کوانټوم میخانیک
کوانټوم میخانیک د فزیک یوه بنسټیزه تیوري ده چې د طبیعت فزیکي خواص د اتومونو او د اتوم د داخلي ذراتو په کچه تشرېح کوي. دا برخه د ټول کوانټوم فزیک لکه کوانټوم کیمیا، د کوانټومي میدان د تیورۍ، کوانټومي تکنالوژۍ او د کوانټومي معلوماتو د علم بنسټ جوړوي.[۱]
کلاسیک فزیک چې د کوانټوم میخانیک تر رامنځته کېدو د وړاندې تیوریو مجموعه ده، په معمولي (ماکروسکوپي) کچه کې د طبیعت ډېری اړخونه تشرېح کوي، خو په کوچنیو (اتومي) کچو کې یې تشرېحات کافي نه دي. د کلاسیک فزیک ډېری تیورۍ په لویه (ماکروسکوپي) کچه کې د یوه معتبر او حقیقت ته نږدې اټکل په توګه له کوانټوم فزیک څخه اخیستلی شو.[۲]
کوانټوم میخانیک ورو ورو د هغو مشاهداتو د تشرېح لپاره له تیوریو څخه را پیدا شو چې په کلاسیک فزیک سره نهشوای تشرېح کېدای؛ لکه د تور جسم د تشعشع د مسئلې لپاره په ۱۹۰۰ کال کې د ماکس پلانک حللاره او په ۱۹۰۵ کال کې د البرټ انشټاین په مقاله کې چې د فوټوالکتریک اغېزې تشرېح کوي، د انرژۍ او فرکانس تر منځ مطابقت. د مایکروسکوپي ښکارندو په اړه د پوهېدو لپاره دغه لومړنۍ هڅې چې دا مهال د «پخوانۍ کوانټومي تیورۍ» په نامه پېژندل کېږي، د ۱۹۲۰مې لسیزې په منځنیو کلونو کې د نلیز بور، اروین شروډینګر، وارنر هایزنبرګ، مکس بورن او نورو کسانو لهخوا د کوانټوم میخانیک د بشپړې پراختیا لامل شوې. اوسنۍ تیوري په بېلابېلو ریاضیکي فورمولونو کې فورمولبندي شوې ده. د دغو ریاضیکي فورمولبندیو له ډلې په یوه کې یو ریاضيکي موجود چې «د څپې تابع» نومېږي، د انرژۍ د اندازه کولو او د ذرې د نورو فزیکي خواصو په اړه په احتمالي چوکاټونو کې معلومات وړاندې کوي.
عمومي کتنه او بنسټیز مفاهیم
[سمول]کوانټوم میخانیک د فزیکي سیستمونو د خواصو او چلند د محاسبې شونتیا برابروي. معمولاً د مایکروسکوپي سیستمونو لپاره کارول کېږي چې مالیکولونه، اتومونه او د اتوم دننه ذرات دي. ثابته ده چې دا ماده د زرګونو اتومونو د لرونکو پېچلو مالیکولونو لپاره د کارېدو وړ ده، خو د انسان لپاره یې کارېدل فلسفي ستونزې رامنځته کوي او په نړۍ کې یې د یوه کل په توګه استفاده هم پر ګومان ولاړه ده. د کوانټوم میخانیک وړاندوېینې په تجربوي ډول په ډېر لوړ دقت سره تایید شوې دي.[۳][۴]
د دغې تیورۍ یوه بنسټیزه ځانګړنه دا ده چې معمولاً په پرېکند ډول دا وړاندوېینه نهشي کولای چې څه به پېښ شي، بلکې ځینې احتمالات وړاندې کوي. د ریاضي له نظره یو احتمال د یوه مرکب عدد د مطلق ارزښت د جذر په اخیستو سره لاسته راځي. دا قانون «د بورن قانون» بلل کېږي چې نوم یې د فزیکپوه «مکس بورن» له نامه څخه اخیستل شوی دی. د بېلګې په توګه د التکرون په څېر یوه کوانټومي ذره د څپې د تابع په توګه تعریفولی شو چې په فضا کې له هرې نقطې سره یو احتمال تړي.
د کوانټوم میخانیک د ریاضیکي قوانینو یوه پایله د بېلابېلو اندازه کېدونکو کمیتونو تر منځ د وړاندوېینې وړتیا ده. د قاطعیت د نهشتون تر ټولو مشهوره بڼه وايي چې مهمه نه ده چې یوه کوانټومي ذره څه ډول چمتو شوې ده او یا پر هغې د شویو ازمېښتونو دقت څومره دی، د موقعیت او شتاب د اندازه کولو لپاره یې هېڅ دقیقه وړاندوېینه نهشو کولای.
شونې نه ده چې دغه مفاهیم دې د واقعي ریاضیاتو تر پېژندو پرته وړاندې شوای شي. د کوانټوم میخانیک پوهه نه یوازې دا چې د مرکبو اعدادو لاسوهنې ته اړتیا لري، بلکې خطي الجبر، ډيفرانسیل معادلاتو، ګروپي تیوریو او نورو پرمختللو موضوعاتو ته هم اړتیا لري. پر دې بنسټ، دا مقاله د کوانټوم میخانیک یو ریاضيکي فورمول وړاندې کوي او استفاده یې په څو ګټورو بېلګو کې څېړي.[۵][۶][۷][۸][۹][۱۰][۱۱][۱۲][۱۳]
استفاده
[سمول]کوانټوم میخانیک د نړۍ د ډېرو ځانګړنو په تشرېح کولو کې، کوچنیو شیانو او هغو غبرګونونو ته په کتو سره چې په کلاسیکو مېتودونو د تشرېح کولو وړ نه دي، ډېر بریالیتوبونه لرلي دي. کوانټوم میخانیک یوازنۍ تیوري ده چې د هغو اتومي ذراتو چلندونه یې څرګند کړي چې د مادې ټول ډولونه (الکترونونه، پروتونونه، نوترونونه، فوټونونه او نور) جوړوي. د جامد حالت فزیک او د توکو علم پر کوانټوم میخانیک تکیه دي.[۱۴][۱۵]
تاریخچه
[سمول]کوانټوم میخانیک د شلمې پېړۍ په لومړیو لسیزو کې پراخ شو او دلیل یې د هغو ښکارندو تشرېح ته اړتیا وه چې پخوا په ځینو مواردو کې لیدل شوې وې. د نور د څپهييز ماهیت په اړه علمي څېړنې په ۱۷مه او ۱۸مه پېړۍ کې هغه مهال پيل شوې چې د رابرټ هوک، کریسټین هویګنز او لیونارډ اولیز په څېر ساینسپوهانو د تجربوي مشاهداتو پر بنسټ د نور څپهييزه تیوري وړاندې کړه. په ۱۸۰۳ کال کې انګرېز عالم «توماس یانګ» د دوو درزونو مشهور ازمېښت تشرېح کړ. دغه ازمېښت د نور د څپهييزې تیورۍ په عمومي منلو کې مهم رول درلود.[۱۶][۱۷]
د نولسمې پېړۍ په لومړیو کې د «جان ډالټن» او «امډیو اووګارډ» لهخوا کیمیاوي څېړنو د مادې اتومي تیورۍ ته اهمیت ورکړ او دا هغه نظریه وه چې جېمز کلېرک مکسوېل، لوډویګ بولټزمن او نورو د ګازونو د حرکي تیورۍ د رامنځته کولو لپاره جوړه کړه. د حرکي تیورۍ بریالیتوبونو دې نظریې ته لا ډېر باور ورکړ چې ماده له اتومونو جوړه شوې، خو بیا هم دې تیورۍ داسې نیمګړتیاوې لرلې چې بشپړېدل یې یوازې د کوانټوم میخانیک په پراختیا سره شوني وو. که څه هم چې له یوناني فلسفې څخه د اتومونو په اړه لومړنی تصور دا و چې اتومونه نه وېشل کېدونکي واحدونه دي - «اتوم» کلمه له یوناني کلمې څخه اخیستل شوې او د «نه پرې کېدونکې» په معنا ده – په نولسمه پېړۍ کې د اتومي جوړښت په اړه ځینې فرضیې رامنځته شوې. په دې برخه کې یو مهم اکتشاف په ۱۸۳۸ کال کې د مایکل فاراډي هغه مشاهده وه چې د کمفشاره ګاز لرونکې ښيښهيي لولې په دننه کې یې د الکتریکي تخلیې له امله راپیدا شوې ځلا ولیده. جولیوس پلوکر، یوهان ویلهلم هیټورف او یوګن ګلډشټاین د فاراډي څېړنو ته دوام ورکړ او پراخې یې کړې چې له امله یې کتود وړانګې وپېژندل شوې، تامسون ومونده چې دا وړانګې د الکترون په نامه له اتومي ذراتو څخه جوړې شوې دي.[۱۸][۱۹][۲۰][۲۱][۲۲]
د ۱۹۲۰مې لسیزې په منځنیو کلونو کې کوانټوم میخانیک د اتومي فزیک لپاره پر سټنډرډ فورمول د بدلېدو لپاره پراخ شو. په ۱۹۲۳ کال کې فرانسوي فزیکپوه «لویي ډو بروګل» د مادې د څپو په اړه خپله تیوري وړاندې کړه او ویې ویل چې ذرات کولای شي څپهييزې ځانګړنې وښيي او برعکس. د ډو بروګلي پر کړنلاره له تکیې سره معاصر کونټوم میخانیک په ۱۹۲۵ کال کې وزیږېد یا رامنځته شو؛ دا هغه مهال و چې جرمني فزیکپوهانو «وارنر هایزنبرګ»، «ماکس بورن» او «پاسکال جرډن» مېټریکس میخانیک رامنځته کړ او اسټریايي فزیکپوه «اروین شروډینګر» د څپو میخانیک اختراع کړ. بورن د ۱۹۲۶ کال په جولای میاشت کې د شروډینګر د څپې د تابع احتمالي تشرېح وکړه. په دې توګه د کوانټوم فزیک ټوله څانګه رامنځته شوه او د ۱۹۲۷ کال په پنځم «سولوې کنفرانس» کې په پراخه کچه ومنل شوه.[۲۳][۲۴][۲۵][۲۶]
کوانټوم میخانیک تر ۱۹۳۰ کال پورې د ډېوېډ هیلبرټ، پل ډیراک او جان وون نویمان لهخوا لا ډېر یو موټی او رسمي شو چې د دوی ډېری تمرکز پر اندازو اخیستنو، د واقعیت په اړه زموږ د پوهې پر ماهیت او فلسفي ګومانونو و. له هغه مهاله تر اوسه یې په ډېرو څانګو لکه کوانټومي کيمیا، کوانټوم الکترونیک، کوانټوم اپټیک او د کوانټومي معلوماتو په علم کې ریښې کړې دي. د دې تر څنګ د عناصرو د اوسني تناوبي جدول د ډېرو ځانګړنو لپاره ګټور چوکاټونه برابروي او د کیمیایي رابطو په لړ کې د اتومونو چلند او په کمپيوټري نیمه هادي ګانو کې د الکترونونو جریان تشرېح کوي، پر دې بنسټ په اوسنیو تکنالوژيو کې ډېر مهم رول لري. که څه هم کوانټوم میخانیک د نړۍ د ډېرې کوچنۍ برخې د تشرېح کولو لپاره جوړ شوی و، خو د ځینو ماکروسکوپي یعنې لویو ښکارندو د تشرېح لپاره هم اړین دی.[۲۷][۲۸][۲۹]
سرچينې
[سمول]- ↑ Feynman, Richard; Leighton, Robert; Sands, Matthew (1964). The Feynman Lectures on Physics. Vol. 3. California Institute of Technology. ISBN 978-0201500646. Retrieved 19 December 2020.
- ↑ Jaeger, Gregg (September 2014). "What in the (quantum) world is macroscopic?". American Journal of Physics. 82 (9): 896–905. Bibcode:2014AmJPh..82..896J. doi:10.1119/1.4878358.
- ↑ Yaakov Y. Fein; Philipp Geyer; Patrick Zwick; Filip Kiałka; Sebastian Pedalino; Marcel Mayor; Stefan Gerlich; Markus Arndt (September 2019). "Quantum superposition of molecules beyond 25 kDa". Nature Physics. 15 (12): 1242–1245. Bibcode:2019NatPh..15.1242F. doi:10.1038/s41567-019-0663-9. S2CID 203638258.
- ↑ Bojowald, Martin (2015). "Quantum cosmology: a review". Reports on Progress in Physics. 78 (2): 023901. arXiv:1501.04899. Bibcode:2015RPPh...78b3901B. doi:10.1088/0034-4885/78/2/023901. PMID 25582917. S2CID 18463042.
- ↑ Lederman, Leon M.; Hill, Christopher T. (2011). Quantum Physics for Poets. US: Prometheus Books. ISBN 978-1616142810.
- ↑ Müller-Kirsten, H. J. W. (2006). Introduction to Quantum Mechanics: Schrödinger Equation and Path Integral. US: World Scientific. p. 14. ISBN 978-981-2566911.
- ↑ Plotnitsky, Arkady (2012). Niels Bohr and Complementarity: An Introduction. US: Springer. pp. 75–76. ISBN 978-1461445173.
- ↑ Griffiths, David J. (1995). Introduction to Quantum Mechanics. Prentice Hall. ISBN 0-13-124405-1.
- ↑ Trixler, F. (2013). "Quantum tunnelling to the origin and evolution of life". Current Organic Chemistry. 17 (16): 1758–1770. doi:10.2174/13852728113179990083. PMC 3768233. PMID 24039543.
- ↑ Bub, Jeffrey (2019). "Quantum entanglement". In Zalta, Edward N. (ed.). Stanford Encyclopedia of Philosophy. Metaphysics Research Lab, Stanford University.
- ↑ Caves, Carlton M. (2015). "Quantum Information Science: Emerging No More". In Kelley, Paul; Agrawal, Govind; Bass, Mike; Hecht, Jeff; Stroud, Carlos (eds.). OSA Century of Optics. The Optical Society. pp. 320–323. arXiv:1302.1864. Bibcode:2013arXiv1302.1864C. ISBN 978-1-943580-04-0.
- ↑ Wiseman, Howard (October 2015). "Death by experiment for local realism". Nature (په انګليسي). 526 (7575): 649–650. doi:10.1038/nature15631. ISSN 0028-0836. PMID 26503054.
- ↑ Wolchover, Natalie (7 February 2017). "Experiment Reaffirms Quantum Weirdness". Quanta Magazine (په انګليسي). Retrieved 8 February 2020.
- ↑ Cohen, Marvin L. (2008). "Essay: Fifty Years of Condensed Matter Physics". Physical Review Letters. 101 (25): 250001. Bibcode:2008PhRvL.101y0001C. doi:10.1103/PhysRevLett.101.250001. PMID 19113681. Retrieved 31 March 2012.
- ↑ Matson, John. "What Is Quantum Mechanics Good for?". Scientific American. Retrieved 18 May 2016.
- ↑ Born, Max; Wolf, Emil (1999). Principles of Optics. Cambridge University Press. ISBN 0-521-64222-1. OCLC 1151058062.
- ↑ Scheider, Walter (April 1986). "Bringing one of the great moments of science to the classroom". The Physics Teacher (په انګليسي). 24 (4): 217–219. Bibcode:1986PhTea..24..217S. doi:10.1119/1.2341987. ISSN 0031-921X.
- ↑ Feynman, Richard; Leighton, Robert; Sands, Matthew (1964). The Feynman Lectures on Physics. Vol. 1. California Institute of Technology. ISBN 978-0201500646. Retrieved 30 September 2021.
- ↑ Martin, Andre (1986), "Cathode Ray Tubes for Industrial and Military Applications", in Hawkes, Peter (ed.), Advances in Electronics and Electron Physics, Volume 67, Academic Press, p. 183, ISBN 978-0080577333,
Evidence for the existence of "cathode-rays" was first found by Plücker and Hittorf ...
- ↑ Dahl, Per F. (1997). Flash of the Cathode Rays: A History of J J Thomson's Electron (په انګليسي). CRC Press. pp. 47–57. ISBN 978-0-7503-0453-5.
- ↑ "Quantum – Definition and More from the Free Merriam-Webster Dictionary". Merriam-webster.com. Retrieved 18 August 2012.
- ↑ Mehra, J.; Rechenberg, H. (1982). The Historical Development of Quantum Theory, Vol. 1: The Quantum Theory of Planck, Einstein, Bohr and Sommerfeld. Its Foundation and the Rise of Its Difficulties (1900–1925). New York: Springer-Verlag. ISBN 978-0387906423.
- ↑ David Edwards,"The Mathematical Foundations of Quantum Mechanics", Synthese, Volume 42, Number 1/September, 1979, pp. 1–70.
- ↑ D. Edwards, "The Mathematical Foundations of Quantum Field Theory: Fermions, Gauge Fields, and Super-symmetry, Part I: Lattice Field Theories", International J. of Theor. Phys., Vol. 20, No. 7 (1981).
- ↑ Pais, Abraham (1997). A Tale of Two Continents: A Physicist's Life in a Turbulent World. Princeton, New Jersey: Princeton University Press. ISBN 0-691-01243-1.
- ↑ Bernstein, Jeremy (November 2005). "Max Born and the quantum theory". American Journal of Physics (په انګليسي). 73 (11): 999–1008. Bibcode:2005AmJPh..73..999B. doi:10.1119/1.2060717. ISSN 0002-9505.
- ↑ Feynman, Richard. "The Feynman Lectures on Physics III 21-4". California Institute of Technology. Retrieved 24 November 2015.
...it was long believed that the wave function of the Schrödinger equation would never have a macroscopic representation analogous to the macroscopic representation of the amplitude for photons. On the other hand, it is now realized that the phenomena of superconductivity presents us with just this situation.
- ↑ Packard, Richard (2006). "Berkeley Experiments on Superfluid Macroscopic Quantum Effects" (PDF). Archived from the original (PDF) on 25 November 2015. Retrieved 24 November 2015.
- ↑ Van Hove, Leon (1958). "Von Neumann's contributions to quantum mechanics" (PDF). Bulletin of the American Mathematical Society. 64 (3): Part 2:95–99. doi:10.1090/s0002-9904-1958-10206-2.