Непросто о сложном. Цикл статей о QFT.
Начало квантовой механики можно проследить с исследования Максом Планком излучения абсолютно черного тела в 1900 году. Планк рассматривал атомы, которые испускают и поглощают излучение в объектах, как крошечные квантовые гармонические осцилляторы, и предположил, что энергия этих квантовых гармонических осцилляторов имеет не непрерывные, а дискретные значения, а энергия излучения, поглощаемая и испускаемая отдельными квантовыми гармоническими осцилляторами, определяется количественно.
В 1905 году Альберт Эйнштейн объяснил фотоэлектрический эффект. Свет состоит из отдельных энергетических групп. Эти энергетические группы называются фотонами, которые являются квантами света. Это означает, что электромагнитное излучение существует в виде частиц.
В 1913 году Нильс Бор предложил модель Бора для описания структуры атомов, в которой энергия электронов в атоме не является непрерывной величиной, а ограничивается рядом дискретных особых значений энергии. Это еще один пример квантового феномена.
Модель Бора может быть использована для объяснения дискретных свойств атомных спектральных линий. В 1924 году Луи де Бройль предложил гипотезу корпускулярно-волнового дуализма, то есть микроскопические частицы будут проявлять свойства волн и частиц при различных обстоятельствах.
Ранняя квантовая теория состояла из множества грубых расчетов и интуитивных догадок, подобных приведенным выше. Ее успех был основан на способности объяснить некоторые ранее необъяснимые экспериментальные результаты.
Между 1925 и 1926 годами, благодаря ценному вкладу де Бройля, Вернера Гейзенберга, Макса Бона, Эрвина Шредингера, Поля Дирака, Вольфганга Паули и других, квантовая теория была развита в набор самосогласованных академических теорий, называемых “Квантовой механикой”, которые могут дать более подробное обсуждение ранних положений квантовой теории.
В том же году, когда Эйнштейн опубликовал свою диссертацию о фотоэлектрическом эффекте, он построил специальную теорию относительности на основе электромагнетизма Максвелла, отказавшись от идеи проведения четкой границы между временем и пространством и предположив, что все законы физики должны быть одинаковыми при преобразовании Лоренца.
Специальная теория относительности означает, что эфир является излишним украшением. Распространение электромагнитных волн не требует эфира в качестве среды. Для распространения электромагнитных волн требуется только наличие пространства. Эйнштейн согласился с точкой зрения Фарадея на поле, то есть поле - это физическое состояние пространства.
На данный момент существует по крайней мере две проблемы. С точки зрения наблюдения и проверки, уравнение квантовой механики Шредингера может объяснить возбужденное излучение, то есть электрон в атоме испускает новый фотон под действием внешнего электромагнитного поля, но оно не может объяснить спонтанное излучение, то есть электрон самопроизвольно снижает свой энергетический уровень и испускает фотоны без действия внешнего электромагнитного поля.
С точки зрения теории уравнение Шредингера не может описывать фотоны. Более того, квантовая механика не согласуется с теорией относительности, поскольку она рассматривает время как обычную величину, но возводит положение частиц в пространстве к линейному оператору.
Подписывайтесь на канал, чтобы быть в курсе всех событий и расширить свои знания о нашей невероятной Вселенной! 🌌🚀