В 1925 году немецкий физик В. Гейзенберг смог построить такую формальную схему, в которой вместо скоростей и координат электрона фигурировали некие абстрактные алгебраические величины — матрицы; связь матриц с наблюдаемыми величинами (интенсивностями и энергетическими уровнями квантовых переходов) давалась простыми непротиворечивыми правилами. Теоретические положения Гейзенберга были развиты М. Борном и П. Иорданом. Так появилась матричная механика. Вскоре после возникновения уравнения Шрёдингера была показана математическая эквивалентность волновой (основывающейся на уравнении Шрёдингера) и матричной механики. В 1926 году М. Борном была дана вероятностная интерпретация волн де Бройля.
Существенное значение для создания квантовой механики имели работы французского ученого П. Дирака, которые относились к тому же времени. В 1927 г. ученый придумал свое уравнение, которое стало главным основным релятивистской квантовой механики. Данное уравнение описывает движение электрона во внешнем силовом поле. Ученым была предложена более общая теория, в которой элементы специальной теории относительности Эйнштейна сочетались с волновым уравнением. Уравнение Дирака применялось к частицам, которые движутся с произвольными скоростями. Магнитные Свойства и спин электрона из теории Дирака следовали без каких бы то ни было дополнительных предположений. Помимо этого, теория Дирака предсказывала существование античастиц, таких, как позитрон иантипротон, — двойников частиц с противоположными по знаку электрическими зарядами.
Окончательное формирование квантовой механики как последовательной физической теории с ясными основами и стройным математическим аппаратом осуществилось после работы Гейзенберга (1927 год), в которой было сформулировано соотношение неопределенностей. Работы Гейзенберга развивали впоследствии другие ученые (к примеру, Борн, Иордан и др.). Работа немецкого физика Гейзенберга представила собой основу для матричной механики. Помимо этого, В. Гейзенберг — автор гипотезы о том, что любая физическая система не может никогда находиться в состоянии, в котором координаты ее центра импульса и инерции одновременно принимают равные значения. Данный принцип в науке известен как «соотношение неопределенностей».
На протяжении весьма небольшого промежутка времени квантовая механика была применена с успехом к широкому кругу явлений. Были созданы теории атомных спектров, строения молекул, химической связи, периодической системы Д. И. Менделеева, металлической проводимости и ферромагнетизма. Данные явления, как и множество других, стали (по крайней мере, качественно) понятными. Последующее принципиальное развитие квантовой механики главным образом связано с релятивистской квантовой механикой. Нерелятивистская квантовая механика в основном развивалась в направлении охвата различных определенных задач физики молекул, атомов, твёрдых тел (полупроводников, металлов), плазмы и т. д., а также совершенствования математического аппарата и разработки количественных методов решения разных задач.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
Таким образом, следует сделать ряд выводов по рассмотренной теме.
Начало развития квантовой механики, по сути, произошло в середине 19 столетия. Первые предпосылки к ее созданию заложены в работах Кирхгофа и Фарадея. Но впервые отчетливые формулировки квантовой механики дал Макс Планк в 1900 году.
Гипотеза Планка заключалась в том, что любая энергия испускается или поглощается лишь порциями — квантами. Квант по существу является минимальной порцией энергии, которая может быть поглощена или излучена в каком либо процессе.
Планк вводил свои понятия как чисто умозрительные. Но уже в 1905 году после работ Эйнштейна о фотоэффекте стало явно, что свет состоит именно из данных квантов. Немногим позже кванты света были названы фотонами. Именно данные две работы, которые принесли своим авторам нобелевские премии, и положили начало новой науке — квантовой механики.
Квантовая механика является прорывной научной областью, поскольку именно она сумела объяснить огромное количество явлений и особенности мира. Например, лишь при помощи квантовой механики можно разобраться в поведении субатомных частиц, которые составляют все формы материи. Кроме того, квантовая механика оказала влияние на теорию струн.
Во второй половине прошлого столетия из квантовой механики выросла вся квантовая физики, а затем и квантовая химия. В настоящее время можно уже насчитать множество дисциплин, обладающих приставкой «квантовая». Все они в той или иной степени основываются на квантовой механике.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
.
Ботаки А.А., Ульянов В. Л., Ларионов В. В., Поздеева Э. В. Основы физики: учебное пособие. — Томск: Изд-во ТПУ, 2005. — 103 с.
Иванов М. Г. Как понимать квантовую механику. — М.: Регулярная и хаотическая динамика, Институт компьютерных исследований, 2015. — 429 c.
Марх А. Основы квантовой механики. — М.: Книга по Требованию, 2012. — 309 c.
Суханов А.Д., Голубева О. Н. Лекции по квантовой физике: учебное пособие. — М.: Высш. шк., 2006. — 300 с.
Тюрин Ю.И., Чернов И. П., Крючков Ю. Ю. Физика. Ч. 3. Оптика. Квантовая физика: учебное пособие для технических университетов. — Томск: Изд-во Томского ун-та, 2004. — 738 с.
Иванов М. Г. Как понимать квантовую механику. — М.: Регулярная и хаотическая динамика, Институт компьютерных исследований, 2015. — 45 c.
Марх А. Основы квантовой механики. — М.: Книга по Требованию, 2012. — 54 c.
Марх А. Основы квантовой механики. — М.: Книга по Требованию, 2012. — 55 c.
Тюрин Ю.И., Чернов И. П., Крючков Ю. Ю. Физика. Ч. 3. Оптика. Квантовая физика: учебное пособие для технических университетов. — Томск: Изд-во Томского ун-та, 2004. — 488 с.
Суханов А.Д., Голубева О. Н. Лекции по квантовой физике: учебное пособие. — М.: Высш. шк., 2006. — 48 с.
Ботаки А.А., Ульянов В. Л., Ларионов В. В., Поздеева Э. В. Основы физики: учебное пособие. — Томск: Изд-во ТПУ, 2005. — 73 с.
