ecuația Schrodinger - ∀ x, y, z
Potrivit folclorului, atât de popular printre fizicieni, sa întâmplat așa: în 1926, fizician numit Erwin Schrödinger a vorbit la un seminar stiintific la Universitatea din Zurich. El a vorbit despre ideile ciudate noi, plutind în aer, că obiectele microcosmos de multe ori se comporta mai mult ca valurile decât ca particule. Aici cuvântul a cerut un profesor de vârstă mijlocie și a spus: „Schrodinger, nu vezi că toate aceste prostii? Sau suntem toți nu știu că valurile - ei val chiar și la ecuația de undă „Schrödinger a luat ca o insultă personală, și a stabilit pentru a dezvolta o ecuatie de unda pentru a descrie o particulă în mecanica cuantică - și strălucit făcut față cu această sarcină.
Aici este necesar să se facă o clarificare. În lumea noastră de zi cu zi, energia este transferată în două moduri: problema atunci când se deplasează din loc în loc (de exemplu, mersul pe locomotivă sau vântul) - într-un astfel de transfer de putere care implică particule - sau valuri (cum ar fi undele radio, care sunt transmise de emițătoare puternice și antenele capturate televizoarele noastre). Aceasta este, în macrocosmos, în cazul în care trăim cu voi toți purtătorii de energie este strict împărțit în două tipuri - corpusculare (constând din particule de material) sau val. În acest caz, orice unda este descris de ecuațiile de un tip special - ecuațiile de undă. Fără excepție, toate val - valurile oceanului, valurile seismice ale undelor radio de rocă din galaxii îndepărtate - sunt descrise de același tip de ecuații val. Această clarificare este necesară pentru a face clar că, dacă dorim să prezentăm fenomenele lumii subatomice în ceea ce privește distribuția de probabilitate a undelor (a se vedea. Mecanica cuantică), aceste unde ar trebui să fie, de asemenea, descrisă de ecuația de undă corespunzătoare.
Schrodinger aplicat conceptul undelor de probabilitate ecuație diferențială clasică a funcției de undă și a primit ecuația celebru care îi poartă numele. Așa cum ecuația normală descrie propagarea funcției de undă, de exemplu, ondulațiile de pe suprafața apei a ecuației Schrödinger descrie probabilitatea de propagare a undei de a găsi o particulă într-un punct dat în spațiu. Vârfurile undei (punctul de probabilitate maximă) arată, în cazul în care este probabil să fie o particulă spațială. Deși ecuația Schrodinger se referă la domeniul de matematici superioare, este atât de important pentru înțelegerea fizicii moderne, aș da încă aici - în forma sa cea mai simplă (așa-numita „ecuație Schrödinger staționară unidimensionale“). Funcția de undă de mai sus a unei distribuții de probabilitate, notată cu litera grecească ( „psi“), este o soluție a ecuației diferențiale (nu vă faceți griji, dacă nu înțeleg lucrul cel mai important - luați-o pe credința că această ecuație arată că probabilitatea de a se comporta ca un val) :
în cazul în care - distanța - constanta Planck. și, și - respectiv masa, energia totală și energia potențială a particulei.
Pictura evenimente cuantice, care ne dă ecuația Schrödinger este că electronii și alte particule elementare se comportă ca niște valuri de pe suprafața oceanului. De-a lungul timpului, lungimea de undă de vârf (corespunzătoare locului, care va fi probabil electroni) se deplasează în spațiul în conformitate cu ecuația de undă care descrie acest lucru. Aceasta este ceea ce am privit in mod traditional particula din lumea cuantică se comportă în multe privințe, cum ar fi un val.
Cu toate acestea, imaginați-vă și să accepte că ceva de genul un electron se comportă ca un val, nu este atât de simplu. În viața de zi cu zi ne confruntăm fie cu o particulă sau un val. Mingea - este o parte, sunetul - este un val, și asta este. În lumea mecanicii cuantice, lucrurile nu sunt atât de simple. De fapt - și acest experiment a arătat în curând - în entitatea lumea cuantică diferită de obiectele noastre obișnuite și au proprietăți diferite. Lumina pe care am folosit pentru a lua un val, uneori, se comportă ca o particulă (care este numit un foton), și particule, cum ar fi electronul și protonul se pot comporta ca undele (a se vedea. Principiul complementarității).
Această problemă este denumit în mod obișnuit ca natură duală sau cu dublă undă-particulă de particule cuantice, care este caracteristic pentru ea, pare să aibă toate facilitățile lumii subatomice (a se vedea. Teorema lui Bell). Trebuie să ne dăm seama că intuițiilor noastre obișnuite într-un microcosmos a ceea ce forme poate lua problema și modul în care ea poate duce pur și simplu nu se aplică. Faptul că folosim ecuația de undă pentru a descrie mișcarea de particule, care sunt obișnuiți cu gândire - dovada vie. După cum sa menționat în introducere, există multe controverse. La urma urmei, nu avem nici un motiv să credem că ceea ce vedem în macro trebuie să fie jucat cu precizie, la nivelul microcosmosului. Cu toate acestea, natura duală a particulelor elementare rămâne unul dintre aspectele cele mai confuze și deranjante ale mecanicii cuantice, pentru mulți oameni, și nu este nici o exagerare să spunem că toate problemele au început cu Erwin Schrödinger.
Enciclopedia James Trefil „Natura științei. 200 din legile universului. "