Вопросы по квантовой механике

[AAK]

Странник, просьба помочь разобраться.
Что то я, чем дальше в лес, тем толще партизаны.
Для меня КМ это черный ящик в темной комнате.
Вопросов по КМ много.

Сомневаюсь, что здесь кто то может ответить на все вопросы по КМ, но кто как может. Я без претензий на полноту ответов. И без претензий на большую трату времени кем бы то ни было, на поиски ответов.

ДЛЯ ВСЕХ -- Главное, мне нужны только официально принятые объяснения. Без отсебятины.

Самый первый вопрос -- на основании каких работ  создана КМ? Кто, что, когда внес?
Насколько понял:
Планк,
Нильс Бор -- модель атома водорода,
Де Бройль предложил волновую теорию движения частиц. Вопрос -- как называлась эта теория?
Гейзенберг,
Шредингер создал волновую механику, уравнение Шредингера.
 вероятностная интерпретация волновой функции, данная М. Борном
около 1927 года[1][2][3][4]. Бор и Гейзенберг -- Копенгагентская интерпретация



В общем, мне нужно в одном предложении кратко перечислить основных авторов, вроде
 -- В результате работ ???... ... ... к 19?? году была создана квантовая механика.

[Странник]

Странник, просьба помочь разобраться.
Что то я, чем дальше в лес, тем толще партизаны.
Для меня КМ это черный ящик в темной комнате.
Вопросов по КМ много.

Не разберетесь. И не потому, что ума или времени не хватит. А потому, что КМ самая уникальная и запутанная теория в науке. Других таких теорий никогда не было и нет. Она такая одна.
Уникальность КМ в том, что теория вроде бы одна, а на самом деле ,черт ногу сломит.
Ни в одной другой науке не бывает ситуации, когда одна научная книга противоречит другой научной книге. А в КМ это встречается, не часто но бывает.

Кратко ситуация следующая:
Основная база - это уравнение Шредингера. С этим никто не спорит, и в этом ученые "один за всех и все за одного".
Но это единственное бесспорное место в КМ. Дальше идут разногласия.
Дело в том, что уравнение Шредингера "в лоб" не решается, за исключением водорода. Поэтому люди придумали несколько (штук пять) методов приближенного решения уравнения Шредингера.
Правда по поводу методов особых баталий не наблюдается. Каждый выбирает себе удобный метод и спокойно пользуется.
В общем, тишь да гладь, божья благодать. Но это что касается математики.
А вот с физикой ситуация противоположная. Бои не шуточные.
Ведь физика это не просто написал уравнения и успокоился, физикам нужно еще и объяснить, а почему уравнения такие, а не другие. А что означают эти уравнения, а что означают входящие переменные, а какие процессы происходят и так далее. И ут уже ситуация очень плохая.
Начнем с того, что практически, каждый физик объясняет одно и тоже, по разному. Но существуют боле-менее общеизвестные объяснения. Они называются "интерпритациями". Их примерно десяток. И самое паршивое, что во многом они противоречат друг другу. Это приводит к тому, что один и тот же эффект, явление или опыт, в разных книгах объясняются по разному. А самое паршивое, что все эти объяснения являются научными, потому, что пишутся в научных книгах.
Т.е. уникальная ситуация: факт один, объяснений несколько, все разные и все научные.
Лично у меня были случаи, когда я на основе цитат из книг, рассуждал, что-то там о науке. На что мне говорили, что я совсем не прав. Я говорил, ну как же так, вот же в научной книжке так написано, а мне доктора ф-м н говорили: "Да мало чего на заборе написано".

Как из этой ситуации выходят ученые? А очень просто. Каждый выбирает, чаще всего не самостоятельно, а по принуждению, какую-то интерпретацию и метод решения уравнения Шредингера и работает в соответствующих рамках.
Обычно, выбор осуществляет не сам физик, а научный руководитель, заведующий лаборатории или директор института.
Не нравится интерпертация или метод - ищи другую аспирантуру, докторантуру или место работы.
Такая ситуация произошла с Бором, когда он, сначала работал у Томпсона, затем перешел к Резерфорду, и только потому, что был не согласен с теорией атома Томпсона, и проникся теорией атома Резерфорда.

Как я понял, Вы пытаетесь написать, что-то вроде энциклопедии по КМ. Сразу скажу - дело дохлое. Почему я так считаю, написал выше.
Лично я считаю, что пользуясь свободой (у альтов начальства нет), нужно либо, выбирать известную интерпретацию или придумывать свою. Работать в своей интерпертации тяжелее, но интереснее.

ДЛЯ ВСЕХ -- Главное, мне нужны только официально принятые объяснения. Без отсебятины.

Уверен, что этого не получится ни у кого. Потому, что в науке нет единого объяснения. А уж тем более на этом форуме, где нет ни одного настоящего ученого.

[Странник]

Самый первый вопрос -- на основании каких работ  создана КМ? Кто, что, когда внес?
Насколько понял:
Планк,
Нильс Бор -- модель атома водорода,
Де Бройль предложил волновую теорию движения частиц. Вопрос -- как называлась эта теория?
Гейзенберг,
Шредингер создал волновую механику, уравнение Шредингера.
 вероятностная интерпретация волновой функции, данная М. Борном
около 1927 года[1][2][3][4]. Бор и Гейзенберг -- Копенгагентская интерпретация



В общем, мне нужно в одном предложении кратко перечислить основных авторов, вроде
 -- В результате работ ???... ... ... к 19?? году была создана квантовая механика.

Уж извините, но одним предложением не смогу. Да и годаточно не помню
История примерно такая:
1897  - вывод формулы Вина излучения черного тела.
Сейчас принято говорить, что формула Вина эмпирическая - ЭТО ЛОЖЬ.В формулу Вина входит один член с/лямбда. Где с - константа, а лямбда - длина волны. размерность этого члена - энергия.
Вин никак не обратил внимание на этот член уравнения.
1900 г. Планк поправляет формулу Вина, вводи минус единицу в знаменатель, и обращает внимание, что член Вина с/лямбда - не просто какая-то величина, а имеет размерность энергии какой-то порции излучения. Планк не предполагал, что эта порция имеет физический смысл, а просто предположил, что излучение идет отдельными порциями, квантами.
Революция состояла в том, что согласно теории Планка, свет не излучается веществом "вообще", а отдельными осцилляторами и тодельными порциями. Что такое осциллятор вещества, Планк не знал, тогда еще не было известно, что вещество состоит из атомов. Поэтому идею квантов ученые не приняли.
Эйнштейн предположил, что излучение не просто идет порциями, но и свет - не волна, а сумма этих порций, а сами порции он назвал фотонами. Это вообще ни в какие классические ворота не лезли.
Т.е. Планк предполагал, что квантами идет только излучение, а дальше свет летает как обычная классическая волна. Примерно как дождь на море. Падает отдельными каплямя, а как попал в море, так и общая вода.
Эйнштейн, предположил, что не только излучение порционное, но свет - это не волна, а частицы. Как излучился квант в виде фотона, так он и летает, пока не поглотится отдельной частицей. Он же предложил формулу Эйнштейна E=hv От члена уравнения в формулах Вина и Планка она отличается заменой длины волны на частоту. И выделением в отдельную физичекую сущность - фотон. Планк сильно возражал, но победил Эйнштейн.
1913 г. - Бор придумал первую квантовую механику. Квантовой она названа потому, что в не он использовал понятие кванта в интерпретации Эйнштейна.
Теория Бора подвергалась самой сильной критике, т.к. в ней соединялись классическая физика и не пойми чего от Эйнштейна.
1922 г.  де Бройль начал разрабатывать волновую теорию частиц и вводит принцип дуализма материи.
1925 г. - самый урожайный.
Гейзенберг опубликовал работу по матричной механике
Шредингер опубликовал уравнение волновой механики, на основе работ де Бройля 
Бор опубликовал основы новой квантовой теории, которая, потом, стала называться "копенгагенской интепретацией".
1927 г. - Гейзенберг опубликовал принцип неопределенностей
Можно считать, что к 1927 г. все основные открытия в КМ закончились. Дальше пошло становление и развитие, отладка, шлифовка и усовершенствование.
Дальше, я историей не интересовался, скажу только результат.
Все, кроме Бора, стояли твердо на позициях своих теорий. Бор, наоборот, постояннно усовершенствовал свою теорию и поэтому победил всех. И его "копенгагенская интерпретация" считается самой правильной и самой сильной из всех интепретаций КМ.
Впоследствии, Бор сумел всосать и матрицы Гейзенберга и дуализм де Бройля, и уравнение Шредингера и соотношение неопределенностей. Все это, вошло как части "копенгагенской интерпретации".
Другими интерпретациями не интересовался, ничего умного сказать не могу.

[AAK]

Как я понял, Вы пытаетесь написать, что-то вроде энциклопедии по КМ. Сразу скажу - дело дохлое. 

   Да какую энциклопедию.
Мне все, что надо, так это:
1) указать во введении статьи, что вот к такому году, на основании таких то и таких то работ, получилась КМ.
2) преимущества КМ в том то и том-то.

И на этом, пока все.

 
Не разберетесь. И не потому, что ума или времени не хватит. А потому, что КМ самая уникальная и запутанная теория в науке. Других таких теорий никогда не было и нет. Она такая одна.
Уникальность КМ в том, что теория вроде бы одна, а на самом деле ,черт ногу сломит.
Ни в одной другой науке не бывает ситуации, когда одна научная книга противоречит другой научной книге. А в КМ это встречается, не часто но бывает.

Кратко ситуация следующая:
Основная база - это уравнение Шредингера. С этим никто не спорит, и в этом ученые "один за всех и все за одного".
Но это единственное бесспорное место в КМ. Дальше идут разногласия.
Дело в том, что уравнение Шредингера "в лоб" не решается, за исключением водорода. Поэтому люди придумали несколько (штук пять) методов приближенного решения уравнения Шредингера.
Правда по поводу методов особых баталий не наблюдается. Каждый выбирает себе удобный метод и спокойно пользуется.
В общем, тишь да гладь, божья благодать. Но это что касается математики.
А вот с физикой ситуация противоположная. Бои не шуточные.
Ведь физика это не просто написал уравнения и успокоился, физикам нужно еще и объяснить, а почему уравнения такие, а не другие. А что означают эти уравнения, а что означают входящие переменные, а какие процессы происходят и так далее. И ут уже ситуация очень плохая.
Начнем с того, что практически, каждый физик объясняет одно и тоже, по разному. Но существуют боле-менее общеизвестные объяснения. Они называются "интерпритациями". Их примерно десяток. И самое паршивое, что во многом они противоречат друг другу. Это приводит к тому, что один и тот же эффект, явление или опыт, в разных книгах объясняются по разному. А самое паршивое, что все эти объяснения являются научными, потому, что пишутся в научных книгах.
Т.е. уникальная ситуация: факт один, объяснений несколько, все разные и все научные.
Лично у меня были случаи, когда я на основе цитат из книг, рассуждал, что-то там о науке. На что мне говорили, что я совсем не прав. Я говорил, ну как же так, вот же в научной книжке так написано, а мне доктора ф-м н говорили: "Да мало чего на заборе написано".

Как из этой ситуации выходят ученые? А очень просто. Каждый выбирает, чаще всего не самостоятельно, а по принуждению, какую-то интерпретацию и метод решения уравнения Шредингера и работает в соответствующих рамках.
Обычно, выбор осуществляет не сам физик, а научный руководитель, заведующий лаборатории или директор института.
Не нравится интерпертация или метод - ищи другую аспирантуру, докторантуру или место работы.
Такая ситуация произошла с Бором, когда он, сначала работал у Томпсона, затем перешел к Резерфорду, и только потому, что был не согласен с теорией атома Томпсона, и проникся теорией атома Резерфорда.

Тут одних интерпретаций куча. Уравнений тоже куча.

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B3%D0%B0%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BF%D1%80%D0%B5%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F
Интерпретация                                    Отдано голосов
Копенгагенская интерпретация                   13
Многомировая интерпретация                     8
Интерпретация Бома                                     4
Последовательные истории (англ.)русск.     4
Модифицированная динамика (ГРВ)             1
Статистическая интерпретация волновой функции
Ничего из предложенного выше или затруднились ответить   18

Лично я считаю, что пользуясь свободой (у альтов начальства нет), нужно либо, выбирать известную интерпретацию или придумывать свою. Работать в своей интерпертации тяжелее, но интереснее.

Да, легко сказать -- Выбирай известную, если ни одной не знаю. Голова кругом идет.

Уверен, что этого не получится ни у кого. Потому, что в науке нет единого объяснения. А уж тем более на этом форуме, где нет ни одного настоящего ученого.

Проблема.

[AAK]

Уж извините, но одним предложением не смогу. Да и годаточно не помню
История примерно такая:
1897  - вывод формулы Вина излучения черного тела.
Сейчас принято говорить, что формула Вина эмпирическая - ЭТО ЛОЖЬ.В формулу Вина входит один член с/лямбда. Где с - константа, а лямбда - длина волны. размерность этого члена - энергия.
Вин никак не обратил внимание на этот член уравнения.
1900 г. Планк поправляет формулу Вина, вводи минус единицу в знаменатель, и обращает внимание, что член Вина с/лямбда - не просто какая-то величина, а имеет размерность энергии какой-то порции излучения. Планк не предполагал, что эта порция имеет физический смысл, а просто предположил, что излучение идет отдельными порциями, квантами.
Революция состояла в том, что согласно теории Планка, свет не излучается веществом "вообще", а отдельными осцилляторами и тодельными порциями. Что такое осциллятор вещества, Планк не знал, тогда еще не было известно, что вещество состоит из атомов. Поэтому идею квантов ученые не приняли.
Эйнштейн предположил, что излучение не просто идет порциями, но и свет - не волна, а сумма этих порций, а сами порции он назвал фотонами. Это вообще ни в какие классические ворота не лезли.
Т.е. Планк предполагал, что квантами идет только излучение, а дальше свет летает как обычная классическая волна. Примерно как дождь на море. Падает отдельными каплямя, а как попал в море, так и общая вода.
Эйнштейн, предположил, что не только излучение порционное, но свет - это не волна, а частицы. Как излучился квант в виде фотона, так он и летает, пока не поглотится отдельной частицей. Он же предложил формулу Эйнштейна E=hv От члена уравнения в формулах Вина и Планка она отличается заменой длины волны на частоту. И выделением в отдельную физичекую сущность - фотон. Планк сильно возражал, но победил Эйнштейн.
1913 г. - Бор придумал первую квантовую механику. Квантовой она названа потому, что в не он использовал понятие кванта в интерпретации Эйнштейна.
Теория Бора подвергалась самой сильной критике, т.к. в ней соединялись классическая физика и не пойми чего от Эйнштейна.
1922 г.  де Бройль начал разрабатывать волновую теорию частиц и вводит принцип дуализма материи.
1925 г. - самый урожайный.
Гейзенберг опубликовал работу по матричной механике
Шредингер опубликовал уравнение волновой механики, на основе работ де Бройля 
Бор опубликовал основы новой квантовой теории, которая, потом, стала называться "копенгагенской интепретацией".
1927 г. - Гейзенберг опубликовал принцип неопределенностей
Можно считать, что к 1927 г. все основные открытия в КМ закончились. Дальше пошло становление и развитие, отладка, шлифовка и усовершенствование.
Дальше, я историей не интересовался, скажу только результат.
Все, кроме Бора, стояли твердо на позициях своих теорий. Бор, наоборот, постояннно усовершенствовал свою теорию и поэтому победил всех. И его "копенгагенская интерпретация" считается самой правильной и самой сильной из всех интепретаций КМ.
Впоследствии, Бор сумел всосать и матрицы Гейзенберга и дуализм де Бройля, и уравнение Шредингера и соотношение неопределенностей. Все это, вошло как части "копенгагенской интерпретации".
Другими интерпретациями не интересовался, ничего умного сказать не могу.

Спасибо.

[Странник]

   Да какую энциклопедию.
Мне все, что надо, так это:
1) указать во введении статьи, что вот к такому году, на основании таких то и таких то работ, получилась КМ.

Только что сказал, что КМ-ов  много, поэтому можно говорить только в каком году и на каких источниках образовалась конкретная "интерпретация".
Поэтому и предлагаю, говорить только об "копенгагенской".
Про неё у Вас все есть. А чего нехватает легко найти.

2) преимущества КМ в том то и том-то.

 
А уж это совсем просто:
а) внутренне логичная и непротиворечивая
б) имеет замкнутую систему начальных аксиом
в) максимальные достижения математических расчетов

И на этом, пока все.

Вот именно
 

Тут одних интерпретаций куча. Уравнений тоже куча.

Если будете пытаться изучить и понять все - жизни не хватит.

Да, легко сказать -- Выбирай известную, если ни одной не знаю. Голова кругом идет.Проблема.

Ясно же говорю, выберете одну, если не можете сами выбрать, слушайте совет: остановитесь на копенгагенской.
Потому, что:
а) самая известная
б) самая распространенная, например подавляющее количество литературы на русском про копенгагенскую. Литературу про другие интерпретации найти трудно.
 Если захотеть то можно, но нахрена?

PS
Если потом окажется, что Ваши идеи совпадают с чьей-то интерпретацией. Ничего страшного, дополните примечанием

[AAK]

Поэтому и предлагаю, говорить только об "копенгагенской".
Про неё у Вас все есть. А чего не хватает легко найти.   
А уж это совсем просто:
а) внутренне логичная и непротиворечивая
б) имеет замкнутую систему начальных аксиом
в) максимальные достижения математических расчетов
 ... ....
Потому, что:
а) самая известная
б) самая распространенная, например подавляющее количество литературы на русском про копенгагенскую. Литературу про другие интерпретации найти трудно.
 Если захотеть то можно, но нахрена?

Спасибо, согласен.
Но, упоминать придется и о существовании других интерпретаций..

Только что сказал, что КМ-ов  много, поэтому можно говорить только в каком году и на каких источниках образовалась конкретная "интерпретация".

 Если будете пытаться изучить и понять все - жизни не хватит. 
Ясно же говорю, выберете одну, если не можете сами выбрать, слушайте совет: остановитесь на копенгагенской.

Спасибо.
Я не собираюсь лезть глубоко ни в одну из интерпретаций. Но, упомянуть о  их существовании необходимо.

В КМ применяются квантовые числа:
•   Главное: n
•   Орбитальное: l
•   Магнитное: m
•   Спин: S

Вопрос следующий -- во всех интерпретациях применяются одни и те же квантовые числа или есть расхождения?

[Кот Учёный]

В КМ применяются квантовые числа:
•   Главное: n
•   Орбитальное: l
•   Магнитное: m
•   Спин: S

Вопрос следующий -- во всех интерпретациях применяются одни и те же квантовые числа или есть расхождения?

Кстати тут нужно вспомнить, что есть "квантовая механика" и есть "квантовая электродинамика"...
По этому поводу есть вопрос --- если "фотон" - это частица, то чему равна его ДЛИНА?
Наверное... интуитивно длина инфракрасного фотона должна быть больше чем длина гамма кванта... А если в цифрах? 

[AAK]

Кстати тут нужно вспомнить, что есть "квантовая механика" и есть "квантовая электродинамика"...

Вопрос интересный.
Лично я не владею ни квантовой механикой, ни квантовой электродинамикой.
В квантовой механике фотон это волна. Соответственно его длина обратно пропорциональна частоте:
λ=1/ν
где λ -- длина волны; ν -- частота

По этому поводу есть вопрос --- если "фотон" - это частица, то чему равна его ДЛИНА?
Наверное... интуитивно длина инфракрасного фотона должна быть больше чем длина гамма кванта... А если в цифрах? 

А если фотон это частица, то вопрос стоит как его интерпретировать.

ИМХО:
Если представлять фотон как связанные вращающиеся частицы, то, не зависимо от их размеров, длина равняется скорости деленной на частоту вращения:
λ=с/ν
где с -- скорость света.
ВАЖНО:  при таком представлении, размеры самой частицы могут быть абсолютно любыми.
Такая интерпретация объясняет и волновую природу, и как частицу, и поляризацию, и интерференцию.

[Кот Учёный]

длина равняется скорости деленной на частоту вращения:
λ=с/ν
где с -- скорость света.

Длина "волны" никак не может быть равна одной длины волны. В лазерах есть такое понятие "длина когерентности". волна никак не может быть абсолютно монохромной.... абсолютно монохромная волна должна иметь бесконечную длину... а вот "длина когерентности" определяется как

\[ L = \frac{\lambda^2}{\delta\lambda} \]

где \( \delta\lambda \) - ширина спектра волны.... а что это такое? хмм...

[Кот Учёный]

Нужно предположить, что "частица фотон" имеет примерно такой вид.... Но это квантовая механика или что???

[Странник]

Но, упоминать придется и о существовании других интерпретаций.. 
Я не собираюсь лезть глубоко ни в одну из интерпретаций. Но, упомянуть о  их существовании необходимо.

Не обязательно.
Вобще, научные статьи и книги пишут по разному. Но, лично я за минимализм.
Т.е. во Введении должно упоминаться только то, что будет подробно разбираться в Основной части. Т.е., если Вы не собираетесь разбираться в различиях, достоинствах и недостатках разных интерпретаций, то упоминать про них во Введении - не надо.
Как я понимаю, Вы собираетесь, по сути, предложить новую "свою" интерпретацию КМ.
Тогда, во Введении нужно сообщить кратко, ЗАЧЕМ и ПОЧЕМУ требуется новая интерпретация. Т.е. кратко упомянуть чего в современной КМ не хватает.
А также обязательно, подробно ЧЕМ новая интерпретация лучше.
А в основной части, тоже самое, но подробно, со всеми выкладками и доказательствами. И не только подробно, чего в КМ плохо, но и ЧЕМ новая интерпретация лучше, чем существующая
При этом и во Введении и в Основной части достаточно "копенгагенской". Иначе, придется подробно разбирать, а чего плохого во всех остальных интепретациях, по очереди. И чем новая интерпретация лучше, каждой из известных.
А остальные интерпретации можно упомянуть в Заключении. При этом разбирать их подробно не нужно. А перечисление в Заключении означает, что автор про них знает, но они его не удовлетворяют. Причем разбор почему автору они не нравятся - не предполагается.
А насчет упоминаний про остальные интерпретаций, сообщаю:
На русском языке 100% учебников - про другие интерпретации НЕ УПОМИНАЕТСЯ.
В рускоязычной научной литературе большинство авторов ни одним словом не упоминают другие интерпретации.
Т.о. в рускоязычной учебной и научной литературе, по умолчанию, считается, что КМ едина и никаких интерпретаций не существует.

В КМ применяются квантовые числа:
•   Главное: n
•   Орбитальное: l
•   Магнитное: m
•   Спин: S

Вопрос следующий -- во всех интерпретациях применяются одни и те же квантовые числа или есть расхождения?

Я не в курсе.

[Странник]

Кстати тут нужно вспомнить, что есть "квантовая механика" и есть "квантовая электродинамика"...
По этому поводу есть вопрос --- если "фотон" - это частица, то чему равна его ДЛИНА?
Наверное... интуитивно длина инфракрасного фотона должна быть больше чем длина гамма кванта... А если в цифрах? 

Я лично отказуюсь обсуждать этот вопрос. Потому, что вопрос мутный, данных практически нет. Остается выковыривать ответы из носа.
Единственно, чего можно утверждать, это то, что размеры фотона не больше длины волны.
А вот равен он длине волны или меньше - никто точно не знает.

[Странник]

Нужно предположить, что "частица фотон" имеет примерно такой вид.... Но это квантовая механика или что???

Насколько я понял, такие решения уравнений КМ существуют.

[Кот Учёный]

Единственно, чего можно утверждать, это то, что размеры фотона не больше длины волны.
А вот равен он длине волны или меньше - никто точно не знает.

Если "частица фотон" имеет длину длины волны, то это называется "моноцикл Гаусса". Такой объект вообще не может проявлять волновых свойств или они сильно ограничены.

Чему например равна  "длина волны" вот такого объекта длительностью 50 пикосекунд?