Mekkanika kwantistika

Il-mekkanika kwantistika hi teorija fiżika li bdiet tiżviluppa fil-bidu tal-ewwel nofs tas-seklu 20 biex tispjega l-imġiba tal-materja u tal-enerġija fuq skali atomiċi. Din it-teorija twieldet minħabba li l-mekkanika klassika ma setgħetx tagħti spjegazzjoni għall-fenomeni li għandhom x'jaqsmu mar-radjazzjoni minn korp iswed, l-effett fotoelettriku, is-sħana speċifika tas-solidi, l-effett Compton, l-ispettri atomiċi u l-istabbiltà tal-atomu li dehru f'diversi esperimenti li saru bejn l-1900 u l-1930.

Mill-esperimenti li twettqu fl-ewwel 30 sena tas-seklu 20 kien jidher ċar li xi postulati fundamentali tal-mekkanika klassika kienu inadegwati għal kollox għar-rappreżentazzjoni ta' xi fenomeni fiżiċi ġodda. Infatti feġġew fenomeni li ma setgħux jitfissru klassikament bħal pereżempju l-imġiba partiċellari tad-dawl jew l-eżistenza ta' livelli diskreti tal-enerġija.

Bejn 1900 u 1925, ġew żviluppati xi teoriji ewristiċi biex jispjegaw il-fenomeni osservati. Għalihom sikwit kien ikun hemm bżonn tal-adozzjoni ta' postulati arbitrarji, mhux imnissla direttament mill-postulati tal-mekkanika klassika . Din il-ġabra ta' teoriji saret tissejjaħ il-mekkanika kwantistika qadima (bl-Ingliż old jew early quantum mechanics). Fost il-fiżiċi li taw kontribużżjoni għall-iżvilupp tal-mekkanika kwantistika qadima nistgħu insemmu lil Max Planck, Niels Bohr, Albert Einstein, Peter Debye, Arthur Compton, Louis Victor de Broglie u Arnold Sommerfeld.

Fl-1926-1927 il-fiżiċi Werner Heisenberg u Erwin Schrödinger żviluppaw rispettivament it-teoriji msejħin "Mekkanika tal-matriċi" u "Mekkanika ondulatorja" jew "Mekkanika tal-mewġ". Dawn ir-rappreżentazzjonijiet differenti (imma ekwivalenti) jikkostitwixxu l-formulazzjoni moderna tal-mekkanika kwantistika. Fil-perjodu 1925-1930, it-teorija ġiet formalizzata bl-adozzjoni ta' postulati fundamentali permezz tax-xogħol tal-fiżiċi u matematiċi Paul Adrien Maurice Dirac, John Von Neumann u Hermann Weyl.

Fl-1948 il-fiżiku Richard Feynman żviluppa rappreżentazzjoni oħra differenti li testendi xi kunċetti klassiċi, imsejħa "Integral fuq il-mogħdijiet", .

Il-mekkanika kwantistika tvarja b'mod radikali mill-mekkanika klassika fis-sens li ma tbassarx ir-riżultati tal-kejl ta' kwantitajiet fiżiċi imma tagħti biss il-probabbiltà ta' kull riżultat possibbli (interpretazzjoni ta' Kopenħagen). Din il-kundizzjoni ta' inċertezza mhux ġejja minn nuqqas ta' informazzjoni li jkollu l-isperimentatur fuq il-kundizzjonijiet inizjali tas-sistema fiżika li jkun qiegħed josserva, imma hi karatteristika fundamentali tas-sistemi fisiċi. It-teorija għalhekk tipprevedi li r-riżultati ta' kejl ma jkunux għall kollox arbitarji, imma imħaddnin f'sett ta' valuri li għandhom probabbilitajiet ta' preżentazzjonijiet diversi. Is-sistemi mela huma deskritti bħala soprapożizzjoni ta' bosta stati li kull wieħed minhomm iwassal fil-mument biss meta ssir l-osservazzjoni għal riżultat differenti tal-kejl. Dan il-mod ġdid kif ninterpretaw il-fenomeni kien l-oġġett ta' diskussjonijiet numerużi qalb il-komunità xjentifika kif tixhed l-eżistenza ta' interpretazzjonijiet diversi tal-mekkanika kwantistika. L-osservazzjoni mela għandha effetti importanti fuq is-sistema osservata: marbut ma' dan il-kunċett ġdid hemm l-impossibbiltà li nkunu nafu eżattament l-iżvilupp ta' sistema, espressa fil-prinċipju ta' indeterminazzjoni .

Introduzzjoni

Il-mekkanika kwantistika tgħaqqad fiha kumpless ta' teoriji fiżiċi imfassla fl-ewwel nofs tas-seklu 20 li jiddeskrivu l-imġiba tal-materja fuq livell mikroskopiku, fuq skali ta' kejl żgħar ħafna, ngħidu aħna, it-tul tal-atomu, jew l-enerġija bejn atomu u ieħor, fejn ma jibqgħux japplikaw l-ipoteżijiet tal-mekkanika klassika. Tipprovdilna mezz biex ninterpretaw u nikkwantifikaw fenomeni li, fil-fehma tal-parti kbira tal-fiżiċi kontemporanji, ma jistgħux jiġu ġġustifikati bil-mekkanika klassika, li l-previżjonijiet tagħha ma jaqblux mar-riżultati sperimentali kompletament.

Il-mekkanika għandha l-kwalità speċjali li l-istat u l-evoluzzjoni ta' sistema fiżika huma deskritti b'mod intrinsekament probabbilistiku. Spiss meta nippruvaw nimmaġinaw l-imġiba ta' partiċella inġibu quddiem għajnejna il-"funzjoni tal-mewġa" jew il-"mewġa tal-probabbiltà". Però, fil-każi iżjed ġenerali, din l-istampa "konkreta" irridu nibdluha f'waħda iżjed "astratta", li fiha l-fażi komplessa oxxillanti (il-"mewġa tal-probabbiltà") hi assoċjata ma' kwantitajiet, bħall-ispin, li, għall-kuntrarju tal-pożizzjoni u l-momentu li jikkaratterizzaw il-funzjoni tal-mewġa tas-soltu, m'għandux ekwivalenti klassiku.

In-natura assolutament ġdida tal-probabbiltà li jkollha tidħol fil-mekkanika kwantistika tidher ċara fid-differenza bejn taħlita statistika, li tikkorispondi għall-kunċett klassiku tal-probabbiltà, u soprapożizzjoni koerenti. Wieħed mill-effetti l-iżjed famużi ta' dan il-kunċett ġdid ta' probabbiltà insibuh f'dak li nsejħulu l-prinċipju ta' indeterminazzjoni ta' Heisenberg: jeżistu pari ta' varjabbli (li ngħidu li mhumiex kompatibbli bejniethom ), bħall-pożizzjoni u l-impuls ta' partiċella, fejn il-valuri tagħhom bil-prinċipju ma jistgħux ikun magħrufa fl-istess ħin b'preċiżjoni arbitrarja, indipendentement mill-akkuratezza sperimentali li biha jsir il-kejl . Hekk naraw li l-karattru probabbilistiku tal-mekkanika kwantistika, jippermeja din it-teorija ġdida mis-sisien tagħha.

Il-mekkanika kwantistika tneħħi wkoll id-distinzjoni bejn partiċelli u mewġ li kienet tikkaratterizza l-fiżika sas-seklu XIX. Min-naħa waħda, l-evoluzzjoni temporali ta' sistema kwantistika hi evoluzzjoni deterministika b'fażi oxxillanti — il-karattru ondulatorju — ta' distribuzzjoni ta' probabbiltà; min-naħa l-oħra, ir-reazzjoni għal kejl ta' osservabbli ta' sistema kwantistika tidher b'mod diskret — il-karattru korpuskolari. Hekk, pereżempju, l-evoluzzjoni temporali mhux biss ta' raġġ tad-dawl imma wkoll ta' raġġ ta' elettroni jew anki elettron wieħed, turi l-karatteristiċi tipiċi tal-mewġ (fenomeni ta' interferenza u diffrazzjoni). Imma fl-istess ħin, meta nkejlu kwantitajiet estensivi ma nisbux fluss kontinwu imma sensiela ta' kwanti (mil-Latin quantum, kwantità, minn fejn ġej l-isem tat-teorija), kemm għall-elettroni, li mela ma jisfgħux mifruxin mal-ispazju kollu bħal f'distribuzzjoni ta' probabbiltà ondulatorja vera, u kemm għall-fotoni, il-kwanti tar-raġġ tad-dawl.

Din-natura doppja nsejħulha duwaliżmu mewġa-partiċella, terminu li għadu jiddeskrivi l-paradoss li tlaqqam hekk qabel il-formulazzjoni kompleta tal-mekkanika kwantistika, li fiha ż-żewġ aspetti dehru li kienu f' kontradizzjoni irriduċibbli bejniethom.

Deskrizzjoni tat-teorija

Fil-mekkanika klassika, l-istat ta' partiċella jiġi definit permezz tal-valur eżatt taż-żewġ kwantitajiet osservabbli, il-pożizzjoni u l-impuls (varjabbli kanoniċi); fil-mekkanika kwantistika, minflok, l-istat ta' partiċella hu deskritt (fir-rappreżentazzjoni ta' Schrödinger) b'funzjoni tal-mewġa. Din m'għandhiex tifsira fiżika, waqt li modulu kwadrat tagħha għandu għax jagħti d-distribuzzjoni tal-probabbiltà tal-osservabbli l-pożizzjoni: għal kull punt tal-ispazju, jassenja l-probabbiltà li nsibu l-partiċella f'dak il-punt, meta nkejlu l-pożizzjoni tagħha. Is-sinjifikat ta' din il-probabbiltà jista' jiġi mfisser kif ġej: Kieku jkollna għad-dispożizzjoni tagħna numru infinit ta' sistemi identiċi u nagħmlu l-istess kejl fuq is-sistemi kollha fl-istess ħin, id-distribuzzjoni tal-valuri miksuba hi propju il-modulu kwadrat tal-funzjoni tal-mewġ. Bl-istess mod, il-modulu kwadrat tat-trasformata ta' Fourier tal-funzjoni tal-mewġa tagħti d-distribuzzjoni tal-probabbiltà tal-impuls tal-istess partiċella.

In ġenerali, it-teorija kwantistika tagħti informazzjoni dwar il-probabbiltà li niksbu valur meta nkejlu kwantità osservabbli (kultant, nistgħu niksbu l-valur eżatt bil-probabbiltà ta' 100%). Mill-proprjetajiet tat-trasformata ta' Fourier nistgħu naraw li iżjed ma d-distribuzzjoni tal-probabbiltà tal-pożizzjoni ta' partiċella tkun konċentrata (il-partiċella kwantistika tkun lokalizzata tajjeb), iżjed titwessa' d-distribuzzjoni tal-impulsi, u viċeversa. Dan hu eżempju tal-prinċipju ta' indeterminazzjoni ta' Heisenberg: hu impossibbli li noħolqu funzjoni tal-mewġa lokalizzata tajjeb kemm fil-pożizzjoni u kemm fl-impuls.

Il-funzjoni tal-mewġa li tiddeskrivi l-istat tas-sistema tista' tinbidel mal-mogħdija taż-żmien. Pereżempju, partiċella li timxi fi spazju vojt hi deskritta minn funzjoni tal-mewġa kostitwita minn pakkett ta' mewġ iċċentrat fuq pożizzjoni medja. Meta jgħaddi l-ħin iċ-ċentru tal-pakkett ta' mewġ jimxi, b'mod li l-partiċella tista' wara tkun lokalizzata f'pożizzjonijiet differenti. L-evoluzzjoni temporali tal-funzjoni tal-mewġa hi deskritta mill-ekwazzjoni ta' Schrödinger.

Xi funzjonijiet tal-mewġa jiddeskrivu distribuzzjonijiet ta' probabbiltà li huma kostanti fil-ħin. Ħafna sistemi ttrattati fil-mekkanika klassika jistgħu jiġu deskritti minn dawn il-mewġ stazzjonarji. Pereżempju , elettron f' atomu mhux eċċitat hu deskritt klassikament bħala partiċella li ddur madwar in-nukleju tal-atomu, waqt li fil-mekkanika kwantistika hu deskritt minn mewġa stazzjonarja li tikkorispondi ma' funzjoni ta' distribuzzjoni mogħnija minn simmetrija sferika b'rispett għan-nukleju. Din l-intuwizzjoni hi l-bażi tal-mudell atomiku ta' Bohr.

Minkejja li l-preżenza ta' funzjoni tal-mewġa ma tħalliniex inbassru a priori ir-riżultat, kull kejl iwassalna għal valur definit (u mhux pereżempju għall-valur medju). Dan il-problema, li sikwit jissejjaħ il- problema tal-kejl, welled wieħed mill-iżjed dibattiti intellettwali profondi u komplessi fl-istorja tax-xjenza. Hawn nillimitaw ruħna għall-approċċ standard għal dan il-problema, msejjaħ l-interpretazzjoni ta' Kopenħagen.

Skond din l-interpretazzjoni, meta jsir kejl ta' osservabbli, il-parti tal-funzjoni tal-mewġa pertinenti għal dan l-osservabbli "tikkrolla" fuq il-funzjoni tal-mewġa, li nsejħulha l-awtofunzjoni tal-osservabbli mkejjel, li tagħti l-ikbar probabbiltà (ġrajja ċerta) lill-valur miksub b'dak il-kejl. Dan hu interpretat bħala xiehda tal-fatt li l-kejl jipperturba s-sistema: meta jsir il-kejl, is-sistema jaqa' ċertament fl-istat li fih ħallieh l-istrument tal-kejl (evoluzzjoni temporali apparti). Dan l-istat jissejjaħ ukoll awtostat tal-osservabbli mkejjel, bi qbil terminoloġiku mal-formulazzjoni assjomatika ta' Dirac-Von Neumann fejn dan l-istat hu rappreżentat b'awtovettur tal-operatur linjari awtoaġġunt (fuq l-ispazju ta' Hilbert tal-vetturi ta' stat) li hu assoċjat mal-osservabbli li qegħdin insemmu (ara l-quddiem).

Pereżempju ejjew nieħdu partiċella miexja ħielsa fl-ispazju, b'ċerti distribuzzjonijiet ta' probabbiltà għall-pożizzjoni u l-veloċità u nissoponu li nkejlu l-pożizzjoni tagħha u niksbu ċertu valur x. Allura, nistgħu nipprevedu li malajr ħafna wara, il-kejl tal-pożizzjoni żgur jagħti l-istess riżultat bħal ta' qabel: il-funzjoni tal-mewġa tikkrolla fuq punt u tagħti 'l dak il-punt probabbiltà ċerta.

Il-kroll tal-funzjoni tal-mewġa meta jsir kejl mhuwiex deskritt mill-ekwazzjoni ta' Schrödinger, li tistabilixxi biss l-iżvilupp tal-evoluzzjoni temporali. Infatti, din l-ekwazzjoni hi strettament deterministika, fis-sens li minnha hu possibbli li nipprevedu l-forma tal-funzjoni tal-mewġa f'kull waqt wara. In-natura probabbilistika tal-mekkanika kwantistika titfaċċa, imbagħad, fl-att tal-kejl.

Minn-naħa l-oħra, il-prinċipju ta' indeterminazzjoni ta' Heisenberg iwassal għall-kunċett ta' osservabbli inkompatibbli: jittratta fuq pari ta' osservabbli li l-għarfien totali ta' wieħed minhom iwassal għan-nuqqas totali tal-għarfien tal-ieħor. Fil-każ ta' qabel, il-kejl tal-pożizzjoni iwassal għall-injoranza kompluta fuq il-velocità. Bl-istess mod l-enerġija hi inkompatibbli mal-intervall ta' ħin li fiha l-enerġija tinbidel. Fi kliem ieħor, il-kroll tal-funzjoni tal-mewġa assoċjata ma' osservabbli, twassal għal funzjoni ta' distribuzzjoni uniformi, fuq id-dominju ta' definizzjoni kollu, għall-osservabbli konjugata magħha.

Interpretazzjonijiet oħra tal-mekkanika kwantistika, differenti mill-interpretazzjoni ta' Kopenħagen, huma msemmija fl-aħhar ta' dan l-artiklu.

Formulazzjoni matematika

L-istruttura formali tal-Mekkanika Kwantistika nafuha prinċipalment lil Paul Adrien Maurice Dirac u lil John von Neumann. Minn din il-formulazzjoni jsegwi li l-istati possibbli msejħin "proprji" ta' sistema kwantistiku huma rappreżentati minn vetturi unitarji (jiġifieri ta' norma 1) identifikati sa fażi komplessa, imsejħin vetturi tal-istat, li jagħmlu parti minn spazju ta' Hilbert kompless u separabbli (imsejjaħ spazju tal-istati). Jekk irridu ninkludu wkoll il-vetturi fl-ispazju ta' Hilbert li n-norma tagħhom mhijiex 1 fl-identifikazzjoni mas-sett ta' stati kwantistiċi, nistgħu ngħidu li kull stat tas-sistema jikkorrispondi ma' raġġ fl-ispazju ta' Hilbert (jiġifieri klassi ddefinita tajjeb li fiha il-vetturi kollha li jiddiferixxu biss bejniethom b'fattur kompless moltiplikattiv). L-evoluzzjoni ta' stat kwantistiku hi deskritta mill-ekwazzjoni ta' Schrödinger, fejn il-Hamiltonjana, jiġifieri l-operatur li jikkorrispondi mal-enerġija totali tas-sistema, għandu rwol ċentrali.

Kull kwantità osservabbli hi rappreżentata minn operatur awtoaġġunt linjari li jaġixxi fuq l-ispazju tal-istati. Kull awtostat ta' osservabbli jikkorrispondi ma' awtovettur (normalizzat) wieħed tal-operatur, u l-awtovalur tiegħu jikkorrispondi mal-uniku valur li jista' jagħti l-kejl ta' dak l-osservabbli f'dak l-awtostat. Jekk l-ispettru tal-operatur hu diskret ngħidu li l-osservabbli jista' jkollu biss awtovaluri diskreti.

Il-probabbiltà li waqt kejl is-sistema jikkrolla fuq l-awtovalur tal-osservabbli mkejjel tingħata mill-kwadrat tal-valur assolut tal-prodott intern bejn il-vettur tal-istat qabel il-kejl u l-vettur li jikkorrispondi ma' dak l-awtovalur li rridu nkunu nafu l-probabbiltà li jidher.

Estensjoni tal-Mekkanika Kwantistika

Il-formulazzjoni originarja mhux kompatibbli mat-teorija tal-relattività ta' Einstein, però il-prinċipji tal-Mekkanika Kwantistika jistgħu jiġu reinterpretati fil-kwadru tar-relattivitá ristretta, biex niksbu t-teorija kwantistika tal-kampi.

It-teorija kwantistika tal-kampi li tittratta l-interazzjonijiet elettromanjetiċi nsejħulha l-elettrodinamica kwantistika (QED). Din kapaċi li tispjega mill-bidu kemm l-interazzjonijiet kimiċi u kemm l-interazzjonijiet bejn il-materja u r-radjazzjoni.

It-teorija kwantistika tal-interazzjonijiet qawwija li jgħidulha kromodinamika kwantistika (QCD), tittratta l-interazzjonijiet subnukleari: kwark u gluwoni.

Ukoll il-forzi elettromanjetiċi u l-forza nukleari dgħajfa jistgħu jiġu unifikati, fil-forma tagħhom kwantizzata, f'teorija kwantistika tal-kampi waħda: it-teorija elettrodgħajfa.

L-unifikazzjoni tal-Mekkanika Kwantistika mal-gravità, u hekk mar-teorija tar-relattività ġenerali, li twassal għat-Teorija ta' Kollox jew it-Teorija tal-Unifikazzjoni l-Kbira (GUT), sa issa għadha ma twettqitx.

Applikazzjonijiet

Il-parti kbira tat-teknoloġiji moderni huma bbażati fuq il-mekkanika kwantistika. pereżempju il-laser, il-mikroskopju elettroniku u r-riżonanza manjetika nucleari. Ukoll, ħafna kalkuli tal-kimika komputazzjonali huma bbażati fuq din it-teorija.

Ħafna mill-fenomeni studjati fl-istruttura tal-materija huma kwantu-meckaniċi, u ma hemmx mudell soddisfaċenti għalihom fil-fiżika klassika. Fost dawn il-fenomeni nsemmu is-superkonduttività u s-semikonduttività. L-istudju tas-semikondutturi wassal għall-invenzjoni tad-diodi u tat-transisturi, li huma indispensabbli għall-elettronika moderna.

Ir-riċerki l-iżjed innovativi, bħal issa, huma dawk li jistudjaw metodi biex jimmanipulaw direttament l-istati kwantistiċi. Saru ħafna sforzi għall-iżvilupp ta' krittografija kwantistika, li, kieku tirnexxi, tiggarantirixxi trasmissjoni żgurissma tal-informazzjoni, fis-sens li l-informazzjoni ma tkunx tista' tiġi interċettata mingħajr ma fl-istess ħin tiġi modifikata. Hemm tfittix ieħor b'għan iżjed diffiċli fl-iżvilupp ta' kompjuters kwantistiċi, ibbażati fuq kalkulu kwantistiku li jistgħu iwettqu operazzjonijiet komputazzjonali b'effiċjenza ikbar mill-kompjuters klassiċi. Fl-2001 ġie magħmul krikk kwantistiku jaħdem, verżjoni kwantistika tal-krikk Brownjan.

Dibattitu filosofiku

Il-paradoss famuż tal-qattus ta' Schrödinger b'illustrazzjoni skematika tal-qattus f'soprapożizzjoni bejn l-istati "qattus ħaj" u "qattus mejjet".

Mill-bidu nett, il-kunċetti għal kollox kontrointwittivi tal-mekkanika kwantistika welldu ħafna dibattiti filosofiċi komplessi. Hemm diversi "interpretazzjonijiet" tal-mekkanika kwantistika li jfittxu, b'modi differenti, li jagħmlu pont bejn il-mod kif il-formaliżmu tat-teorija jidher li jiddeskrivi d-dinja fiżika u l-imġiba "klassika" li naraw fuq livell makroskopiku. Li dak li għedna fuq hu, effettivament , problema (konċettwali u formali), kien diġà deher fl-1935 meta Erwin Schrödinger ħareġ bil paradoss li jgib ismu, il-paradoss tal-qattus ta' Schrödinger. Kien hemm ħafna diskussjonijiet ukoll, fuq il-pekuljarità interessanti tat-teorija, il-fatt li l-mekkanika kwantistika tidher li mhijiex lokali. Din il-karatteristika dehret mill-"paradoss" famuż propost minn Albert Einstein, Podolsky u Rosen, ukoll- fl-1935, li jissejjaħ il-paradoss EPR mill-inizjali tat-tliet fisiċi.

L-interpretazzjoni ta' Kopenħagen hi l-iżjed magħrufa u famuża mill-interpretazzjonijiet tal-mekkanika kwantistika, u għalhekk insejjħulha l-"interpretazzjoni standard". Il-formulazzjoni tagħha ġiet inkorporata wkoll fil-postulati tal-teorija. Din l-interpretazzjoni hi miġbura minn diversi riflessjonijiet filosofiċi, proposti minn fisiċi famużi, li kollha kellhom xi rabta mal-belt ta' Kopenħagen. L-iżjed famużi fosthom kienu: Niels Bohr, Heisenberg, Max Born, Pascual Jordan u Wolfgang Pauli. Min-naħa l-oħra, l-interpretazzjoni ta' Kopenħagen qatt ma' tħabbret fil-forma ta' llum, minn dawn il-fisiċi, minkejja li l-ħsiebijiet tagħhom kellhom bosta xeħtiet komuni magħha. B'mod partikulari, l-idea ta' Bohr kienet ħafna iżjed komplikata mill-interpretazzjoni ta' Kopenħagen, u tista' titqis separatament bħala l-interpretazzjoni tal-komplementarità fil-mekkanika kwantistika.

Albert Einstein, minkejja li kkontribwixxa għat-twelied tal-mekkanika kwantistika, dejjem kien jikkritika t-teorija mill-punto di vista konċettwali. Għal Einstein kien inkonċepibbli li teorija fiżika tista' tkun valida u kompluta biex tiddeskrivi r-realtà, jekk ittina sempliċi probabbiltà li nosservaw xi ġrajjiet u din il-probabbiltà mhux statistika imma ontoloġika. Il-kritika ta' Einstein tirreferi għall-mekkanika kwantistika fl-"interpretazzjoni" ta' Bohr u tal-iskola ta' Kopenħagen (dak iż-żmien ma kienx hemm interpretazzjonijiet apprezzati daqsha), u għandna nifhmu l-"paradoss EPR" f'dan il-kuntest.

Einstein ma acċettax ukoll l-assunt tat-teorija li xi ħaġa teżisti biss jekk tiġi osservata. Einstein sostna li r-realtà (magħmula mill-materja, radiazzjoni, eċċ...) hu element oġġettiv, li jeżisti indipendentiment mill-preżenza jew le ta' osservatur u indipendentiment mill-interazzjonijiet li jista' jkun hemm ma' materja jew radiazzjoni oħra. Bohr għall-kontrarju sostna li r-realtà (mill- punto di vista tal-fiżiku) teżisti jew turi ruħha biss fil-mument li tiġi osservata għaliex ma hemmx lanqas fil-prinċipju metodu ieħor biex nistabbilixxu jekk xi ħaġa teżistix mingħajr ma nosservawha. Baqgħet famuża, fid-dibattiti twal u sħan immexxija minn Einstein ue Bohr, il-mistoqsija ta' Einstein immirata l-iżjed lejn Bohr "Allura inti ssostni li l-qamar ma jeżistix meta ħadd ma jkun qiegħed josservah?" Bohr wieġeb li ma nistgħux nagħmlu din il-mistoqsija għax konċettwalment ma nistgħux nirrisponduha.

L-Interpretazzjoni ta' Ħafna Dinjiet tal-mekkanika kwantistika issostni, minflok, li ma' kull att ta' kejl, l-univers tagħna jinqasam f'mirjadu ta' universi paralleli, wieħed għal kull riżultat possibbli għall-proċess ta' kejl. Din l-interpretazzjoni ħarġet minn artiklu tal-1956 miktub minn Hugh Everett III. Minħabba l-mod ambigwu ħafna li bih it-teorija kienet imfissra f'dan l-artiklu ma saritx famuża sa meta kienet "riskoperta" fis-snin '70 minn De Witt u Graham li fissru it-teorija b'manjiera iżjed kompluta u formalment soddisfaċenti.

Minkejja li l-mekkanika kwantistika kellha ħafna suċċessi ma tistax titqis bħala teorija definittiva. Żewġ limiti fundamentali tal-teorija, li kienu diġà intebħu bihom l-istess xjenzati li fformulawha, huma l-inkompatibilità tagħha mat-teorija tal-relattività Einsteinjana u l-inkapacità tagħha li tiddeskrivi sistemi fejn in-numru ta' partiċelli preżenti jinbidel mal-ħin.

It-teorija kwantistika tal-kampi tirrappreżenta estensjoni tal-mekkanika kwantistika li tieħu kont tal-effetti assoċjati mal-invarianza permezz ta' trasformazzjonijiet ta' Lorentz li huma meħtieġa mir-relattività ristretta (fosthom in-non konservazzjoni tan-numru ta' partiċelli) imma għad m'hemmx estensjoni tal-mekkanika kwantistika li tieħu kont tar-relattività ġenerali.

L-unifikazzjoni taż-żewġ teoriji, dik li msejħa teorija kwantistika tal-gravitazzjoni hi wieħed mill-għanijiet l-iżjed importanti għall-fiżika tas-seklu XXI. Ovvjament, billi hemm bosta konfermi sperimentali taż-żewġ teoriji, it-teorija unifikata trid tinkludi t-tnejn l-oħra bħala approssimazzjonijiet, meta l-kondizzjonijiet ixaqilbu lejn waħda jew l-oħra.

Kronoloġija

• 1900: Max Planck jintroduċi l-idea li l-emissjoni u l-assorbiment tal-enerġija elettromanjetika huma kwantizzati, u hekk jirnexxilu jiġġustifika teorikament il-liġi empirika li tidddeskrivi d-dipendenza fuq il-frekwenza tal-enerġija tar-radjazzjoni mitfugħa minn korp iswed.
• 1905: Einstein jispjega l-effett fotoelettriku fuq il-bażi tal-ipoteżi li l-enerġija tal-kamp elettromanjetiku hija ttrasportata minn kwanti ta' dawl (li fl-1926 bdew jissejħu fotoni).
• 1913: Bohr jinterpreta l-linji spettrali tal-atomu tal-idroġenu, billi juża l-kwantizzazzjoni tal-muviment orbitali tal-elettron.
• 1915: Sommerlfeld jiġġeneralizza l-metodi preċedenti ta' kwantizzazzjoni u jintroduċi dawk li nsibuhom bħala r-regoli ta' Bohr-Sommerfeld.

Dawn ta' fuq jikkostitwixxu t-teorija qadima tal-kwanti.

• 1924: Louis de Broglie jiżviluppa t-teorija tal-mewġ materjali, li skontha il-partiċelli materjali jistgħu jiġu assoċjati ma' proprjetajiet ondulatorji. Dan hu l-ewwel pass lejn il-mekkanika kwantistika vera u proprja.
• 1925: Heisenberg jifformula l-mekkanika tal-matriċi.
• 1926: Schrödinger jiżviluppa l-mekkanika ondulatorja, li hu stess juri li hi ekwivalenti mill-punto di vista matematiku, għall-mekkanika tal-matriċi.
• 1927: Heisenberg jifformula l-prinċipju ta' indeterminazzjoni; ftit xhur wara titwieled dik li nsejħulha l- interpretazzjoni ta' Kopenħagen.
• 1927: Dirac japplika r-relattività ristretta għall-mekkanika kwantistika; jagħmel użu mifrux tat-teorija tal-operaturi (li fiha jintroduċi n-notazzjoni famuża ta' bra-ket).
• 1932: John von Neumann jagħti bażi matematika rigoruża għall-formulazzjoni tat-teorija tal-operaturi.
• 1940: Feynman, Dyson, Schwinger u Tomonaga jifformulaw l-elettrodinamika kwantistika (QED), li sservi bħala mudell għat-teoriji tal-kampi li ġew wara.
• 1956: Everett jipproponi l-interpretazzjoni ta' 'ħafna dinjiet'.
• 1960: tibda l-istorja twila tal-kromodinamika kwantistika (QCD).
• 1975: Polizter, David Gross u Frank Wilczek jifformulaw l-QCD fil-forma aċċettata daż-żmien.
• 1980: Higgs, Goldstone, Glashow, Weinberg u Salam kollha jibdew mix-xogħol ta' Schwinger biex juru indipendentement minn xulxin li l-forza dgħajfa u l-QED jistgħu jiġu unifikati fit-teorija elettrodgħajfa.
• 1982: grupp ta' riċerkaturi fl-Istitut Ottiku ta' Orsay, immexxi minn Alain Aspect, itemm b'suċċess sensiela twila ta' esperimenti li juru vjolazzjoni tad- disugwaljanza ta' Bell, u hekk jikkonfermaw il-previżjonijiet teoriċi tal-mekkanika kwantistika.

Bibljografija

• Albert Messiah Mécanique quantique, tome 1, (Dunod, 1966)
• P. A. M. Dirac, The Principles of Quantum Mechanics (1930)
• John von Neumann Mathematical foundations of Quantum Mechanics (Princeton University Press. 1955)
• Franz Schwabl Quantum mechanics (Springer 2002)
• Franco Strocchi An introduction to the mathematical structure of quantum mechanics, a short course for mathematicians (World Scientific Publishing 2005).
• L. Pauling e E. B. Wilson Introduction To Quantum Mechanics With Applications To Chemistry (McGrawHill, New York, 1935)
• S. Dushman The Elements of Quantum Mechanics (John Wiley & Sons, New York, 1938)
• M. Planck, L. Silberstein e H. T. Clarke The origin and development of the quantum theory (Clarendon Press, Oxford, 1922)
• F. Reiche, H. Hatfield, e L. Henry The quantum theory (E. P. Dutton & co., New York, 1922)
• J. F. Frenkel Wave Mechanics: Advanced General Theory (Clarendon Press, Oxford, 1934)
• N. F. Mott Elements of Wave Mechanics (Cambridge University Press, 1958)

Portal Matematika