታ መጋጠሚያዎችን ካገናዘብን የተወሰነ ቅንጣትን (ለምሳሌ ኤሌክትሮን) በነባሩ ዩኒቨርስ ውስጥ የማግኘት እድሉ ከ 1 ጋር እኩል መሆን አለበት። ቀመሩ ይህን ይመስላል፡
ʃV Ψ Ψ dV=1.
በመሆኑም የኢነርጂ ቁጠባ ህግ ተሟልቷል፡ አንድ የተወሰነ ኤሌክትሮን እየፈለግን ከሆነ ሙሉ በሙሉ በተሰጠው ቦታ ላይ መሆን አለበት። አለበለዚያ የ Schrödinger እኩልታ መፍታት ትርጉም አይሰጥም። እና ይህ ቅንጣት በኮከብ ውስጥ ወይም በግዙፍ የጠፈር ባዶ ቦታ ውስጥ ቢሆን ምንም ለውጥ አያመጣም፣ የሆነ ቦታ መሆን አለበት።
ከትንሽ ከፍ ያለ ተግባራቱ የተመካባቸው ተለዋዋጮች እንዲሁ የመገኛ ቦታ ያልሆኑ መጋጠሚያዎች ሊሆኑ እንደሚችሉ ጠቅሰናል። በዚህ አጋጣሚ መደበኛ ስራው በተመሰረተባቸው ሁሉም መለኪያዎች ላይ ይከናወናል።
የፈጣን ጉዞ፡ ብልሃት ወይስ እውነታ?
በኳንተም መካኒኮች፣ ሒሳብን ከአካላዊ ትርጉም መለየት በሚገርም ሁኔታ ከባድ ነው። ለምሳሌ፣ ኳንተም በፕላንክ አስተዋወቀው ለአንዱ እኩልታዎች የሂሳብ አገላለጽ ምቾት። አሁን የብዙ መጠኖች እና ፅንሰ-ሀሳቦች የመለየት መርህ (ኢነርጂ ፣ አንግል ሞመንተም ፣ መስክ) የማይክሮ ዓለሙን ለማጥናት ዘመናዊ አቀራረብን መሠረት ያደረገ ነው። Ψ ደግሞ ይህ አያዎ (ፓራዶክስ) አለው። እንደ Schrödinger እኩልታ መፍትሄዎች አንዱ ከሆነ, በመለኪያ ጊዜ የስርዓቱ የኳንተም ሁኔታ ወዲያውኑ ሊለወጥ ይችላል. ይህ ክስተት ብዙውን ጊዜ የማዕበል ተግባሩን መቀነስ ወይም ውድቀት ተብሎ ይጠራል። በእውነቱ ይህ የሚቻል ከሆነ የኳንተም ስርዓቶች ማለቂያ በሌለው ፍጥነት መንቀሳቀስ ይችላሉ። ነገር ግን የአጽናፈ ዓለማችን እውነተኛ ዕቃዎች የፍጥነት ገደብየማይለወጥ፡ ከብርሃን በላይ የሚጓዝ ምንም ነገር የለም። ይህ ክስተት በጭራሽ አልተመዘገበም, ነገር ግን በንድፈ-ሀሳብ መቃወም ገና አልተሳካም. በጊዜ ሂደት ምናልባት ይህ አያዎ (ፓራዶክስ) መፍትሄ ያገኛል-ወይም የሰው ልጅ እንዲህ ያለውን ክስተት የሚያስተካክል መሳሪያ ይኖረዋል, ወይም የዚህን ግምት አለመጣጣም የሚያረጋግጥ የሂሳብ ማታለል ይኖራል. ሦስተኛው አማራጭ አለ: ሰዎች እንዲህ አይነት ክስተት ይፈጥራሉ, ነገር ግን በተመሳሳይ ጊዜ የፀሐይ ስርዓት ወደ ሰው ሰራሽ ጥቁር ጉድጓድ ውስጥ ይወድቃል.
የባለ ብዙ ክፍልፋይ ስርዓት (ሃይድሮጅን አቶም) የሞገድ ተግባር
በጽሁፉ ውስጥ በሙሉ እንደገለጽነው፣ psi-function አንድ ኤሌሜንታሪ ቅንጣትን ይገልጻል። ነገር ግን በቅርበት ሲመረመሩ የሃይድሮጅን አቶም የሁለት ቅንጣቶች (አንድ አሉታዊ ኤሌክትሮን እና አንድ ፖዘቲቭ ፕሮቶን) ስርዓት ይመስላል። የሃይድሮጂን አቶም ሞገድ ተግባራት በሁለት-ቅንጣት ወይም በ density ማትሪክስ አይነት ኦፕሬተር ሊገለጹ ይችላሉ. እነዚህ ማትሪክስ በትክክል የ psi ተግባር ቅጥያ አይደሉም። ይልቁንም፣ በአንድ እና በሌላ ግዛት ውስጥ ቅንጣትን የማግኘት እድሎች መካከል ያለውን ግንኙነት ያሳያሉ። ችግሩ የሚፈታው ለሁለት አካላት ብቻ በአንድ ጊዜ መሆኑን ማስታወስ አስፈላጊ ነው. ጥግግት ማትሪክስ ጥንዶች ቅንጣቶች ላይ ተፈፃሚነት ናቸው, ነገር ግን ይበልጥ ውስብስብ ስርዓቶች የማይቻል ነው, ለምሳሌ, ሦስት ወይም ከዚያ በላይ አካላት መስተጋብር ጊዜ. በዚህ እውነታ፣ እጅግ በጣም “ሻካራ” በሆኑት መካኒኮች እና በጣም “ጥሩ” በሆኑት የኳንተም ፊዚክስ መካከል የማይታመን ተመሳሳይነት ሊገኝ ይችላል። ስለዚህ, አንድ ሰው የኳንተም ሜካኒክስ ስለሚኖር, በተለመደው ፊዚክስ ውስጥ አዳዲስ ሀሳቦች ሊነሱ አይችሉም ብሎ ማሰብ የለበትም. ሳቢው ከማንኛውም ጀርባ ተደብቋልየሂሳብ ዘዴዎችን በማዞር።
