Квантовая механика
Квантовая механика – это раздел теоретической физики, описывающий физические явления, в которых действие сравнимо по величине с постоянной Планка. Предсказания квантовой механики могут существенно отличаться от предсказаний классической механики. Поскольку постоянная Планка является чрезвычайно малой величиной по сравнению с действием макроскопических объектов, квантовые эффекты в основном проявляются в микроскопических масштабах. Если физическое действие системы намного больше постоянной Планка, квантовая механика органически переходит в классическую механику. Проще говоря, классическая механика имеет возможность адекватно описывать системы макроскопических масштабов, но если мы сталкиваемся с описанием явлений на уровне молекул, атомов, электронов, фотонов и других элементарных частиц, то для описания их основных свойств требуется квантовая механика. Теоретической основой для описания микрочастиц, их взаимодействий и превращений является квантовая теория поля (синтез квантовой механики со специальной теорией относительности).
Основа квантовой механики
- Основой квантовой механики является классическая механика, основанная на законах Ньютона и принципе относительности Галилея. В ХХ веке классическая механика столкнулась с рядом ограничений, а именно предсказания классической механики становятся неточными для таких систем, скорость которых приближается к скорости света. Поведение таких систем описывает релятивистская механика. Классическая механика не в состоянии описывать поведение очень малых систем (на уровне микрочастиц). Для описания поведения таких систем и возникла квантовая механика. Квантовая теория поля позволяет описывать системы, для которых существенны и релятивистские, и квантовые эффекты.
- Основной константой квантовой теории является постоянная Планка. Эту константу также называют квантом действия. Постоянная Планка – это коэффициент, связывающий величину энергии кванта электромагнитного излучения с его частотой, как и вообще величину кванта энергии любой линейной колебательной физической системы с её частотой, связывает энергию и импульс частицы с её дебройлевской частотой и длиной волны, действия с фазой и является квантом момента импульса. Впервые упомянута Планком в работе, посвящённой тепловому излучению, и потому названа в его честь. Обычное обозначение — латинское h.
Дж·c.
- Бра и Кет – система обозначений, предназначенных для описания квантовых состояний.
- Гамильтониан (Н) – в квантовой механике и квантовой теории поля оператор полной энергии системы (в классической механике он равен просто энергии системы). В классической теории поля роль обобщённых координат играют функции поля в каждой точке пространства-времени; в квантовой теории поля они становятся операторами. Для системы взаимодействующих полей гамильтониан представляет собой сумму операторов энергии свободных полей и энергию их взаимодействия.