Квантовая механика - сакральное в науке.

Свернуть
X
 
  • Время
  • Показать
Очистить всё
новые сообщения
  • Lodge
    Ветеран

    • 04 December 2009
    • 1024

    #1

    Квантовая механика - сакральное в науке.

    На форуме постоянно идет противопоставление науки и религии.
    Однако забывают, что в самой науке есть сакральные элементы,
    взятые отнюдь не из эксперимента. Таким является, например, стационарное уравнение Шредингера,


    -h^2/(2*m)Lap(Ps)+U(r)*Ps=E*Ps

    в котором, кроме констант нет почти ничего, кроме пси-функции. Однако сорри, пси-функция неизмерима.

    Оператор энергии E легко получить зная, что оператор импульса p=-i*h*Grad(),

    E=p^2/(2*m)(Ps)+U(r)(Ps)=-i*h*Grad(Ps)*-i*h*Grad(Ps)/(2m)+U(r)*(Ps)
    = -h^2/(2*m)*Lap(Ps)+U(r)*Ps и это выражение равно собственное значение оператора на функцию.

    Откуда взялось сакраметальное p=-i*h*Grad()? Тут вообще мнимая единица торчит, а измеряют ведь все в реальных числах. Оттуда же,
    что и оператор энергии E=i*h*d/dt(). Из гамильтонова формализма

    p=Grad(S), E=-d/dt(S) (а это гамильтоновы уравнения классической механики, кстати, только действи там, конечно другое если положить S=-i*h (в классической механике оно иное). Только при таком S,
    для свободной частицы получаются E=h*Nu, p=h*k.

    Подведем итог. Никаких экспериментов, по выведению уравнения Шредингера проведено не было, да и не могло быть проведено
    (проклятие пси-функции). Уравнение Шредингера выскочило из Гамильтонова формализма и явлляется его естественным продолжением, равно как и релятивистская квантовая механиках из Лагранжева формализма старых, еще классических представлений.

    Все очень хорошо описано в учебниках.


    Шредингер не возился ни с какими там частицами, ни с дифракционной решеткой, а поехал себе на Женевское озеро болеть
    гриппом. Назад в 1927г. он уже вернулся с уравнением, взорвавшим мир. Это была чисто теоретическая конструкция. Замечу, что операторное мышление ввел Гильберт, заявив, что дискретный спектр он видел в волновых уравнениях.

    Почему так надо делать - до сих пор никто не знает.
    Бытие. И сказали Гильберт, Шредингер и Гайзенберг ваяйте операторные
    уравнения по образу и подобию Шредингера.
    И сваяли - Хартри-Фока, Клейна-Фока-Гордона (там получилось хреново) и чтоб последнее не рассыпалось - Дирак.
    И был вечер, было утро, день первый. Последнего пока не видать.
    Последний раз редактировалось Lodge; 09 December 2009, 12:48 AM.
  • EDX
    аналитик

    • 20 June 2006
    • 861

    #2
    Сообщение от Lodge
    Однако забывают, что в самой науке есть сакральные элементы,
    взятые отнюдь не из эксперимента.

    Таким является, например, стационарное уравнение Шредингера,
    Уравнение Шредингера основано на следующих эксперементальных фактах:
    1. Квантовые частицы имеют волновой характер -> уравнение должно быть волновым.
    2. Соотношение импульса и Енергии. (E=p²/2m)
    3. Связь между волновым вектором и импульсом, а также частотой и енергией - через соотношения де-Бройля.
    3. Принцип суперпозиции -> уравнение должно быть линейным.

    Теперь давай придумаем линейный диффур в частных производных по времени и координате(для одномерных систем), решением которого были бы плоские волны и которое уважало бы соотношение импульса-енергии.

    возьмем exp[iwt-ikx], как должен выглядеть дифференциальный оператор, чтобы получить w~k²?
    -> 0=[id/dt-d²/dx²]exp[iwt-ikx]=-w+k²

    теперь допишем константы и все:
    [ihd/dt-h²/2m*d²/dx²]exp[iwt-ikx]=-hw+h²k²/2m=-E+h²k²/2m=0

    Вот и все.


    Сообщение от Lodge
    p=Grad(S), E=-d/dt(S) (а это гамильтоновы уравнения классической механики, кстати, только действи там, конечно другое если положить S=-i*h (в классической механике оно иное). Только при таком S,
    для свободной частицы получаются E=h*Nu, p=h*k.
    Что то тут не так. Если S=-ih то dS/dt=dS/dx=0. Ни тебе енергии, ни импульса...
    Sapere aude!

    Комментарий

    • Lodge
      Ветеран

      • 04 December 2009
      • 1024

      #3
      Сообщение от EDX
      Уравнение Шредингера основано на следующих эксперементальных фактах:
      1. Квантовые частицы имеют волновой характер -> уравнение должно быть волновым.
      2. Соотношение импульса и Енергии. (E=p²/2m)
      3. Связь между волновым вектором и импульсом, а также частотой и енергией - через соотношения де-Бройля.
      3. Принцип суперпозиции -> уравнение должно быть линейным.

      Теперь давай придумаем линейный диффур в частных производных по времени и координате(для одномерных систем), решением которого были бы плоские волны и которое уважало бы соотношение импульса-енергии.

      возьмем exp[iwt-ikx], как должен выглядеть дифференциальный оператор, чтобы получить w~k²?
      -> 0=[id/dt-d²/dx²]exp[iwt-ikx]=-w+k²

      теперь допишем константы и все:
      [ihd/dt-h²/2m*d²/dx²]exp[iwt-ikx]=-hw+h²k²/2m=-E+h²k²/2m=0

      Вот и все.



      Что то тут не так. Если S=-ih то dS/dt=dS/dx=0. Ни тебе енергии, ни импульса...
      Это операторные выражения. На самом деле, действительно, немного не так.

      S=-i*h*Ps.
      p=Grad(S)= -i*h*Grad(Ps)
      E=-dS/dt=i*h*d(Ps)/dt.

      Из сообрежений лени пси-функцию справа иногда не пишут.
      Кроме, того -i*h собственное значение оператора S.

      Теперь так.

      Интересно, что нестационарное уравнение Шредингера выглядит иначе.

      i*h*d(Ps)/dt=H*Ps.

      H - здесь оператор энергии, например, как я писал ранее

      H=-h^2/(2*M)Lap(ps)+U(r)*Ps

      Это то, что я прислал ранее. Но замечу, это наиболее примитивная форма оператора энергии.
      Последний раз редактировалось Lodge; 10 December 2009, 03:00 PM.

      Комментарий

      • Lodge
        Ветеран

        • 04 December 2009
        • 1024

        #4
        1. Квантовые частицы имеют волновой характер -> уравнение должно быть волновым.
        2. Соотношение импульса и Енергии. (E=p²/2m)
        3. Связь между волновым вектором и импульсом, а также частотой и енергией - через соотношения де-Бройля.
        3. Принцип суперпозиции -> уравнение должно быть линейным.

        Это верно, это было все проверкой - но этого мало, чтобы написать уравнение Шредингера.

        Принцип суперпозиции выполняется для любого линейного уравнения. Соотноещение энергии и импульса E=p²/2m
        написано в операторном (строго говоря ином виде, там вместо чисел - операторы, что не очевидно). Связь между волновым вектором и импульсом - очень ценная вещь, но строго говоря не позволяет
        найти уравнение.

        Волновых уравнений - пруд пруди и линейных тоже (правда тут есть
        некоторые ограничения). Однако тот факт, что оно имеют форму о которой я писал - нетривиален.
        Кроме того, классические волновые уравнения - это уравнения гиперболического типа, а волновое уравнение Шредингера - выглядит скорее как параболическое. В любом случае тип уравнения ничего не говорит о величинах в нем стоящих.

        Классическое релятивистское волновое уравнение Клейна-Фока-Гордона - несомненно, гиперболическое, потерпело - и давно! -крах. Вместо него есть уравнения Дирака. 2 уравнения Дирака дают
        Клейн-Фок-Гордон. Но иначе. Там пси-функция уже вектор.



        Все о чем Вы говорите несомненно похоже на проверку этих 4 условий.
        Но из проверок не выписваются уравнения. Они ими проверяются лишь.
        Эти условия слишком общи!

        Да, уравнение Шредингера было многократно проверяно экспериментом, но оплучить его из эксперимента нельзя (проклятие неизмеримой пси-функции в уравнении).

        Комментарий

        • EDX
          аналитик

          • 20 June 2006
          • 861

          #5
          Сообщение от Lodge
          Это операторные выражения. На самом деле, действительно, немного не так.

          S=-i*h*Ps.
          p=Grad(S)= -i*h*Grad(Ps)
          E=-dS/dt=i*h*d(Ps)/dt.

          Из сообрежений лени пси-функцию справа иногда не пишут.
          Кроме, того -i*h собственное значение оператора S.

          Теперь так.
          Все еще не так.

          -ih не может быть собственным значением оператора S, так как собственное значение k оператора K определено через соотношение:
          K(psi)=k(psi).

          Действие - функционал на пространстве путей. Имеет вполне конкретный смысл в связи с принципом гамильтона в классической механике а также в квантовой относительно т.н. path integrals. Имеет конкретное определение через временной интеграл функции лагранжа.

          Ваше действие не является функционалом, но в принципе волновой функцией.

          ну итд...

          в целом вы ошибаетесь, говоря, что уравнение Шредингера не основано на экспериментальных данных. Вы правы, подозревая, что гамильтонова механика имеет отношение к квантовой механике. Однако не так как вы себе это представляете...
          Sapere aude!

          Комментарий

          • Lodge
            Ветеран

            • 04 December 2009
            • 1024

            #6
            Теперь давай придумаем линейный диффур в частных производных по времени и координате(для одномерных систем), решением которого были бы плоские волны и которое уважало бы соотношение импульса-енергии.

            возьмем exp[iwt-ikx], как должен выглядеть дифференциальный оператор, чтобы получить w~k²?
            -> 0=[id/dt-d²/dx²]exp[iwt-ikx]=-w+k²

            теперь допишем константы и все:
            [ihd/dt-h²/2m*d²/dx²]exp[iwt-ikx]=-hw+h²k²/2m=-E+h²k²/2m

            ----------

            Придумать можно, что угодно - докажете, что уравнение должно быть
            единственным
            .
            Теперь E=h²k²/2m, это тоже нетривиально, тогда знали только фотон,
            а для фотона, как Вы понимаете это не так. Не все так просто.
            А для электрона в поле это тоже не так, как Вы понимаете.
            Это Вы сейчас такой умный.
            И главное - Кто сказал, что пси-функция обязана состовлять операторные соотношения. То, что Вы написали тривиально, а опереаторный формализм - нет.

            Откуда вот это L(Psi)=l*Ps. Первое - оператор, второе - собственное значение. Вот это откуда упало - с неба? И пси-функциb даже не функция вероятности ведь. Нет, ее модуль в квадрате - плотность
            вероятности. А сама она, особенно фаза незнамо что. Куда вставлять
            неизмеримую величину? Шредингер проверяется ведь по спектру, зависимости энергии от частоты - собственным значениям операторного уравнения. А пси-функция там не проверяется.

            Операторный формaлизм пронизывает всю квантовую механику, а откуда он?

            Комментарий

            • войд
              '

              • 30 March 2009
              • 1456

              #7
              (проклятие неизмеримой пси-функции в уравнении)
              это не проклятие, а благословение. ибо благодаря этому мы можем

              Вложения
              storm

              Комментарий

              • Lodge
                Ветеран

                • 04 December 2009
                • 1024

                #8
                Войд, Вы не правы.

                То что Вы показывает строго говоря отрыжка детерменистского мира.
                В нем даже квантовые дырки - вполне себе детермениствкое понятие, без тени вероятности, сиречь, пси-функции. Я долго когда-то ломал голову почему полупроводники не ломаются каждую секунда, пока до меня не дошло, что тунельный эффект там крайне редкое явление. Это пример детерминизации уватовой механики - пример неудачен...

                Комментарий

                • EDX
                  аналитик

                  • 20 June 2006
                  • 861

                  #9
                  Сообщение от Lodge
                  Это верно, это было все проверкой - но этого мало, чтобы написать уравнение Шредингера.
                  Почему? Еще раз:

                  плоские волны должны быть решением этого дифура.
                  плоские волны имеют форму exp(iwt-ikx).
                  де-Бройль сказал, что E=hw, p=hk
                  Хочу, чтобы E=p²/2m.

                  Из этого уже следует уравнение Шредингера для свободной частицы.

                  Покажите мне другое возможное уравнение для свободной квантовой частицы, удовлетворяющее вышеперечисленным условиям.



                  Сообщение от Lodge
                  Классическое релятивистское волновое уравнение Клейна-Фока-Гордона - несомненно, гиперболическое, потерпело - и давно! -крах. Вместо него есть уравнения Дирака. 2 уравнения Дирака дают
                  Клейн-Фок-Гордон. Но иначе. Там пси-функция уже вектор.
                  Ну, вы явно книжку до конца не дочитали. Крах уравнение Кляйна-Гордона не терпело, а употребляется для описания к примеру пионов. Уравнение Дирака не совсем вместо КГ. Там есть нюанс.
                  Sapere aude!

                  Комментарий

                  • Lodge
                    Ветеран

                    • 04 December 2009
                    • 1024

                    #10
                    Почему? Еще раз:

                    плоские волны должны быть решением этого дифура.
                    плоские волны имеют форму exp(iwt-ikx).
                    де-Бройль сказал, что E=hw, p=hk
                    Хочу, чтобы E=p²/2m.

                    Из этого уже следует уравнение Шредингера для свободной частицы.

                    плоские волны должны быть решением этого дифура.
                    плоские волны имеют форму exp(iwt-ikx).
                    де-Бройль сказал, что E=hw, p=hk
                    Хочу, чтобы E=p²/2m.


                    Ну смотри сами же. Первая энергия релятивистская. вторая кондовая ньютоновская. С чего бы это релятивиские идеи втюхивать в ньютоновские - тогда и E=p²/2m плиз в релятивиской форме.
                    Но не это суть. Ведь, чтоб перейти далее к Шредингеру надо сделать не абы какой шаг - внедрить операторное мышление. Ведь никто не сказал, что средние физические величины обязаны подчиняться операторным уравнениям. Рок операторного мышления и поныне висит
                    над квантовой механикой.


                    Покажите мне другое возможное уравнение для свободной квантовой частицы, удовлетворяющее вышеперечисленным условиям.

                    Я не обязан. По бритве Оккамы это делаете Вы. Обязан тот кто защищает теорию, а не тот кто гробит.


                    Ну, вы явно книжку до конца не дочитали. Крах уравнение Кляйна-Гордона не терпело, а употребляется для описания к примеру пионов. Уравнение Дирака не совсем вместо КГ. Там есть нюанс.

                    Я уже объяснял, что 2 уравнение Дирака (верных) состовляют
                    уравнение Клейн-Фок_Гордон. И что с векторной функцией - да, оно верно. Но от псифункции там остались рожки да ножки.

                    А вот для псифункции скалярной, кондовой Клейн-Фок-Гордон не верен.
                    Ибо нет закона сохранения... материи... назовем так.

                    Комментарий

                    • EDX
                      аналитик

                      • 20 June 2006
                      • 861

                      #11
                      Сообщение от Lodge
                      Теперь E=h²k²/2m, это тоже нетривиально, тогда знали только фотон,
                      а для фотона, как Вы понимаете это не так. Не все так просто.
                      Да ушш. Не все так просто, особенно если учесть, что электрон(1874) был известен до фотона(1905). Так, между прочим, вы сейчас общаетесь с физиком.

                      Сообщение от Lodge
                      То, что Вы написали тривиально, а опереаторный формализм - нет.
                      То что я написал тоже не тривиально.
                      Операторный формализм вытекает из возможности таким образом квантовать системы. Классические функции обычно непрерывные. То есть их значения не могут быть дискретными. Это противоречит эксперименту - там все квантовано(дискретно). Поэтому нужен формализм, позволяющий получать дискретные значения. Это и есть формализм с собственными значениями. Шредингер показал, как это делается. В принципе то же самое сделал и Хайзенберг(его подход как раз и основан на гамильтоновой механике)...
                      Sapere aude!

                      Комментарий

                      • EDX
                        аналитик

                        • 20 June 2006
                        • 861

                        #12
                        Сообщение от Lodge
                        Ну смотри сами же. Первая энергия релятивистская. вторая кондовая ньютоновская. С чего бы это релятивиские идеи втюхивать в ньютоновские - тогда и E=p²/2m плиз в релятивиской форме.
                        Где же вы у меня релятивистскую энергию углядели? Это не E=hw ли? Вы физику где изучали? Во всяком случае ваших преподов расстрелять мало...Просто добрый совет - попробуйте для начала понять то что критикуете.


                        Сообщение от Lodge
                        Покажите мне другое возможное уравнение для свободной квантовой частицы, удовлетворяющее вышеперечисленным условиям.

                        Я не обязан. По бритве Оккамы это делаете Вы. Обязан тот кто защищает теорию, а не тот кто гробит.
                        Значит не можете.
                        Вообще интересно. Я утверждаю, что других уравнений нет, но по вашему я должен доказать что они есть, потому, что вы гробите теорию. Вы с логикой дружите?


                        Сообщение от Lodge
                        Но от псифункции там остались рожки да ножки.
                        Это двухкомпонентная псифункция. Имеет то же значение - см. спинор.


                        Сообщение от Lodge
                        А вот для псифункции скалярной, кондовой Клейн-Фок-Гордон не верен.
                        Ибо нет закона сохранения... материи... назовем так.
                        бредоватенько, что то получилось у вас...
                        Sapere aude!

                        Комментарий

                        • Lodge
                          Ветеран

                          • 04 December 2009
                          • 1024

                          #13
                          Да ушш. Не все так просто, особенно если учесть, что электрон(1874) был известен до фотона(1905). Так, между прочим, вы сейчас общаетесь с физиком.


                          Я рад за Вас, я тоже. Я имел в виду квантово-механические представления были созданы вначале для фотона (Планк, конец 19 века), а потом - Де-Бройль - для элеткрона (1924). Так что мимо. Далее Вы путаете релятивиское уравнение фотона и классическое -электрона. Почитайте работы де Бройля - там много о Гамильтоновом формализме сказано.


                          То что я написал тоже не тривиально.

                          Да, ибо это уже уравнение Шредингера. Но только для свободной частицы.

                          Операторный формализм вытекает из возможности таким образом квантовать системы.

                          Не вытекает. Это идея Гильберта. Не факт. Это просто красиво.
                          А если вытекает - почему в уравнении пси-функция, а не ее например
                          модуль в квадрате. Вообще это было не абы какое отклонение от традиций - вспомните уравнение Больцмана.
                          Докажите, например, что оператор потенциальной энергии есть простое умножение ее на пси-функцию. Там что не шаг, то загадка природы.


                          Классические функции обычно непрерывные. То есть их значения не могут быть дискретными. Это противоречит эксперименту - там все квантовано(дискретно). Поэтому нужен формализм, позволяющий получать дискретные значения. Это и есть формализм с собственными значениями.

                          Не факт, что он единственен. Видите ли квантовая механика возникла вместе с развитием функционального анализа. Равно как и теория относительности - с развитием дифференциальной геометрии.
                          Для Гильберта И Пуанкаре это было милое приложение их математических конструкций. Порезвились ребята.
                          По большому счету, квантовую механику и теорию относительности сделали они. И не факт, что верно, хотя очень красиво.

                          Шредингер показал, как это делается. В принципе то же самое сделал и Хайзенберг(его подход как раз и основан на гамильтоновой механике)...

                          Ну да, тут я не спорю.
                          Последний раз редактировалось Lodge; 10 December 2009, 11:26 PM.

                          Комментарий

                          • Lodge
                            Ветеран

                            • 04 December 2009
                            • 1024

                            #14
                            Где же вы у меня релятивистскую энергию углядели? Это не E=hw ли? Вы физику где изучали? Во всяком случае ваших преподов расстрелять мало...Просто добрый совет - попробуйте для начала понять то что критикуете.

                            Это классическая релятивистская энергия. Другой у фотона быть не может. Нет у него скорости нерелятивистской. Вернее есть, но у виртуального.

                            Значит не можете.

                            В этом нет смысла. Уравнение, что Вы написали нихрена не похоже на волновое уравнение Даламбера. Но, кстати, в квантовой теории поля есть нелинейные уравнения для частиц - синус-Гордон, например. Но я не хочу в эти дела лезть.
                            Не доказано, что формализм Шредингера уникален.

                            Вообще интересно. Я утверждаю, что других уравнений нет, но по вашему я должен доказать что они есть, потому, что вы гробите теорию. Вы с логикой дружите?

                            Еще раз повторяю - если Вы адвокат теории, доказывате Вы по бритве Оккамы. Вся ноша по доказательству переносится на доказывающего.
                            По логике, замечу. Ибо если есть малейшие сомнения - значит, нет.
                            Единственность квантово-механического представлания доказываете Вы.

                            Это двухкомпонентная псифункция. Имеет то же значение - см. спинор.

                            Это 4-х компонентная. В нашем пространстве 4 измерения, если Вы знаете релятивистскую теорию. Но пси-функцию можно разбить на 2 подфункции с 2 компонентами. .

                            бредоватенько, что то получилось у вас...

                            А, ну, то есть историю создания уравнения Дирака Вы не изучали как следует.

                            Для скалярной пси-функции там нарушаетеся уравнение непрерывности.

                            div(j)+dRo/dt=0

                            Его-то я и назвал закон сохранения материи, не массы же и не энергии, в самом деле.
                            М-да, релятивистскую квантовую теорию, азы ее Вы не знаете.

                            А вот для четехкомпонентной функции уравнение непреравности выполняется
                            для уравнения Клейна-Фока-Гордона.

                            Зачем Дирак, если есть Клейн_Фок-Гордон - а без него Вы четырехкомпонентность
                            функции не получите. Не учат Вас там в Германии. Одни понты кидаете.
                            Последний раз редактировалось Lodge; 11 December 2009, 12:56 AM.

                            Комментарий

                            • Lodge
                              Ветеран

                              • 04 December 2009
                              • 1024

                              #15
                              4 компоненты.

                              Уравнение Дирака Википедия

                              Хотя хреново написано.

                              Комментарий

                              Обработка...