Kvant mexanika

Квант механикаси, тўлқин механикаси – назарий физиканинг жуда кичик ўлчамли зарралар (элементар зарра, атом, молекула ва ҳоказо) ҳаракат қонунларини ўрганувчи бўлими. ХХ аср бошида қатор омиллар – атомларнинг турғунлиги, фотоэффект, радиоактивлик, қора жисмнинг нурланиши сингари ҳодисаларни классик механика ва классик электродинамика асосида тушунтириб бериш имкони бўлмай қолганлиги квант механикасини пайдо бўлишига олиб келди. Мах Планcк, Алберт Эинстеин ва Ниэлс Боҳр каби олимларнинг ишлари квант механикасининг яратилишига асос бўлди.

Классик физика қонунларини жуда кичик массали зарраларга татбиқ қилишда олинган хулосалар классик тасаввурларни тубдан ўзгартиришни талаб қилди. Классик физикада қиздирилган жисм нурланиши энергиясининг қийматлари узлуксиз бўлади, деб фараз қилинади. 1900-йилда М. Планк моддада электромагнит нурланишни мувозанатда бўлиш шартини тадқиқ қилди. У нурланиш энергияси чиқаётганда ёки ютилаётганда фақат узлукли (квантланган) қийматларгагина эга бўлиши мумкинлиги тўғрисидаги гипотезани илгари сурди. 1905-йилда А. Эйнштейн ёруғлик тушаётган металлардан ташқарига электрон чиқиш ҳодисаси (фотоэффект) ни текшириб, энергия фақат ютилиб ёки чиқибгина қолмай, у нурланиш кванти – фотон кўринишида ҳам мавжуд бўлади, деган хулосага келди. Фотон энергияси ${\дисплайстйле Э = ҳ\ну}$ га тенг, бунда ${\дисплайстйле ҳ}$ – Планк доимийси, ${\дисплайстйле \ну}$ – электромагнит нурланиш частотаси.

1913-йилда Н. Бор ёруғликнинг квантлар назариясини атомларнинг тузилиши масаласига татбиқ қилиб, атомдаги электрон шу атом ядросининг атрофида классик механика қонунларига бўйсунадиган аниқ орбиталар бўйича ҳаракат қилишини кўрсатди. Бунда орбиталарнинг ҳар бирида электрон аниқ энергияли ҳолатда, яъни барқарор ҳолатда бўлиб, ҳеч қандай нурланиш рўй бермайди (Бор постулатлари). Атомнинг нур ютиши ёки нур чиқариши фақат электроннинг бир орбитадан бошқа орбитага ўтиши билан боғлиқ.

Бор назарияси энг содда атом – водород атомининг нурланиш хусусиятларини тушунтириб бера олди. Аммо мураккаб атомларга, молекулаларга бу назарияни қўллашнинг иложи бўлмади.

1924-йилда Л. де Бройл модда ёруғлик каби ҳам зарра, ҳам тўлқин хусусиятларига эга бўлади, деган гипотезани илгари сурди. Л. де Бройл айтган моддий зарранинг тўлқин хусусиятлари қар томонлама тасдиқланди. Шундай қилиб, корпускуляр-тўлқин дуализми ғояси тасдиқланди: бу ғояга биноан, тўлқин хусусиятга эга объектда зарра хусусияти ҳам уйғонади, зарра эса маълум шароитларда ўзини тўлқинлардек тутади.

1926-йилда Э. Шрёдингер зарралар ҳаракатининг тўлқин назарияси устида ишлаб, моддий зарраларнинг зарра ва тўлқин хусусиятларини ифодаловчи тенгламани таклиф қилди. Бу тенглама энг содда атом – водород атоми масаласини аниқ ечиб берди. Кўп электронли системалар учун Шрёдингер тенгламаси аниқ ечилмайди, бу ерда тақрибий ечиш усуллари (вариацион усул, Ҳартри – Фок усули ва бошқалар) ишлатилади.

Квант механикада барча зарралар корпускуляр ва тўлқин хоссаларига эга деб қаралади; зотан бу хоссалар бир-бирини истисно қилмайди, балки бир-бирини тўлдиради. Электронлар, протонлар ва бошқа зарраларнинг тўлқин табиати зарралар дифраксиясига оид тажрибаларда тасдиқланди. Квант механикада зарранинг тўлқин хусусияти тўлқин функсия ( ${\дисплайстйле \Пси}$ -функсия) орқали баён этилади. Тўлқин функсия аслида статистик ҳарактерга эга эканлигини биринчи бўлиб 1927-йилда М. Борн айтди. Тўлқин функсиянинг статистик маъноси, яъни зарранинг бирор ҳажм бирлигида бўлиш эҳтимоллиги – тўлқин функсия модулининг квадрати ${\дисплайстйле |\Пси|^{2}}$ билан ифодаланади. Демак, Квант механикада зарранинг ҳолатини бир вақтда аниқ координата ва импулс орқали ифодалаш мумкин эмас, у фақат тўлқин функсия орқалигина аниқланади. Зарранинг координата билан импулси Wернер Ҳеисенберг томонидан кашф этилган ноаниқликлар муносабатига бўйсунади.

Нисбийлик назариясини қўллаб, Квант механикани умумлаштириш натижасида релятивистик квант механика пайдо бўлди. Квант механиканинг яратилиши ва ривожланишида М. Борн, П. Дирак, В. Паули, Э. Ферми, шунингдек, Л. Д. Ландау ва В. А. Фок каби олимларнинг ишлари муҳим рол ўйнади. Квант механика яратилиши яримўтказгичлар физикаси ва техникаси, паст температуралар физикаси, квант электроника, ядро физикаси ва атом энергетикаси, астрофизика ва айниқса оҳирги йилларда квант компютерлари ва квант информатикаси сохаларнинг тез ривожланишига сабаб бўлди^[1].

Манбалар

↑ Файл:Натионал Энcйcлопедиа оф Узбекистан лого.пнг „Квант механика“, Ўзбекистон миллий энсиклопедияси (К-ҳарфи). Тошкент: „Ўзбекистон миллий энсиклопедияси“ Давлат илмий нашриёти, 2000–2006-йиллар.

Адабиёт

Гейзенберг В., Физические принсипи квантовой теории, Л. – М., 1932;
Дирак П., Принсипи квантовой механики, пер.с англ., М, 1960;
Паули В., Обшие принсипи волновой механики, пер. с нем., М., – Л., 1947;
Фейнман Р. П., Хибс А., Квантовая механика и интеграли по траекториям, пер. с англ., М., 1968;
Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Квантовая механика. Нерелятивисцкая теория, 3 изд., М., 1974;
Фок В. А., Начало квантовой механики, М., 1976.

Ушбу мақолада Ўзбекистон миллий энсиклопедияси (2000-2005) маълумотларидан фойдаланилган.

Физикага оид уşбу мақола çаладир. Сиз уни бойитиб, ЗиёСферага ёрдам бериşингиз мумкин.

[1] Файл:Натионал Энcйcлопедиа оф Узбекистан лого.пнг „Квант механика“, Ўзбекистон миллий энсиклопедияси (К-ҳарфи). Тошкент: „Ўзбекистон миллий энсиклопедияси“ Давлат илмий нашриёти, 2000–2006-йиллар.

[1]