Kvantumtérelmélet egyszerű szavakkal. A kvantumtérelmélet dióhéjban: Per

További hasonló témájú könyvek:

Lásd még más szótárakban:

Dirac egyenlet- relativisztikusan invariáns mozgásegyenlet bispinorra klasszikus mező elektron, amely más 1/2 spinű pontfermionok leírására is alkalmazható; P. Dirac állította fel 1928-ban. Tartalom 1 A 2. egyenlet típusa Fizikai jelentés... Wikipédia

Dirac mátrixok- (más néven gamma mátrixok) speciális antikommutációs relációkat kielégítő mátrixok halmaza. Gyakran használják a relativisztikus kvantummechanikában. Tartalom 1 Definíció 1.1 Ötödik gammamátrix ... Wikipédia

A fizika minden tudomány közül a legtitokzatosabb. A fizika segítségével megérthetjük a minket körülvevő világot. A fizika törvényei abszolútek és kivétel nélkül mindenkire vonatkoznak, személytől és társadalmi státusztól függetlenül.

Ez a cikk 18 éven felülieknek szól

18 éves lettél már?

Alapvető felfedezések a kvantumfizika területén

Isaac Newton, Nikola Tesla, Albert Einstein és még sokan mások az emberiség nagy vezetői csodálatos világ fizikusok, akik a prófétákhoz hasonlóan kinyilatkoztatták az emberiségnek legnagyobb titkait az univerzumról és a fizikai jelenségek irányításának lehetőségéről. Fényes fejük átvágott az ésszerűtlen többség tudatlanságának sötétségén, és mint egy vezércsillag, utat mutattak az emberiségnek az éjszaka sötétjében. A fizika világában az egyik ilyen kalauz Max Planck, a gyermek apja volt kvantumfizika.

Max Planck nemcsak a kvantumfizika megalapítója, hanem a világhírű kvantumelmélet szerzője is. Kvantumelmélet- a kvantumfizika legfontosabb alkotóeleme. Egyszerű szavakkal ez az elmélet a mikrorészecskék mozgását, viselkedését és kölcsönhatását írja le. A kvantumfizika megalapítója sok mást is hozott nekünk tudományos munkák aki lett sarokkövei modern fizika:

• a hősugárzás elmélete;
• speciális relativitáselmélet;
• termodinamikai kutatások;
• kutatás az optika területén.

A kvantumfizika elméletei a mikrorészecskék viselkedéséről és kölcsönhatásairól a kondenzált anyag fizika, a részecskefizika és a nagyenergiájú fizika alapját képezték. A kvantumelmélet világunk számos jelenségének lényegét magyarázza el – az elektronika működésétől kezdve számítógépek az égitestek szerkezetére és viselkedésére. Max Planck, az elmélet megalkotója felfedezésének köszönhetően lehetővé tette számunkra, hogy megértsük igazi lényeg sok mindent elemi részecskék szintjén. De ennek az elméletnek a megalkotása messze nem a tudós egyetlen érdeme. Ő volt az első, aki felfedezte alaptörvény Az univerzum az energia megmaradásának törvénye. Max Planck tudományhoz való hozzájárulását nehéz túlbecsülni. Röviden: felfedezései felbecsülhetetlen értékűek a fizika, a kémia, a történelem, a módszertan és a filozófia számára.

Kvantumtér elmélet

Dióhéjban a kvantumtérelmélet a mikrorészecskék leírására szolgáló elmélet, valamint a térben való viselkedésük, az egymással való kölcsönhatás és az interkonverzió. Ez az elmélet a kvantumrendszerek viselkedését vizsgálja az úgynevezett szabadsági fokokon belül. Ez a gyönyörű és romantikus név sokunk számára nem igazán mond semmit. A próbabábu esetében a szabadsági fok a mozgás jelzéséhez szükséges független koordináták száma mechanikus rendszer. Egyszerűen fogalmazva, a szabadsági fokok a mozgás jellemzői. Érdekes felfedezések az elemi részecskék kölcsönhatásának területén Steven Weinberg valósította meg. Felfedezte az úgynevezett semleges áramot - a kvarkok és leptonok közötti kölcsönhatás elvét, amelyért megkapta Nobel-díj 1979-ben.

Max Planck kvantumelmélete

A tizennyolcadik század kilencvenes éveiben német fizikus Max Planck elkezdte tanulmányozni a hősugárzást, és végül megkapta az energiaeloszlás képletét. Kvantum hipotézis, amely e tanulmányok során született, megalapozta a kvantumfizikát, valamint az 1900-ban felfedezett kvantumtérelméletet. Planck kvantumelmélete az, hogy mikor hősugárzás a megtermelt energia nem folyamatosan, hanem epizodikusan, mennyiségileg bocsátódik ki és nyelődik el. Max Planck felfedezésének köszönhetően az 1900-as év lett a születés éve kvantummechanika. Érdemes megemlíteni Planck képletét is. Röviden, lényege a következő - a testhőmérséklet és a sugárzás közötti kapcsolaton alapul.

Az atomszerkezet kvantummechanikai elmélete

Az atomszerkezet kvantummechanikai elmélete a kvantumfizika és általában a fizika egyik alapvető fogalomelmélete. Ez az elmélet lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük minden anyagi dolog szerkezetét, és fellebbenti a titok fátylát arról, hogy a dolgok valójában miből állnak. Az ezen az elméleten alapuló következtetések pedig egészen váratlanok. Nézzük röviden az atom szerkezetét. Tehát valójában miből is áll az atom? Az atom egy atommagból és egy elektronfelhőből áll. Az atom alapja, magja magában foglalja az atom szinte teljes tömegét - több mint 99 százalékát. A kernelnek mindig van pozitív töltés, és meghatározza kémiai elem, amelynek az atom is része. Az atommagban az a legérdekesebb, hogy az atom szinte teljes tömegét tartalmazza, ugyanakkor térfogatának csak egy tízezrelékét foglalja el. Mi következik ebből? A levont következtetés pedig egészen váratlan. Ez azt jelenti, hogy egy atomban a sűrű anyagnak csak egy tízezreléke van. És mi foglal el minden mást? És minden más az atomban elektronfelhő.

Az elektronikus felhő nem állandó és valójában nem is anyagi anyag. Az elektronfelhő csupán annak a valószínűsége, hogy elektronok jelennek meg az atomban. Vagyis az atommag csak az egytízezred részét foglalja el az atomban, a többi pedig az üresség. És ha figyelembe vesszük, hogy az összes körülöttünk lévő tárgy, a porszemektől a égitestek, a bolygók és a csillagok atomokból állnak, kiderül, hogy minden anyag valójában több mint 99 százalékban üres. Ez az elmélet teljesen hihetetlennek tűnik, szerzője pedig legalábbis tévedett embernek, mert a körülötte lévő dolgok szilárd konzisztenciával bírnak, súlyuk van és meg lehet érinteni. Hogyan állhat ürességből? Hiba csúszott az anyag szerkezetének ebbe az elméletébe? De itt nincs hiba.

Minden anyagi dolog csak az atomok közötti kölcsönhatás miatt tűnik sűrűnek. A dolgoknak csak az atomok közötti vonzás vagy taszítás miatt van szilárd és sűrű konzisztenciája. Ez biztosítja a sűrűséget és a keménységet kristályrács vegyszerek, amelyből minden anyag áll. De, érdekes pont, például a hőmérsékleti feltételek megváltoztatásakor környezet, az atomok közötti kötések, azaz vonzásuk és taszításuk gyengülhetnek, ami a kristályrács gyengüléséhez, sőt pusztulásához vezet. Ez magyarázza a változást fizikai tulajdonságok anyagokat melegítve. Például a vasat hevítve folyékony lesz, és bármilyen alakra formázható. És amikor a jég megolvad, a kristályrács megsemmisülése az anyag állapotának megváltozásához vezet, és szilárdból folyékony lesz. Ez eleven példák gyengíti az atomok közötti kötéseket, és ennek eredményeként a kristályrács gyengül vagy megsemmisül, és lehetővé teszi az anyag amorflá válását. Az efféle titokzatos metamorfózisok oka pedig éppen az, hogy az anyagok csak egy tízezrelék sűrű anyagból állnak, a többi pedig az üresség.

Az anyagok pedig csak az atomok közötti erős kötések miatt tűnnek szilárdnak, gyengülve az anyag megváltozik. Így az atomszerkezet kvantumelmélete lehetővé teszi, hogy teljesen más szemmel tekintsünk a minket körülvevő világra.

Az atomelmélet megalapítója, Niels Bohr érdekes koncepciót terjesztett elő, miszerint az elektronok az atomban nem bocsátanak ki energiát folyamatosan, hanem csak a mozgásuk pályái közötti átmenet pillanatában. Bohr elmélete segített megmagyarázni számos atomon belüli folyamatot, és áttörést hozott a tudomány, például a kémia területén is, megmagyarázva a Mengyelejev által készített táblázat határait. Eszerint az utolsó időben és térben létezni képes elem rendelkezik sorozatszámát százharminchét, a százharmincnyolctól kezdődő elemek pedig nem létezhetnek, mivel létezésük ellentmond a relativitáselméletnek. Bohr elmélete megmagyarázta az ilyenek természetét is fizikai jelenség, mint az atomspektrumok.

Ezek a szabad atomok kölcsönhatási spektrumai, amelyek akkor keletkeznek, amikor energia bocsát ki közöttük. Az ilyen jelenségek jellemzőek a gáz-, gőz-halmazállapotú anyagokra és a plazmaállapotú anyagokra. Így a kvantumelmélet forradalmat hozott a fizika világában, és lehetővé tette a tudósok számára, hogy nemcsak e tudomány területén haladjanak előre, hanem számos kapcsolódó tudomány területén is: kémia, termodinamika, optika és filozófia. És lehetővé tette az emberiség számára, hogy behatoljon a dolgok természetének titkaiba.

Az emberiségnek még sok mindent át kell fordítania a tudatában, hogy felismerje az atomok természetét, és megértse viselkedésük és kölcsönhatásuk alapelveit. Ha ezt megértjük, képesek leszünk megérteni a minket körülvevő világ természetét, mert minden, ami körülvesz minket, a porszemektől a napig, és mi magunk is, mind atomokból áll, amelyek természete titokzatos és csodálatos. és sok titkot rejt.

Előszó

Konvenciók, szimbólumok és mértékegységek

I. rész MOTIVÁCIÓ ÉS INDOKLÁS

fejezet 1.1. Kinek van szüksége rá?

fejezet 1.2. A kvantumfizika megfogalmazása az útintegrál nyelvén

fejezet 1.3. A matractól a mezőig

fejezet 1.4. A mezőtől a részecskeig és az erőig

fejezet 1.5. Coulomb és Newton: taszítás és vonzás

fejezet 1.6. Inverz négyzettörvény és lebegő 3-brán

fejezet 1.7. Feynman diagramok

fejezet 1.8. Kanonikus kvantálás és vákuum-perturbáció

fejezet 1.9. Szimmetria

1.10. Mezőelmélet görbe téridőben

fejezet 1.11. A térelmélet összefoglalása

rész II. DIRAC ÉS SPINOR

fejezet II. 1. Dirac-egyenlet

fejezet II.2. A Dirac mező kvantálása

fejezet II.3. Lorentz csoport és Weyl spinorok

fejezet P.4. A spin és a statisztika kapcsolata

fejezet II.5. Vákuumenergia, Grassmann-integrálok és Feynman-diagramok fermionokhoz

fejezet II.6. Elektronszórás és mérőinvariancia

fejezet II.7. A szelvény invarianciájának diagramos bizonyítása

rész III. RENORMALIZÁLÁS ÉS KALIBRÁLÁS

fejezet III. 1. Tudatlanságunk levágása

fejezet III.2. Renormalizálható vs. Nem renormalizálható

fejezet III.3. Ellentermékek és fizikai elmélet zavarok

fejezet III.4. Mérő invariancia: a foton nem tudja

fejezet III.5. Mezőelmélet relativisztikus változatlanság nélkül

fejezet III.6. Mágneses pillanat elektron

fejezet III.7. A vákuum polarizálása és a töltés renormalizálása

IV. rész. SZIMMETRIA ÉS A SYM

NAY INVARIANCE

fejezet IV. 1

Szimmetriatörés

A bazsarózsa mint Nambu-Goldstone bozon

fejezet IV. 3

Hatékony potenciál

Mágneses monopólus

fejezet IV.5. Nem-abeli szelvényelmélet

fejezet IV.6. Anderson-Higgs mechanizmus

fejezet IV.7. Királis anomália

V. rész. MEZŐELMÉLET ÉS KOLLEKTÍV JELENSÉGEK

V. fejezet 1. Szuperfolyékony folyadékok

fejezet V.2. Euclid, Boltzmann, Hawking és a térelmélet véges hőmérsékleten

fejezet V.3. Ginzburg-Landau kritikai jelenségek elmélete

fejezet V.4. Szupravezetés

fejezet V.5. Peierls instabilitás

fejezet V.6. Solitonok

fejezet V.7. Vortexek, monopólusok és instantonok

rész VI. MEZŐELMÉLET ÉS KONDENZÁLT ANYAG

fejezet VI. 1. Törtstatisztika, Chern-Simons terminus és topológiai térelmélet

fejezet VI.2. Quantum Hall folyadékok

fejezet VI.3. Kettősség

fejezet VI.4. sr-modellek, mint hatékony térelméletek

fejezet VI.5. Ferromágnesek és antiferromágnesek

fejezet VI.6. Felületnövekedés és térelmélet

fejezet VI.7. Zavar: replikák és Grassmann szimmetria..

fejezet VI.8. Renormalization group flow as természetes fogalom a nagyenergiájú és kondenzált anyag fizikában

VII. rész. NAGY EGYESÍTÉS

fejezet VII. 1. A Yang-Mills elmélet és a rácsmérő elmélet kvantálása

fejezet VII.2. Electroweak egyesítés

fejezet VII.3. Kvantumkromodinamika

fejezet VII.4. Nagy N bővítés

fejezet VII.5. Nagy Egyesítés

fejezet VII.6. A protonok nem tartanak örökké

fejezet VII.7. Egyesület 50 (10)

Rész VIII. GRAVITÁCIÓ ÉS TÚL A

fejezet VIII. 1. A gravitáció mint térelmélet és a Kaluza-Klein kép

fejezet VIII.2. A kozmológiai állandó problémája és a kozmikus egybeesés problémája

fejezet VIII.3. Hatékony térelmélet, mint a természet megértésének megközelítése

fejezet VIII.4. Szuperszimmetria: Nagyon rövid bevezető

fejezet VIII.5. Egy kicsit a húrelméletről, mint kétdimenziós térelméletről Következtetés

Függelék A. Gauss-integráció és a kvantumtérelmélet fő azonossága

B. függelék Rövid áttekintés csoportelmélet

C. függelék. Feynman szabályai

Függelék D. Különféle azonosságok és Feynman-integrálok

E. függelék Pontozott és nem pontozott indexek. Majorana spinor

Tárgymutató