Теорията на Шрьодингер: описание, характеристики, експерименти и приложение

Статията описва теорията на Шрьодингер. Приписва се приносът на този велик учен за съвременната наука, а също така е описан експериментът за мисълта за котка, изобретен от него. Накратко, обхватът на този вид знания е очертан.

Ервин Шрьодингер

Известната котка, която не е нито жива, нито мъртва, сега се използва навсякъде. За него се правят филми, в негова чест се наричат ​​общности за физиката и животните, има дори такава марка дрехи. Но най-често хората означават парадокс с неприятна котка. Но за неговия създател, Ервин Шрьодингер, като правило те забравят. Роден във Виена, който впоследствие е част от Австро-Унгария. Той беше потомък на едно много добре образовано и добре излязло семейство. Баща му, Рудолф, произвежда линолеум и инвестира пари, включително и в науката. Майка му беше дъщеря на химик, а Ервин често отиваше да слуша академичните лекции на дядо си.

Тъй като една от бабите на учения била англичанка, от детството си се интересувала от чужди езици и усвоила перфектно английски език. Не е изненадващо, че Шрьодингер е най-добрият в класа всяка година, а в университета той зададе трудни въпроси. Науката от началото на ХХ век вече разкри несъответствия между по-разбираемата класическа физика и поведението на частиците от микро- и нано-свят. Ервин Шрьодинг се отказа от всички сили, за да разреши противоречията.

Принос към науката

За начало е полезно да се каже, че този физик е бил ангажиран в много области на науката. Въпреки това, когато кажем "теорията на Шрьодингер", не означаваме математически структурираното описание на цвета, създаден от него, а принос за квантовата механика. В онези дни технологиите, експериментите и теорията вървят ръка за ръка. Разработената снимка, първите спектри бяха записани, бе открит феноменът радиоактивност. Учените, които са получили резултатите, си взаимодействат с теоретиците: те се споразумяха, взаимно се допълваха, спореха. Бяха създадени нови училища и клонове на науката. Светът изигра много различни цветове и човечеството получи нови загадки. Въпреки сложността на математическия апарат, е възможно да се опише теорията на Шрьодингер на ясен език.

Квантов свят - това е лесно!

Сега е добре известно, че мащабът на изследваните предмети пряко влияе върху резултатите. Обекти, видими за окото, се подчиняват на понятията за класическа физика. Теорията на Шрьодингер е приложима за тела с размери сто и сто нанометри и по-малко. И най-често става дума за отделни атоми и по-малки частици. По този начин всеки елемент на микросистемата притежава едновременно свойствата както на частиците, така и на вълните (дублизъм на корпус-вълна). От материалния свят до електроните, протоните, неутроните и т.н., има маса и асоциирана инерция, скорост, ускорение. От теоретичната вълна - такива параметри като честота и резонанс. За да се разбере как това е възможно едновременно и защо те са неразделни един от друг, учените трябва да преосмислят по принцип цялата концепция за структурата на веществата.

Теорията на Шрьодингер предполага, че математически тези две свойства са свързани чрез определена конструкция, наречена вълновата функция. Намирането на математическо описание на тази концепция доведе Шрьодингер на Нобелова награда. Въпреки това, физическото значение, което му се приписва от автора, не съвпада с понятията на Бор, Сомерфелд, Хайзенберг и Айнщайн, които основават така нареченото копенхагенско тълкуване. Оттук произтича и "котловият парадокс".

Функция на вълната

Що се отнася до микроскопа на елементарните частици, понятията, присъщи на макросилата, губят тегло: маса, обем, скорост, размер. И вероятностите идват в собствените си. Обекти от този размер са невъзможни за човек да фиксира - само посреднически методи за изучаване са достъпни за хората. Например, ленти от светлина върху чувствителен екран или върху филм, броят на кликванията, дебелината на филма, която се пръска. Всичко останало е областта на изчисленията.

Теорията на Шрьодингер се основава на уравненията, произтичащи от този учен. И неразделна част от тях е функцията на вълната. Той уникално описва типа и квантовите свойства на изследваната частица. Смята се, че вълновата функция показва състоянието, например, на електрона. Самата тя обаче, противно на идеите на нейния автор, няма физическо значение. Това е просто удобен математически инструмент. Тъй като в тази статия представяме теорията на Шрьодингер с прости думи, казват, че квадратът на вълновата функция описва вероятността да се намери система в предварително определено състояние.

Cat като пример за макрообект

С тази интерпретация, която се нарича Копенхаген, самият автор не се съгласи до края на живота си. Той беше разсеян от размиването на концепцията за вероятност и настоя за видимостта на самата функция, а не на нейния квадрат.

Като пример за несъответствието на такива представителства, той твърди, че в този случай микрокосмосът ще повлияе на макро обекти. теория котка Шрьодингер То гласи следното: ако в запечатан поле, за да поставите един жив организъм (например котка) и капсула с отровен газ, който се отваря, когато радиоактивен елемент се разпада, и продължава да бъде затворена, ако не се случва от разбивката, преди да отворите кутията получаваме парадокс. Според квантовата концепции, атомът на радиоактивен елемент с определена степен на вероятност в рамките на определен период от време ще се разпадне. По този начин, преди експерименталното откриване, атомът е едновременно интегрален и непокътнат. И тъй като теорията Шрьодингер, за същия дял на вероятност котката едновременно мъртви и живи друго. Това, което ще се съгласите, е абсурдно, защото отворихме кутията, ще открием само едно състояние на животното. И в затворен контейнер, в непосредствена близост до смъртоносна капсулата, котката жив или мъртъв, тъй като тези показатели са дискретни и не водят до междинни варианти.

Това явление има конкретно, но не и напълно доказано обяснение: при липса на времеви ограничения за определяне на конкретното състояние на хипотетична котка, този експеримент несъмнено е парадоксално. Въпреки това, кванто-механичните правила не могат да се използват за макро обекти. Точно да се направи граница между микрокосмоса и обикновения все още не е станало. Независимо от това животно с размерите на котка, без съмнение, е макрообхват.

Прилагането на квантовата механика

Що се отнася до всеки, дори теоретичен, феномен, възниква въпросът какво може да бъде полезно на котката Schrodinger. Теорията за Големия взрив, например, се основава точно на процесите, свързани с този експеримент на мисълта. Всичко свързано със свръхвисоките скорости, свръх-малката структура на материята, изследването на вселената като такова, се обяснява, наред с други неща, с квантовата механика.