Этюды о квантовой механике. Механика микромира

Классические основы

Законы Ньютона
Закон Всемирного тяготения
Электромагнетизм
Специальная теория относительности

Макроскопические проявления квантовой теории

Существование твердых тел
Цвет веществ
Замерзание и кипение
Устойчивость наследственного кода
Без

Проблемы с классической теорией

Электромагнитные волны

Излучение черного тела

Дж. Стефан. Излучение АЧТ пропорционально четвертой степени температуры
лорд Релей,

Излучение газов

Г.Киргоф, 1850 г. – основы спектрального анализа.

Начало квантовой механики

Формула Планка

Волны материи де Бройля

Луи де Бройль, 1923 г.
Если фотон имеет импульс,

Спектроскопия

Иоганн Бальмер (1825-1898)

Квантовая модель Бора

Трудности математического описания

Вернер Гейзенберг: Матричная механика
Эрвин Шредингер: Волновая механика
Поль Адриен Морис Дирак показал эквивалентность

Эксперимент с двумя щелями

Открыта одна щель

Эл. Лампа 60 Вт излучает около 1020 фотонов в

Открыты обе щели

Волна или частица

Длина волны 5·10-7м
Размер щели 0.001 мм
Расстояние между ними 0.15

Пускаем фотоны по одному

Ставим детектор на одну из щелей

Точка зрения Р.Фейнмана

Волновое уравнение

Потенциальная энергия для атома водорода

Уравнение Шредингера

Концепция операторов

Постоянная Планка

Принцип неопределенности

Для любой волновой функции выполняется

Неопределенность для энергии и времени

Сверхтекучесть

Сверхтекучесть жидкого гелия-II ниже лямбда-точки (T = 2,172 К) была экспериментально

Сверпроводимость

Сверхпроводи́мость — свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при

Квантовая телепортация

Фантастическое понятие телепортации происходит из специфичной интерпретации эксперимента: «исходное состояние

Одна частица в двух местах?

Кот Шредингера

Копенгагенская интерпретация
Многомировая интерпретация Эверетта и совместные истории

Практическое применение в криптографии

Вышеописанное применяется на практике: в квантовых вычислениях и

Влияние измерения

В микромире измерение оказывает катастрофическое влияние на объект
Вопрос о том,

Спин

Спин – мера «вращения» частицы
Для частиц определенного вида спи всегда один

Спин фотона

Фермионы

Полный поворот на 360º переводит вектор состояния не в себя, а

Бозоны

Полный поворот частицы переводит ее в себя же.
Частица совпадает с античастицей.
В

Элементарные частицы

Электроны
Протоны, Нейтроны
Нейтрино
π-мезоны
μ-мезоны
Известное число частиц перевалило за 200!

Кварковая модель

Четыре фундаментальных взаимодействия

Гравитационное
Электромагнитное
Сильное
Слабое
Электослабое взаимодействие
Великое объединение
Суперобъединение

Квантовая теория поля

Объединение специальной теории относительности и квантовой механики
«Море виртуальных частиц-античастиц»
Передача

Рождение пар частиц

Загадки массы

Бозоны Хигса

Кварки и глюоны

Квантовые черные дыры

Как сделать черную дыру?

Первичные флуктуации плотности
Столкновения космических лучей
Ускоритель частиц

Рождение и смерть квантовой черной дыры

Скрытые размерности?

Постулаты квантовой механики

Каждую физическую величину можно представить линейным оператором.
В результате измерения