Написать рефераты, курсовые и дипломы самостоятельно.  Антиплагиат.
Студенточка.ru: на главную страницу. Написать самостоятельно рефераты, курсовые, дипломы  в кратчайшие сроки
Рефераты, курсовые, дипломные работы студентов: научиться писать  самостоятельно.
Контакты Образцы работ Бесплатные материалы
Консультации Специальности Банк рефератов
Карта сайта Статьи Подбор литературы
Научим писать рефераты, курсовые и дипломы.


Воспользуйтесь формой поиска по сайту, чтобы найти реферат, курсовую или дипломную работу по вашей теме.

Поиск материалов

Объединение идей квантовой механики и релятивизма

Физика

26. Объединение идей квантовой механики и релятивизма

Недостаточность «классической» квантовой механики. По своему построению квантовая механика является существенно нерелятивистской теорией: используемое в уравнении Шредингера выражение для оператора Гамильтона является обобщением классической формулы для энергии. Для множества реальных приложений теории (физика кристаллов, химия, биология) требование малости скоростей не является существенным ограничением: диапозон энергий, с которыми приходится иметь дело в земных условиях недостаточен для разгона объектов до релятивистских скоростей. Однако существует целый ряд разделов естествознания, развитие которых сделало актуальным вопрос о разработке релятивистской квантовой теории. К ним прежде всего следует отнести разделы физики, занимающиеся взаимодействием света с веществом: зародившаяся в результате попыток поняти физическую природу света квантовая механика оказалась неспособной адекватно описать ультрарелятивистскую частицу - фотон. Релятивистская теория микромира необходима физике ядра и элементарных частиц, поскольку изучаемые в ее рамках процессы с участием сильных взаимодействий сопровождаются обменом большими порциями энергии, что неизбежно связано с возникновением высоких скоростей. Космологические теории эволюции Вселенной и Большого Взрыва требуют развития аппарата описания вещества в экстремальных (с нашей точки зрения) состояниях. Наконец, наличие плохо связанных друг с другом релятивистской и квантовой теорий, каждая из которых по-своему «объясняла» классическую концепцию, являющуюся предельным случаем каждой из них, неизбежно ставило вопрос об их объединении. Попытки обобщения квантовой механики и придания ей релятивистски инвариантной формы делались буквально с первых шагов ее создания, но до сих пор еще не привели к созданию законченной и полностью свободной от внутренних противоречий теории.

S-матрица. Дополнительной сложностью, присущей релятивистской теории является несохранение числа частиц, участвующих в процессе. В частности это означает, что любая рассматриваемая система должная обладать бесконечным числом степеней свободы. Поскольку сама процедура измерения координат частицы в принципе может приводить к рождению новых частиц, она становится принципиально бессмысленной. Релятивистская квантовая теория отказывается не только от описания пространственного положения микрообъектов, но и от описания процессов с их участием в виде происходящих последовательно (друг за другом) промежуточных событий. Расчеты поддаются лишь амплитуды вероятностей переходов системы из исходного состояния при, в котором все входящие в нее частицы находятся так далеко друг от друга, что взаимодействие между ними пренебрежимо мало в одно из допустимых законами сохранения конечное состояние при, в котором продукты реакции вновь являются практически свободными объектами. Набор амплитуд таких переходов образует s-матрицу, вычисление которой и является задачей релятивистской квантовой теории.

Уравнение Клейна-Гордона было первой удачной попыткой обобщения уравнения Шредингера на случай релятивистского описания электромагнитных взаимодействий микрообъектов. В основе предложенного вывода лежала идея заменить нерелятивистский оператор Гамильтона в уравнении Шредингера

на его релятивистский аналог, вид которого устанавливался на основании сравнения классических (не квантово-механических) выражений для релятивистской и нерелятивистской функций Гамильтона:

,

где учтена возможность взаимодействия зарядов с электрическим и магнитным полями, описываемыми потенциалами и A.

Основная математическая трудность, возникающая при попытке перевести релятивистскую формулу (3) на язык квантово-механических операторов состояла в том, что операция извлечения корня из оператора не определена. Предложенный выход состоял в переходе к уравнению второго порядка, возникающего при возведении в квадрат операторного аналога уравнения (3), где сам оператор Гамильтона согласно (1) заменялся на оператор дифференцирования по времени:

.

Полученное таким образом уравнение могло быть легко протестировано на хорошо изученном частном случае описания фотона (q=0, m=0). Подстановка указанных значений приводит к обыкновенному уравнению Д'Аламбера, описывающему распространение света в вакууме.

Уравнение Клейна-Гордона в настоящее время считается правильным релятивистским обобщением уравнений квантовой механики, не учитывающих наличие спина у микрообъектов. Оно адекватно оисывает поведение частиц с нулевым спином.


Описание предмета: «Физика»

Физика (От греч.Physis – природа) - наука, изучающая наиболее общие свойства материального мира.

По изучаемым объектам физика подразделяется: - на физику элементарных частиц; - на физику атомных ядер; - на физику твердого тела; - на физику плазмы и т.д.

В физике различают несколько разделов: Атомная физика - раздел физики, в котором изучают строение и состояние атомов. Теоретической основой атомной физики является квантовая механика. Основными разделами атомной физики являются: теория атома, атомная спектроскопия, рентгеновская спектроскопия, радиоспектроскопия, физика атомных и ионных столкновений.

Биофизика - научная дисциплина, изучающая: - физические и физико-химические процессы в живых организмах; а также - физическую структуру биологических систем на всех уровнях их организации.

Геофизика (Geophysics от греч.Ge - земля + Physice - основы естествознания) - комплекс наук о Земле, изучающих внутреннее строение, физические свойства и процессы, происходящие в ее геосферах. Соответственно в составе геофизики выделяют физику твердой Земли, физику атмосферы, гидрофизику.

Агрофизика - раздел физики, изучающий: - процессы в почве и растениях; - методы и средства регулирования физических условий жизни сельскохозяйственных культур для ускорения их созревания и повышения урожайности.

Гидрофизика - наука, изучающая физические свойства и процессы, происходящие в гидросфере Метафизика - противоположный диалектике метод мышления и познания рассматривающий предметы и явления в состоянии покоя.

Молекулярная физика - раздел физики, изучающий физические свойства тел, особенности агрегатных состояний вещества и процессы фазовых переходов в зависимости от молекулярного строения тел, сил межмолекулярного взаимодействия и характера теплового движения частиц.

Радиофизика - раздел физики, изучающий физические процессы, происходящие в элементах и системах радиоэлектроники: - колебания и волны в электрических цепях; - электронные процессы в различных средах; - распространение радиоволн.

Социальная физика - направление в социальной философии, рассматривающее общество как часть природы, а законы социального мира как аналоги законов естествознания.

Статистическая физика - раздел физики, изучающий поведение систем с очень большим числом частиц в состоянии локального равновесия.

Статистическая физика: - изучает закономерности, присущие всей совокупности частиц, с помощью вероятностных методов; - истолковывает физические свойства макросистем, непосредственно наблюдаемые на опыте и проявляющиеся как усредненный результат действия отдельных частиц; - базируется на основных положениях молекулярно-кинетической теории.

Физика атмосферы - наука, изучающая физические свойства и процессы, происходящие в атмосфере.

Физика твердой Земли - наука, изучающая физические свойства и процессы, происходящие в литосфере, мантии и ядре Земли.

Ядерная физика - раздел физики, изучающий структуру и свойства атомных ядер, а также их столкновения (ядерные реакции).

Литература

  1. Н.Ф. Степанов. Квантовая механика и квантовая химия. – М.: Мир, 2001. – 520 с.
  2. Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц. Теоретическая физика. Том III. Квантовая механика (нерелятивистская теория). – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. – 808 с.
  3. А.В. Хрусталев. Принципы современной механики и волновые свойства частиц. – М.: КГПУ им. К.Э. Циолковского, 2001. – 168 с.
  4. Э.В. Шпольский. Атомная физика. В 2 томах. Том 2. Основы квантовой механики и строение электронной оболочки атома. – СПб.: Лань, 2010. – 448 с.
  5. А.И. Ермаков. Квантовая механика и квантовая химия. – М.: Юрайт, 2010. – 560 с.
  6. В.В. Балашов, В.К. Долинов. Курс квантовой механики. – М.: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2001. – 336 с.
  7. А.В. Андреев. Релятивистская квантовая механика. Частицы и зеркальные частицы. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. – 628 с.
  8. В.М. Галицкий, Б.М. Карнаков, В.И. Коган. Задачи по квантовой механике. Часть 2. – М.: Едиториал УРСС, 2001. – 304 с.
  9. Поль Дирак. Поль Дирак. Собрание научных трудов. Том 1. Квантовая теория (монографии, лекции). – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. – 704 с.
  10. Д.И. Блохинцев. Принципиальные вопросы квантовой механики. – М.: Ленанд, 2015. – 152 с.
  11. А.И. Ермаков. Квантовая механика и квантовая химия. Учебник и практикум. – М.: Юрайт, 2015. – 556 с.
  12. А.Г. Браун, И.Г. Левитина. Элементы квантовой механики и физики атомного ядра. Учебное пособие. – М.: Инфра-М, 2015. – 84 с.
  13. Н.Ф. Степанов. Квантовая механика и квантовая химия. В 2 частях. Часть 1. Учебник и практикум. – М.: Юрайт, 2016. – 234 с.
  14. Н.Ф. Степанов. Квантовая механика и квантовая химия. Учебник. В 2 частях. Часть 2. – М.: Юрайт, 2016. – 284 с.
  15. А.И. Ермаков. Квантовая механика и квантовая химия. Учебник и практикум. В 2 частях. Часть 1. – М.: Юрайт, 2017. – 184 с.
  16. А.И. Ермаков. Квантовая механика и квантовая химия. Учебник и практикум. В 2 частях. Часть 2. – М.: Юрайт, 2017. – 404 с.
  17. И.Ф. Гинзбург. Основы квантовой механики. Нерелятивистская теория. – М.: Институт компьютерных исследований, 2018. – 494 с.


Образцы работ

Тема и предметТип и объем работы
Соотношение неопределённостей Гейзенберга. Применимость классической механики к микрообъектам
Естественные науки
Курсовая работа
24 стр.
Хаос. Порядок и беспорядок в природе
Естествознание
Реферат
15 стр.
Место и роль науки в жизни современного человека
Естествознание
Реферат
25 стр.
Статистический характер законов квантовой механики
Естествознание
Реферат
14 стр.



Задайте свой вопрос по вашей проблеме

Гладышева Марина Михайловна

marina@studentochka.ru
+7 911 822-56-12
с 9 до 21 ч. по Москве.

Внимание!

Банк рефератов, курсовых и дипломных работ содержит тексты, предназначенные только для ознакомления. Если Вы хотите каким-либо образом использовать указанные материалы, Вам следует обратиться к автору работы. Администрация сайта комментариев к работам, размещенным в банке рефератов, и разрешения на использование текстов целиком или каких-либо их частей не дает.

Мы не являемся авторами данных текстов, не пользуемся ими в своей деятельности и не продаем данные материалы за деньги. Мы принимаем претензии от авторов, чьи работы были добавлены в наш банк рефератов посетителями сайта без указания авторства текстов, и удаляем данные материалы по первому требованию.

Контакты
marina@studentochka.ru
+7 911 822-56-12
с 9 до 21 ч. по Москве.
Поделиться
Мы в социальных сетях
Реклама



Отзывы
Мария
Спасибо! Работа после вашего сопровождения замечательная! Теперь посмотрим, что скажет препод.