Прагляд зыходнага тэксту старонкі Квантавая механіка

[[Файл:Hydrogen Density Plots.png|thumb|upright=1.3|[[Хвалевая функцыя|Хвалевыя функцыі]] [[электрон]]а ў атаме вадароду на розных энергетычных узроўнях. Квантавая механіка не можа прадказаць дакладнае месцазнаходжанне часціцы ў прасторы, толькі верагоднасць знайсці яе ў розных месцах.<ref name=Born1926>{{cite journal|author-link1= Max Born |last=Born|first=M.|title=Zur Quantenmechanik der Stoßvorgänge|trans-title=On the Quantum Mechanics of Collision Processes|journal=Zeitschrift für Physik|volume=37|pages=863–867|year=1926|doi=10.1007/BF01397477|bibcode = 1926ZPhy...37..863B|issue=12|s2cid=119896026 | issn=1434-6001 }}</ref> Больш яркія вобласці ўяўляюць большую верагоднасць знайсці электрон.]]

{{Квантавая механіка}}
'''Ква́нтавая меха́ніка''' — гэта фундаментальная [[Навуковая тэорыя|тэорыя]] ў [[Фізіка|фізіцы]], якая апісвае паводзіны [[Прырода|прыроды]] на ўзроўні [[атам]]аў і [[Субатамная часціца|субатамных часціц]].<ref name="Feynman">{{cite book
| last1 = Feynman
| first1 = Richard
| last2 = Leighton
| first2 = Robert
| last3 = Sands
| first3 = Matthew
| title = The Feynman Lectures on Physics
| volume = 3
| publisher = California Institute of Technology
| date = 1964
| url = https://feynmanlectures.caltech.edu/III_01.html
| isbn = 978-0201500646
| access-date = 19 December 2020
}}</ref>{{Rp|1.1}} Аснова '''[[Квантавая фізіка|квантавай фізікі]]''', уключае [[Квантавая хімія|квантавую хімію]], [[Квантавая тэорыя поля|квантавую тэорыю поля]], [[квантавыя тэхналогіі]] і навуку пра квантавую інфармацыю.

[[Класічная фізіка]] — сукупнасць тэорый, якія існавалі да з’яўлення квантавай механікі. Яна апісвае многія аспекты прыроды ў звычайным ([[Макраскапічны маштаб|макраскапічным]]) маштабе, але недастатковая для апісання іх у малых (атамных і [[Субатамная часціца|субатамных]]) маштабах. Большасць тэорый класічнай фізікі можна вывесці з квантавай механікі як набліжэнне.<ref>{{cite journal|last1=Jaeger|first1=Gregg|title=What in the (quantum) world is macroscopic?|journal=American Journal of Physics| date=September 2014|volume=82|issue=9|pages=896–905| doi=10.1119/1.4878358| bibcode = 2014AmJPh..82..896J }}</ref>

Квантавая механіка адрозніваецца ад класічнай фізікі тым, што [[энергія]], [[імпульс]], [[момант імпульсу]] і іншыя велічыні сістэмы квантуюцца (прымаюць [[Дыскрэтная матэматыка|дыскрэтныя значэнні]]); аб’екты маюць характарыстыкі як [[Часціца|часціц]], так і [[хваля]]ў ([[Карпускулярна-хвалевы дуалізм|дуалізм хваля-часціца]]); і існуюць абмежаванні таго, наколькі дакладна можна замераць значэнне фізічнай велічыні, улічваючы поўны набор пачатковых умоў ([[Прынцып нявызначанасці Гейзенберга|прынцып нявызначанасці]]).

Квантавая механіка ўзнікла з эксперыментаў, якія нельга было патлумачыць класічнай фізікай, напрыклад, рашэнне праблемы выпраменьвання [[Абсалютна чорнае цела|абсалютна чорнага цела]] [[Макс Планк|Максам Планкам]] у 1900 годзе <ref>{{cite journal
|last = Planck
|first = Max
|author-link = Max_Planck
|title = Ueber das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum
|trans-title = On the law of the distribution of energy in the normal spectrum
|journal = [[Annalen der Physik]]
|series = 4th series
|volume = 4
|issue = 3
|pages = 553–563
|year = 1901
|url = https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=hvd.yl1bqm;view=1up;seq=583
|language = de
|doi=10.1002/andp.19013090310
|bibcode=1901AnP...309..553P
|doi-access = free
}}</ref> і адпаведнасць паміж энергіяй і частатой у артыкуле [[Альберт Эйнштэйн|Альберта Эйнштэйна]] 1905 года, які тлумачыў [[Фотаэфект|фотаэлектрычны эфект]].<ref name=einsta>{{cite journal | last = Einstein | first = Albert | author-link = Albert Einstein | title = Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt | trans-title = On a Heuristic Point of View about the Creation and Conversion of Light | language = de | journal = Annalen der Physik | volume = 17 | pages = 132–148 | year = 1905 | url = http://www.zbp.univie.ac.at/dokumente/einstein1.pdf | access-date = 2017-01-15 | bibcode = 1905AnP...322..132E | doi = 10.1002/andp.19053220607 | issue = 6 | doi-access = free | archive-date = 2014-08-22 | archive-url = https://web.archive.org/web/20140822215426/http://www.zbp.univie.ac.at/dokumente/einstein1.pdf | url-status = dead }}
: English translations:
:* {{cite web |last=Einstein |first=Albert |url=http://www.physik.fu-berlin.de/~kleinert/files/eins_lq.pdf |title=On a Heuristic Point of View about the Creation and Conversion of Light |translator=Dirk ter Haar |translator-link=Dirk ter Haar }} This link is broken
:* {{cite web |last=Einstein |first=Albert |url=https://en.wikisource.org/?curid=59468 |title=On a Heuristic Point of View about the Creation and Conversion of Light |translator=Wikisource |translator-link=Wikisource }}</ref>
Гэтыя раннія спробы зразумець мікраскапічныя з’явы прывялі да развіцця квантавай механікі ў сярэдзіне 1920-х гадоў [[Нільс Бор|Нільсам Борам]], [[Эрвін Шродзінгер|Эрвінам Шродзінгерам]], [[Вернер Карл Гайзенберг|Вернерам Гейзенбергам]], [[Макс Борн|Максам Борнам]], [[Поль Дзірак|Полем Дзіракам]] і іншымі. Сучасная тэорыя фармулюецца ў розных спецыяльна распрацаваных матэматычных фармалізмах.

== Сутнасць квантавай механікі ==
Яна апісвае эвалюцыю ў часе фізічных сістэм з дапамогай матэматычнай структуры, якая называецца [[хвалевая функцыя|хвалевай функцыяй]] і вызначае [[імавернасць]] таго, што сістэма павінна быць знойдзена ў дадзеным стане ў дадзены момант часу. Квантавая механіка дазваляе разлічыць эфект ад сістэмы прыняцця вымярэння ўласцівасцей сістэмы, вызначаючы ўплыў гэтых вымярэнняў на хвалевую функцыю. Гэта прыводзіць да вядомага [[прынцып нявызначанасці|прынцыпа нявызначанасці]], а таксама да трывалых дэбатаў аб ролі эксперыментатара, увасобленых ва [[Уяўны эксперымент|ўяўным эксперыменце]] пад назвай «[[Кот Шродзінгера]]».

Квантавая механіка істотна адрозніваецца ад [[класічная механіка|класічнай механікі]] ў сваіх прагнозах, калі маштаб назіранняў становіцца параўнальны з маштабам атамаў і субатамаў, так званай квантавай сферы. Аднак, многія макраскапічныя ўласцівасці сістэмы можна ў поўнай меры зразумець і растлумачыць з дапамогай квантавай механікі. Такія з’явы, як [[звышправоднасць]] ці ўласцівасці матэрыялаў, як [[паўправаднік]]і і ядзерныя і хімічныя механізмы рэакцыі, якія назіраюцца як макраскапічныя паводзіны, не могуць быць растлумачаны з дапамогай класічнай механікі.

== Матэматычная фармулёўка ==
У матэматычна строгай фармулёўцы квантавай механікі стан квантава-механічнай сістэмы з’яўляецца вектарам <math>\psi</math> які належыць да (cепарабельнай) камплекснай [[Гільбертава прастора|Гільбертавай прасторы]] <math>\mathcal H</math>. Гэты вектар пастулюецца як нармалізаваны адносна [[Скалярны здабытак|скалярнага здабытку]] Гільбертавай прасторы, што значыць падпарадкоўваецца <math>\langle \psi,\psi \rangle = 1</math>, і ён вызначаны з дакладнасцю да камплекснага ліку модуля 1 (глабальная фаза), г.зн. <math>\psi</math> і <math>e^{i\alpha}\psi</math> прадстаўляюць адну і тую ж фізічную сістэму. Іншымі словамі, магчымыя станы — гэта кропкі ў [[Праектыўная прастора|праектыўнай прасторы]] Гільбертавай прасторы, якую звычайна называюць [[Камплексная праектыўная прастора|камплекснай праектыўнай прасторай]]. Дакладная прырода гэтай Гільбертавай прасторы залежыць ад сістэмы&nbsp;- напрыклад, для апісання становішча і імпульсу гільбертава прастора з’яўляецца прасторай комплексных [[Квадратна-інтэгравальны|квадратна-інтэграваных]] функцый <math>L^2(\mathbb C)</math>, у той час як гільбертава прастора для [[спін]]а аднаго пратона — гэта проста прастора двухмерных камплексных вектараў <math>\mathbb C^2</math> са звычайным скалярным здабыткам.

Фізічныя велічыні — становішча, імпульс, энергія, спін — прадстаўлены вымяральнымі велічынямі (вымяральнымі), якія з’яўляюцца [[Эрмітаў аператар|эрмітавымі]] (дакладней, самаспалучанымі) [[Лінейны аператар|лінейнымі]] аператарамі, што дзейнічаюць на Гільбертавай прасторы. Квантавы стан можа быць [[Уласны вектар|уласным вектарам]] вымяральнай, і ў гэтым выпадку ён называецца [[Уласны стан|ўласным станам]], а звязанае з ім [[Уласны вектар|уласнае значэнне]] адпавядае значэнню вымяральнай ў гэтым уласным стане. Дакладней, квантавы стан будзе лінейнай камбінацыяй уласных станаў, вядомай як [[квантавая суперпазіцыя]]. Пры вымярэнні вымяральнай вынікам будзе адно з яе ўласных значэнняў з верагоднасцю, зададзенай [[Правіла Борна|правілам Борна]]: у самым простым выпадку ўласнае значэнне <math>\lambda</math> не выраджаецца, і імавернасць задаецца праз <math>|\langle \vec\lambda,\psi\rangle|^2</math>, дзе <math> \vec\lambda</math> з’яўляецца звязаным з ёй уласным вектарам. Звычайна ўласнае значэнне выраджаецца, а імавернасць задаецца як <math>\langle \psi,P_\lambda\psi\rangle</math>, дзе <math>P_\lambda</math> з’яўляецца праекцыяй на звязаную з ім уласную прастору. У выпадку бесперапыннасці гэтыя формулы даюць [[шчыльнасць імавернасці]].

Пасля вымярэння, калі вынік <math>\lambda</math> быў атрыманы, квантавы стан [[Калапс хвалевай функцыі|калапсуе]] да <math> \vec\lambda</math>, у невыраджаным выпадку, або да <math>P_\lambda\psi/\sqrt{\langle \psi,P_\lambda\psi\rangle}</math>, у агульным выпадку. [[Імавернасць|Імавернасная]] прырода квантавай механікі, такім чынам, вынікае з акта вымярэння. Гэта адзін з самых складаных для разумення аспектаў квантавых сістэм. Пра гэта шмат дэбатавалі [[Нільс Бор]] і [[Альберт Эйнштэйн]]. На працягу дзесяцігоддзяў пасля стварэння квантавай механікі пытанне аб тым, што ўяўляе сабой «вымярэнне», шырока вывучалася. Былі сфармуляваны новыя [[інтэрпрэтацыі квантавай механікі]], якія адмяняюць канцэпцыю «[[Калапс хвалевай функцыі|калапсу хвалевай функцыі]]» (гл., напрыклад, [[шматсветавая інтэрпрэтацыя]] [[Хью Эверет]]а). У гэтым выпадку, калі квантавая сістэма ўзаемадзейнічае з вымяральным прыборам, іх адпаведныя хвалевыя функцыі [[Квантавая заблытанасць|заблытваюцца]] так, што зыходная квантавая сістэма перастае існаваць як незалежная сутнасць.<ref name="google215">{{cite book|title=The Quantum Challenge: Modern Research on the Foundations of Quantum Mechanics|edition=2nd|first1=George|last1=Greenstein|first2=Arthur|last2=Zajonc|publisher=Jones and Bartlett Publishers, Inc|year=2006|isbn=978-0-7637-2470-2|page=215|url=https://books.google.com/books?id=5t0tm0FB1CsC&pg=PA215}}, [https://books.google.com/books?id=5t0tm0FB1CsC&pg=PA215 Chapter 8, p. 215] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20230102102134/https://books.google.com/books?id=5t0tm0FB1CsC&pg=PA215 |date=2023-01-02 }}</ref>

== Гісторыя ==
[[Файл:Max Planck (1858-1947).jpg|thumb|upright|[[Макс Планк]] лічыцца бацькам квантавай тэорыі.]]
Тэрмін «квантавая механіка» быў прыдуманы [[Макс Планк|Максам Планкам]] і выцякае з таго, што энергія выдзяляецца і паглынаецца дыскрэтнымі колькасцямі, ці [[квант]]амі, кратнымі [[пастаянная Планка|пастаяннай Планка]].

Перадпасылкамі для з’яўлення квантавай механікі сталі некаторыя праблемы, якія не маглі быць вырашаныя сродкамі класічнай фізікі.

Падмурак квантавай механікі закладзены ў першай палове 20 стагоддзя [[Макс Планк|Максам Планкам]], [[Альберт Эйнштэйн|Альбертам Эйнштэйнам]], [[Вернер Карл Гайзенберг|Вернерам Гейзенбергам]], [[Эрвін Шродзінгер|Эрвінам Шродзінгерам]], [[Макс Борн|Максам Борнам]], [[Поль Дзірак|Полем Дзіракам]], [[Рычард Філіпс Фейнман|Рычардам Фейнманам]] і іншымі. Некаторыя фундаментальныя аспекты тэорыі ўсё яшчэ патрабуюць вывучэння.

У [[1900]] г. Макс Планк выказаў гіпотэзу пра выпрамяненне святла квантамі і прапанаваў канцэпцыю [[квантаванне, квантавая механіка|квантавання]] энергіі для таго, каб атрымаць правільную формулу для энергіі выпраменьвання [[абсалютна чорнае цела|абсалютна чорнага цела]].

У [[1905]] Эйнштэйн патлумачыў прыроду [[фотаэфект|фотаэлектрычнага эфекту]], пастуліраваўшы, што энергія святла паглынаецца не бесперарыўна, а порцыямі, якія ён назваў [[квант]]амі. У [[1913]] [[Нільс Бор|Бор]] патлумачыў канфігурацыю спектральных ліній атама вадароду, зноў жа з дапамогай квантавання. У [[1924]] [[Луі дэ Бройль]] прапанаваў гіпотэзу [[карпускулярна-хвалевы дуалізм|карпускулярна-хвалевага дуалізму]].

Гэтыя тэорыі, хоць і паспяховыя, былі занадта фрагментарнымі і разам складаюць так званую [[Старая квантавая тэорыя|старую квантавую тэорыю]].

Сучасная квантавая механіка нарадзілася ў [[1925]], калі [[Вернер Карл Гайзенберг|Гейзенберг]] распрацаваў [[матрычная механіка|матрычную механіку]], а Шродзінгер прапанаваў [[хвалевая механіка|хвалевую механіку]] і [[ураўненне Шродзінгера|сваё ўраўненне]]. Пасля [[Джон фон Нейман]] даказаў, што абодва падыходы эквівалентныя.

[[Файл:Solvay conference 1927.jpg|left|thumb|260px|Фізікі на [[Сальвееўская канферэнцыя|Сальвееўскай канферэнцыі]] 1927 года ў [[Брусель|Бруселі]].]]
Наступны крок адбыўся ў час, калі [[Вернер Карл Гайзенберг|Гейзенберг]] сфармуляваў [[прынцып нявызначанасці Гейзенберга|прынцып нявызначанасці]] ў [[1927]] годзе, і прыкладна тады пачала складвацца імавернасная інтэрпрэтацыя. У 1927 г. Поль Дзірак аб’яднаў квантавую механіку са [[спецыяльная тэорыя адноснасці|спецыяльнай тэорыяй адноснасці]]. Ён таксама першым прымяніў тэорыю аператараў, уключаючы папулярныя [[бра і кет|бра-кет абазначэнні]]. У [[1932]] [[Джон фон Нейман]] сфармуляваў матэматычны базіс квантавай механікі на аснове [[тэорыя аператараў|тэорыі аператараў]].

Эра [[квантавая хімія|квантавай хіміі]] была пачата [[Вальтэр Гейтлер|Гейтлерам]] і [[Фрыц Лондан|Фрыцам Лонданам]], якія апублікавалі тэорыю ўтварэння [[Кавалентная сувязь|кавалентных сувязей]] у [[малекула вадароду|малекуле вадароду]] ў [[1927]]. У далейшым квантавая хімія развівалася вялікаю супольнасцю навукоўцаў ва ўсім свеце.

Пачынаючы з [[1927]], пачаліся спробы прымянення квантавай механікі да многачасцічных сістэм, вынікам чаго стала з’яўленне [[Квантавая тэорыя поля|квантавай тэорыі поля]]. Работу ў гэтым напрамку ажыццяўлялі [[Поль Дзірак|Дзірак]], [[Вольфганг Паўлі|Паўлі]], [[Віктар Фрэдэрык Вайскопф|Вайскопф]], [[Каміль Жардан|Жардан]]. Кульмінацыяй гэтага напрамку даследаванняў стала [[квантавая электрадынаміка]], сфармуляваная [[Рычард Філіпс Фейнман|Фейнманам]], [[Фрымен Дайсан|Дайсанам]], [[Джуліян Швінгер|Швінгерам]] і [[Сін’ітыра Таманага|Таманагай]] на працягу 1940-х. Квантавая электрадынаміка — гэта квантавая тэорыя [[электрамагнітнае поле|электрамагнітнага поля]] і яго ўзаемадзеяння з палямі, якія апісваюць зараджаныя часціцы, найперш [[электрон]]ы і [[пазітрон]]ы.

Тэорыя [[квантавая хромадынаміка|квантавай хромадынамікі]] была сфармулявана ў ранніх 1960-х. Гэта тэорыя, якою мы ведаем яе цяпер, была прапанавана Поліцтэрам, Гросам і Вілчэкам у [[1975]]. Абапіраючыся на даследаванні Швінгера, Хігса, Голдстона і іншых, Глэшоу, Вайнберг і Салам незалежна паказалі, што [[слабае ўзаемадзеянне|слабыя ядзерныя ўзаемадзеянні]] і [[квантавая электрадынаміка|квантавую электрадынаміку]] можна аб’яднаць і разглядаць як адзінае [[электраслабае ўзаемадзеянне]].

== Гл. таксама ==
* [[Формула Планка]]
* [[Эрвін Шродзінгер]]
* [[Поль Дырак]]
* [[Эфект Штарка]]
* [[Няроўнасці Бела]]

== Літаратура ==
* ''[[Леў Ландау|Ландау Л. Д.]]'' Теоретическая физика: В 10 т. Т. III: Квантовая механика: Нерелятивистская теория: Учеб. пособие для студ. физических спец. ун-тов. — 5-е изд., стер. / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц; Под ред. Л. П. Питаевского. — М. : Физматлит, 2001. — 803с. — ISBN 5-9221-0057-2 (Т.III). — ISBN 5-9221-0053-X.
* ''[[Рычард Фейнман|Фейнман Р.]]'' Фейнмановские лекции по физике = The Feynman Lectures on Physics: пер. с англ. Вып. 8-9: Квантовая механика / пер. с англ. Г. И. Копылова; под ред. Я. А. Смородинского / Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сендс. — Изд. 3-е, испр. — [Москва] : УРСС, [2004]. — 524с.: ил.; 21 см. — На обл. также: Разрушающий стереотипы, оригинальный по изложению полный курс общей физики. — ISBN 5-354-00698-8.
* ''Мессиа А.'' Квантовая механика: [в 2 т.]. Т. 2 / Альберт Мессиа; пер. фр. П. П. Кулиша под ред. Л. Д. Фаддеева. — Москва: Наука, Главная редакция физико-математической лит., 1979. — 584 с.
* ''Давыдов А. С.'' Квантовая механика: учеб. пособие для ун-тов / А. С. Давыдов. — Изд. 2-е, испр. и перераб. — Москва: Наука, Главная редакция физико-математической лит., 1973. — 703 с.
* {{Крыніцы/Беларусь: энцыклапедычны даведнік (1995)|Ква́нтавая меха́ніка|381|[[Леў Мітрафанавіч Тамільчык|Тамільчык Л. М.]]}}

==Зноскі==
{{Reflist}}
== Спасылкі ==
{{Commons}}
* [http://belquant.cf/?%D0%90%D1%80%D1%82%D1%8B%D0%BA%D1%83%D0%BB%D1%8B___%D0%97_%D1%87%D0%B0%D0%B3%D0%BE_%D1%9E%D1%81%D1%91_%D0%BF%D0%B0%D1%87%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D1%81%D1%8F%3F___%D0%9A%D0%B0%D0%BB%D1%8F%D0%BF%D1%81_%D0%BA%D0%BB%D1%8F%D1%81%D1%8B%D1%87%D0%BD%D0%B0%D0%B9_%D0%BC%D Каляпс клясычнай механікі на пачатку ХХ стагоддзя] {{Архівавана|url=https://web.archive.org/web/20200311093243/https://belquant.cf/?%D0%90%D1%80%D1%82%D1%8B%D0%BA%D1%83%D0%BB%D1%8B___%D0%97_%D1%87%D0%B0%D0%B3%D0%BE_%D1%9E%D1%81%D1%91_%D0%BF%D0%B0%D1%87%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D1%81%D1%8F%3F___%D0%9A%D0%B0%D0%BB%D1%8F%D0%BF%D1%81_%D0%BA%D0%BB%D1%8F%D1%81%D1%8B%D1%87%D0%BD%D0%B0%D0%B9_%D0%BC%D |date=11 сакавіка 2020 }} Belquant — квантавая фізіка па-беларуску

{{Раздзелы механікі}}
{{Раздзелы фізікі}}
{{Вонкавыя спасылкі}}

[[Катэгорыя:Квантавая фізіка]]
[[Катэгорыя:Вікіпедыя:Істотныя артыкулы]]
[[Катэгорыя:Квантавая механіка| ]]