نظرية شرودنجر: الوصف، والميزات، والتجارب والتطبيق

تصف المقالة نظرية شرودنجر. ويظهر إسهام هذا العالم العظيم في العلم الحديث، وكذلك وصف تجربة الفكر حول القط اخترعه من قبله. يوجز باختصار نطاق هذا النوع من المعرفة.

إروين شرودنجر

فالقطة سيئة السمعة، التي ليست ميتة ولا حية، تستخدم الآن في كل مكان. مصنوعة من حوله الأفلام، على شرفه وتسمى المجتمعات حول الفيزياء والحيوانات، وهناك حتى هذه العلامة التجارية من الملابس. ولكن في معظم الأحيان يعني الناس مفارقة مع القط غير سعيدة. ولكن حول خالقه، إروين شرودنجر، كقاعدة عامة، ننسى. ولد في فيينا، التي كانت آنذاك جزءا من النمسا والمجر. وكان نسل أسرة ذات تعليم عال ورفيد. والده، رودولف، أنتج مشمع واستثمر المال، بما في ذلك في العلوم. كانت والدته ابنة كيميائية، وذهب إروين في كثير من الأحيان للاستماع إلى محاضرات الأكاديمية من جده.

منذ واحدة من جدات العالم كانت الإنجليزية، من الطفولة كان مهتما في اللغات الأجنبية وتتقن اللغة الإنجليزية تماما. ليس من المستغرب أن شرودنجر كان الأفضل في الصف كل عام، وفي الجامعة سأل أسئلة صعبة. في علم بداية القرن العشرين، تم الكشف عن التناقضات بين الفيزياء الكلاسيكية أكثر قابلية للفهم وسلوك الجسيمات الدقيقة و نانوورلد. إروين شرودنجر تخلى عن كل القوى لحل التناقضات .

المساهمة في العلوم

أولا وقبل كل شيء، ينبغي أن يقال أن هذا الفيزيائي كان يعمل في العديد من مجالات العلم. ومع ذلك، عندما نقول "نظرية شرودنجر"، ونحن لا نعني وصف رياضي منظم من اللون التي أنشأتها، ولكن مساهمة في ميكانيكا الكم. في تلك الأيام، ذهبت التكنولوجيا، التجربة والنظرية جنبا إلى جنب. تم تسجيل الصورة التي تم تطويرها، أول أطياف، تم اكتشاف ظاهرة النشاط الإشعاعي. العلماء الذين تلقوا نتائج عن كثب التفاعل مع المنظرين: وافقوا، تكمل بعضها البعض، كما قال. وأنشئت مدارس وفروع جديدة للعلوم. لعب العالم بألوان مختلفة جدا، وتلقت الإنسانية الألغاز الجديدة. على الرغم من تعقيد الجهاز الرياضي، فمن الممكن لوصف ما نظرية شرودنجر في لغة واضحة.

العالم الكم - فإنه من السهل!

ومن المعروف الآن أن حجم الأجسام قيد التحقيق يؤثر تأثيرا مباشرا على النتائج. الكائنات المرئية للعين تطيع مفاهيم الفيزياء الكلاسيكية. نظرية شرودنجر تنطبق على الهيئات ذات أبعاد مائة ومائة نانومتر وأقل. وغالبا ما نتحدث عن الذرات الفردية والجسيمات الصغيرة. وهكذا، فإن كل عنصر من عناصر النظام الصغير يمتلك خصائص كل من الجسيمات والأمواج (ثنائية الموجات الجسيمية). من العالم المادي إلى الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات، وما إلى ذلك، هناك كتلة وما يرتبط بها من الجمود، والسرعة، والتسارع. من الموجة النظرية - مثل المعلمات والتردد والرنين. ولكي نفهم كيف يمكن تحقيق ذلك في الوقت نفسه، ولماذا لا يمكن فصلهم عن بعضهم البعض، يحتاج العلماء إلى إعادة النظر في المفهوم العام لهيكل المواد بشكل عام.

نظرية شرودنجر تعني أن رياضيا هاتين الخاصيتين متصلتين من خلال بناء معين، تسمى دالة الموجة. العثور على وصف رياضي لهذا المفهوم جلب شرودينجر جائزة نوبل. ومع ذلك، فإن المعنى المادي المنسوب إليه من قبل المؤلف لم تتطابق مع تمثيلات بور وسومرفيلد وهيسنبرغ وآينشتاين، الذي أسس ما يسمى تفسير كوبنهاغن. ومن ثم نشأ "مفارقة القط".

وظيفة الموجة

عندما يتعلق الأمر ميكروورلد من الجسيمات الأولية، والمفاهيم الكامنة في ماكروسكاليس انقاص الوزن: كتلة، وحجم، والسرعة، وحجم. وهناك تأتي في حقوقهم الاحتمالات غير مستقرة. كائنات من هذا الحجم لا يمكن أن تكون ثابتة لشخص - طرق بوساطة فقط للدراسة هي في متناول الناس. على سبيل المثال، شرائط من الضوء على شاشة حساسة أو على فيلم، وعدد من النقرات، وسمك الفيلم يجري رش. كل ما تبقى هو مجال الحسابات.

وتستند نظرية شرودنجر على المعادلات التي استمدها هذا العالم. ومكونها الأساسي هو وظيفة الموجة. وهو يصف بشكل فريد نوع وخصائص الكم من الجسيمات قيد التحقيق. ويعتقد أن وظيفة الموجة تظهر حالة، على سبيل المثال، للإلكترون. ومع ذلك، فإنها، على عكس أفكار صاحبة البلاغ، ليس لها معنى مادي. انها مجرد أداة رياضية مفيد. منذ في هذه الورقة نقدم نظرية شرودنجر في كلمات بسيطة، دعونا نقول أن مربع وظيفة الموجة يصف احتمال إيجاد نظام في حالة محددة سلفا.

القط كمثال على ماكروجكت

مع هذا التفسير، الذي يسمى كوبنهاغن، المؤلف نفسه لم يوافق حتى نهاية حياته. كان في حيرة من عدم وضوح مفهوم الاحتمال، وأصر على وضوح وظيفة نفسها، وليس ساحة لها.

وكمثال على عدم اتساق مثل هذه التصريحات، قال إنه في هذه الحالة سوف تؤثر الصورة المصغرة على الكائنات الكلية. نظرية القط شرودينجر تقول: إذا تم وضع كائن حي (على سبيل المثال، قطة) في مربع مختوم وكبسولة مع الغاز السام يفتح، إذا كان عنصر مشع معين يتفكك ويبقى مغلقة، إذا كان الاضمحلال لا يحدث، ثم يتم الحصول على مفارقة قبل فتح الصندوق. وفقا للمفاهيم الكمومية، ذرة عنصر مشع مع احتمال معين لفترة معينة من الزمن سوف تتفكك. وهكذا، قبل الكشف التجريبي، الذرة في وقت واحد على حد سواء سليمة وليس. و، وفقا لنظرية شرودينجر، لنفس الحصة من احتمال القط هو ميت في وقت واحد، ولكن على قيد الحياة على قيد الحياة. هذا، سوف توافق، هو سخيف، لأنه فتح مربع، وسوف نجد حالة واحدة فقط من الحيوان. وفي حاوية مغلقة، بجانب كبسولة قاتلة، القط إما ميتة أو حية، وهذه الأرقام هي منفصلة ولا تقترح خيارات وسيطة.

هذه الظاهرة لها تفسير ملموس، ولكن لم يتم إثباته بشكل كامل حتى الآن: في غياب الظروف المحددة زمنيا لتحديد حالة محددة من القط افتراضية، وهذه التجربة هي بلا شك متناقضة. ومع ذلك، لا يمكن استخدام القواعد الميكانيكية الكم للأشياء الكلية. رسم بالضبط خط بين الصورة المصغرة والمعتاد لم يحدث بعد. ومع ذلك، حيوان حجم القط، دون شك، هو كائن الماكرو.

تطبيق ميكانيكا الكم

أما بالنسبة لأي، حتى النظرية، والظاهرة، والسؤال الذي يطرح نفسه على ما يمكن أن القط شرودينجر تكون مفيدة. نظرية الانفجار الكبير، على سبيل المثال، تقوم على وجه التحديد على العمليات التي تتعلق بهذه التجربة الفكر. كل ما يتعلق بسرعات فائقة، بنية فائقة صغيرة من المادة، ودراسة الكون على هذا النحو، هو موضح، من بين أمور أخرى، من قبل ميكانيكا الكم.