Квантовая физика для чайников, 3-е издание
Год издания: 2026
Автор: Джоне Э. Ц.
Переводчик: Вакулко Г. А.
Издательство: Эксмо
ISBN: 978-5-04-223 168-1
Серия: Для чайников
Язык: Русский
Формат: PDF
Качество: Отсканированные страницы + слой распознанного текста
Количество страниц: 354
Описание: В этой книге читатели познакомятся с основными концепциями квантовой физики, такими как квантование энергии, корпускулярно-волновой дуализм, уравнение Шредингера, принципы матричной и волновой механики, а также с важными феноменами - квантовым туннелированием и суперпозицией. Узнают о таких достижениях науки, как квантовая электродинамика, теория поля, о роли бозона Хиггса, о том , как открытия в области квантовой физики используются в промышленности - от производства лазеров и полупроводников до квантовых компьютеров и ядерной энергетики.
Особое вннимание уделено выдающимся ученым - Планку, Эйнштейну, Борну, Фейнману, - чьи открытия заложили фундамент квантовой физики.
Книга представляет собой подробное и доступное введение в основы квантовой физики для старшеклассников и первокурсников, раскрывает ключевые этапы ее развития с начала ХХ века.
Примеры страниц (скриншоты)
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ ... ..... ..... ..... ... . .... ... ..... ... .. ... ..... ... .. ..... .. ........ 13
Об этой книге . .............. .. .. . . ...... . . . . . . .. .. . .... . . .... .. . ... . 13
Глупые предположения .. . .. .. . ...... . .. . .. . ... . .. . .. .. . . ... . .. . .. 15
Обозначения . принятые в книге .. ..... .. .... .. . .. .. .. ..... . .. . .. .. .. 15
Помимо книги ................................ . ...... . .. .. . . ... . .. . .. .. ........ 16
Навигация . .... . .............. .. .. . . ... .... . . .. ... .. ..... .. .... .. . . . . . 16
1. НАЧАЛО РАБОТЫ С КВАНТОВОЙ ФИЗИКОЙ ... .. ........................... 17
Глава 1. Что же такое квантовая физика? . . ... . ...... .. ... .. ............ 19
Классика: предквантовая физика .. . . ............ . ... . .. .. .. . . .. ..... . 20
Что делает физику квантовой ? ..... . .. . .. .. .. . .. . .. .. . . ... . .. . .. . 20
Дело масштаба, или масштаб дел ..... . .. . .. ... .... . .... . .. ......... 21
Измерения и наблюдаемые величины :
Почему ученые знают, что квантовая физика верна . .. ......... 22
Правильные эксперименты ...... . .. . .. . ...... . .. .. . .. . ......... . 23
Доверяй. но проверяй правильные тесты .......... . .......... 23
Глава 2. Стоя на плечах гигантов :
Классическая физика ... . ... . . .. ... . . . ... . . .. . . . . . . . . . .. . . . . 27
Объекты в движении : классическая механика . ... . ............ . 28
Ньютон устанавливает правила . . ................ . .. .. . .. . .. .. . 28
Кинетическая энергия и импульс .. . .. . .. .. .. . ........ .. ........ 30
Ловя волны .. .. . .... . . . . ...... . ... . . .. ... . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 33
Некоторые свойства волнового фронта ..................... . 33
Интерференция и суперпозиция волн ....... . ........... . .. .. . 35
Да будет свет ........................................................... 37
Спор о природе света: корпускулы
против колебаний ...... . ...... .. . . .. . . . ... . .. . .. .. .. . .... ...... .. .. 37
Противоречие в опыте Юнга с двумя щелями ............... 39
Удивительные уравнения Максвелла . ...... . .. .. . .. . ......... . 40
Эксперимент Майкельсона - Морли и загадочный
отсутствующий эфир . . ..... . . .. ... . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. .. . 44
Атомы: строительные кирпичи материи .... .. ..... . . .... .. . ... . .. . 46
Античный атомизм ...................................... . ......... . . 47
Химики открывают атом (воз можно) . . ... . .. . .. .. ..... . .. . .. .. .. 47
И электрон .... .. .. . .. ..... . .... .. ..... . . ..... .. .... . . . .... ... ... . .. . 48
Термодинамика: еще одна горячая тема .. . ... .... . ..... ..... .. .. . 50
Игры. в которые играют люди : Неизвестные
и неопределенности . . .. . ... . .. . .. . .. . ... . .. . ..... .. ..... . .. . ... 51
Бросок костей: Классическая вероятность . .. .. . ...... . .. . .. . 51
Неопределенности и отклонения ... ... . . .. .. . . .. ... . . ... . .. .. . 53
Глава 3. Квантовая революция . .. . . .. . . . . .... . . .... . . . ..... ...... 57
Дискретность: Проблема чернотельного излучения ........ . .. 58
Интуитивный (квантовый) скачок:
спектр Макса Планка ...... .. ... ... ..... .. . . .. .. . .. .. .. . . ... . . ... . 60
Видя свет как частицы .. ...... .. ... ... ..... . . . . .. .. .... ... . ... . . .. . .. 62
Рассеяние света на электронах: Эффект Комптона . .. . .. .. 65
Атомная модель Бора . . .. .. .. .. .. . . . ... .. . .. . .. . ... . .. . .. . .. . ... 67
Изменение электронных орбит .. .... .. .. . .. .. . .. .. .. . . .. .. . .. .. 68
Объяснение результатов с помощью модели Бора . . . . . ... . 69
Двойственная природа: Взгляд на части цы как на волны .. . .. 69
Позитрон? Дирак и образование пар ... .. ........... .. ........... . 71
Невозможно знать всё (Но можно выяснить? .. ) . .. .. . .. . ... . . .. .. . 72
Положение и импульс: принцип неопределенности
Гейзенберга .. .. . .. . . . . . . .... . . . . . . . .. .... . . . . . . .. . . .... . . . .... 72
Квантовые кости: новый взгляд на вероятность . ...... ... . .. . 75
Новый взгляд на свет: квантовая электродинамика .. . ...... . ... 77
Что же колеблется? ........... . ......... .. . . ... . . . .... . . . .. ..... .. . 77
Первые проблески КЭД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Фотон получает новую работу . .. ....... .... .... . .. .. .... .... .. . 80
Взламывая атомные части .. . .. .. . .. .. .. . .. . .. . .. .. ..... . .. . ...... . .. 83
Столкновение частиц для получения информации ... . . .. .. 84
Что удерживает атомное ядро ... .... ... . . .. .. . . .. ... . ... . . . .. .. 84
2. ОСНОВЫ : ПРИНЦИПЫ И ТЕОРИИ
КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ .... .. ... .. .. ... ... ... .. .. ... ... ....... ... 87
Глава 4. Квантовая механика:
Состояния частиц и дуализм ..... .. .. . . ..... . .. .. . . ..... ...... . 89
Квантование и квантовые числа .. .. .. . .. . .. . .. .. ..... . .. . ... . .. . .. 89
Вечно вращающийся электрон .. . .. .. .. . . .. .. . ..... .. . ... . . .. .. 90
Фермионы и бозоны .. .... .. .... ... .... ... ... ... . . .... . . . ... . . .. .. . 91
Переосмысляя корпускулярно- волновой дуализм . . . .......... 92
Происхождение корпускулярно-волнового дуализма .. . .. 92
Значение корпускулярно-волнового дуализма . . .. . ...... . .. 93
Понимая суть антиматерии ... .. ........... .. . . .. .. . . ... .. . . .. .. . .. .. 94
Глава 5. Квантовая электродинамика и то, что за ней ... 95
Квантовая теория поля : Объяснение материи и энергии . . .. .. 95
Возвращаясь к квантовой электродинамике . . .. . .. . ...... . .. 96
Изучение ядерных сил и квантовой хромодинамики .. . .. .. . 97
Бозон Хиггса ... .. . ... .... .. .... ... .. . .... ... . .... . . .... .. . .... . .. ... 98
Открывая возможности квантовой физики . . ... . . . .... .. . ... . .. 100
Да будет свет из лазеров . . .. . ... . .. . .. . .. .. .. . .. . .. . .. .. .. . .. .. 100
Управление потоком с помощью полупроводников
и транзисторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Использование ядерной энергии .. . ..... .. .. . .. . .. . ... . .. . .. .. 102
Переход на солнечну ю энергию . .. . .. . .. .. .. . .. . .. . ... . .. . .. .. 103
Глядя в будущее квантовых компьютеров . .. . . . . . .. .... .. . . . . . .. 104
Вычисления с использованием суперпозиции
состояний ...... . .. . ... . .. . .. . .. . .. .. .. . .. . .. .. .. . .. . .. . .. .. .. . .. .. 104
Поддержание и развитие квантовых компьютеров . .. . .. .. 105
Глава 6. Квантовые коты и призрачное действие:
интерпретации квантовой физики . .. . .. .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. .. 107
Вопрос о том. чему требуется интерпретация .. . . . .... .. . ... . .. 108
Интерпретация вероятности и измерения . . . .. .. . ... .. . . .. .. 108
Интерпретация эффекта наблюдателя .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. .. 108
Возвращаясь к запутанности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Открывая. что наиболее распространенная
интерпретация - это пожать плечами . .. . .. .. .. . .. .. .... .. .. . .. .. . 111
Обзор трех интерпретаций квантовой физики .. . .. .. . .. .. . .. ... 111
Самая популярная: копенгагенская интерпретация . . ... .. . 112
Занимательная интерпретация: многомировая
интерпретация . .. . .. .. . .. . ..... .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. .. . . .. .. .. . .. .. 113
Ответственный подход: Скрытые параметры .. . .. . . . . .. .. .. . 113
Непрекращающиеся дебаты и споры . .. . .. .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. ... 114
Обсуждаем (мертвого?) кота в комнате .. . .. .. .. .... .. .. . .. .. . 115
Эйнштейн и жуткое действие на расстоянии .. .... ... . . .. .. . 116
Изучая запутанные эксперименты . . . ... . . .. . ... . . ... .... . . .. . .. .. . 118
Неравенство Белла ... . .. . .. . .. . ... . .. . ..... .. .. . .. . .. .. .. . .. . .. . .. 118
Великий эксперимент Алена Аспе . .. . .. .. .. . .. . ...... .. . . .. ... 119
3. В ЧИСЛАХ: ОСНОВЫ МАТЕМАТИКИ
КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ ... ... .... ... ... ... .. .. ... ... ... .. .. ... .. . 121
Глава 7. Погружение в матрицы :
Знакомство с векторами состояния 123
Создание своих собственных векторов
в Гильбертовом пространстве . . .. ... . .. . . . . . .. . . . . . .. . . .. ... . ... .. 124
Упрощая жизнь с обозначениями Дирака . .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. .. 126
Сокращение векторов состояния в виде кет . . .. .. . .. .. . .. .. . 127
Запись эрмитова сопряжения в виде бра . ... . .. . . .. ... . ... .. 128
Умножение бра и кет: Вероятность. равная 1 . . .. .. . .. .. . .. .. 128
Охватывая все базисы: бра и кет
как безбазисные векторы состояния ... .. .. . .. . . .... .. .. . .. .. 129
Понимание некоторых соотношений
с помощью кет-векторов .. . .. . .. .. .. . .. . .. .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. .. 130
Знакомство с операторами .. . . . ... . .. . . .. . . . . . . .. . . .... .. . . . . . ..... 132
Здравствуйте. оператор: Как работают операторы . . . . .. .. 132
Я этого ожидал: Нахождение средних значений . . . . . . .. . .. 133
Рассмотрим линейные операторы .. . . . . . .. .. . .. .. .. .. . .... .. . 135
Знакомство с эрмитовыми операторами
и сопряжениями . .. . . .. ...... . ..... .. ..... .. . . .. .. ..... . . . . . .... .. . 136
Вперед и назад: Нахождение коммутаторов . .. . .. .. .. . .. . .. . .. . 137
Коммутирующие операторы .... .. . . ... .. . . .. .. .. . .. . . . .... .. .. . 137
Нахождение антиэрмитовых операторов . .. . .. .. . .. . .. .. . .. . 138
Начиная с нуля и заканчивая Гейзенбергом .. .. . .. .. . ...... . . .. . 138
Собственные векторы и собственные значения :
Что это такое . .. . .. .. . .. .. . ...... . .. . .. . ...... . .. . .. .. . .. .. . .. . ..... .. .. 141
Понимание принципа работы .. .. . . ... . .. . .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. . 143
Нахождение собственных векторов
и собственных значений . .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. .. .. . .. . .. . ..... .. . 144
Нахождение собственных значений . . .. . .. .. .. . .. . .. . ...... .. 144
Нахождение собственных векторов .. .. . .. .. .. . .. . .. . ...... .. 145
Подготовка к обращению : упрощение с унитарными
операторами . .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . . .. .. . .. .. .. . .. . .. . ...... .. 146
Сравнение матричного и непрерывного подходов . .. . ...... .. 147
Переход к непрерывному случаю
с помощью интегрального исчисления . .. .. .. . .. . . . . ...... .. 148
Делая волну . .. .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. .. .. . .. . .. . ... . .. .. 148
Глава 8. Застревая в энергетнческнх ямах . .. .. . .. . ... . . .. .. 151
Глядя в прямоугольную яму .. .. .. . .. .. . . ... . .. . .. .. . .. .. . .. . ..... .. . 152
Ловим частицы в потенциальной яме . ... . .. . .. .. . .. .. . .. . ... . . .. . 154
Связывание частиц в потенциальных ямах . . .. .. . .. . .. .. . .. . 155
Выход из потенциальных ям . . .. .. . . ... . .. . .. .. . .. .. . .. . .. ..... . 155
Ловим частицы в бесконечно глубокой потенциальной яме .. . 156
Определение энергетических уровней . .. .. . .. .. .. . .. . .. . .. . 159
Нормировка волновой функции . . . ... .. . . ... . . .. .. .. . .. . .. . .. .. 161
Добавление временной зависимости
в волновые функции . ...... .. . . .. .. . . ... .. . . .. .. . .. .. .. . .. . .. . .. . 162
Переход к симметричным прямоугольным
потенциальным ямам .. .... ... .... . . . . .. ... . . .. .. . .. .. .. . .. .. . . .. . 164
Ограниченный потенциал: взглянем
на частицы и потенциальные ступеньки . . . . .. .. ... .. . . . . . . . .... . 165
Предположим. что частица обладает
достаточной энергией .... .. . ... . .. .... . . . . . . . .. ..... .. . .. .. . .. .. 165
Случай. когда у частицы недостаточно энергии . . . ........ 170
Туннелирование через запрещенную область ..... .. . . .. ... .... 174
Столкновение со стеной: частицы
и потенциальные барьеры ... ... . . . . .. .... . .. . . . . .. .. .. . .... .. .... . .. 174
Прохождение через потенциальные барьеры
при Е > V0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
Туннелирование через потенциальные барьеры
при Е < V0 . .. . .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. . ... . . .. .. .. . 177
Несвязанные частицы: решение уравнения
Шрёдингера для свободных частиц . ... . . .. .. . . . . ... .... ... . . .. .. 179
Получение физической частицы
с помощью волнового пакета . . .. . ... . . . ... .. . . ... . .. . .. .. .. . .. . 181
Разбираем пример с гауссовым пакетом . . . .. .. . .. . ... . .. . .. 182
Глава 9. Туда-обратно с гармоническими
осцилляторами . . ... . .. . .. . ..... . ... . .. . ... . .. . .. ... . ... . . .. .. . . .... . 185
Разбираемся с гамильтонианом гармонического
осциллятора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
Классический подход к гармоническим колебаниям . . .. .. 186
Понимание полной энергии в квантовых колебаниях . .. .. 187
Рождение и уничтожение: знакомство с операторами
гармонического осцилля тора . . ... . .. . .. . .. . ...... .. .. . . .. ... . ..... 189
Следите за р и q: получение решения
для энергетических состояний . . .... . . . . . . . . .. ... . .. . . .. . . . . . . 190
Нахождение собственных состояний . . . . .. .. .. . . . . . . .. . .. . . . .. .. 192
Нахождение энергии состояния ajn) . . .. .. ..... . . ... .. . ... . . .. 192
Нахождение энергии atln) . . .. .. . .. . .. ..... .. . .. . ... . . .. .. .. . .. .. 193
Прямой вывод операторов а и at . .. .. . .. .. .. . . ... . . .. .. .. . .. .. 194
Нахождение собственных состояний энергии
гармонического осциллятора . .. . . ... . . .. .. .. . . ... . .. . .. .. . .. .. 195
Немного возбуждения : поиск первого
возбужденного состояния . . ... . .. . ... . . .. ..... . ... . . .. ... . . . ... 198
Проверка реальности: подставляем числа . . . .. . .. . .. . . ... .. 201
Глава 10. Работа с моментом импульса
на квантовом уровне ......... . . . .. . . . . . ... . . .. ..... . . .... . . .... ... 205
Построение гамильтониана .. . .. .. . .. . .. .. .. . .. . .. . ... . . .. .. .. . .. .. 206
Операторы в действии: кругом с угловым моментом . .. .. . .. .. 206
Нахождение коммутаторов Lx. Ly. ~ .... .. ... .. .. ..... ... ... .. ... .. 208
Создание собственных состояний углового момента .. . .. . .. 209
Нахождение собственных значений углового момента . . . .. .. 210
Вывод уравнений собственных состояний
С l3max И l3min · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 210
Определение вращательной энергии
двухатомной молекулы .. . .. . .. .. .. . .. .. . .. ..... . ... . . .. .. .. .. . .. 214
Нахождение собственных значений повышающего
и понижающего операторов . . .. .. .. . . ... . .. . .. .. . . ... . .. . .. .. . . ... 215
Интерпретация углового момента через матрицы . . .. .. .. . .. .. 216
Операторы повышения и понижения . .. .. . .. . ... . . .. .. .. . .. .. 218
Завершающий штрих : Переход к сферическим
координатам ...... . .. . .. . ..... .. . . ...... . . . . . . .. .. .. . . . . . . . .. .. . . 219
Закладываем (сферический) фундамент . .. ... . . . ... ..... . . .. 220
Оглавление 9
Собственные функции Lz в сферических координатах .. . 222
Собственные функции L2 в сферических координатах . . . 223
Назад к прямоугольны м координатам .. . .. . .. .. .. . .. . ... .. .. . 227
Глава 11. Головокружительное знакомство со спином .. 229
Исследование эксперимента Штерна-Герлаха
и загадка исчезнувшего пятна .. . .. . ...... . ..... .. ..... . ...... . .. . . 230
Погружаемся глубже в тему спина и собственных
состояний . . . .... ... . .. ... . .. ... .. . . ... . .. .... ... . . . . .. . . .. ... . . . . . 231
Знакомимся с половинами и целыми: поздоровайтесь
с фермионами и бозонам и ... . .. . .. . .. .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. . 232
Операторы спина: Беготня вокруг углового момента ..... . ... 235
Определение операторов спина ..... .. . . .. .. .. . .. .. . . ... . .. . . 235
Повышающие и понижающие операторы сп и на ......... . . 236
Работа со спин ом ½ и матрицами Паули . . . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. . . 236
Матрицы спина ½ ... . .. .... ... ... . .. .... ... .. .. .... . ......... . . .. . 237
Матрицы Паули . ... . .. . ...... . .. . .. . ...... . .. . ..... .. .. . .. . ... . . .. . 239
4. ПЕРЕХОД К ТРЕХМЕРНЫМ
ВЫЧИСЛЕНИЯМ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ .............. .. 241
Глава 12. Прямоугольные координаты:
решение задач в трехмерном пространстве ... .......... .. 243
Уравнение Шрёдингера в 3D ....... .. . . ... . .. . .. .. . .. .. . ...... . . .. . 243
Преобразование уравнения Шрёдингера
в прямоугольные координаты .. .. ..... .. . . .. .. .. . .. .. . . ... . .. . . 244
Разделение уравнения Шрёдингера ... . ... . . . .... .. . ... . . . ... 245
Решение для свободной частицы в 3D . ... . . .. . ... . . ... . . . . . . . .. . 246
Нахождение уравнения полной энергии .. .. ..... . .. . ...... . . 248
Добавление временной зависимости . .. . ..... .. .. . .. . ... . . .. . 249
Поиск физического решения . . .. . . .. ... . ... .. . ...... . ... . . . ... 249
Разбираемся с трехмерным прямоугольным потенциалом .. . 251
Определение энергетических уровней ... .. . . ... . ........ .. . 254
Нормировка вол новой функции . . . ... . .. . .. .. . .. .. .. . . ... . .. . . 254
Использование кубического потенциала ... .. . .. .. . . . . . . .. . . 256
Пружиним в трехмерные гармонические осцилляторы . .. . .. . 258
Потенциал трехмерной пружины . . ... . .. . .. . .. .. .. . .. . .. .. . .. . 258
Решение уравнения Шрёдингера
для трехмерной пружины . ...... .. ..... .. . . .. .. .. . .. .. . . ... . .. . . 259
Энергия трехмерного осциллятора .. . ..... .. ..... ....... . .. . . 260
Глава 13. Решение задач в сферических
координатах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Выбор сферических координат . .. . ... . .. . .. . .. .. ..... . .. . ...... . . 262
Рассматриваем центральные потенциалы
в трех измерениях .. . ... . .. ... . .. . ... . .. .... . . . . . ... . ....... ..... 263
Разбираем уравнение Шрёдингера . .... .. . ... . . . .... .. . ... . .. 263
Угловая часть \\l(r. е. ф) . .. .. . .. . ... . .. . ......... . .. . .. .. .. . .. . .. .. 265
Радиальная часть \\l(r. 0. ф) . .. .. .. . .. . .. . .. .. .. . .. .. . . ... . .. . .. .. 265
Работа со свободными частицами в трехмерном
пространстве .. . .. .. . .. . .. .. . .. .. . ..... .. .. . .. . .. .. .. . .. .. . . ... . .. . .. .. 266
Сферические функции Бесселя и Неймана .. .. . .. . .. .. . .. .. 268
Пределы для малых и больших р .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. .. 269
Работа со сферически-симметричной
прямоугольной потенциальной ямой . .. .. .. . .. .. . . .. .. .. . .. .. 270
Заглядываем внутрь прямоугольной ямы: О < r < а .. .. . .. .. . 271
За пределами прямоугольной потенциальной ямы: r > а . .. . 273
Изучаем особенности изотропного гармонического
осциллятора . ......... . .. .. .... .. . .. .. .. . . .. ..... .. . . . .. .. .... .. . . . .. . . 274
Глава 14. Простейший атом: Понимаем водород .. .. . .. ... 277
Вспоминаем атомизм ......... . . . . . ..... . . ... . . .. . ... . .. .... .. . ... . .. 278
Переходим к сути: уравнение Шрёдингера
для атома водорода .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. . .. .. .. . .. .. . . ... . .. . .. .. 279
Упрощение и разделение уравнения
для атома водорода .................................................. 281
Решение радиального уравнения Шрёдингера . . .. .. .. . .. .. 284
Нахождение разрешенных энергий атома водорода . . .. .. 288
Построение формулы радиального решения .. . . .. .. .. . .. .. 289
Обобщенный случай для водорода .. .. . .. . .. .. . .. .. . . .. .. .. . .. .. 291
Расчет энергетического вырождения .. . . .. .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. .. 294
Квантовые состояния: добавляем спин .. .. . .. .. . .. .. . .. . .. .. 295
Охота за неуловимым электроном .... . ..... .. ........... .. ...... . 297
Глава 15. Работа с множеством частиц
и групповая динамика . . .. .. . . .. ... . .. . .. . ... .... .. .. . . ... .. ...... 299
Многочастичные системы ..... . . .. ... . . . ... . . .. . ... . .. . . .. .. . .. .. . 300
Рассмотрение волновых функций и гамильтонианов ... .. 301
Нобелевская возможность:
рассматриваем многоэлектронные атомы . . .. .. . .. .. . .. .. . .. 302
Рассмотрим мощнейший инструмент: симметрию
перестановок ...... . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . . ... . .. . .. .. 303
Плавающие автомобили: Решение систем многих
различимых частиц ............................. . .. .. . .. . .. .. . .. .. 306
Жонглирование множеством идентичных частиц . .. .. . .. .. 307
Построение симметричных и антисимметричных
волновых функций ............................................... 310
Работа с идентичными невзаимодействующими частицами .. . 311
Волновые функции двухчастичных систем . .. . . .... .. ....... 312
Волновые функции систем из трех и более частиц . ...... . 313
Не всем вход разрешен : Принцип запрета Паули . .. . . . .. . . 313
Разбираемся в периодической таблице .. . . . . . .. .... . . . . . . . .. 314
Толкая систему: Teopия возмущений . .. . . . . . .. . . ..... . . . . ... . .... 315
Введение в теорию возмущений ... . .. .. .... .. ..... .. . .. ..... .. 316
Работа с возмущениями невырожденных
гамильтонианов . ... . . . . .... . . . . . . . .. .... . . . . . . .. . .. ... .. . .... . 317
Работа с возмущениями вырожденных
гамильтонианов . ..... .. ..... . .. . .. .. ..... . .. . .. .. . .. .. .. . . .. .. . .. . 320
Когда частицы сталкиваются: теория рассеяния .. ............ 321
Знакомство с рассеянием частиц и сечениями ... . .... . . .. . 322
Преобразование между системой центра масс
и лабораторной системой .. .... .. . . ... .. . ..... . ...... . .. .. . . ... 323
Отслеживание амплитуды рассеяния
бесспиновых частиц .. . .. . ... . . .. .. .. . .. .. . .. . .. ..... .. . .. ..... .. 325
Борновское приближение: спасая
волновое уравнение . . .... . . . ... . .. ...... ..... . . .. . .. . ...... . . ... 326
5. СРЕДИ ДЕСЯТКОВ ........ .... ........ ..... .. .. ..... .... ... ... 329
Глава 16. Десять важнейших пионеров
квантовой физики .. . .. .. . .. . ... . . .. .. . .. .. .. . . .. .. ..... .. . .. .. . .. .. 331
Макс Планк {1858-1947) .. .... ... .... ... ... ... . . .. .. . ... . .. . .. .. . .. .. 331
Альберт Эйнштейн (1879-1955) . . .. .. ..... .. . ..... . .. .. .. .......... 332
Нильс Бор (1885-1962) .............................................. 332
Луи де Бройль {1892-1987) .. .. . .... .. .... ... . ..... ..... .. . ......... 333
Вернер Гейзенберг (1901-1976) . . .. .. . . ... . .. . ... . . .. .. .. . .. .. . . .. . 333
Эрвин Шрёдингер (1887-1961) . .. .. .. . .. .. .. . .. . .. . .. .. .. ..... . .. . . 334
Поль Дирак (1902-1984) . . .... . . . ... . . . . . . . . . . .. .. . . . . . .. . ... .. 334
Макс Борн (1882-1970) ... .... ... .... .. . . .. ... . .. . ..... .. .. . ..... . ... 335
Ричард Фейнман (1918-1988) ... . . .. .. .. . .. .. . .. . .. .. . .. .. . .. ..... . . 335
Мюррей Гелл - Манн (1929- 2019) .. . .. .... . . . ... . .. ... . ........ . .... 336
Глава 17. Десять триумфов квантовой физики . . . ... . .. .. . 337
Корпускулярно-волновой дуализм . . .. .. .. . . .. .. ..... .. . .. .. . . .. . 337
Фотоэффект . .. . .. ... .... .. ..... .. . . .. .. .... ... . . .. .. . .. .. .. . .. .. . 337
Постулирование спина ... .... .. ...... . .... ... . ........ .. .. . ......... 338
Отличия между законами Ньютона и квантовой физики ..... 338
Принцип неопределенности Гейзенберга . . .. .. . .. .. .. . . .. .. . .. . 339
Квантовое туннелирование . ... ... ...... . ... .. .. ...... . . ..... ... . .. 339
Дискретный спектр атомов ...... . .. .. .. . .. .. . . .. .. ..... .. . .. ..... .. 340
Гармонический осциллятор ..... . ...... . .. .. . ..... . .. .. .. ..... . .. .. 340
Прямоугольные ямы ... ... .......... . . .. ... .. . ... . . . .. .... . . ..... . ... 341
Кот Шрёдингера ... . .. . .. .. ..... . .. . .. .. ..... . ...... . . .. .. .. . .. . .. 341
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ .. .. ..... ... ... .. ... .. .. ..... .... . 342
БЛАГОДАРНОСТИ ........ ... ...... .... .. ..... .. ... .... .... . ..... 350
