Принципы запрета в квантовой механике Соотношение неопределенностей утверждает что невозможно точно
Работа добавлена на сайт samzan.net:
8.4. Принципы запрета в квантовой механике
Соотношение неопределенностей утверждает, что невозможно точно определить две спряженные физические величины. Это нельзя сделать точно также как нельзя достигнуть абсолютного нуля (третий закон термодимики), как нельзя превысить скорость света (постулаты СТО). Принципы запрета играют в науке важную роль.
Современное исследование физики элементарных частиц показало, что единственным отражением хаоса событий в микромире являются запреты. Эта точка зрения свидетельствует о кардинальном изменении представлений людей о законах природы.
Согласно старым представлениям, фундаментальные законы природы были законами дозволения. Они определяли, что может и должно произойти в природе.
Согласно современной точке зрения, наиболее фундаментальные законы носят характер запретов. Они определяют, что не может происходить в природе. Так, если в классической механике допускается измерение координаты и импульса с любой степенью точности, то соотношение неопределенностей является квантовым ограничением применимости классической механики к микрообъектам.
8.5. Принцип дополнительности Бора
Принцип дополнительности — это одна из самых глубоких идей современного естествознания.
Квантовый объект обладает двойственной природой, по этому их изучение предполагает использование двух типов приборов для изучения
- волновых свойств;
- корпускулярных свойств.
Эти свойства не совместимы в плане их совместного действия. Однако, они в равной степени характеризуют микро-частицу и поэтому не противоречат друг другу.
Принцип дополнительности сформулирован Н. Бором в 1927 году, он состоит в следующем:
Координата и импульс, энергия и время существования микрочастицы являются дополняющими друг друга величинами. При экспериментальном исследовании микрообъектов могут быть получены точные данные либо об их энергиях и импульсах (энергетически-импульсная картина), либо о поведении в пространстве и времени (пространственно-временная картина)
Эти взаимоисключающие картины не могут применяться одновременно, поскольку свойства квантовых объектов запрещают их одновременное использование. Однако эти свойства в равной мере характеризуют микрообъект, и это предполагает, что вместо единой картины необходимо применять две: энергетически-импульсную и пространственно-временную.
Получение экспериментальной информации об одних физических величинах описывающих один объект, неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, допустимых к первым.
Принцип дополнительности является общим принципом научного познания. Суть принципа дополнительности как общего принципа познания состоит в следующем:
Всякое явление природы не может быть определено однозначно с помощью слов естественного языка и требует для своего определения, по крайней мере, два взаимоисключающих, дополнительных понятия
8.6. Принцип соответствия
Новая теория, претендующая на более полное описание природы и более широкое применение, чем предыдущая, должна включать в себя «старую» теорию, как предельный случай. Классическая механика является предельным случаем квантовой механики и СТО. Геометрическая оптика является предельным случаем волновой и квантовой оптики.
Суть принципа состоит в следующем: любая новая и более общая теория является развитием предыдущих классических теорий, справедливость которых экспериментально установлена, не отвергает эти теории, а включает их в себя.
Предыдущие теории сохраняют свое значение для определенных групп явлений, как предельная форма и частный случай новой теории. Новая теория определяет границы применения предыдущих теорий, причем в определенных случаях существует возможность перехода новой теории в старую.
В квантовой механике в принципе соответствия проявляется тот факт, что квантовые эффекты существенны лишь при рассмотрении величин, сравнимых с постоянной Планка. При рассмотрении макроскопических объектов постоянную Планка можно считать пренебрежимо малой . Это приводит к тому, что квантовые свойства рассматриваемых объектов оказываются несущественными: представления классической физики – справедливы.
Следовательно, принцип соответствия входит составной частью в любую новую теорию
Общая формулировка принципа соответствия:
«Теории, справедливость которых экспериментально установлена для определенной группы явлений, с появлением новой теории не отбрасываются, а сохраняет свое значение для прежней области явлений как предельная форма и частный случай новых теорий. Математический аппарат новой теории, содержащий некий характерный параметр, при надлежащем его значении переходит в математический аппарат старой теории» - И.В.Кузнецов
8.7. Концепция целостности
Принципы неопределенности и дополнительности отражают фундаментальную неопределенность явлений природы.
Квантовый объект не может быть рассмотрен сам по себе, не обладает индивидуальными свойствами, а находится в классически определенных условиях. Квантовый объект вне целого и внутри целого ни один и тот же. Отдельный объект рассматривается лишь в отношении к чему-либо, свои свойства он проявляет по отношению к чему-либо, свои свойства он проявляет по отношению к конкретной целостности, и определяется конкретная природа его поведения
В квантовой механике постулируется концепция целостности:
Микрообъект постоянно чувствует на себе влияние целостности, элементом которой он является
Квантово – полевая картина мира
Формируется на основе:
квантовой гипотезы М.Планка (1858 – 1947),
корпускулярно –волнового дуализма Луи де Бройля,
волновой механики Э Шредингера (1887 – 1961);
квантовой механики В.Гейзенберга (191 – 1976);
квантовой теории атома Н. Бора (1885 -1962)
Характерные особенности
В рамках квантово-полевой картины мира сложились квантово-полевые представления о материи:
Материя обладает корпускулярно-волновыми свойствами, то есть каждый элемент материи имеет свойства волны и частицы.
Движение – частный случай физического взаимодействия. Фундаментальные физические взаимодействия: сильное, электромагнитное, слабое. Гравитационное. Они описываются на основе принципа близкодействия: взаимодействия передаются от точки к точке. Скорость передачи взаимодействия конечна и не превышает скорости света.
Картина физической реальности в квантовой механике двупланова: с одной стороны, в нее входят характеристики исследуемого объекта; с другой стороны – условия (наблюдения), от которых зависит определенность этих характеристик.
Спецификой квантово-полевых представлений о закономерностях и причинности является то, что они выступают в вероятностной форме, в виде статистических законов.
При описании объектов используются две категории понятий: пространственно-временные и энергетически-импульсные. Первые дают кинематическую картину движения, вторые – динамическую (причинную). Пространство - время и причинность относительны и взаимозависимы
Фундаментальные положения квантовой теории: принцип неопределенности и принцип дополнительности
Электромагнитная картина мира (ЭМКМ)
Формируется на основе:
начал электромагнетизма М.Фарадея (1791 – 1867);
теории электромагнитного поля Дж. Максвелла (1831 – 179);
электронной теории Дж. Лоренца (1853 – 1928);
постулатов теории относительности А. Эйнштейна (1879 – 1955)
Характерные особенности:
В рамках ЭМКМ сложилась полевая, континуальная (непрерывная) модель реальности:
Материя – единое непрерывное поле с точечными силовыми центрами – электрическими зарядами и волновыми движениями в нем;
Мир - электродинамическая система, построенная из электрически заряженных частиц. взаимодействующих посредством электромагнитного поля.
Движение распространение колебаний в поле, которые описываются законами электродинамики
Принцип близкодействия – взаимодействия любого характера передаются полем от точки к точке непрерывно и с конечной скоростюю
Реляционная (относительная) концепция пространства и времени:
Пространство и время связаны с процессами. происходящими в поле, то есть несамостоятельны и зависимы от материи
В ЭМКМ было введено понятие вероятности
А. Эйнштейн ввел в ЭМКМ идею относительности пространства и времени в общей теории относительности (ОТО), ставшей последней крупной теории (1916) в рамках ЭКМ
Игнорирование дискретной, атомистической природы вещества приводит масквелловскую электродинамику к ряду противоречий, которые снимаются электронной теорией Дж. Лоренца. Она восстанавливает в своих правах дискретные электрические заряды и сохраняет поле, как объективную реальность.
Механическая картина мира (МКМ)
Формируется на основе:
механики Леонардо да Винчи (1452 – 1519);
гелиоцентрической системы Н. Коперника (1773 – 1543);
экспериментального естествознания Г. Галилея (1564 – 1642);
законов небесной механики И. Кеплера (1571 – 1630)
механики И. Ньютона (1643 0 1727)
Характерные особенности МКМ:
В рамках МКМ сложилась дискретная (корпускулярная) модель реальности:
Материя – вещественная субстанция, состоящая из атомов или корпускул;
атомы абсолютно прочны, непроницаемы, характеризуются наличием массы и веса
Движение – простое механическое перемещение
Законы движения – фундаментальные законы мироздания.
Тела двигаются равномерно и прямолинейно, а отклонение от этого движения есть действие внешней силы.
Мерой инерции является масса.
Универсальным свойством тел является сила тяготения, которая является дальнодействующей
Субстанциальная концепция абсолютного пространства и времени:
Пространство трехмерно, постоянно и не зависит от материи;
Время не зависит ни от пространства, ни от материи;
Пространство и время никак не связаны с движением тел. Они имеет абсолютный характер.
Принцип дальнодействия – взаимодействие между телами происходит мгновенно на любом расстоянии, то есть действия могут передаваться в пустом пространстве с какой угодно скоростью
Все механические процессы подчиняются принципу детерминизма. Случайность исключается из картины мира.
Тенденция сведения закономерности высших форм материи к закономерностям простейшей его формы – механическому движению
2. Правовое регулирование деятельности предпринимателей
3. Высший арбитражный суд
4. января 2013 года
5. Право Програма практики зі спеціальності розроблена на підставі Освітньокваліфікаційної характерист
6. тема социального партнерства в России начала формироваться в 1992 г
7. Реферат- Детские крестовые походы
8. Занятость и безработица
9. Теоретические основы безопасности жизнедеятельности
10. тематических методов и систем управления освобождающих человека от участия в процессах получения прео
11. человеческого фактора
12. Дети Марии 1012
13. Тема урока Сроки проведения Колво уроков Домашнее задание Примечания
14. Уральский государственный университет Филиал ЮУрГУ в г.html
15. На тему Трудовой договор понятие вступление трудового договора в силу Выполнил студент групп
16. Цены фактических соглашений
17. Яблочный уксус
18. Обязательное и добровольное медицинское страхование в России
19. Тематический вечер как вид театрализованного представления
20. FBERLIC 2