Шрьодингер уравнение - ∀ X, Y, Z
Според фолклор, толкова популярна сред физиците, това се е случило така: през 1926 г., теоретичен физик Ервин Шрьодингер говори на научен семинар в университета в Цюрих. Той говори за странните новите идеи, кръжи във въздуха, че микрокосмос обекти често се държат по-скоро като вълни от частици. Тук думата е поискал учител на средна възраст, и каза: "Шрьодингер, са да не се види, че всички тези глупости? Или всички ние не сме се знае, че вълните - те дори вълните на вълновото уравнение "Шрьодингер го взе като лична обида, а е заел с разработката вълна уравнение, за да опише на частицата в квантовата механика - и блестящо се справя с тази задача.
Тук е необходимо да се направи уточнение. В нашия всекидневен свят, енергията се пренася по два начина: по въпроса, когато се движат от място на място (например каране на локомотив или на вятъра) - по такъв предаване на властта включваща частици - или вълни (като радио вълни, които се предават от мощни предаватели и уловени антени нашите телевизори). Това означава, че в макрокосмоса, където живеем с вас всички енергийни носители, е строго разделени на два типа - на еритроцитите (състоящи се от материални частици) или вълна. В този случай, всяка вълна се описва с уравненията на специален вид - вълна уравнения. Без изключение, всички вълната - океански вълни, сеизмични вълни на рок радио вълни от далечни галактики - са описани от един и същи вид на вълна уравнения. Това уточнение е необходимо, за да стане ясно, че ако искаме да представим феномените на субатомно света по отношение на разпределението на вероятността на вълните (вж. Квантовата механика), тези вълни също трябва да бъде описан от съответен вълново уравнение.
Шрьодингер прилага към понятието вероятност вълни класическа диференциално уравнение на вълновата функция и стана известен уравнение, което носи неговото име. Точно както нормално уравнение описва размножаване на вълновата функция, например, на вълните на повърхността на водата на уравнението на Шрьодингер описва размножаване вероятността на вълната за намиране на частиците в даден момент в пространството. Пиковете на вълната (точката на максималната вероятност) показват, където пространството е вероятно да бъде на частиците. Въпреки, че уравнението на Шрьодингер се отнася до областта на висшата математика, е толкова важно за разбирането на съвременната физика, аз все още не бих дал тук - в най-простата си форма (така наречената "едномерна стационарен Шрьодингер уравнение"). Горната вълна функцията на вероятностно разпределение, обозначена с гръцката буква ( "PSI"), е решение на диференциално уравнение (не се притеснявайте, ако не разбирате най-важното - да го вземат на вяра, че това уравнение показва, че вероятността да се държи като вълна) :
където - разстоянието - константа на Планк. и, и - съответно масата общата енергия и потенциалната енергия на частицата.
Боядисване квантовата събития, които ни дава уравнението на Шрьодингер е, че електроните и други елементарни частици се държат като вълни на повърхността на океана. С течение на времето, дължината на вълната на пика (съответстваща на мястото, което най-вероятно ще бъде на електрони) се движи в пространството, в съответствие с уравнението на вълната, който описва този. Това е, което ние сме традиционно считаните за частицата в квантовия свят се държи в много отношения като вълна.
Въпреки това, представете си, и приемат, че нещо като електрон се държи като вълна, не е толкова просто. В ежедневието ние сме изправени пред един частица или вълна. Топката - тя е част, звука - това е една вълна, и това е всичко. В света на квантовата механика, нещата не са толкова прости. В действителност - и този експеримент скоро показа - в квантовия свят предприятието, различна от обичайните нашите обекти, както и да имат различни свойства. Светлината, която се използва да се вълна, понякога се държи като частиците (който се нарича фотон) и частици като електрона и протона могат да се държат като вълни (вж. Принципът на комплементарност).
Този проблем обикновено се нарича двойна или двойнствена природа вълна-частица на квантовата частици, които са специфични за това, изглежда да имат всички удобства на субатомно света (вж. Теорема на Бел). Ние трябва да разберем, че нашите обикновени интуиции в микрокосмос какви форми могат да отнесат въпроса и как тя може да доведе просто не се прилагат. Фактът, че ние използваме вълновото уравнение, за да опише движението на частици, които са свикнали с мислене - ярък доказателство. Както е отбелязано във въведението, има много противоречия. В крайна сметка, ние нямаме основание да вярваме, че това, което виждаме в макроса, трябва да се играе с точност на нивото на микрокосмоса. Независимо от това, двойствената природа на елементарни частици остава един от най-объркващи и смущаващи аспекти на квантовата механика, за много хора, и това е преувеличено да се каже, че всички неприятности започна с Ервин Шрьодингер.
Енциклопедия Джеймс Трефил "Природата на науките. 200 от законите на Вселената. "