Где в атоме находится электрон

[мат-ламер]

Моя наивная точка зрения на вопрос в заголовке заключалась в следующем. Электрон есть точечная частица. В каждый конкретный момент времени она находится в какой-то конкретной точке. Где находится эта точка - никому неизвестно. У электрона есть волновая функция. Вероятность нахождения электрона в какой-то точке пропорциональна квадрату модуля волновой функции в этой точке. И как мне кажется, то что я написал, это и есть копенгагенская интерпретация квантовой механики. В то же время в соседней ветке меня поправили. Выяснилось, что частица - это то, что является собственными функциями оператора числа частиц. Я внутренне как-бы против такого понимания. По мне - собственные функции - это математические понятия, описывающие частицу, а не сама частица. Но тут я до конца не разобрался. Поэтому спорить не буду. Выяснилось, что частицы в каком-то смысле нигде не находятся. Можно конечно считать, что электрон в атоме нигде не находится, а просто определяется своей волновой функцией. А в чём собственно разница между этой интерпретацией и исходной? Дело в том, что электрон как-то взаимодействует с окружающими его частицами. Например, с другими электронами атома и с ядром. В основном это электромагнитное взаимодействие. Оно осуществляется посредством процессов испускания и поглощения виртуальных фотонов. Эти процессы поглощения и испускания происходят в какой-то конкретной точке, а не во всей области пространства, занимаемой волновой функцией. (Извините, что в данном месте написал глупость, но не знаю, как тут точно определить понятия, о которых пишу, и вряд-ли это возможно). Где-то встечал такую мысль, что физика не занимается понятиями, которые невозможно наблюдать или измерить. А почему нет? Так и координата электрона в атоме. Пока её не измерять, мы её не знаем. Но это же не значит, что она не существует. Помогите разобраться, как лучше представлять себе электрон в атоме. Как частицу, имеющую координаты (неизвестные) или как частицу, которая нигде не находится?

[Sicker]

Второе

-- 04.01.2015, 10:25 --

Точнее, он и там и тут

[мат-ламер]

Sicker в сообщении #956124 писал(а):

Второе

-- 04.01.2015, 10:25 --

Точнее, он и там и тут

Sicker
Вы не могли бы дать подтверждающую ссылку?

[Sicker]

Ну, гуглите эксперименты, неравенства Белла

[EvilPhysicist]

мат-ламер в сообщении #956120 писал(а):

В каждый конкретный момент времени она находится в какой-то конкретной точке

Вот тут вы ошибаетесь.
В к.м. бессмысленно спрашивать "где находится электрон" не производя при этом измерение его положения. И во фразе

мат-ламер в сообщении #956120 писал(а):

Вероятность нахождения электрона в какой-то точке пропорциональна квадрату модуля волновой функции в этой точке.

под словом "нахождение" понимает "нахождение в эксперименте в процессе измерения".

мат-ламер в сообщении #956120 писал(а):

Выяснилось, что частица - это то, что является собственными функциями оператора числа частиц.

Ну скорее не так. Скорее так: говорят, что в состоянии $\left\lvert \psi \right\rangle$ есть $n$ частиц, если $\hat N \left\lvert \psi \right\rangle = n \left\lvert \psi \right\rangle $?, где $\hat N$ оператор полного числа частиц.

мат-ламер в сообщении #956120 писал(а):

Можно конечно считать, что электрон в атоме нигде не находится, а просто определяется своей волновой функцией. А в чём собственно разница между этой интерпретацией и исходной?

Разница в том, что бессмысленно спрашивать, где находится электрон. Пока мы не измерили его местоположение на эксперименте он будет вести себя квантовым образом. И уж так вышло, что в человеческих языках нет слов более подходящих, чтобы это описать.
Если демонстрировать на простом примере -- игральный кубик. На эксперименте вы всегда будете видеть, что кубик лежит на одной из граней. Вы сможете написать что-то вроде волновой функции грани кубика, которая будет описывать вероятность того, какая грань окажется сверху. Но, до тех пор, пока кубик не упал бессмысленно спрашивать какая грань у него сверху, потому что кубик находится в качественно другом состоянии, которое нельзя описать в терминал "такая-то грань сверху". Тут точно так же.

Если же говорить про процессы рассеяния-испускания чего-либо, то тут все сложнее. Сложность опять же в том, что вы не можете поставить эксперимент так, чтобы непосредственно наблюдать процессы излучения или поглощения. В лучшем случае вы сможете наблюдать сечение распада. Ну и тут придется привлекать всякие не простые вещи вроде матриц рассеяния и теории возмущения в ктп. Но если максимально все упростить, то получится, что для описания реального эксперимента вам придется учитывать, что излучение может произойти в разных точках с разной вероятностью. Что снова вернет нас к том, что до тех пор, пока мы не поставим эксперимент по непосредственному измерению координаты точки, в которой произошло излучение, вопрос "в какой точке произошло излучение" не имеет физического смысла.

[мат-ламер]

EvilPhysicist в сообщении #956149 писал(а):

В к.м. бессмысленно спрашивать "где находится электрон" не производя при этом измерение его положения.

Абсолютно верная фраза. А что, кто-то спрашивал "где находится электрон"?

-- Вс янв 04, 2015 13:15:32 --

EvilPhysicist в сообщении #956149 писал(а):

Но если максимально все упростить, то получится, что для описания реального эксперимента вам придется учитывать, что излучение может произойти в разных точках с разной вероятностью

Если излучение происходит в точке (и вероятно, в какой-то момент времени), то логично предположить, что частица находилась где-то в крестности этой точки (с какой-то вероятностью, конечно).

[Red_Herring]

(Оффтоп)

мат-ламер в сообщении #956152 писал(а):

А что, кто-то спрашивал "где находится электрон"?

Анекдот писал(а):

Больной: Доктор, все говорят, что у меня бывают провалы в памяти.
Доктор: И часто они у Вас бывают?
Б: Что бывает?
Д: Провалы…
Б: Какие провалы?

[мат-ламер]

Red_Herring
Я не спрашивал, где находится электрон. Я лишь утверждал, что он где-то конкретно находится, не задавая вопрос - где?

[Red_Herring]

мат-ламер в сообщении #956155 писал(а):

Я не спрашивал, где находится электрон.

А про заголовочек забыли? Или это были не Вы?

В.Высоцкий (Второе "Я") писал(а):

Мне чуждо это "я" мое второе.
Нет, это не мое второе "я".

[Munin]

мат-ламер в сообщении #956155 писал(а):

Я лишь утверждал, что он где-то конкретно находится, не задавая вопрос - где?

Воздержитесь утверждать что-то на темы, которые вам незнакомы:

Toucan в сообщении #956018 писал(а):

мат-ламер, убедительная просьба: при изложении своего понимания ограничьтесь, пожалуйста, учебными разделами тех наук, которые Вы изучали.

[мат-ламер]

Sicker в сообщении #956139 писал(а):

Ну, гуглите эксперименты, неравенства Белла

Погуглил.

Цитата:

Неравенства Белла возникают при анализе эксперимента типа эксперимента Эйнштейна-Подольского-Розена из предположения, что вероятностный характер предсказаний квантовой механики объясняется наличием скрытых параметров, то есть неполнотой описания.

Если бы я сказал, что электрон имеет конкретное местоположение в конкретное время, мы его не знаем и из этого вытекает вероятностный характер его поведения, то я бы согласился, что я не прав. Я считаю, что вероятностный характер поведения - это основа, ниоткуда не вытекающая и не требующая пояснений. А вот из этого самого вероятностного характера поведения уже вытекает, что имеет смысл волновая функция, что имеет смысл квадрат модуля волновой функции, что интеграл модуля от этой функции по какому-то куску пространства имеет смысл вероятности нахождения частицы в этой области. Значит мы можем говорить о вероятности нахождения частицы в произвольной области. Используя понятие обобщённой функции, мы можем говорить о вероятности нахождения чатицы в конкретной точке. Значит частица где-то находится, а не находится "и там и тут".

-- Вс янв 04, 2015 13:47:42 --

Red_Herring в сообщении #956157 писал(а):

А про заголовочек забыли? Или это были не Вы?

Про заголовок действительно забыл. Но это просто заголовок, чтобы привлечь к теме какое-то внимание.

-- Вс янв 04, 2015 13:54:41 --

И тут у меня возникли дополнительные вопросы. Итак, допустим мы не можем говорить, что электрон в атоме находится в конкретный момент времени в конкретной точке. А можем ли мы говорить тогда, что электрон находится в какой-то области с какой-то вероятностью? Или это тоже спрашивать бессмысленно? И если это спрашивать бессмысленно, имет ли смысл квадрат модуля волновой функцией?

[Munin]

мат-ламер в сообщении #956164 писал(а):

А вот из этого самого вероятностного характера поведения уже вытекает, что имеет смысл волновая функция, что имеет смысл квадрат модуля волновой функции, что интеграл модуля от этой функции по какому-то куску пространства имеет смысл вероятности нахождения частицы в этой области.

Тут ошибка в том, что интеграл модуля от этой функции по какому-то куску пространства имеет смысл не вероятности нахождения частицы в этой области, а вероятности обнаружения частицы в этой области. Если её измерят прибором. А если не измерят - то не имеет такого смысла.

мат-ламер в сообщении #956164 писал(а):

И если это спрашивать бессмысленно, имет ли смысл квадрат модуля волновой функцией?

Имеет, но не тот, который вы выдумали в результате гугления, а тот, который написан в учебниках.

[мат-ламер]

Munin в сообщении #956180 писал(а):

Тут ошибка в том, что интеграл модуля от этой функции по какому-то куску пространства имеет смысл не вероятности нахождения частицы в этой области, а вероятности обнаружения частицы в этой области. Если её измерят прибором. А если не измерят - то не имеет такого смысла.

Вот тут пишут

Цитата:

Физически значимым является лишь квадрат модуля волновой функции, означающий вероятность нахождения изучаемого микрообъекта в некотором месте пространства.[7][8]

Но всё же попробую посмотреть в учебниках.

[Magoga]

Лучше всего - посмотреть на то, как в теории вероятностей образуются закономерности (например, распределение Гаусса): в пространстве исходов их нет, и они появляются только в результате подсчёта. Если, например, брать не сумму трёх фишек, а последовательность, то никаких закономерностей не будет... При этом, координаты пространства исходов никак не связаны с координатами в этой функции!

Похоже, и у нас - так, и подсчётом является взаимодействие...

[EvilPhysicist]

мат-ламер в сообщении #956152 писал(а):

А что, кто-то спрашивал "где находится электрон"?

Вы:

мат-ламер в сообщении #956120 писал(а):

Электрон есть точечная частица. В каждый конкретный момент времени она находится в какой-то конкретной точке. Где находится эта точка - никому неизвестно.

мат-ламер в сообщении #956152 писал(а):

Если излучение происходит в точке (и вероятно, в какой-то момент времени), то логично предположить, что частица находилась где-то в крестности этой точки (с какой-то вероятностью, конечно).

Не логично потому что

EvilPhysicist в сообщении #956149 писал(а):

бессмысленно спрашивать, где находится электрон. Пока мы не измерили его местоположение на эксперименте он будет вести себя квантовым образом.

мат-ламер в сообщении #956155 писал(а):

Я не спрашивал, где находится электрон. Я лишь утверждал, что он где-то конкретно находится, не задавая вопрос - где?

Это одно и то же.
Пока не произведен процесс измерения, где находится электрон, спрашивать где он находится бессмысленно.