Kvantuma mekaniko: Malsamoj inter versioj

65 bitokojn forigis ,  antaŭ 5 jaroj
e
Forigo de la ŝablono(j) LigoElstara kaj/aŭ LigoLeginda laŭ VP:FA; kosmetikaj ŝanĝoj
e (esperantigado, anstataŭigis: thumb| → eta|, |right → |dekstra)
e (Forigo de la ŝablono(j) LigoElstara kaj/aŭ LigoLeginda laŭ VP:FA; kosmetikaj ŝanĝoj)
== Baza enkonduko ==
 
=== La klasika meĥaniko ===
Por bone kompreni la kvantummeĥanikon, kaj por pritaksi la fundamentajn diferencojn, oni devas unue havi klaran bildon pri la t.n. klasika meĥaniko, do tiu meĥaniko, kiu ĝis la komenco de la 20a jarcento estis konsiderata universale valida, kaj kiu ĝuste priskribas la konduton de grandaj, ekzemple ĉiuj senile videblaj, objektoj. Kvankam ĉiu havas iom da praktika sperto pri la klasika meĥaniko el la observado de ĉiutagaj aferoj, la teoria priskribo estas malpli konata.
 
Fundamente tio estas kompleta priskribo de la klasika meĥaniko por maspunktoj. Tamen estas menciinde, ke la leĝo de Newton ne estas la sola formo de la leĝoj de la meĥaniko. Pluraj aliaj versioj ekzistas, kiuj donas precize la samajn rezultojn, sed havas avantaĝojn aŭ malavantaĝojn en la praktika uzo, depende de la solvenda problemo. Precipe gravaj estas la ''ekvacioj de Hamilton'', kiuj donas la ŝanĝojn de lokoj kaj rapidoj samtempe, se oni nur havas formulon por la tuta energio de la sistemo depende de lokoj kaj rapidoj. Tiu formulo anstataŭas la formulon por la fortoj; fakte fortoj tute ne aperas. Por la klasika meĥaniko de maspunktoj tiu diferenco ne tre gravas; fortoj kaj energio estas same facile troveblaj. Oni elektas unu aŭ la alian laŭ matematika simpleco. Sed ni vidos, ke pri la kvantummeĥaniko la situacio estas tute malsama.
 
=== La kvantummeĥaniko ===
 
Post tiu studo de la klasika meĥaniko, ni nun povas pritrakti la kvantummeĥanikon. Por doni unuan impreson pri la esencaj diferencoj, kiujn la kvantummeĥaniko enkondukas, helpas nomi konceptojn, kiuj ne plu ekzistas aŭ almenaŭ alprenas tute alian signifon: loko, rapido, forto. El tiu listo estas evidenta, ke la kvantummeĥaniko donas ne nur aliajn, sed eĉ alispecajn rezultojn.
Restas la problemo de la laŭtempa evoluo de ondfunkcioj. Evidente ĝi dependas de la studata sistemo. En la klasika meĥaniko oni povis priskribi sistemojn per la fortoj inter ili; tiujn fortojn oni uzis en la leĝo de Newton. Sed la koncepto de "forto" ne taŭgas en la kvantummeĥaniko. Forto ja indikas la ŝanĝon de iu rapido, sed tiu difino ne plu estas uzebla se la rapidoj ne havas klare difinitan valoron. Oni povus enkonduki novan difinon, sed tio nur kreus konfuzon. Bonŝance ekzistas aliaj priskriboj de klasikaj sistemoj, kiuj ne enhavas fortojn, ekzemple la supre uzataj ekvacioj de Hamilton. Tia priskribo estas aplikebla ankaŭ al kvantumaj sistemoj. Kiel por la klasika meĥaniko oni bezonas la energifunkcion depende de lokoj kaj rapidoj. Ekzistas klara matematika regulo por konstrui el tiu funkcio ekvacion por la laŭtempa evoluo de ondfunkcioj. Tiun ekvacion oni nomas la "ekvacio de Schrödinger". Tiu ĉi ekvacio kun la supre donata interpretado de la ondfunkcio estas kompleta kvantuma priskribo de sistemo el maspunktoj. Priskribo de pli komplikaj sistemoj enhavas kelkajn matematikajn problemojn, sed nur malmulte da novaj fizikaj ideoj. Preskaŭ ĉiuj strangaj konsekvencoj de la kvantummeĥaniko enestas en la ekvacio de Schrödinger.
 
=== Ĉu la klasika meĥaniko estas malĝusta? ===
 
Kelkfoje oni povas legi, ke la klasika meĥaniko estas malĝusta, ĉar nur la kvantummeĥaniko bone priskribas ĉiujn fizikajn sistemojn. Tio certe pravas, laŭ la klasika meĥaniko ekzemple la ekzisto de atomoj estus tute neebla<ref group=Noto>Laŭ la klasika meĥaniko elektronoj devas fali en la nukleon, se ili ne konstante moviĝas ĉirkaŭ ĝi kiel planedoj ĉirkaŭ la suno. Sed moviĝante cirkle ili konstante forradius lumon, perdante energion, kaj tial post mallongega tempo tamen falus en la nukleon.</ref>. Aliflanke la klasika meĥaniko ja tute kontentige priskribas ĉiutagajn aferojn, ekzemple falantajn ŝtonojn aŭ moviĝantajn aŭtojn. Ĝi certe ne povas esti tute malĝuste. Do kiom ĝusta ĝi estas?
Fakte tio ne estas speciala eco nur de la klasika meĥaniko: ĉiuj fizikaj teorioj havas limigitan aplikeblecon, sed ofte la limoj evidentiĝas nur multajn jarojn post la estiĝo de la teorio. Se oni ne trovas la limojn de iu teorio dum kelkaj jaroj, oni emas nomi ĝin universala, sed la historio montras, ke limoj povas evidentiĝi eĉ post jarcentoj.
 
=== Rimarko pri la relativeca meĥaniko ===
 
Ĝis nun nenio estis dirata pri la alia revolucia ŝanĝo de la fizika mondbildo en la 20a jarcento, la [[relativeca teorio]]<ref group=Noto>La nomo "relativeca" estas misgvida, sed verŝajne ne plu ŝanĝebla.</ref>. Ĝi necesigas kelkajn ŝanĝojn al la leĝo de Newton, kiuj esprimas la fakton ke mashavaj objektoj povas nek atingi nek superi la rapidon de la lumo, do ke ekzistas nesuperebla plej granda rapido. Unu konsekvenco estas ke la terminoj "samtempe" kaj "samloke" ne plu havas absolutan sencon; ili validas nur se la observantoj de la koncernaj okazaĵoj ne moviĝas unu relative al la alia. Same kiel la kvantummeĥaniko la relativeca teorio ne gravas por ĉiutagaj aferoj. Sed kian efikon ĝi havas al la kvantummeĥaniko ?
La respondo estas simpla: la relativeca teorio ŝanĝas klasikan kaj kvantummeĥanikon similmaniere. La ekvacio de Schrödinger devas esti korektata. Sed ne plu ekzistas nur unu relativeca modifo, ekzistas pluraj. La kialo estas ke el la kombino de kvantuma kaj relativeca teorioj estiĝas nova fenomeno, la t.n. ''spino''<ref group=Noto>La spinon oni povas pritrakti ankaŭ per la nerelativeca kvantummeĥaniko, do per la ekvacio de Schrödinger. Sed en la nerelativecan teorion oni devas ''enmeti'' ĝin, dum laŭ la relativeca kvantummeĥaniko ĝi estas ''rezulto''.</ref>. La spino aperas en la matematikaj ekvacioj kvazaŭ turniĝo de korpusklo ĉirkaŭ si mem. Tamen tiun bildon oni ne tro streĉu; ekzistas ankaŭ gravaj diferencoj inter spino kaj turniĝo. Detala priskribo de la spino bedaŭrinde ne eblas ĉi tie, ĉar necesas komplika matematiko.
 
=== Kvantuma implikiĝo ===
Du kvantumaj sistemoj implikiĝas kvantume, kiam ili interagas. Ekde tiam, kaj ĝis ili malimplikiĝas per ĥaosa ago de la ĉirkaŭaĵo, ili estas ne du, sed nur unu kvantuma sistemo. Eĉ se la du ''sistemeroj'' estas space malproksime, iu ajn ago je unu el ili efikas ''samtempe'', ''neloke'' al la alia.
 
La kvantuma implikiĝo estas unu el la plej gravaj kvantumaj efikoj por la [[kvantuma informa teorio]].
 
== Notoj ==
<references group=Noto />
 
* [[Hamilton-operaciumo]]
 
{{LigoLeginda|zh}}
 
{{havenda artikolo|Kvantuma mekaniko}}
[[Kategorio:Fiziko]]
[[Kategorio:Kvantummekaniko]]
 
{{LigoElstara|ar}}
{{LigoElstara|uk}}
{{LigoElstara|vi}}
112 889

redaktoj