2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5, 6, 7  След.
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение09.04.2017, 14:47 


11/07/13
67
Может ли молекула 1,2-дифторэтилена находиться в состоянии суперпозиции цис- и транс-изомеров?

 Профиль  
                  
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение09.04.2017, 15:22 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
2388
Внутри ускорителя
Можете считать, да. Но при этом вы можете получить геометрии и цис и транс конформеров по отдельности. :wink:

 Профиль  
                  
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение09.04.2017, 16:07 


11/07/13
67
А каким образом экспериментально детектировать такие суперпозиционые состояния (суперпозицию разных изомеров)?

 Профиль  
                  
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение10.04.2017, 01:39 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
2388
Внутри ускорителя
Formalizator в сообщении #1207903 писал(а):
суперпозицию разных изомеров

Да очень просто -- во вращательных спектрах, в колебательных спектрах, в ЯМР, в электронографии (и других дифракционных методах).
В случае 1,2-дифторэтилена переходы между изомерами происходят оооочень долго, поэтому там вклад "суперпозиции" будет пренебрежимо мал (вращение вокруг двойной связи, как-никак).
Т.е., если молекула имеет цис-геометрию, то вклад тран-геометрии очень мал. И наоборот.
Но подобный переход между структурами становится существенным в случае конформеров (граница между изомерами и конформерами условна, и проходит как раз по объекту данного вопроса -- возможности перехода между различными "структурами" за экспериментально наблюдаемое время).
Т.е. если взять 1,2-дифторэтан, то Вы всегда будете видеть в спектрах, вращательных, например, результаты туннелирования одной конформации в другую. :wink:

 Профиль  
                  
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение15.04.2017, 20:55 


11/07/13
67
Часто встречается утверждение, что поглощение электромагнитного излучения частоты $\nu$ сопровождается квантовым переходом молекулы из стационарного состояния с энергией $E$ в стационарное состояние с энергией $E + h\nu$.

Но молекула может находиться не только в стационарном состоянии, но и в суперпозиции стационарных состояний. Кроме того, уравнение Шрёдингера нерелятивистской квантовой механики не предсказывает никаких квантовых переходов, а предсказывает, что стационарное состояние не меняется со временем:
$$|\Psi(t)\rangle = \exp \left( -\frac{i E t}{\hbar} \right) |\Psi(0)\rangle$$
(умножение вектора состояния на коэффициент не меняет состояние).

Что же такое "квантовый переход" (при поглощении или испускании электромагнитного излучения молекулой), каким образом он соотносится с шрёдингеровской эволюцией квантового состояния и с возможностью существования нестационарных состояний?

Думается, лучше рассматривать квантовое состояние и его эволюцию в соответствии с уравнением Шрёдингера не для молекулы, а для системы "молекула и электромагнитное поле".

 Профиль  
                  
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение15.04.2017, 22:26 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
2388
Внутри ускорителя
Formalizator в сообщении #1209731 писал(а):
Кроме того, уравнение Шрёдингера нерелятивистской квантовой механики не предсказывает никаких квантовых переходов, а предсказывает, что стационарное состояние не меняется со временем

Добавьте в Гамильтониан электромагнитное поле (причём не важно, классическое поле, или в виде фотонов), и переходы у Вас появятся. :roll: При этом, задача может перестать быть стационарной.
Причём Вы сами об этом говорите:
Formalizator в сообщении #1209731 писал(а):
Думается, лучше рассматривать квантовое состояние и его эволюцию в соответствии с уравнением Шрёдингера не для молекулы, а для системы "молекула и электромагнитное поле".

Вот Вам думается, а люди так уже почти 100 лет так успешно делают, так что это можно было и в книжке прочитать. :lol:
Formalizator в сообщении #1209731 писал(а):
Что же такое "квантовый переход" (при поглощении или испускании электромагнитного излучения молекулой)

При поглощении это:
$| \text{молекула в состоянии .
Испускание:
$ | \text{молекула в состоянии .
При условии, что энергия фотона $E=h\nu$, в качестве домашки найдите разницу энергий состояний "A" и "B". :wink:

(нудёж)

конечно, резкого перехода при решении уравнения Шрёдингера нет, меняются (по времени) коэффициенты $c_1$ и $c_2$ перед этими состояниями:
$| \text{

Мало того, исходя из этого описания вычисляются интенсивности соответствующих переходов. :roll: Вы, например, могли слышать о том, что флуоресценция -- это разрешённый переход, а фосфоресценция -- запрещённый. Вот это и означает, что вероятность протекания первого процесса -- большая, а второго -- маленькая.

 Профиль  
                  
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение15.04.2017, 22:30 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


04/09/14
5003
ФТИ им. Иоффе СПб
Formalizator в сообщении #1209731 писал(а):
Думается, лучше рассматривать квантовое состояние и его эволюцию в соответствии с уравнением Шрёдингера не для молекулы, а для системы "молекула и электромагнитное поле".
А всерьёз это так и считают. Только решать приходится уже не уравнение Шредингера, а квантово-полевые уравнения. Однако, в большинстве случаев можно ограничится квазиклассикой, когда поле считается классическим, а молекула - квантовой системой.

 Профиль  
                  
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение15.04.2017, 22:35 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Просто "стационарные состояния" на самом деле не стационарные. Схема такая:
1. Рассматривают квантовую систему саму по себе ("невозмущённую"), и рассчитывают её стационарные состояния.
2. Добавляют квантованное электромагнитное поле, взаимодействие с которым слабо - "возмущение". При этом, стационарные состояния перестают быть таковыми, а все в конечном счёте сваливаются в основное (ground state). Кроме того, энергия этих состояний расплывается, возникает взаимодействие с фотонами ("квантовые переходы") и всё такое. Но всё это уже очень сложно, и обычно излагается не всем студентам, в продвинутых курсах и в других учебниках.
В основном учебники КМ ограничены п. 1. В Мессиа, например, 2 упоминается мельком в последней главе. В большинстве курсов п. 2 выносится в отдельный предмет - КЭД. Который читают меньшиству слушателей КМ. Отсюда куча нестыковок и мифов.

 Профиль  
                  
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение22.05.2017, 00:06 


11/07/13
67
В определённый момент времени определённая макроскопическая область макрообъекта (в определённой системе отсчёта) характеризуется определённым значением 4-вектора энергии-импульса (с пренебрежимо малой погрешностью). А если взять область размером порядка нанометра (внутри куска стекла, например), что можно сказать о её 4-векторе энергии-импульса? А если размер области порядка 10 пикометров?

 Профиль  
                  
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение22.05.2017, 01:18 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Надо переходить к полевому и квантовому описанию. Тогда 4-вектор энергии-импульса для области всё равно есть, но как квантовая величина - с неопределённостью.

 Профиль  
                  
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение22.05.2017, 10:51 
Аватара пользователя


17/07/14
280
Munin в сообщении #1209752 писал(а):
Кроме того, энергия этих состояний расплывается, возникает взаимодействие с фотонами ("квантовые переходы") и всё такое. Но всё это уже очень сложно, и обычно излагается не всем студентам, в продвинутых курсах и в других учебниках.
В основном учебники КМ ограничены п. 1. В Мессиа, например, 2 упоминается мельком в последней главе. В большинстве курсов п. 2 выносится в отдельный предмет - КЭД. Который читают меньшиству слушателей КМ.
Для меня, как для человека далекого от мира физики, это неожиданно. Студенты каких специальностей имеются ввиду? Значит 5-и лет изучения физики в институте может быть недостаточно для того чтобы получить полное понимание того, как происходит переход с одного уровня на другой?

 Профиль  
                  
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение22.05.2017, 11:15 


27/08/16
9426
Muha_ в сообщении #1217951 писал(а):
Значит 5-и лет изучения физики в институте может быть недостаточно для того чтобы получить полное понимание того, как происходит переход с одного уровня на другой?
Да, недостаточно. В курсе общей физики изучают только некоторые свойства подобных переходов. Теоретическое описание этих эффектов слишком сложное для нетеорфизиков. А учитывая то, что то, что обычно в быту называют "переходом с одного уровня на другой", есть коллапс волновой функции системы, боюсь, что в настоящее время полного понимания, как он происходит, нет вообще ни у кого в мире. Сами же теорфизики обычно пользуются принципом "Shut up and calculate", отделяя философию на тему "понимания как происходит" от своей профессиональной работы. Для них корректный результат расчёта вероятностей и есть понимание.

 Профиль  
                  
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение22.05.2017, 13:50 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
Надо просто понимать, что физика - штука очень широкая, и КЭД/КТП со всеми подробностями считается не базовым знанием, а только специализацией. (Добавьте, что это достаточно мозголомная штука.) Их знают специалисты в элементарных частицах (т. наз. "физика высоких энергий", физика атомного ядра), квантовые оптики, плюс достаточно глубокие специалисты в физике конденсированного состояния. А есть и много других направлений подготовки физиков, например, аэродинамика.

realeugene в сообщении #1217957 писал(а):
А учитывая то, что то, что обычно в быту называют "переходом с одного уровня на другой", есть коллапс волновой функции системы

Это не так. Переход унитарен, коллапс - другое, отдельное событие.

-- 22.05.2017 13:51:47 --

realeugene в сообщении #1217957 писал(а):
Сами же теорфизики обычно пользуются принципом "Shut up and calculate", отделяя философию на тему "понимания как происходит" от своей профессиональной работы. Для них корректный результат расчёта вероятностей и есть понимание.

Об этом больше всего любят упоминать те люди, которые сами считать не умеют, но при этом кичатся, что у них, мол, есть какое-то "понимание" (на практике выясняется, что нет, что они понимают хуже, чем те, кто считают).

 Профиль  
                  
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение22.05.2017, 14:11 


27/08/16
9426
Munin в сообщении #1217976 писал(а):
Переход унитарен, коллапс - другое, отдельное событие.
Так я поэтому и написал "обычно в быту называют". Поймали фотон - "ага, произошёл переход".

-- 22.05.2017, 14:24 --

Munin в сообщении #1217976 писал(а):
на практике выясняется, что нет, что они понимают хуже, чем те, кто считают
Безусловно, и это не удивительно. Я думаю, что "пониманием" вообще можно называть только умение правильно интуитивно предсказывать явления. В физике, особенно, в квантовой, такое умение можно наработать только самостоятельно считая задачи.

 Профиль  
                  
 
 Re: Макрообъект с точностью до микрочастиц
Сообщение22.05.2017, 14:29 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
realeugene в сообщении #1217979 писал(а):
Поймали фотон - "ага, произошёл переход".

Это не "называют событие". Из того, что поймали фотон, делают вывод, что произошёл переход.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 91 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5, 6, 7  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group