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 Эта тема закрыта, вы не можете редактировать и оставлять сообщения в ней. На страницу Пред.  1 ... 8, 9, 10, 11, 12, 13  След.
 
 Re: Где в атоме находится электрон?
Сообщение14.01.2015, 17:30 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
16/11/17
63897
Я ещё раньше выпал.

 Профиль  
                  
 
 Re: Где в атоме находится электрон
Сообщение14.01.2015, 23:32 
Супермодератор
Аватара пользователя


09/05/12
11385
Кронштадт
 i  По-видимому, все в целом упорно скатывается из учебного обсуждения в дискуссионное (как минимум). Туда и перемещаемся (пока).


 !  upgrade - замечание за использование учебного раздела в личных дискуссионных целях.

 Профиль  
                  
 
 Re: Где в атоме находится электрон
Сообщение15.01.2015, 02:33 


24/01/13
154
Pphantom в сообщении #962293 писал(а):
 i  По-видимому, все в целом упорно скатывается из учебного обсуждения в дискуссионное (как минимум). Туда и перемещаемся (пока).


Давно пора! С самого начала было ясно, что тема отнюдь не учебная. К сожалению, произошла подмена тезиса. Форумные знатоки КМ вместо того, чтобы хотя бы попытаться прямо ответить на вопрос, заданный ТС, принялись учить всех решать уравнение Шредингера. Точнее, объяснять, как можно интерпретировать его решения. Видимо, они искренне полагают, что Эйнштейн и его последователи (а заодно и весьма квалифицированный математик и ЗУ мат-ламер, который проблемой заинтересовался) этого делать не умеют и не знают, что такое самосопряженные операторы в гильбертовом пространстве. Эдакие двоечники, которых нужно, как нерадивых студентов, отправлять читать ФЛФ и ЛЛ3. Извинить такую странную точку зрения можно только тем, что в тему набежало куча, действительно, безграмотных фриков.

Между тем, формальный ответ в рамках математического аппарата КМ на вопрос ТС простой - можно считать доказанным (если принять определенные упрощающие дело предположения), что квантовая частица не имеет определенной координаты или импульса, когда её не наблюдают. Представлять её себе или нет в виде облака вероятностей - дело вкуса. Мэйнстрим в современной физике - мол, так объективно устроен мир и все, кто это не принимают как истину в конечной инстанции и пытаются найти объяснение этому, мягко говоря, загадочному факту - малограмотные альты. Ну, что ж - тогда мы в хорошей компании - Эйнштейн, Эверетт и др. И речь сегодня идет совсем не о реанимации теории скрытых параметров.

В этой связи я предлагаю, для начала, четко сформулировать и обсудить эти самые явные и неявные условия, которые заложены в доказательстве того, что квантовая частица не имеет определенной координаты или импульса, когда её не наблюдают. Вот здесь важно мнение знатоков КМ, и прежде всего, конечно, Munin-а. Ведь вопрос, действительно, интереснейший - об этом говорит и рекордное число просмотров и ответов в темах по КМ, подобных этой.

 Профиль  
                  
 
 Re: Где в атоме находится электрон
Сообщение15.01.2015, 02:47 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


15/10/08
7392
abelor в сообщении #962377 писал(а):
предлагаю, для начала, четко сформулировать и обсудить эти самые явные и неявные условия, которые заложены в доказательстве того, что квантовая частица не имеет определенной координаты или импульса, когда её не наблюдают.

Начните с расшифровки термина "имеет".

 Профиль  
                  
 
 Re: Где в атоме находится электрон
Сообщение15.01.2015, 02:55 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


08/11/11
4359
abelor, если вы считаете, что знаете

abelor в сообщении #962377 писал(а):
что такое самосопряженные операторы в гильбертовом пространстве


объясните, каким таким образом в принципе квантовая частица может иметь определенное значение координаты или импульса.

 Профиль  
                  
 
 Re: Где в атоме находится электрон
Сообщение15.01.2015, 14:58 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/07
1334
Москва

(Оффтоп)

Перевод темы в дискуссионную несколько настораживающий - в разделе помогите разобраться меньше будет ярких и вызывающих непонимание и скуку мнений.
О Шредингере - удивительно, но он ученик преемника по кафедре Л. Больцмана - основоположника статистического подхода, скончавшегося при известных всем обстоятельствах. Интересно, вбивал ли преемник последний гвоздь в крышку гроба научных воззрений Больцмана.
Из вопросов не обсужденных до сих пор в теме на мой взгляд следующие:
1. Стационарное движение квантовой частицы в отсутствии внешнего потенциала. Что же она пухнет волновым пакетом, так что футболист не может попасть в ворота из-за расширения волнового пакета по мере движения до размеров во много раз больших чем ворота. А что метеориты, которые путешествуют на масштабах нашего десятка миллиардов световых лет, на них это как то заметно?
2. Что же получается с электроном в атоме водорода? Он как ледяной шарик растекается как масло на сковородке по окружной канавке еще до момента времени окончания вращения рулетки? Или его значимая часть как солитон хотя бы в 5 окружных или телесных градусах?
3. Есть ли термин - аналог центра масс - если плотность вероятности по пространству распределена, то у ней есть геометрический центр. Непрерывна ли траектория этого геометрического центра по пространству при окружном движении, или она также лишена смысла.

 Профиль  
                  
 
 Re: Где в атоме находится электрон
Сообщение15.01.2015, 15:16 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
16/11/17
63897
Zai в сообщении #962527 писал(а):
Интересно, вбивал ли преемник последний гвоздь в крышку гроба научных воззрений Больцмана.

Научные воззрения Больцмана живут и торжествуют!

Zai в сообщении #962527 писал(а):
Стационарное движение квантовой частицы в отсутствии внешнего потенциала. Что же она пухнет волновым пакетом

Да, по сути.

Нельзя говорить "стационарное движение", потому что стационарное - это когда волновая функция по пространственной форме неизменна, а только меняется по фазе.

Zai в сообщении #962527 писал(а):
так что футболист не может попасть в ворота из-за расширения волнового пакета по мере движения до размеров во много раз больших чем ворота.

С футболистом такая штука: у мяча слишком большая масса, так что расплывание его волнового пакета пренебрежимо мало́ (ни в какой микроскоп не увидишь).

Но если бы мяч был лёгкий, то да, футболист часто мазал бы по воротам :-)

Zai в сообщении #962527 писал(а):
А что метеориты, которые путешествуют на масштабах нашего десятка миллиардов световых лет, на них это как то заметно?

Должно быть заметно. Но в принципе, они ещё могут коллапсировать (декогерировать) из-за встречи с фотонами реликтового излучения и атомами газа.

Zai в сообщении #962527 писал(а):
Что же получается с электроном в атоме водорода? Он как ледяной шарик растекается как масло на сковородке по окружной канавке еще до момента времени окончания вращения рулетки? Или его значимая часть как солитон хотя бы в 5 окружных или телесных градусах?

Всё-таки электрон полностью растекается. Никакой "значимой части".
(Но надо иметь в виду, что это только в стационарных состояниях атома, а иначе бывает разное.)

Zai в сообщении #962527 писал(а):
Есть ли термин - аналог центра масс - если плотность вероятности по пространству распределена, то у ней есть геометрический центр. Непрерывна ли траектория этого геометрического центра по пространству при окружном движении, или она также лишена смысла.

Есть такой термин - это попросту средняя координата, или средние координаты - в смысле усреднения наблюдаемых величин. У электрона в атоме - эта точка приходится попросту на центр атома, что скучно.

Существует теорема, что этот центр движется непрерывно, и в первом приближении - по законам механики Ньютона. И вообще, законы механики Ньютона возникают, как чёртик из табакерки, именно из волнового движения волновых функций по заданному потенциалу сил. Это очень важный момент: не квантовую механику надо понимать на основе каких-то классических образов, а наоборот, классическую механику можно (и нужно) понять на основе квантовой.

 Профиль  
                  
 
 Re: Где в атоме находится электрон
Сообщение15.01.2015, 15:40 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


02/08/11
4393
Zai в сообщении #962527 писал(а):
А что метеориты, которые путешествуют на масштабах нашего десятка миллиардов световых лет, на них это как то заметно?
Всё-таки метеориты - макроскопические тела с большим количеством внутренних степеней свободы, так что пожалуй никак не заметить (см. выше про фотонами реликтового излучения и атомами газа).

 Профиль  
                  
 
 Re: Где в атоме находится электрон
Сообщение15.01.2015, 15:44 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/07
1334
Москва
Munin в сообщении #962537 писал(а):
Научные воззрения Больцмана живут и торжествуют!

Так то да, только Л. Больцман полагал что из динамических уравнений каждой частицы в ансамбле следуют уравнения гидродинамики. А Э. Шредингер противоположно из статистических. Это какая-то месть скорее учителя Э. Шредингера детерминистам ( сам то Э. при их немецком менталитете пера в чернильнице не смачивал до одобрения и благословения учителем перед написанием формул).

 Профиль  
                  
 
 Re: Где в атоме находится электрон
Сообщение15.01.2015, 16:47 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
16/11/17
63897
Zai в сообщении #962551 писал(а):
Так то да, только Л. Больцман полагал что из динамических уравнений каждой частицы в ансамбле следуют уравнения гидродинамики.

Ну, это пока нереализованный проект. Но идейно с этим никто не спорит.

Zai в сообщении #962551 писал(а):
А Э. Шредингер противоположно из статистических.

А почему "противоположно"-то? Почему не может быть и из тех, и из других?

 Профиль  
                  
 
 Re: Где в атоме находится электрон
Сообщение15.01.2015, 17:18 
Заслуженный участник


29/09/14
678

(Оффтоп)

Вот что думаю об этой теме (и о ей подобных, где люди, не знакомые с квантовой теорией и с её физическими основами, пытаются одним прыжком войти в курс дела).

Исключительно важна последовательная система образования в этих вопросах. Очень важно, что настоящие студенты перед и вместе с изучением КМ проходят курс (большой, например, двухсеместровый!) "Атомной физики" или, как его ещё называют, курс "Экспериментальной физики". Там даются необходимые знания о том, как и почему физики вообще пришли к понятиям "атом", "электрон", какие их свойства доступны в экспериментах, доступны в количественных оценках и потому доступны для обсуждения, а о каких свойствах говорить и фантазировать не имеет смысла.

Будь кто-то хоть трижды гениальным математиком, хоть ЗУ, но если он не знает того огромного фактического материала (причём это ведь не мозаика, а взаимно связанные сюжеты из экспериментальной физической электроники, из физики элементарных частиц, из ядерной физики, из физики твёрдых тел, из химии, из оптики и физики электромагнитных явлений), на котором строится квантовая теория, то он так и будет барахтаться в детской ванночке наивного пустословия про "как представить себе электрон" и т.п.

В общении между физиками термины "атом", "электрон", "частица" это лишь что-то вроде кодовых слов, за которыми стоят пласты многообразной экспериментальной информации, далеко выходящей за пределы поседневного человеческого опыта. Понимать это студенты учатся долго и трудно; да и то, не всем одинаково успешно обучение даётся.

А здесь, видите ли, приходят философы и хотят сразу, безо всякой "Экспериментальной и атомной физики" - раз и в дамки! Ну, и результат таких "больших скачков" понятный: бег на месте.


P.S. Для конкретности:
Вот, вдумайтесь хотя бы в то, что значат слова "наглядно представить себе электрон"? Представить себе его как "ледяной шарик"? А что такое ледяной шарик, и почему мы его видим таким, а не иным? Мы видим поверхность шарика, потому что она постоянно отражает нам в глаз (и не только нам, и не только в глаз) огромное количество летящих из источника квантов света - так много и таких коротковолновых по сравнению с размерами шарика, что взаимодействие шарика со светом хорошо описывается в модели геометрической оптики. Почему он для нас "ледяной"? Потому что мы мы можем его подержать в ладонях, ощутить его "холод", его вес, можно его ногтём поковырять, попробовать на зуб, раскрошить, растопить (и выпить). Такова экспериментальная основа наглядности ледяного шарика.

Ни одним из перечисленных свойств электрон не обладает! Электрон в атоме лишь с малой вероятностью изредка взаимодействует с одним фотончиком, и то каждое такое событие для него является серьёзным потрясением: электрон поглощает фотон и переходит в новое квантовое состояние, а затем опять излучает фотон, переходя в исходное состояние; уже поэтому, например, слова "видеть поверхность электрона", "разглядеть его форму", "проследить за траекторией электрона внутри атома" - лишены смысла. Если кто-то будет рассуждать об электронах, как о шариках внутри атомов, значит он будет рассуждать именно о шариках, а не об электронах.

Ещё пример. Студенты изучают такую задачу: рассеяние быстрых электронов на атоме водорода в основном состоянии. Приблизительный ответ: при упругом рассеянии (т.е. в случаях, когда состояние электрона в атоме водорода не меняется) сечение рассеяние такое же, как если бы рассеяние налетающего электрона происходило в суммарном электростатическом поле двух зарядов - один из них это заряд точечного ядра, а другой - размазанный по пространству заряд электрона в атоме водорода с плотностью заряда $e|\psi_s(x,y,z)|^2, $ где $\psi_s$ - волновая функция электрона в атоме водорода; последняя сферически симметрична. Т.е. в этом эксперименте электрон действительно подобен "размазанному заряженному шарику" - с размерами порядка линейного размера самого атома водорода, $10^{-8} \text{см}.$ Но в случае неупругого рассеяния (т.е. с переходом электрона в атоме водорода из s-состояния в какое-либо возбуждённое состояние), в ответ входят одновременно волновая функция начального состояния и волновая функция конечного состояния, так что тут уже нельзя представить тот же самый электрон какой-либо одной классической картиной распределения заряда по пространству.

Это говорит физикам о том, что электроны, атомы, и вообще квантовые объекты образуют свой самостоятельный мир, который люди должны изучать адекватными этому микромиру экспериментальными и теоретическими средствами, а не пытаться сводить всё к картинкам "шариков" лишь потому, что шарики людям привычны с детства.

 Профиль  
                  
 
 Re: Где в атоме находится электрон
Сообщение15.01.2015, 18:03 


03/05/12

449
Zai в сообщении #962551 писал(а):
Так то да, только Л. Больцман полагал что из динамических уравнений каждой частицы в ансамбле следуют уравнения гидродинамики. А Э. Шредингер противоположно из статистических. Это какая-то месть скорее учителя Э. Шредингера детерминистам ( сам то Э. при их немецком менталитете пера в чернильнице не смачивал до одобрения и благословения учителем перед написанием формул).


Шредингер был против вероятностной интерпретации.

Изображение

 Профиль  
                  
 
 Re: Где в атоме находится электрон
Сообщение15.01.2015, 19:42 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
16/11/17
63897
Cos(x-pi/2)
+1.

И как у вас сил хватает писать такое? :-) (Впрочем, у меня тоже хватало, каких-то несколько лет назад.)

 Профиль  
                  
 
 Re: Где в атоме находится электрон
Сообщение15.01.2015, 20:01 


07/08/14
1761

(Оффтоп)

Cos(x-pi/2) в сообщении #962615 писал(а):
Если кто-то будет рассуждать об электронах, как о шариках внутри атомов, значит он будет рассуждать именно о шариках, а не об электронах.

а можно ли представлять атом, ядро, электроны и взаимодействия, просто как наборы данных и правил по которым эти данные появляются и изменяются?

 Профиль  
                  
 
 Re: Где в атоме находится электрон
Сообщение15.01.2015, 20:19 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


09/02/09
1952
Минск, Беларусь
Наиболее корректно представлять множества состояний атома и правила перехода их друг в друга. А описание этих состояний уже зависит от того, в каком эксперименте мы наблюдаем атом.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Эта тема закрыта, вы не можете редактировать и оставлять сообщения в ней.  [ Сообщений: 182 ]  На страницу Пред.  1 ... 8, 9, 10, 11, 12, 13  След.

Модераторы: Парджеттер, Pphantom, Aer, photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, 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