Доклад : Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Доклад >> Математика


Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике




Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике

Представления А. Эйнштейна о квантах света, послужившие в 1913 г. отправным пунктом теории Н. Бора, через 10 лет снова оказали плодотворное воздействие на развитие атомной физики. Они привели к идее о «волнах материи» и тем самым заложили основу новой стадии развития квинтовой теории.

В 1924 г. произошло одно из величайших событий в истории физики: французский физик Л. де Бройль выдвинул идею о волновых свойствах материи. В своей работе «Свет и материя» он писал о необходимости использовать волновые и корпускулярные представления не только в соответствии с учением А. Эйнштейна в теории света, но также и в теории материи.

Л. де Бройль утверждал, что волновые свойства, наряду с корпускулярными, присущи всем видам материи: электронам, протонам, атомам, молекулам и даже макроскопическим телам.

В 1926 г. австрийский физик Э. Шредингер нашел математическое уравнение, определяющее поведение волн материи, так называемое уравнение Шредингера. Английский физик П. Дирак обобщил его.

Смелая мысль Л. де Бройля о всеобщем «дуализме» частицы и волны позволила построить теорию, с помощью которой можно было охватить свойства материи и света в их единстве. Кванты света становились при этом особым моментом всеобщего строения микромира.

Волны материи, которые первоначально представлялись как наглядно-реальные волновые процессы по типу волн акустики, приняли абстрактно-математический облик и получили благодаря немецкому физику М. Борну символическое значение как «волны вероятности».

Однако гипотеза де Бройля нуждалась в опытном подтверждении. Наиболее убедительным свидетельством существования волновых свойств материи стало обнаружение в 1927 г. дифракции электронов американскими физиками К. Дэвисоном и Л. Джермером.

Корпускулярно-волновой дуализм в современной физике стал всеобщим. Любой материальный объект характеризуется наличием как корпускулярных, так и волновых свойств.

Тот факт, что один и тот же объект проявляется и как частица и как волна, разрушал традиционные представления. Форма частицы подразумевает сущность, заключенную в малом объеме или в конечной области пространства, тогда как волна распространяется по его огромным областям. В квантовой физике эти два описания реальности являются взаимоисключающими, но равно необходимыми для того, чтобы полностью описать рассматриваемые явления.

Квантово-механическое описание микромира основывается на соотношении неопределенностей, установленном немецким физиком В. Гейзенбергом, и принципе дополнительности Н. Бора.

В своей книге «Физика атомного ядра» В. Гейзенберг раскрывает содержание соотношения неопределенностей. Он пишет, что никогда нельзя одновременно точно знать оба параметра — координату и скорость. Никогда нельзя одновременно знать, где находится частица, как быстро и в каком направлении она движется. Если ставится эксперимент, который точно показывает, где частица находится в данный момент, то движение нарушается в такой степени, что частицу после этого невозможно найти. И наоборот, при точном измерении скорости нельзя определить место расположения частицы.

С точки зрения классической механики, соотношение неопределенностей представляется абсурдом. Чтобы лучше оценить создавшееся положение, нужно иметь в виду, что мы, люди, живем в макромире и, в принципе, не можем построить наглядную модель, которая была бы адекватна микромиру. Соотношение неопределенностей есть выражение невозможности наблюдать микромир, не нарушая его. Любая попытка дать четкую картину микрофизических процессов должна опираться либо на корпускулярное, либо на волновое толкование.

Фундаментальным принципом квантовой механики, наряду с соотношением неопределенностей, является принцип дополнительности, которому Н. Бор дал следующую формулировку «Понятие частицы и волны дополняют друг друга и в то же время противоречат друг другу, они являются дополняющими картинами происходящего».

С теоретической точки зрения, микрообъекты, для которых существенным является квант действия М. Планка, не могут, рассматриваться так же, как объекты макромира, ведь для них планковская константа h из-за ее малой величины не имеет, значения. В микромире корпускулярная и волновая картин сами по себе не являются достаточными, как в мире больших тел. Обе «картины» законны, и противоречие между ними снять нельзя. Поэтому корпускулярная и волновая картины должны дополнять одна другую, т. е. быть комплементарными. Только при учете, обоих аспектов можно получить общую картину микромира.

Согласно современным представлениям, структура элементарных частиц описывается посредством непрерывно возникающих и снова распадающихся «виртуальных» частиц. Например, мезон строится из виртуального нуклона и антинуклона, которые в процессе аннигиляции (лат. annihilatio, букв, уничтожение) непрерывно исчезают, а затем образуются снова.

Формальное привлечение виртуальных частиц означает, что внутреннюю структуру элементарных частиц невозможно описать через другие частицы.

Удовлетворительной теории происхождения и структуры элементарных частиц пока нет. Многие ученые считают, что такую теорию можно создать только при учете космологических обстоятельств. Большое значение имеет исследование рождения элементарных частиц из вакуума в сильных гравитационных и электромагнитных полях, поскольку здесь устанавливается связь микро- и мегамиров. Фундаментальные взаимодействия во Вселенной, в мегамире определяют структуру элементарных частиц и их превращения. Очевидно, потребуется выработка новых понятий для адекватного описания структуры материального мира.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.popal.ru/

Похожие работы:

  • Корпускулярно - волновой дуализм

    Реферат >> Физика
    ... образом, по современным представлениям, свет обладает как волновыми так, и корпускулярными свойствами. Интерференция света ... Кафедра физики и химии Реферат по концепции современного естествознания (по физике) на тему: «Корпускулярно-волновой дуализм, его ...
  • Концепция атомизма как концепция корпускулярно-волнового дуализма

    Реферат >> Авиация и космонавтика
    ... Концепции современного естествознания " РЕФЕРАТ по теме: " Концепция атомизма как концепция корпускулярно-волнового дуализма " ... позиции современных научных представлений 14 4. Идея корпускулярно-волнового дуализма как методологический принцип 15 5. Физика ...
  • Научная картина мира, понятие, структура, функции. Корпускулярноволновой дуализм. Его сущность

    Реферат >> Биология
    ... Концепции современного естествознания» Научная картина мира, понятие, структура, функции. Корпускулярноволновой дуализм. Его ... путем американскими физиками К. Дэвиссоном и Л. Джермером.. Речь пойдет о корпускулярно-волновом дуализме микрообъектов. 2. ...
  • Концепции современной физики

    Реферат >> Естествознание
    ... движения микромира. Другая фундаментальная теория современной физики — теория относительности, в корне изменившая ... . Корпускулярно-волновой дуа­лизм — общее свойство материи, про­являющееся на микроскопическом уровне. АТОМНАЯ ФИЗИКА Английский физик Эрнест ...
  • Физико-математическое моделирование и анализ эффекта квантования магнитного потока

    Статья >> Математика
    ... . Таким образом, результаты физико-математического моделирования эффекта квантования ... базовой идеи квантовой (волновой) механики - корпускулярно-волнового дуализма материи позволили получить ... в любых физических процессах на современных установках, в том числе ...
  • Физика и философия физики

    Реферат >> Философия
    ... явления материального мира. Современная наука, отказавшись от ... вспомогательных гипотез, мистике и т.д. Однако современные «слоны» и «черепахи», как и ... корпускулярно-волновой дуализм. Мы рассмотрели только одну из нитей, связывающих философию и физику ...
  • Физика и другие науки

    Реферат >> Физика
    ... радиоэлектро­никой, физикой твердого тела, физи­кой атомного ядра и рядом других разделов современной физики. Физика и информатика. Физика вносит ... очередь все частицы об­ладают волновыми свойствами. Корпускулярно-волновой дуализм при­сущ всем формам материи. ...
  • Физика элементарных частиц и t-кварк

    Курсовая работа >> Математика
    ... нем кратко обрисоввываются контуры современной физики высоких энергий и даются ответы ... обобщение, восходящее к принципу корпускулярно-волнового дуализма Луи де Бройля. Любая ... их обхода, характерные для современной физики элементарных частиц. Открытие -кварка ...
  • Физика и богословие

    Реферат >> Философия
    ... одновременно сочетают в себе корпускулярные и волновые свойства. С точки зрения современной физики статусом реальности обладает лишь ... Вседержителя, Поэта неба и земли...”. Корпускулярно-волновой дуализм элементарных частиц приводит к поэтической аналогии ...
  • Физика и Богословие

    Реферат >> Философия
    ... одновременно сочетают в себе корпускулярные и волновые свойства. С точки зрения современной физики статусом реальности обладает лишь ... Вседержителя, Поэта неба и земли...”. Корпускулярно-волновой дуализм элементарных частиц приводит к поэтической аналогии ...