Поведение микрочастицы

Существование аналогии в поведение микрочастиц и волн позволило Шредингеру получить основное уравнение движения частиц, носящее название уравнения Шредингера [c.60]

Если использовать классическую механику для описания поведения микрочастиц в системе, то для изучение движения всех молекул газа следует записать 3 19 взаимосвязанных уравнений Ньютона. Представляется, что, решая эту систему уравнений, можно в принципе рассчитать поведение газа, но практически эту систему решить нельзя вследствие ее сложности. Кроме того, у нас нет информации о начальных положениях и скоростях всех частиц, и даже если бы решение и было получено, то формулы были бы столь громоздкими, что никаких сведений получить из них невозможно. [c.22]

У микрочастиц, напротив, преобладает волновое поведение. И если мы захотим что-то узнать о поведении микрочастицы, нам придется привести ее во взаимодействие с макроскопическим прибором, поставленным между частицей и наблюдателем. Этот прибор, включая его составные части, все время находится в состоянии информационного обмена с окружением. Благодаря ему волновая функция прибора "живет" в режиме неустранимого разрушения ее когерентности. Именно разрушение когерентности волновой функции прибора и происходит чисто случайно за счет многих связей с классическими объектами окружения. [c.79]

Отметим, что принцип неопределенности не связан с осо нно-стями измерительных приборов и проводимых с их помощью измерений. Соотношение неопределенностей является следствием волновых свойств микрочастиц и отображает попытки физиков описать поведение микрочастиц с помощью характеристик (импульс, координата), используемых в макромире. [c.11]

Проблемой исследования свойств макроскопических систем, находящихся в состоянии равновесия, на основании известных свойств образующих такие системы частиц занимается статистическая физика. Основная задача заключается в том, чтобы описать поведение системы, содержащей весьма большое число частиц (например, 1 кг или 1 кмоль реального газа), по свойствам и законам движения отдельных молекул, которые считаются заданными. Поведение макроскопических систем определяется закономерностями особого рода — статистическими закономерностями. Общие равновесные свойства системы (например, термодинамические параметры, характеризующие ее состояние) сравнительно мало зависят от конкретных свойств частиц и законов их взаимодействия. Это обстоятельство позволяет установить общие законы поведения систем и, в частности, законы теплового поведения макроскопических тел в состоянии равновесия например, методами статистической физики можно теоретическим путем получить уравнение состояния (разумеется, в ограниченном числе случаев). Следует отметить, что последовательное применение статистических методов нельзя осуществить на основе классической механики движения частиц. Даже для описания движения сравнительно тяжелых частиц (молекул) в объеме макроскопической системы, когда, казалось бы, справедливы положения ньютоновской механики, приходится использовать теорию движения микрочастиц— квантовую механику. Таким образом, получение уравнения состояния реальных газов теоретическим путем в принципе возможно, но для большинства практически важных случаев связано с непреодолимыми трудностями. Однако теория позволяет обосновать общий вид уравнения состояния. [c.100]

Невырожденные и вырожденные коллективы. По характеру поведения в коллективе все микрочастицы можно разделить на две группы фермионы и бозоны. К фермионам относятся электроны, протоны, нейтроны и другие частицы с полуцелым спином 1/2 Й, 8/2 Й,. . . и т. д. к бозонам относятся фотоны, фононы и другие частицы, обладающие целочисленным спином О, Й, 2Й. . . [c.114]

Свойства микрочастиц (электронов, ядер, атомов, молекул, ионов и др.) хорошо описываются с помощью квантовой механики, а поведение макротел проще и с достаточно высокой степенью точности можно представить уравнениями классической физики. [c.14]

Допустим теперь, что общая схема поведения сложных систем является достаточно универсальной и состоящей из цепочки изменения намерений и принятия решений. Кажется естественным допустить, что точно такая же схема может реализоваться в сложных физических системах. Здесь мы немедленно сталкиваемся с вопросом о том, существуют ли вообще простые системы и не является ли природа сложной во всех своих проявлениях. Более приемлемой кажется именно вторая возможность. Поэтому не кажется невероятным, что даже одна изолированная, т.е. свободная микрочастица, может иметь изменяющиеся во времени намерения, которые должны превращаться в "решения" только при соприкосновении частицы с внешним миром. [c.50]

Следует отметить, что для информационного поведения сложных физических систем более важной является структурная сложность и структурная иерархия, а не иерархия элементарных уровней (частицы, атомы, молекулы, тела). Элементы информационного поведения появляются даже у микрочастиц в виде коллапсов волновых функций, а по мере укрупнения и усложнения структур к ним добавляются неравновесные коллективные параметры порядка, играющие роль динамических переменных. Коллапсы волновых функций и бифуркации динамических переменных вблизи точек ветвления выглядят как свободные поступки, т.е. как проявление свободы воли. Благодаря этому у Природы в целом появляется возможность свободного развития, которое реализуется в структурном усложнении и развитии ее составных элементов — сложных физических систем. [c.331]

К концу прошлого века в результате создания кинетической теории этому обстоятельству возникло то объяснение, что на самом деле законы механики в точности применимы только к микрочастицам, из которых построены все материальные тела,— к молекулам и атомам. Применимость же — приближенная — механики к поведению больших тел не прямая, а опосредствованная. Она возникает лишь за счет статистического усреднения, причем и сами динамические величины для макроскопических тел — координаты, импульсы, энергия — не есть собственно динамические переменные, а лишь некоторые средние значения (полученные в результате усреднения по микроскопическим движениям) некоторых настоящих динамических переменных. Сама же точность, с которой выполняются макроскопические уравнения движения, есть лишь следствие громадного числа молекул во всяком макроскопическом теле, почему флуктуации-отклонения от средних — оказываются поразительно малыми. [c.10]

Возможность схематизации реальных материалов, и в частности грунтовых массивов, моделью сплошной среды имеет физическую основу. Она состоит в том, что объем реальных объектов, механическое поведение которых изучается, содержит огромное число микрочастиц (молекулы, минеральные зерна) материала, обусловливающих его дискретную структуру. Так, если размер зерен песка [c.20]

Явления дифракции имеют место и в микромире (см. Дифракция микрочастиц), поскольку объектам квант, механики свойственно волн, поведение. А. Миллер. ДИФРАКЦИЯ МИКРОЧАСТИЦ, рассеяние эл-нов, нейтронов, атомов и др, микрочастиц кристаллами или молекулами жидкостей и газов, при к-ром из нач. пучка ч-ц возникают дополнительные отклонённые пучки этих ч-ц. Направление и интенсивность таких отклонённых пучков зависят от строения рассеивающего объекта. [c.170]

В квантовой механике, в отличие от классической, возможно прохождение через П. б. ч-ц с энергией 8< .U( (это явление наз. туннельным эффектом) и отражение от П. б. ч-ц с ё>и (надбарьерное отражение). Такие особенности поведения ч-ц в квант, физике связаны с корпускулярно-волновой природой микрочастиц (см. Квантовая механика). Туннельный эффект существен лишь для систем, имеющих микроскопич. размеры и массы. Чем уже П. б. и чем меньше разность и —ё, тем больше вероятность для частицы пройти через барьер. [c.581]

Параллельно с квант, механикой развивалась квант, статистика — квант, теория поведения физ. систем, состоящих из огромного числа микрочастиц. В 1924 инд. физик Ш. Бозе, применив принцип квант, статистики к фотонам (их спин равен 1), вывел ф-лу Планка для распределения энергии в спектре равновесного излучения, а Эйнштейн — ф-лу распределения энергии для идеального газа молекул Бозе — Эйнштейна статистика). В 1926 Дирак и итал. физик Э. Ферми показали, что совокупность эл-нов (и др. одинаковых ч-ц со спином /а), для к-рых справедлив принцип Паули, подчиняется др. статистич. законам Ферми — Дирака статистике). В 1940 Паули теоретически установил связь спина со статистикой. Квант, статистика сыграла важную роль в развитии Ф. конденсированных сред и в первую очередь Ф. ТВ. тела. В 1929 И. Е. Тамм предложил рассматривать тепловые колебания атомов кристалла как совокупность квазичастиц — фононов. Такой подход позволил объяснить, в частности, спад теплоёмкости металлов (- Г ) с понижением темп-ры Т в области низких темп-р, а также показал, что осн. причина электрич. сопротивления металлов — рассеяние эл-нов на фононах. Позднее были введены др. квазичастицы. Метод квазичастиц оказался весьма эффективным в Ф. конденсированных сред. [c.815]

К. ч. были впервые введены в физику для описания найденных эмпирически закономерностей ат. спектров, однако смысл К. ч. и связанной с ними дискретности нек-рых физ. величин, характеризующих поведение микрочастиц, был раскрыт лишь квант, механикой. Согласно квант, механике, возмояшые значения физ. величин определяются собств. значениями соответствующих операторов — непрерывными или дискретными в последнем случае и возникают нек-рые К. ч. (В несколько ином смысле К. ч. иногда называют величины, сохраняющиеся в процессе движения, но не обязательно принадлежащие дискр. спектру возможных значений, напр, импульс или энергию свободно движущейся ч-цы.) [c.275]

Статистические закономерности классической физики являются результатом взаимодействия большого числа частиц, поведение каждой из которых описывается динамическими законами классической механики. Как только число рассматриваемых частиц становится достаточно малым, статистические закономерности классической физики перестают действовать, а соответствующие с гатистичес-кие понятия (например, температура) теряют смысл. По-другому обстоит де ю со ста гистическими закономерностями в квантовой механике, которые выражают свойства индивидуальных микрочастиц и имею место даже при нaJшчии лишь одной частицы. Как показали эксперименты, микрочастица обладает как корпускулярными, так и волновыми свойствами. Поэтому для описания ее движения неприменимы методы и понятия, которые использовались в классической физике в отдельности для формулировки теории движения корпускул и распространения воли. Квантовая механика выработала новые представления о движении микрочастиц и о характере закономерностей, управляющих их движением. [c.101]

В процессе своего исторического развития человечество выработало понятия о закономерностях движения корпускул и о закономерностях волнового движения. Эти понятия были выработаны для макроскопических явлений. Они используются и при описании микроскопических явлений. Но они не адекватны реальным свойствам микрочастиц, которые не ведут себя ни как корпускулы, ни как волны. Соотношение неопределенности и отражает ту степень погрешности, которая допускается, когда эта сложная сущность частиц игнорируется, и поведение частиц описывается с помощью понятий и величин, свойственных чисю корпускулярной или волновой картине. Для понимания явлений микромира мы не обладаем другими понятиями, кроме понятий, свойственных чисто корпускулярной и чисто волновой картине. Поэтому весь анализ явлений микромира мы вынуждены вести в рамках этих понятий, которые неадекватно, односторонне и неполно отражают свойства объектов микромира. Если эти понятия абсолютизировать и не учитывать их односторонность и неполноту, то при анализе явлений микромира возникают многочисленные противоречия. Их наличие и служит объективным доказательством недостаточности понятий макроскопического опыта для теории движения микрочастиц. Эти противоречия устраняются, если учесть соотношение неопределенностей. Значит, понятия макроскопического опыта можно Применять к анализу явлений микромира лишь учитывая соотношение неопределенностей. При познании зако- [c.120]

Физические модели вещества можно разделить на две группы в зависимости от того, на каком уровне (микро- или макроскопическом) рассматриваются его свойства. Как правило, макромодели предназначены для описания поведения тел, размеры которых не соизмеримы с размерами микрочастиц. Свойства вещества в таких моделях определяются термодинамическими величинами, характеризующими средние свойства достаточно представительного ансамбля микрочастиц. В основе макромоделей лежит гипотеза о непрерывном изменении характеристик вещества в пространстве х, I, позволяющая записать законы сохранения массы, количества движения и энергии в виде дифференциальных уравнений в частных производных. Наличие разрывов в параметрах не противоречит гипотезе сплопшости, ибо в случае разрыва законы сохранения остаются справедливыми, принимая вид условий на разрыве. Именно к этой группе моделей относятся модели механики сплошной среди. [c.7]

КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ, лежащее в основе квант, теории представление о том, что в поведении микрообъектов проявляются как корпускулярные, так и волн, черты. По представлениям классич. (неквантовой) физики, движение ч-ц и распространение волн — принципиально разные физ. процессы. Однако опыты по вырыванию светом эл-нов с поверхности металлов фотоэффект), изучение рассеяния света на эл-нах Комптона эффект) и результаты ряда др. экспериментов убедительно показали, что свет — объект, имеющий, согласно классич. теории, волн, природу, обнаруживает сходство с потоком ч-ц — фотонов, обладающих энергией ё и импульсом р, к-рые связаны с частотой v и длиной волны л света соотношениями S=hv, p hlX. С др. стороны, пучок эл-нов, падающих на кристалл, даёт дифракц. картину, к-рую можно объяснить лишь на основе волн, представлений со свободно движущимся эл-ном сопоставляется т. н. волна де Бройля, длина волны и частота к-рой связаны соотношениями X=h p, = lh, где р — импульс, ё — энергия эл-на. Позже было установлено, что это явление свойственно вообще всем микрочастицам (см. Дифракция микрочастиц). Такой дуализм корпускулярных и волн, св-в не может быть понят в рамках классич. физики так, возникновение дифракц. картины при рассеянии ч-ц несовместимо с представлением о движении их по траекториям. Естеств. истолкование К.-в. д. получил в квантовой механике. [c.312]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...