Фраза "квантовый скачок" в первую очередь ассоциируется у большинства читателей с названием довольно интересного научно-фантастического сериала. Но за этим заголовком скрывается ещё и очень интересное физическое явление, о сути которого знают далеко не все. Это своего рода парадокс.
Для понимания всей специфики термина квантовый скачок и осознания интересности этого явления, нам предварительно надо вспомнить про понятия квантовая система и квантовые состояния.
Что такое квантовая система и квантовое состояние
Квантовая система - это штука, вполне доступная для понимания. К такой системе можно отнести атом, молекулу, частицу любого типа, атомное ядро. Иными словами, тут подходит всё то, что мы можем выделить в виде обособленной группы со своими взаимодействиями и реакциями на них от окружения. Скажем, в ядре атома есть протоны и нейтроны, которые состоят из кварков и так далее. Вся эта система находится в некотором устойчивом равновесии. Если исключить сложные подробности, то состояние квантовой системы и есть квантовое состояние.
Квантовое состояние - это любое состояние, в котором может находиться квантовая система. Оно описывается или характеризуется рядом параметров. Их иллюстрирует волновая функция. Функция включает множество сложных показателей. Среди них и физическое положение, которое носит тут вероятностный характер.
Для понимания экстравагантности процесса зацепимся как раз за физическое местоположение частицы.
Протекание процесса в классической механике
Сказать в классической механике, что брусок на столе находится в этой точке с некоторой вероятностью - это значит ничего не сказать.
Ведь мы оперируем очевидной реальностью и видим, что брусок и правда лежит там, где мы сказали. Дальше, если это наклонная плоскость, то он поедет вниз. Вероятность этого явления столь высока, что никаких сомнений не возникает. Есть однозначное математическое описание этого процесса.
Но вот в квантовой механике всё совсем не так. Там вероятность того, что брусок сейчас скатится вниз - это вопрос вероятности и описывается это волновой функцией.
При этом нам известно, что подобный процесс в классической механике воспринимается как постепенный. С течением времени брусок перемещается из точки А в точку Б. Это касается и описания любого привычного процесса. Увеличение температуры, линейное расширение, изменение цвета...Любой физической процесс протекает с течением некоторого времени. Но только не в том случае, если это квантовый скачок!
Что такое квантовый скачок
Википедия описывает квантовый скачок так:
Квантовый скачок - это резкий переход квантовой системы из одного квантового состояния в другое или с одного энергетического уровня на другой. Квантовый скачок может сопровождаться испусканием или поглощением энергии.
Если перевести это на понятный язык, то получится, что тот самый брусок из примера выше мгновенно перенесся из точки А в точку Б. Причем, слово "мгновенно" тут не совсем уместно. Ведь миг - это измеряемая величина. Она обозначает некоторый очень короткий промежуток времени. А тут процесс происходит молниеносно. Промежуток времени между событием А и Б тут не существует!
Представить себе этот момент довольно сложно. Ведь мы подсознательно ассоциируем любой процесс с некоторым промежутком времени. А тут промежутка времени просто нет. В этом и заключается скачок.
Всё становится ещё интереснее, когда мы анализируем процесс испускания или поглощения энергии. Например, при мгновенной смене орбитали, электрон может испускать или поглощать энергию. Получается, что энергия появилась практически ниоткуда.
Квантовый скачок и молниеносная смена состояния - это одна из отличительных особенностей квантовых систем. Этот факт отличает квантовую систему от классической и является одним из специфических парадоксов.
Получается, что уходя с одной орбиты и при переходе на другую, электрон движется не как парусник в море, а буквально исчезает с одной орбиты и в тот же миг появляется на другой. Точно определить новое местоположение электрона или когда он совершит такой квантовый скачок невозможно.
Обязательно подпишитесь на проект, оцените статью лайком и напишите комментарий! Это поможет развитию канала, а вы не пропустите новые интересные статьи
Советую также прочитать на нашем канале:
-----