Лекции по квантовой механике. Розман Г.А. - 149 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

149
ìàãíèòíûå ñâîéñòâà ìîëåêóëû. Êàæäîå ÿäðî âîäîðîäà ñîäåðæèò òîëüêî
îäèí ïðîòîí, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ôåðìèîíîì è îáëàäàåò ñïèíîì, ðàâíûì
2
h
. Åñëè ñïèíû ïðîòîíîâ â àòîìàõ ïàðàëëåëüíû, òî èõ ðåçóëüòèðóþùèé
ñïèíîâûé ìîìåíò â ìîëåêóëå ðàâåí
.h
Íà îñíîâàíèè ãèðîìàãíèòíîãî ñî-
îòíîøåíèÿ ïîëó÷àåì, ÷òî è ñïèíîâûé ìàãíèòíûé ìîìåíò ïðîòîíîâ â ìîëå-
êóëå âîäîðîäà îòëè÷åí îò íóëÿ, ìîëåêóëà òàêîãî âîäîðîäà (íàçûâàåìîãî
îðòîâîäîðîäîì) ìàãíèòíà. Åñëè æå ñïèíîâûå ìàãíèòíûå ìîìåíòû ïðîòî-
íîâ â àòîìàõ âîäîðîäà àíòèïàðàëëåëüíû, òî òàêàÿ ìîëåêóëà âîäîðîäà
(íàçûâàåìàÿ ïàðàâîäîðîäîì) íå ìàãíèòíà. Ïðè ñîñòàâëåíèè ñïèíîâûõ
âîëíîâûõ ôóíêöèé äâóõ ôåðìèîíîâ (ìû òîãäà äëÿ îïðåäåëåííîñòè ãîâî-
ðèëè îá ýëåêòðîíàõ, à òåïåðü ìû ðàññìàòðèâàåì äðóãóþ ïàðó ôåðìèîíîâ-
ïðîòîíû â ÿäðàõ àòîìîâ âîäîðîäà, âõîäÿùèõ â ìîëåêóëó âîäîðîäà) ìû
óñòàíîâèëè, ÷òî â ñëó÷àå ðåçóëüòèðóþùåãî ñïèíà, ðàâíîãî
h
, âîçìîæíû
òðè ïðîåêöèè ýòîãî ñóììàðíîãî ñïèíà íà íåêîòîðîå íàïðàâëåíèå. Ñëåäî-
âàòåëüíî, âîçìîæíû òðè ðàçëè÷àþùèåñÿ ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû ôåðìèîíîâ. Îò-
ñþäà î÷åðåäíîé âûâîä : ìîëåêóë îðòîâîäîðîäà äîëæíî áûòü â òðè ðàçà áîëü-
øå, ÷åì ìîëåêóë ïàðàâîäîðîäà. Íàø âûâîä ñîîòâåòñòâóåò ýêñïåðèìåíòó.
49. Êâàíòîâî-ïîëåâàÿ êàðòèíà ìèðà (âìåñòî çàêëþ÷åíèÿ)
Ìû çàâåðøèëè ïîñòðîåíèå êâàíòîâîé ìåõàíèêè äå Áðîéëÿ, Øðå-
äèíãåðà, Ãåéçåíáåðãà, Áîðà, Áîðíà è äð. êëàññèêîâ ôèçèêè XX âåêà. Êðè-
òåðèé ïåðåõîäà ê êëàññè÷åñêîé ôèçèêå (ïðèíöèï ñîîòâåòñòâèÿ íàìè óñòà-
íîâëåí), îãðîìíîå âëèÿíèå êâàíòîâîé ìåõàíèêè íà äðóãèå ðàçäåëû ôèçè-
êè íàìè íåîäíîêðàòíî óïîìèíàëèñü. Íåîñïîðèìî çíà÷åíèå êâàíòîâîé ìå-
õàíèêè íà ôèëîñîôèþ, ìèðîâîççðåíèå. Îäíàêî, ðàçâèòèå ôèçèêè íå îñòà-
íîâèëîñü íà êâàíòîâîé ìåõàíèêå. Îíà íå ó÷èòûâàëà ñîçäàííóþ çà äâà
äåñÿòèëåòèÿ äî ýòîãî ñïåöèàëüíóþ òåîðèþ îòíîñèòåëüíîñòè, òî åñòü ïîñò-
ðîåííàÿ íàìè êâàíòîâàÿ ìåõàíèêà ÿâëÿåòñÿ íåðåëÿòèâèñòñêîé. Îáíàðó-
æåíèå íîâûõ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö, èõ âçàèìíàÿ ïðåâðàùàåìîñòü ñ âîç-
ìîæíîñòüþ ðîæäåíèÿ íîâûõ ÷àñòèö òðåáîâàëî ñîçäàíèÿ ðåëÿòèâèñòñêîé
êâàíòîâîé ýëåêòðîäèíàìèêè, îáúåäèíÿþùåé êâàíòîâóþ ìåõàíèêó ñî ñïå-
öèàëüíîé òåîðèåé îòíîñèòåëüíîñòè. È òàêàÿ òåîðèÿ áûëà ñîçäàíà â êîíöå
20-õ ã.ã. ÕÕ âåêà. Íî ýòî, êàê ãîâîðèòñÿ äðóãàÿ èñòîðèÿ , îíà âíå òåìà-
òèêè äàííîãî ïîñîáèÿ ,ëþáîçíàòåëüíûå ÷èòàòåëè íàéäóò ñîîòâåòñòâóþ-
ùóþ ëèòåðàòóðó â ïðèëàãàåìîì ñïèñêå.
À ñåé÷àñ ìû ïîäâåäåì èòîãè, ïîñòðîèâ êâàíòîâî-ìåõàíè÷åñêóþ êàð-
òèíó ìèðà, êîòîðàÿ ïðèøëà íà ñìåíó ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîé êàðòèíå ìèðà,
ìàãíèòíûå ñâîéñòâà ìîëåêóëû. Êàæäîå ÿäðî âîäîðîäà ñîäåðæèò òîëüêî
îäèí ïðîòîí, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ôåðìèîíîì è îáëàäàåò ñïèíîì, ðàâíûì
 h
   . Åñëè ñïèíû ïðîòîíîâ â àòîìàõ ïàðàëëåëüíû, òî èõ ðåçóëüòèðóþùèé
 2
ñïèíîâûé ìîìåíò â ìîëåêóëå ðàâåí h. Íà îñíîâàíèè ãèðîìàãíèòíîãî ñî-
îòíîøåíèÿ ïîëó÷àåì, ÷òî è ñïèíîâûé ìàãíèòíûé ìîìåíò ïðîòîíîâ â ìîëå-
êóëå âîäîðîäà îòëè÷åí îò íóëÿ, ìîëåêóëà òàêîãî âîäîðîäà (íàçûâàåìîãî
îðòîâîäîðîäîì) ìàãíèòíà. Åñëè æå ñïèíîâûå ìàãíèòíûå ìîìåíòû ïðîòî-
íîâ â àòîìàõ âîäîðîäà àíòèïàðàëëåëüíû, òî òàêàÿ ìîëåêóëà âîäîðîäà
(íàçûâàåìàÿ ïàðàâîäîðîäîì) íå ìàãíèòíà. Ïðè ñîñòàâëåíèè ñïèíîâûõ
âîëíîâûõ ôóíêöèé äâóõ ôåðìèîíîâ (ìû òîãäà äëÿ îïðåäåëåííîñòè ãîâî-
ðèëè îá ýëåêòðîíàõ, à òåïåðü ìû ðàññìàòðèâàåì äðóãóþ ïàðó ôåðìèîíîâ-
ïðîòîíû â ÿäðàõ àòîìîâ âîäîðîäà, âõîäÿùèõ â ìîëåêóëó âîäîðîäà) ìû
óñòàíîâèëè, ÷òî â ñëó÷àå ðåçóëüòèðóþùåãî ñïèíà, ðàâíîãî h , âîçìîæíû
òðè ïðîåêöèè ýòîãî ñóììàðíîãî ñïèíà íà íåêîòîðîå íàïðàâëåíèå. Ñëåäî-
âàòåëüíî, âîçìîæíû òðè ðàçëè÷àþùèåñÿ ñîñòîÿíèÿ ñèñòåìû ôåðìèîíîâ. Îò-
ñþäà î÷åðåäíîé âûâîä : ìîëåêóë îðòîâîäîðîäà äîëæíî áûòü â òðè ðàçà áîëü-
øå, ÷åì ìîëåêóë ïàðàâîäîðîäà. Íàø âûâîä ñîîòâåòñòâóåò ýêñïåðèìåíòó.

 49. Êâàíòîâî-ïîëåâàÿ êàðòèíà ìèðà (âìåñòî çàêëþ÷åíèÿ)

      Ìû çàâåðøèëè ïîñòðîåíèå êâàíòîâîé ìåõàíèêè äå Áðîéëÿ, Øðå-
äèíãåðà, Ãåéçåíáåðãà, Áîðà, Áîðíà è äð. êëàññèêîâ ôèçèêè XX âåêà. Êðè-
òåðèé ïåðåõîäà ê êëàññè÷åñêîé ôèçèêå (ïðèíöèï ñîîòâåòñòâèÿ íàìè óñòà-
íîâëåí), îãðîìíîå âëèÿíèå êâàíòîâîé ìåõàíèêè íà äðóãèå ðàçäåëû ôèçè-
êè íàìè íåîäíîêðàòíî óïîìèíàëèñü. Íåîñïîðèìî çíà÷åíèå êâàíòîâîé ìå-
õàíèêè íà ôèëîñîôèþ, ìèðîâîççðåíèå. Îäíàêî, ðàçâèòèå ôèçèêè íå îñòà-
íîâèëîñü íà êâàíòîâîé ìåõàíèêå. Îíà íå ó÷èòûâàëà ñîçäàííóþ çà äâà
äåñÿòèëåòèÿ äî ýòîãî ñïåöèàëüíóþ òåîðèþ îòíîñèòåëüíîñòè, òî åñòü ïîñò-
ðîåííàÿ íàìè êâàíòîâàÿ ìåõàíèêà ÿâëÿåòñÿ íåðåëÿòèâèñòñêîé. Îáíàðó-
æåíèå íîâûõ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö, èõ âçàèìíàÿ ïðåâðàùàåìîñòü ñ âîç-
ìîæíîñòüþ ðîæäåíèÿ íîâûõ ÷àñòèö òðåáîâàëî ñîçäàíèÿ ðåëÿòèâèñòñêîé
êâàíòîâîé ýëåêòðîäèíàìèêè, îáúåäèíÿþùåé êâàíòîâóþ ìåõàíèêó ñî ñïå-
öèàëüíîé òåîðèåé îòíîñèòåëüíîñòè. È òàêàÿ òåîðèÿ áûëà ñîçäàíà â êîíöå
20-õ ã.ã. ÕÕ âåêà. Íî ýòî, êàê ãîâîðèòñÿ “äðóãàÿ èñòîðèÿ” , îíà âíå òåìà-
òèêè äàííîãî ïîñîáèÿ ,ëþáîçíàòåëüíûå ÷èòàòåëè íàéäóò ñîîòâåòñòâóþ-
ùóþ ëèòåðàòóðó â ïðèëàãàåìîì ñïèñêå.
      À ñåé÷àñ ìû ïîäâåäåì èòîãè, ïîñòðîèâ êâàíòîâî-ìåõàíè÷åñêóþ êàð-
òèíó ìèðà, êîòîðàÿ ïðèøëà íà ñìåíó ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîé êàðòèíå ìèðà,

                                   149