Kuantum mekaniği

Kuantum mekaniği dalıdır teorik fizik başarılı kuantum teorisini ve Dalga mekaniğine çalışma ve iş başında temel olguları açıklamak için fiziksel sistemlerin özellikle ölçekte, atomik ve atomaltı .

1920'lerde bir düzine Avrupalı ​​fizikçi tarafından , siyah cisim radyasyonu , fotoelektrik etki veya spektral çizgilerin varlığı gibi klasik fiziğin açıklayamadığı sorunları çözmek için geliştirildi . Sonuçlarda ve çeşitli uygulamalarda verimli olduğu kanıtlandı: özellikle atomun yapısının gizemini açıklamayı mümkün kıldı ve daha genel olarak, temel parçacıkların davranışını tanımlamak için genel çerçeve olduğu ortaya çıktı . modern fiziğin temelini oluşturma noktasıdır.

Kuantum mekaniği derin kavramsal zorluklar içerir. Matematiksel biçimciliği verimlilik açısından benzersiz ise, yorumu bilim camiasında aynı fikirde değildir. Kavramları arasında parçacık-dalga ikiliği , kuantum süperpozisyonu , dolaşıklık veya yerel olmama yer alır .

Terimi, kuantum fiziği içeren olayların daha büyük bir dizi, açıklamak için kuantum mekaniği çizer teorinin büyük kısmına gelir standart model temel etkileşimler .

Bir kuantomekanist, kuantum mekaniğinde bir uzmandır ve bir kuantokimyacı, kuantum kimyasında bir uzmandır .

Genel Bakış

Küresel olarak, kuantum mekaniği klasik fizikten iki açıdan farklıdır: olasılıkların toplamına ilişkin farklı kurallar ve yalnızca kuanta adı verilen ve teoriye adını veren sabit niceliklerin katları ile gösterilebilen fiziksel niceliklerin varlığı.

olasılık yasaları

Klasik olasılık yasaları anlayışında, bir olay birbiriyle uyumsuz iki farklı şekilde meydana geldiğinde, olasılıklar toplanır. Bir olayın olasılığının , yıkıcı da dahil olmak üzere , müdahale etmesi muhtemel bir olasılık genliği ile bağlantılı olduğu kuantum mekaniğinde durum böyle değildir .

Bu özellik, özellikle Richard Feynman tarafından maddenin kuantum davranışının en sembolik örneği olarak kabul edilen Young'ın yarıkları deneyimiyle açıklanmaktadır . Kuantum mekaniği dersinde Feynman ayrıntılı analizine uzun bir bölüm ayırıyor. Bu deney aynı zamanda teorinin standart yorumunun temeli olan dalga-parçacık ikiliği kavramını da göstermektedir .

Şu anda, makroskopik ölçeklerde, bu olasılıksal davranışın gözle görülür şekilde gözlemlenmemesinin, uyumsuzluk adı verilen bir fenomenle açıklandığı düşünülmektedir . Bununla birlikte, başka açıklamalar da var, ancak hiçbiri ortak değil: esasen kuantum mekaniğinin yorumlanmasındaki farklılıklardan kaynaklanıyorlar .

Kuantanın varlığı

Kuantum mekaniği, adını, genellikle Max Planck tarafından keşfedilen sabitle bağlantılı olarak, kendilerini yalnızca sabit niceliklerin katlarında gösterebilen niceliklerin varlığından alır . Bu miktarlar, örneğin parçacıkların enerjisi veya açısal momentumudur .

Bu fenomenin en açık örneği ve sonuçları bakımından en zengin olanı muhtemelen atomun yapısında ve daha kesin olarak elektronların çekirdek etrafındaki organizasyonunda bulunabilir . Nitekim elektronlar, enerjilerine ve açısal momentumlarına bağlı kuantum sayılarının olası değerlerinin serbest bıraktığı yerleri işgal ederek dağıtılır. Bu organizasyon, doğal elementlerin kimyasal ve spektroskopik davranışlarını açıklamayı mümkün kılar .

Kuantanın varlığı, kuantum mekaniğinin temel bir özelliği değildir, çünkü diğer hususlardan, özellikle yukarıda bahsedilen olasılıkların toplamı kuralına ilişkin olarak gösterilebilir. Bununla birlikte, kesinlikle kuantum mekaniğinin en karakteristik yönlerinden biridir, çünkü kendisini denklemlerde en kolay gösteren budur ve kuantum mekaniği tarihsel olarak bu yönüyle keşfedilmiştir.

Öykü

Kuantum teorisinin başlangıcına damgasını vuran kuşkusuz kara cisim ışıması sorununun çözümüdür . Başında XX inci  yüzyıl, Max Planck denilen beri, atomların enerji belirli bir miktarın katları takas olabilir varsayımını alarak aslında sorunu çözer Planck'ın sabit ve dört biri olarak bundan sonra bilinen temel sabitler .

Sadece gizlice değiş tokuş edilebilen bu enerji miktarları fikri, Niels Bohr gibi özellikle atom yapısının bir modelini geliştirmek için kullanacak olan birçok fizikçiye ilham verecek . Daha genel olarak, bu kuantum teorisi denilen şeyin başlangıcıydı .

Planck'ın keşfinden kısa bir süre sonra, Albert Einstein , özellikle fotoelektrik etki analizini izleyerek, h ν miktarının daha sonra foton olarak adlandırılacak olan bir elektromanyetik parçacığın enerjisi olduğunu öne sürer . Parçacıklı bir ışık kavramının bu yeniden tanıtılması, Louis de Broglie'yi Planck'ınkine benzer bir ilişki önermeye teşvik edecektir , ancak hareketin niceliği için:

burada a, dalga vektörü . sözde indirgenmiş Planck sabitidir .

Bunu yaparken, bazı fizikçileri maddenin dalga tanımını aramaya teşvik edecek olan parçacık dalga ikiliğinin kışkırtıcısıdır . Bunların arasında, Erwin Schrödinger başarılı olur ve artık kendi adını taşıyan bir diferansiyel denklemi elde eder, bu da bir parçacığın kuantum evrimini tam olarak tanımlamayı mümkün kılar. Bu denklem, hidrojen atomu modelinin tanımındaki uygunluğunu çabucak kanıtladı .

Aynı zamanda, Werner Heisenberg , doğrudan klasik analitik mekanikten esinlenen matris hesaplamalarına dayanan, kökten farklı bir yaklaşım geliştirmişti .

Bu iki yaklaşımın yanı sıra parçacık dalga dualitesi kavramına ilişkin kafa karışıklığı, ortaya çıkan kuantum mekaniğinin açıklığa kavuşturulmasına neden oldu. Bu açıklama, İngiliz fizikçi Paul Adrien Dirac'ın çalışması sayesinde ortaya çıktı .

1930'da yayınlanan Principles of Quantum Mechanics başlıklı bir kitapta Dirac, Schrödinger ve Heisenberg'in iki yaklaşımının aslında aynı lineer cebirin sadece iki temsili olduğunu gösteriyor . Bu kurucu çalışmada Dirac, klasik fiziğin zaten dayattığı yasaları göz ardı ederek, uygun kuantum yasalarını çıkarır. Dirac daha sonra, muhtemelen zamanın matematiksel gelişmelerinden esinlenerek, özellikle projektif geometri ile ilgili olarak, kuantum mekaniğinin aksiyomatik bir temsilini verir .

Dirac'ın çalışmasından birkaç yıl önce John Von Neumann'ınki geçmişti , ancak Von Neumann'ın çalışması matematiksel olarak çok daha titizdi, bu yüzden öncelikle matematikçilere hitap ediyordu. Fizikçiler, Dirac'ınkini ona tercih ettiler ve bu nedenle, gelecek nesiller bırakan esasen Dirac'ın eseridir. Von Neumann, kitabının yeniden baskısının önsözünde Dirac'ın çalışmasından bahseder ve onu "kısalık ve zarafet açısından geçilmesi zor olan kuantum mekaniğinin bir temsili" olarak tanımlar , ancak aynı şeyi aşağıdaki paragrafa ekler: yöntemi "hiçbir şekilde matematiksel titizliğin gereksinimlerini karşılamıyor" .


temel bilgiler

Paul Dirac , fiziksel fenomenlerin esasen kuantum özelliklerini tanımlar ve bunları kuantum mekaniğinin temeli olan bazı varsayımlar ve kavramlar aracılığıyla ifade eder . Burada daha az resmi bir şekilde, genel bir anlayışa daha elverişli bir şekilde sunulmaktadırlar. Ayrıntılı makale daha titiz ama aynı zamanda daha soyut bir şekilde kendi formülasyonu sunar.

kuantum hali

Özünde, bir kuantum durumu, bir kuantum sistemi hakkında ne bilebileceğimizi ölçen şeydir. Gözlenebilirlerin (konum, momentum vb.) olasılıklarının ve ölçülen ortalama değerlerinin hesaplanmasını mümkün kılar . Kuantum durumları, bir Hilbert uzayında durum vektörü ile matematiksel olarak tanımlanır ve bu , Bra-ket notasyonu olarak adlandırılan Dirac tarafından sunulan özel bir notasyonla temsil edilir . Daha sonra formda bir kuantum durumu yazılır . Bu durum vektörünün zaman içindeki evrimi , Schrödinger denklemi tarafından yönetilen dalga fonksiyonu ile matematiksel olarak tanımlanır .

Bu iki temsil saf durumlarla , yani her bileşenin nicelleştirilip gözlemlenebildiği idealize edilmiş ve yalıtılmış basit kuantum sistemlerinin durumları ile ilgilidir. İçin karma durumlar bileşenler çok sayıda ya da gözlem için erişilemez olan bir ortamda veya bir ölçüm cihazı ile karmaşık bir etkileşim kuantum durumlarını temsil eden, kuantum durumu yerine ile temsil edilir yoğunluk matrisi .

Bra-ket notasyonu durumunda, kuantum durumunu özdurumların bir fonksiyonu olarak ifade ederiz, yani gözlemlenebilir bir ölçüm yaparsak, şüphesiz belirli bir değer elde edeceğimizden emin olduğumuz durumları ifade ederiz. . Genel olarak, bu durumlar için bu değeri tanımlamak için kullanılanla aynı sembol kullanılır. Örneğin, bu ölçümü yaparsak sonucun bir değer olacağından emin olduğumuzda, durumu not ederiz . Belirli bir gözlemlenebilir için genellikle belirli sayıda (hatta sonsuz sayıda) özdurum vardır. Örneğin, 1/2 spinli bir parçacığın spiniyle ilgileniyorsak , zıt yönlü iki özdurum elde ederiz: ve . Gözlenebilir konum için, olası konumların her birine karşılık gelen sonsuz sayıda özdurum elde edilir ... .

Bu özdurumlar Hilbert vektör uzayının ortogonal vektörleridir ve verilen bir gözlemlenebilir ile bağlantılı olarak bunların bir tabanını oluştururlar . Herhangi bir kuantum durumu daha sonra bu özdurumların doğrusal bir kombinasyonu olarak ifade edilir , örneğin genelleştirilmiş bir spin 1/2:, a ve b karmaşık sayılardır .

Herhangi iki farklı kuantum durumu mutlaka ayırt edilemez , çünkü iki farklı durumun ölçümünün aynı ölçülen değeri verme olasılığı vardır. İki durumun farklı sonuçlar verdiğinden kesinlikle emin olduğumuz en az bir ölçüm süreci olduğunda , iki kuantum durumunun ayırt edilebilir olduğu söylenir .

süperpozisyon ilkesi

Kuantum mekaniğinin muhtemelen en önemli varsayımı , süperpozisyon ilkesidir . Bu ilkeye göre, eğer bir fiziksel sistem bir durumda olabilirse ve aynı zamanda bir durumda da olabilirse , o zaman doğrusal olarak bileşik bir durumda da olabilir:

nerede ve herhangi iki karmaşık sayıdır .

Başka bir deyişle, bir fiziksel sistemin olası durumları kümesi , boyutu keyfi olabilen bir vektör uzayıdır (veya daha kesin olarak yukarıda belirtildiği gibi bir Hilbert uzayıdır ).

Önemli olan nokta, bir üst üste devlet bir cehalet vis-à-vis sistemin "gerçek" devlet çeviri bir devlet, ama aslında devlet. Ne olduğunu sistemine bir belirsizlik içsel, olmadığıdır , ne de devlet . Bu nokta bilim camiasında birçok soruyu gündeme getirdi. Özellikle, süperpozisyon prensibi denen kökeni olan kuantum ölçüm problemi , Schrödinger göre, bir kediye uygulayarak popülarize Schrödinger'in paradoks , ölü ne de diri de..

Süperpozisyon ilkesi, Einstein tarafından, Boris Podolsky ve Nathan Rosen ile birlikte, EPR deneyi olarak bilinen bir deney hayal ederek, onu hataya koymak için analiz edildi ve eleştirildi . Benzer bir deney sonunda gerçekleştirilmiştir XX inci  tarafından yüzyılın Alain Aspect süperpozisyon prensibi onadı.

Doğum kuralı

Adını fizikçi Max Born'dan alan Born kuralı, süperpozisyon ilkesinin lineer katsayılarının olasılıksal bir yorumudur. Aynı zamanda genellikle olasılıklı bir yorum olarak da adlandırılır.

Bu kural, örneğin yukarıda bahsedilen ve kuantum durumu aşağıdaki gibi yazılabilen Schrödinger'in kedisi dikkate alınarak açıklanabilir:

Bu kedinin ölü mü diri mi olduğunu belirlemeye çalışan bir deney kesin bir sonuç vermeyecektir (aksi takdirde kedi ya durumda ya da durumda olacaktır ). Basitleştirilmiş şekilde, Born kural ölü kediyi bulma olasılığı modülünün karesi eşit olduğunu belirterek, bu belirsizliği rakamlarla söylenebilir ait katsayılar karelerinin toplamına bölünmesiyle ve .

Daha genel olarak, durum vektörü ayırt edilebilir durumların doğrusal bir birleşimi olan bir sistem için, ayırt edilebilirliği tanımlayan ölçünün sonucunun, sistem bu durumdaymış gibi aynı olma olasılığı :

,

burada durum vektörünün lineer katsayılarıdır.

Hesapları basitleştirmek için, payda bire eşit olacak şekilde durum vektörleri genellikle normalleştirilir. Bu, olasılık hesaplamalarını hiçbir şekilde etkilemez. Pratikte, Born kuralı bu nedenle en sık yazılır:

,

veya :

Burada orantılılık katsayısı normalizasyon ilişkisi ile karşılanır: ,

Born kuralı, kuantum mekaniğinin kavranması en zor varsayımlarından biridir. Aynı zamanda, aksiyomatik statüsünün en az iki yorum tarafından sorgulanması nedeniyle de tartışma konusudur: çoklu dünyaların yorumu ve işlemsel yorum . Bu iki yoruma göre, Born kuralı daha derin matematiksel ve fiziksel değerlendirmelerden çıkarılabilir.

gözlemlenebilir büyüklük

Bir deneyi takiben, her zaman aynı ölçüm sonucunu elde edeceğimizden emin olduğumuzda, ele alınan fiziksel sistemin durumda olduğunu söyleriz . Ancak bu, farklı bir deneysel cihazla yapılan bir ölçümün sonucunu kesin olarak bildiğimiz anlamına gelmez. Başka bir deyişle, bir sistemin durumunun tam bilgisi bile, üzerinde yapılan herhangi bir deneyin sonuçlarının tam olarak bilinmesini garanti etmez.

Örneğin, bir parçacığın durumundaki konumunu ölçersek , elde edeceğimizden eminiz , ancak öte yandan dürtü ölçümünün sonucunun ne olduğunu kesin olarak bilmek apriori mümkün değildir, çünkü aksi takdirde parçacık da durumda olacaktır , bu genel durum değildir ve bu nedenle geçici bir hipotez oluşturur .

Daha genel olarak, belirli bir ölçüm süreci A için , mükemmel şekilde belirlenmiş tüm ölçüm sonucu durumlarını belirtirsek, o zaman süperpozisyon ilkesi sayesinde, belirli sistemler için tüm olası lineer kombinasyonlar da olası durumlardır:

Bu lineer kombinasyonlar, bazıları başka bir ölçüm işlemi B için belirlenen koşulları çok iyi mükemmelleştirebilir . Soru, bu "temiz" durumlar B için A ölçümünün sonucunun ne olabileceğidir .

Doğrusal katsayıların olasılıksal yorumu, daha sonra, eğer deterministik değilse, ölçüm sonucunun istatistiksel olarak matematiksel beklentiye hala eşit olacağını önerir  :

Bu ifade katsayıların sesquilineer bir şeklidir . Vektör alt-alanında oluşturulan les ile , bu nedenle bir kullanarak bu ifade yazabilir skalar ürün baz içinde olan ortonormal . Bra-ket notasyonuna anlam veren bu skaler ürünün seçimidir: "solda" not edilen bra vektörleri, o zaman ket durum uzayının dual uzayının elemanlarıdır . O zaman ilişkimiz var:

nerede olduğunu Kronecker sembolü .

Matematiksel beklentinin ifadesi daha sonra yazılabilir:

Terim , özvektörleri olan ve ilişkili özdeğerleri ölçüm sonuçlarının olası değerleri olan lineer operatörün tanıtılmasını önerir . Bu operatör , ölçüm süreci A ile ilişkili gözlenebilir olarak adlandırılır . Ölçüm sonucunun matematiksel beklentisinin hesaplanmasına izin veren matematiksel bir araçtan başka bir şey değildir, daha sonra yazılan beklenti:

Böyle bir ifadenin ilgi alanı, artık açıkça tabana bağlı olmamasıdır . Böylece, soyutlamada kazanırız ve hesaplamaları basitleştiririz, biraz analitik geometride olduğu gibi, vektörleri belirli bir tabandaki koordinatlarından ziyade soyut notasyonlarıyla manipüle etmenin genellikle daha kolay olduğu gibi .

Temel cebirsel düşüncelerden, gözlemlenebilirin , özvektörlerinin ve özdeğerlerinin bir fonksiyonu olarak yazılabilen, kendine eşlenik bir operatör olduğuna kendinizi ikna etmek kolaydır :

Herhangi bir ölçüm sonucunu tanımlamak için yeterli gözlenebilirimiz olduğunda, tam bir gidip gelen gözlenebilir setimiz olduğunu söyleriz ve bu, çalıştığımız bu gözlenebilirlerin özvektörleri tarafından üretilen Hermit uzayındadır .

Birim operatörleri

Yapısal olarak durum uzayındaki nokta çarpım , ölçüm sonuçlarının olasılıklarının hesaplanmasını mümkün kılar. O zaman bu skaler ürünü tutan lineer operatörlerin kuantum mekaniğinde çok önemli bir rol oynadığını anlamak kolaydır. Lineer cebirde nokta çarpımını tutan bu operatörlere birim operatörler denir . Vekillerinin tam tersi olma temel özelliğine sahiptirler:

Genel dava

Bir birim operatörü, skaler ürünü tuttuğu için , tam olarak aynı ölçüm olasılıklarını verdiği için fiziksel olarak ayırt edilemez bir uzaya dönüşür . Tersine, durum uzayını ayırt edilemez bir uzaya dönüştüren bir operatörün üniter olduğunu varsaymak mantıklıdır.

üzerindeki tüm üniter operatörlerin kümesinin yanı sıra bir skaler μ ile sürekli olarak parametrelendirilebilen bir alt kümenin dikkate alınması, daha sonra μ cinsinden birinci mertebeye yaklaşmayı mümkün kılar :

nerede , genelliği kaybetmeden, biçiminde yazılabilen, keyfi bir a priori doğrusal operatördür .

'nin birimlik bağıntısını yazarak , birinci sırada kalarak gelir:

Yani kendi kendine yardım ediyor.

Bir parametre vardır KISA, içinde sürekli dönüşümler bir içine fiziksel olarak ayırt edilemez alanı , daha sonra, bir birim operatörü vardır ve gözlenebilir bir miktar olacak şekilde transforme içine ve:

Eşitleyerek için ve kayda vektörü öyle ki , olarak görünür artış hızının ait yazılı şekilde, sıfır Mahallesi'nde u nin sonsuz küçük bir varyasyonu için:

bağımlılığı nerede EN ima edilmektedir ( ).

Schrödinger denklemi

Önceki düşünceler, fizik yasalarının zamanla değişmez olduğu bir simetri ilkesi sayesinde, Schrödinger denklemini teorik bir bakış açısından tanıtmak için kullanılabilir . Bunu söylemenin bir başka yolu, bir durum uzayında gerçekleştirilen bir deneyin, bir durum uzayında gerçekleştirilen özdeş bir deneyden ayırt edilemez olduğunu söylemektir . Bu nedenle, aşağıdakiler için t (veya -t) alarak önceki sonuçları uygulayabiliriz  :

Faktör , daha önce göz ardı edilen boyutsal kısıtlamaları karşılamak için burada yeniden sunulmuştur. Klasik mekanikle analojiyle Hamiltonyen olarak adlandırılan gözlemlenebilirin ayrıntılı ifadesi, çoğunlukla yazışma ilkesi kullanılarak elde edilir .

Schrödinger denkleminin bu formülasyonu, tarihsel formülasyondan oldukça farklıdır ve bu nedenle bazen genelleştirilmiş ve zamana bağlı Schrödinger denklemi olarak anılır .

Darbe ve açısal momentum

Schrödinger denklemine gelince, ancak bu sefer fizik yasalarının uzayda değişmez olduğu ilkesini uygulayarak, doğrusal momentin ( momentum olarak da adlandırılır ) ve onun üç uzamsal bileşeninin gözlemlenebilirini tanıtıyoruz :

Durumunda açısal momentumu (bazen daha açık olarak adlandırılır açısal momentum ) aynı şekilde muamele, ama uzayda rotasyonlar için olduğu.

Değiştirmek

A ve B operatörleri verildiğinde, mutlaka gözlemlenebilir olması gerekmez, komütatörlerini aşağıdaki gibi tanımlarız:

Bu operatör kuantum mekaniğinde çok önemli bir rol oynar. Örneğin, bir durum için gözlemlenebilir bir A'nın matematiksel beklentisinin evrimi ile ilgilendiğimizde  :

Schrödinger denklemini kullanarak ve şu notasyonla elde ederiz  :

Ehrenfest teoremini oluşturan ifade .

Komütatör, klasik mekaniğin Poisson parantezine benzer . Belirsizlik ilkesinin açıklanması ve tanımlanmasında da yer alır .

Özellikleri:

Dalga fonksiyonu

Uygulamada, durum çoğunlukla mükemmel bir şekilde belirlenmiş uzamsal konum durumlarının bir tabanında yazılır :

Burada entegrasyon, özellikle üst üste binme ilkesinin ifadesinde yukarıda kullanılan toplamın rolünü oynar, fark, bunun sürekli bir toplam, yani sonsuz küçük terimlerin toplamı hakkında olmasıdır.

Fonksiyona “dalga fonksiyonu” denir ve Schrödinger denkleminden elde edilen hesaplamaların çoğu bunun üzerinde yapılır.

Schrödinger denkleminin artık dalga fonksiyonunun bir fonksiyonu olarak değil, dalga fonksiyonunun bir fonksiyonu olarak yazılması, Hamiltoniyenin her bir terimini dalga fonksiyonuna bağlı olarak karşılık gelen ifadelerle değiştirerek yapılır. Örneğin, darbe yukarıda görüldüğü gibi yazılır; burada T ( x ) uzayda x uzunluğunun ötelenmesinin üniter operatörüdür, yani:

.

O andan itibaren, gelir:

İntegralin altındaki değişkeni değiştirerek ve denklemin x = 0 komşuluğunda yazıldığını hatırlayarak , aşağıdakileri yapın:

Başka bir deyişle, darbe operatörü, uzaysal gösterimdeki koordinatları dalga fonksiyonunun türevleri olan bir vektör vererek durum vektörü üzerinde hareket eder ( burada göz ardı edilen bir faktör hariç ). Bu, tüm hesaplamaları yalnızca dalga fonksiyonu üzerinde gerçekleştirmeyi ve böylece kısmi bir diferansiyel denklemin çözünürlüğüne indirgemeyi mümkün kılar , yani Schrödinger denklemine tarihsel biçimine daha yakın bir biçimde:

yoğunluk matrisi

Born kuralı, bir deneyin sonucunun, sistemin durumu tam olarak belirlenmiş olsa bile belirsiz olabileceğini ima eder. Bu belirsizlik sisteme içkindir ve bir anlamda klasik bir karşılığı yoktur. Bununla birlikte, sistemin kesin durumuna ilişkin bir cehalet, terimin klasik anlamıyla, yani olasılık yasalarının olağan kabulüyle, olasılıksal bir tanımlamayı da haklı çıkarabilir.

Böylece, bir ortonormal devlet bazında , kesin durumu bilinmiyor olsa bile, bunu bir olasılık dağılımını atamak hala mümkün , sistem kuantum halde olması için olasılığıdır . O zaman soru, hesaplamalarda bu tür bir olasılığın nasıl hesaba katılacağıdır.

Sistemin incelenmesi, bir gözlemlenebilir için ve sistem şu durumdaysa , yazılan ortalama değerlerinin ölçümüne indirgenen mevcut gözlenebilirlerin ölçümüne indirgenir  :

Sistem bilinmeyen bir durumda olduğundan, ancak olasılık dağılımı ile matematiksel beklenti şu şekilde olur:

Bu ifade bir bakıma hem kuantum hem de klasik olasılıkları hesaba katan matematiksel bir çifte beklentidir. Terimler aslında süperpozisyon ilkesi ve Born kuralıyla ilişkili olasılık dağılımları için matematiksel beklentilerdir. Bu ifade , kendi adına, sistemin gerçek durumuna ilişkin bilgisizliği yansıtan bir olasılık dağılımıyla, yani klasik bir olasılık dağılımıyla ilişkili matematiksel bir beklentidir.

Matematiksel beklenti daha sonra yazılabilir:

İfade , tabandaki olasılık dağılımıyla ilişkili yoğunluk matrisi olarak adlandırılan şeydir . bir iz .

Yoğunluk matrisi, gözlenebilirler gibi, yalnızca ölçüm sonuçlarının matematiksel beklentilerinin hesaplanmasına izin veren matematiksel bir araçtır, ancak gözlemlenebilirlerin aksine, yoğunluk matrisi, sistemin kesin durumunun olası bir cehaletini hesaba katmayı içerir. .

Kuantum problemlerinin dikkate değer örnekleri

Kuantum mekaniğinde, şu anda çok iyi analiz edilen ve diğer sistemlerin anlaşılması için çok yararlı olan bazı problemler ve çalışma konuları vardır. Bunlar teorik külliyatın ayrılmaz bir parçasıdır ve tüm ders kitaplarında ayrıntılı olarak ele alınır.

Fermiyonlar ve bozonlar

Yukarıda belirtilen temel ilkeler, maddenin en önemli özelliklerinden birini, bozonlar ve fermiyonlar arasındaki farkı açıklamak için zaten yeterlidir .

Aslında, bu ayrım esas olarak durum uzayının vektörel karakterinden ve olasılıksal yorumundan kaynaklanmaktadır. Bir fiziksel sistemi (veya daha basit bir şekilde bir parçacığı) ele alır ve durumunu not edersek , bu parçacıklardan ikisinden oluşan bir fiziksel sistem , iki vektörün tensör ürünü kullanılarak yazılacaktır .

O zaman ortaya çıkan soru, düşünce yoluyla iki parçacığın oynadığı rolleri tersine çevirirsek, sistemin nasıl davranacağını bilmektir. Başka bir deyişle, ve arasındaki ilişkiyi merak ediyoruz . Bu iki sistem tamamen benzer olduğundan, parçacıkların ayırt edilemez olduğu düşünüldüğünde, aynı şekilde davranmaları gerekir. Olasılık dağılımları bu nedenle aynıdır ve bu nedenle bir skaler ile bağlanırlar  :

Şimdi, parçacıkları tekrar ters çevirirsek, zorunlu olarak ilk sistemi tekrar elde etmeliyiz, böylece:

Karmaşık sayılar arasında bile birliğin sadece iki karekökü vardır: 1 ve -1. Bu, yalnızca parçacıkların iki çok farklı tipleri, olabilir ima sahip olanlar için , bozonlar olan, ve için , fermiyonlar (bu isimler ilgili istatistikleri keşfettik fizikçiler bakınız: Satyendranath Bose ve Enrico Fermi ).

Bundan , yalnızca fermiyonların uyduğu Pauli'nin dışlanması ilkesini doğrudan takip eder . Örneğin bir fermiyon düşünün ve bu türden iki parçacığın tamamen aynı durumda olduğunu hayal edin .

Elimizde: ve bu nedenle:

Başka bir deyişle, iki fermiyonun aynı durumda olma olasılığı her zaman sıfırdır. Böyle bir özellik doğada oldukça önemlidir. Ona büyük ölçüde vücudun nüfuz edilemezliğini  borçluyuz (en) .

Tersine, bozonlar birbirleriyle kümelenme eğilimindedir, çünkü olasılıklarının genlikleri aynı durumda olduklarında yapıcı olarak müdahale eder. Lazerlerin çalışmasının temeli olan uyarılmış emisyon gibi birçok olgunun nedeni budur .

Yukarıda yapılan hesaplamalarla karşılaştırılabilir düşünceler, çift sayıda fermiyonun bozon gibi davrandığını anlamayı mümkün kılar. Elektronların Cooper çiftlerini oluşturduğu süper iletkenlik gibi fenomenlerin nedeni budur . Bu aynı zamanda farklı helyum izotopları arasındaki davranış farklılıklarını da açıklar  : bir helyum 4 ( 4 He ) atomunda her parçacık iki kopya halinde bulunur (iki elektron, iki proton ve iki nötron, Cooper çiftlerini oluşturur). bu atom bir bozon. Bu atomu fermiyon yapan sadece bir nötrona sahip olan helyum 3 ( 3 He) atomunda durum böyle değildir ; bir Cooper çifti bozonu oluşturmak için başka bir helyum 3 atomu ile birleşebilir.

Parçacıkların bozonik veya fermiyonik karakteri , spin-istatistiksel teoremi denilen şeyle spinleriyle bağlantılıdır .

Harmonik osilatör

Kuantum mekaniğinde analitik olarak çözülebilen sistemlerden biri hem tarihsel hem de teorik olarak ayrı bir öneme sahiptir. Bu harmonik osilatördür .

Klasik mekanikte, harmonik osilatör, bir denge konumu etrafındaki herhangi bir kararlı sistemin iyi bir yaklaşımını oluşturduğu için büyük önem taşıyan bir sistemdir. Yeterli bir birim sisteminde, enerji denklemi şöyle yazılır:

Cep telefonunun itici gücü ve konumu nerede ve sırasıyla.

Kuantum mekaniğinde denklem biçimsel olarak aynıdır, ancak ilgili miktarlar farklı niteliktedir. Momentum ve konum, gerçek zamana bağlı skaler olmak yerine, durumların vektör uzayında lineer operatörlerdir. Bu nicelikler, değişmeli olmayan bir cebir olması dışında, normal skalerlerde olduğu gibi cebirsel olarak manipüle edilebilir. Bu nedenle ilgili operatörler arasındaki geçişlere dikkat edilmelidir . Bu durumda, arasında geçiş ve geçerli:

Sistemin çözünürlüğü daha sonra dikkat çekici özdeşlikten esinlenen bir çarpanlara ayırmadan geçer . Bunu hatırlarken , iki operatör tanıtılır ( yakın bir normalleştirme faktörü ile ):

Hesaplama sırasında ortaya çıkan nedenlerden dolayı ( ayrıntılı makaleye bakın ), bu operatörlere sırasıyla kuantum oluşturma ve yok etme operatörleri veya ölçek operatörleri denir . Ardından, yineleme yoluyla bir akıl yürütme, olası enerji seviyelerinin nicel karakterini göstermeyi ve değerlerini hesaplamayı mümkün kılar. Bu kuantumlar, fotonların mekanik analoğudur ve bu nedenle bazen fononlar olarak adlandırılırlar .

Yaratma ve yok etme operatörlerinin bu tanıtımı, kuantum fiziğinin oldukça sembolik bir tekniğidir. Örneğin, kuantum açısal momentum teorisinde veya kuantum alan teorisinde bulunur .

ücretsiz parçacık

Kuantum mekaniğindeki en basit sistemlerden biri, enerjisi kinetik bileşenine indirgenmiş serbest parçacıktır . Schrödinger denklemi daha sonra yazılır:

Çözümler şu şekildedir:

tünel etkisi

Tünel etkisi, enerjisi bu bariyeri geçmek için gereken minimum enerjiden daha az olsa bile, bir kuantum nesnesinin potansiyel bir bariyeri geçme özelliğini belirtir. Klasik mekanikle açıklanamayan tamamen kuantum bir etkidir. Böyle bir parçacık için, modülünün karesinin mevcudiyet olasılığının yoğunluğunu temsil ettiği dalga fonksiyonu, bariyer seviyesinde iptal etmez, ancak oldukça geniş bir bariyer için pratik olarak üssel olarak bariyerin içinde zayıflar. Eğer potansiyel bariyerin çıkışında parçacık sıfırdan farklı bir mevcudiyet olasılığına sahipse, bu bariyeri geçebilir. Bu olasılık, bariyerin her iki tarafında erişilebilir durumların yanı sıra bariyerin uzaysal uzantısına da bağlıdır.

elektron dönüşü

Tarihsel olarak, elektronun dönüşü, her şeyden önce, özellikle Stern ve Gerlach deneyi sırasında gözlemlenen deneysel bir olgudur . Özünde, karşıt ve ölçüm ekseni boyunca sürekli değişmeyen sadece iki olası değeri kabul eden çok zayıf bir manyetik moment olarak görünür . Bu nedenle , yönlü olmakla birlikte , en azından görünüşte trigonometrinin uzamsal yasalarına uymayan bir niceliktir . Bu oldukça ilginç gözlemler ancak kuantum mekaniği ile açıklanabilirdi.

Bu nedenle elektronun dönüşü, yalnızca eşit büyüklükte ve zıt yönde iki değer alabilen, a priori yönlü bir büyüklüktür . Karşılık gelen kuantum durumları daha sonra genellikle ve ile gösterilir . Bu durumlar, geleneksel olarak dikey olarak, yani eksen boyunca yerleştirilmiş belirli bir gözlem eksenine bağlıdır .

Yeterli bir birim seçimi ile, bu durumdaki bir elektron için , manyetik dönüş momentinin ölçümüne göre ölçüm sonucu olarak kesin olarak +1 vereceği anlamına gelir . Aynı şekilde, durumdaki bir elektron, bu aynı eksen boyunca yapılan ölçüm sonucunda mutlaka -1 verecektir.

Bu nedenle, ve bir iki-boyutlu bir vektör boşluğu tabanı oluşturur ve eksen boyunca bir dönüş ölçümü ile ilgili gözlemlenebilir sonra matris sunumu içinde, yazılır:

(eksen geleneksel olarak uzamsal trihedronun üçüncü ekseni olduğu için burada indeks 3 seçilmiştir )

Üst üste ilkesinin uygulanması ile, herhangi bir doğrusal üst üste ve ayrıca elektron için olası bir durumdur. Bu lineer kombinasyonlar arasında, iki matrisin özvektörleri olan bazıları vardır ve  :

, Ve denilen şeyin birim matris ile formu Pauli matrisleri .

Bir birim vektörün ve gözlenebilir:' nin dikkate alınması , durum için aşağıdaki ortalama değeri göstermeyi mümkün kılar  :

eksenden uzak açı nerede .

Başka bir deyişle, eksenler boyunca spinin ölçümüne bağlı gözlemlenebilirlerle ilişkilendirilir ve ilişkilendirilir ve , o zaman trigonometri kuralları ortaya çıkar, ancak olasılıksal bir öneme sahiptir. Bu kuantum mekaniğinin tipik bir sonucudur.

Elektronun spini, bir yandan klasik eşdeğeri olmayan bir fenomen olduğu için, diğer yandan sadece iki duruma sahip olduğu için en basit kuantum sistemlerinden biri olduğu için kuantum mekaniğinde çok önemli bir rol oynar. (veya daha doğrusu vektör uzayı iki boyutludur). Bu nedenle, altta yatan fiziksel fenomen tamamen farklı olsa bile, genellikle daha karmaşık sistemler için bir çalışma modeli olarak kullanılır. Sembolik örnek Ising modelidir .

Hidrojen atomu

Yol integrali ile kuantum mekaniğinin formülasyonu

Richard Feynman , 1942'deki tezinde , kuantum mekaniğinin yeni bir formülasyonunu sunmak için yol integrali kavramını tanıttı . Bu sonuçlar, İkinci Dünya Savaşı nedeniyle 1948 yılına kadar yayınlanmayacaktır. Nihayetinde, bu yaklaşımın amacı, yol integral kuantizasyonunu geliştirerek bir kuantum elektrodinamiği teorisi formüle etmek olacaktır . Günümüzde klasik problemlerle (göreceli olmayan anlamda) başa çıkmak için kuantum mekaniğinin Hamiltonyen formalizmini korursak, Feynman'ın formülasyonunun, özellikle kuantum alan teorisinde , göreli problemlerle başa çıkmak için büyük ölçüde baskın olduğu ortaya çıkar. Bu yaklaşımın pertürbatif olmadığı gerçeği.

Ek olarak, 1953'te Feynman, kuantum istatistiksel mekaniğini  (en) yol integrali ( Wiener integrali , Feynman-Kac formülü  (en) ) ile formüle etmek için yaklaşımını uyguladı ve süperakışkan helyumda lambda geçişini açıklamaya çalıştı.

Kuantum mekaniği ve görelilik

Kuantum mekaniği "göreceli olmayan" bir teoridir: özel görelilik ilkelerini içermez . Göreli dağılım ilişkisine kanonik nicemleme kurallarını uygulayarak, Klein-Gordon denklemini (1926) elde ederiz . Bununla birlikte, bu denklemin çözümleri, “tek bir parçacığı” tanımladığı varsayılan bir teori çerçevesinde ciddi yorumlama zorlukları sunar: denklem, ikinci zaman türevini içerdiğinden, özellikle pozitif her yerde bir “varlık olasılığı yoğunluğu” oluşturulamaz. . Dirac ardından "zamandır ilk düzen" başka göreli denklemi arayacaktır ve elde edecektir Dirac denklemi çok iyi anlatmaktadır, Fermiyonları ait dönüş yarısı elektron gibi.

Kuantum alan teorisi zorlanmadan tüm relativistik kuantum denklemlerini yorumlamak için.

Dirac denklemi doğal içerir Lorentz değişmezliği kuantum mekaniği ile ve aynı zamanda etkileşim elektromanyetik alanın hala klasik bir şekilde işleme tabi tutulur, ancak (biz söz yarı klasik yaklaşımın ). Bu teşkil relativistik kuantum mekaniği . Ancak tam da parçacıklar ve alan arasındaki bu etkileşimden dolayı, bütünün tutarlı bir tanımını elde etmek için nicelleştirme prosedürünü elektromanyetik alana da uygulamak gerekir . Bu prosedürün sonucu, artık madde de bir alan tarafından tanımlandığı için alan ve parçacık arasındaki birliğin daha da şeffaf olduğu kuantum elektrodinamiğidir . Kuantum elektrodinamiği, kuantum alan teorisinin özel bir örneğidir .

Diğer temel etkileşimler keşfedildikçe diğer kuantum alan teorileri daha sonra geliştirildi ( elektrozayıf teori , ardından kuantum kromodinamiği ).

Heisenberg eşitsizlikleri

Heisenberg belirsizlik ilişkileri konjüge miktarlarda belirli çiftleri tam değerlerine tekabül eden bir kuantum durumu hazırlanması imkansızlığını yansıtmaktadır. Bu, bu klasik niceliklerle ilişkili kuantum operatörlerinin “ değişip değişmediği ” gerçeğiyle bağlantılıdır .

Heisenberg'in eşitsizlikleri sıklıkla “belirsizlik ilkesi” ifadesi ile ifade edilir. Doğrusu , bu isim yanıltıcıdır: Bu eşitsizlikler bir ilke değildir, çünkü Fourier'in analizi sayesinde mükemmel bir şekilde ortaya konurlar ve terimin sağduyundaki belirsizliklerle değil, rastgele doğaya özgü içsel bir belirsizlikle ilgilidirler. kuantum mekaniğinin.

Konum-dürtü eşitsizliği

Örneğin bir parçacığın konumunu ve momentumunu ele alalım . Kanonik nicemleme kurallarını kullanarak, konum ve momentum operatörlerinin aşağıdakileri sağladığını doğrulamak kolaydır:

Belirsizlik ilişkisi, birleştirilmiş niceliklerin ortalama ikinci dereceden sapmalarından tanımlanır . Bir parçacığın konumu ve momentumu söz konusu olduğunda, örneğin şöyle yazılır:

Durum, pozisyon üzerinde ne kadar sıkı bir dağılıma sahipse, onunla ilişkili dürtü değerleri üzerindeki dağılımı o kadar geniştir. Bu özellik, Fourier dönüşümünün bir sonucu aracılığıyla dalgaların durumunu hatırlatır ve burada dalga-parçacık ikiliğini ifade eder. Bunun, türevlenebilir sürekli bir yol olarak klasik yörünge kavramının sorgulanmasına yol açtığı açıktır.

Zaman-enerji eşitsizliği

Ayrıca bir parçacığın enerjisi ve zaman değişkeni ile ilgili bir belirsizlik ilişkisi vardır. Bu nedenle, süresi bir enerji parçacık tespit edilmesi için gerekli olarak yakın doğrular ilişkisi:

Ancak, bu enerji-zaman eşitsizliğinin türetilmesi, konum-momentum eşitsizliğinden oldukça farklıdır.

Gerçekten de, Hamiltonyen, Hamilton mekaniğinde zamandaki ötelemelerin üreteciyse, zaman ve enerjinin konjuge olduğunu gösterir, kuantum mekaniğinde zaman operatörü yoktur (Pauli'nin “teoremi”), yani bir operatör oluşturamayız. Hamilton operatörü ile kanonik bir komütasyon ilişkisine uyan  :

bunun çok temel bir nedeni var: kuantum mekaniği gerçekten de icat edildi, böylece her kararlı fiziksel sistem "asgari enerjinin temel durumuna" sahip olacak. Pauli'nin argümanı şu şekildedir: eğer zaman operatörü mevcut olsaydı, sürekli bir spektrumu olurdu. Bununla birlikte, kanonik komütasyon ilişkisine uyan zaman operatörü, aynı zamanda “enerji ötelemelerinin” üreteci olacaktır. Bu, Hamilton operatörünün, herhangi bir kararlı fiziksel sistemin enerjisinin aşağıda sınırlandırılması gerektiği gerçeğiyle çelişen bir "sürekli spektruma" sahip olacağı anlamına gelir .

dolaşıklık

Kuantum dolaşıklık kavramı, iki sistem ve bir bütün olarak tek bir sistem oluşturduğu düşünüldüğünde devreye girer . Durum arasında boşluklar burada iddia basit bir durumda, örneğin kontrol edilebilir ve bazlar özvektörler için olması ve iki gözlenebilirlerin ve sırasıyla hareket ve .

ve mutlaka üzerinde hareket beri birliğinden oluşur ve . Bu nedenle durum vektörünü not edebiliriz ki, bu durumda ölçü hatasız verir ve ölçüsü hatasız verir .

Süperpozisyon ilkesine göre, durum vektörlerinin tüm doğrusal kombinasyonları sistemin olası durumlarıdır. Bununla birlikte, bu tür vektörler vardır ve bu nedenle ürettikleri vektör uzayı en azından boyutludur . Genel durumda, bu boyut 'den büyüktür , yani sistemleri tanımlamak için gerekli ve ayrı ayrı ele alınan serbestlik derecesi sayısından büyüktür .

Bu nedenle, genel durumda, iki sistemin bir bütün olarak tam açıklaması, ayrı ayrı alınan iki sistemin açıklamasına indirgenemez görünmektedir. Başka bir deyişle, durumunun olmadığı ve durumunun olmadığı , yani doğrusal bir kombinasyonunun veya herhangi bir doğrusal kombinasyonunun ölçüm sonuçlarının olasılıklarının elde edilmesine olanak tanıdığı durumlar vardır. Bu tür hallerin daha sonra dolanık olduğu söylenir . Dolaşmış bir duruma böyle bir örnek:

Aralarında bir etkileşim olduğu anda iki sistem veya iki parçacık birbirine dolanabilir. Sonuç olarak, dolaşmış durumlar istisnadan ziyade kuraldır. Parçacıklardan biri üzerinde yapılan bir ölçüm, ölçümün kuantum varsayımına göre kuantum durumunu değiştirecektir. Dolanıklık nedeniyle, uzay-zamanın "  ölçü 1  " ve "  ölçü 2  " olaylarını birbirine bağlayan evren çizgisi uzay-benzeri bir eğri olsa bile, bu ölçüm diğer parçacığın durumu üzerinde anında bir etkiye sahip olacaktır  ! Sonuç olarak, kuantum mekaniği gerçeği aslında laboratuarda gözlenen ve kimin davranış kuantum mekaniği (bkz tarafından öngörülen ile uyum içinde olan edilmiştir dolaşmış devletler, devletlerin varlığını tahammül Aspect deneyi ), bu kuantum mekaniği bir olduğunu ima dışı yerel fizik teorisi . ER = EPR varsayımı, bu yerel olmamayı uzay-zamanın temel bir özelliği olarak yorumlar; bu, kuantum dolaşıklık fenomeni tarafından özünde oluşturulacaktır.

Bununla birlikte, kuantum dolaşıklığı, ışık hızından daha hızlı bilgi iletimi ile eşitlemek yanlıştır (ve dolayısıyla görelilik teorisinin ihlali). Bunun nedeni, dolanık olmayan durumlarda olduğu gibi dolanık durumlar söz konusu olduğunda, birinci parçacıkla ilgili ölçüm sonucunun her zaman rastgele olmasıdır. Bu nedenle, herhangi bir bilgiyi "aktarmak" imkansızdır, çünkü diğer parçacığın durumundaki değişiklik, ne kadar ani olursa olsun, ikinci parçacıkla ilgili ölçümün sonucuna yol açar, bu da her zaman diğer parçacıkla ilgili olandan rastgeledir. ilk parçacık. İki parçacığın ölçümleri arasındaki korelasyonlar, çok gerçek ve dünya çapında birçok laboratuvarda gösterilmiş olmasına rağmen, ölçümlerin sonuçları karşılaştırılmadığı sürece tespit edilemeyecek, bu da zorunlu olarak Relativiteye saygılı, klasik bir bilgi alışverişi anlamına geliyor. ayrıca bkz. EPR Paradoksu ).

Kuantum ışınlanma markaları başka fiziksel sisteme bir fiziksel sistemin kuantum durumunu aktarmak için dolanması kullanın. Bu süreç, kuantum bilgisini mükemmel bir şekilde aktarmanın bilinen tek yoludur. Işık hızını aşamaz ve ayrıca madde aktarımı olmadığı için "bedensizdir" (Uzay Yolu'ndaki kurgusal ışınlanmanın aksine).

Bu durum "süperpozisyon" durumu ile karıştırılmamalıdır. Aynı kuantum nesnesi iki (veya daha fazla) "üst üste binmiş" duruma sahip olabilir. Örneğin, aynı foton aynı anda "uzunlamasına polarite" ve "enine polarite" durumunda olabilir. Schrödinger'in kedisi devlet "ölü" ve "canlı" eşzamanlı olduğunu. Bir yarı-yansıtıcı plakadan geçen bir foton, "iletilen foton" ve "yansıyan foton" üst üste binme durumundadır. Kuantum nesnesinin belirli bir duruma sahip olması yalnızca ölçüm eylemi sırasında olur.

Kuantum fiziğinin formalizminde, "birkaç kuantum nesnesinin" bir dolaşma durumu , her bir kuantum nesnesinin durum vektörlerinin bir tensör ürünü ile temsil edilir . Bir üst üste binme durumu, yalnızca "tek bir kuantum nesnesi" ile (bir dolanıklık olabilir) ilgilidir ve bu nesnenin çeşitli durum olasılıklarının doğrusal bir kombinasyonu ile temsil edilir .

kuantum ışınlanma

Bir kuantum sisteminin durumunu ancak onu gözlemleyerek belirleyebiliriz ki bu, söz konusu durumu yok etme etkisine sahiptir. Öte yandan, bir kez bilindiğinde, prensipte başka bir yerde yeniden yaratılabilir. Yani kuantum dünyasında "çoğaltma" mümkün değil, bilimkurgudaki ışınlanma kavramına yakın, sadece "başka bir yerde yeniden inşa" mümkün .

Teorik olarak makalesinde CH Bennett, G. Brassard, C. Crépeau, R. Józsa, A. Peres ve W. Wootters tarafından 1993 yılında geliştirilen ikili klasik ve EPR kanallar tarafından bilinmeyen bir kuantum durumunu ışınlanıyorum arasında, Physical Review Mektubu , bu rekonstrüksiyon, 1997'de Anton Zeilinger'in Innsbruck'taki ekibi tarafından fotonlar üzerinde deneysel olarak ve daha yakın zamanda hidrojen atomları üzerinde gerçekleştirildi .

Deneyimlerin listesi

Sayısız deney, spin veya kuantum dolaşıklık gibi kuantum mekaniği tarafından tanımlanan fenomenlerin çok gerçek olduğunu göstermiştir. En ünlüleri arasında özellikle şunları söyleyebiliriz:

paradokslar

Bu "paradokslar" bizi kuantum mekaniğinin yorumlanması konusunda sorguluyor ve bazı durumlarda, duyularımızın günlük deneyimiyle doğrudan ilgili olmayan bu alanda sezgilerimizin ne ölçüde yanıltıcı olabileceğini ortaya koyuyor.

Schrödinger'in kedisi

Bu paradoks (1935) , dalga paketinin indirgenmesi varsayımının yorumlanması problemlerini vurgular .

EPR paradoksu ve Alain Aspect'in deneyimi

Bu paradoks (1935), dolanık durumların ima ettiği kuantum fiziğinin yerel olmadığını vurgular .

Marlan Scully'nin deneyimi

Bu deney, T zamanında kaydedilen bir deneyin sonuçlarının, daha sonraki bir T + t zamanında gerçekleştirilen bir eyleme nesnel olarak bağlı olduğunun bir kanıtı olarak yorumlanabilir. Bu yoruma göre, dolaşmış durumların yerel olmayışı sadece uzamsal değil, aynı zamanda zamansaldır.

Bununla birlikte, nedensellik kesin olarak ihlal edilmez , çünkü - temel nedenlerle - T + t zamanından önce, T zamanında kaydedilen durumun sonraki bir olaya bağlı olduğunu göstermek mümkün değildir. Dolayısıyla bu fenomen gelecek hakkında herhangi bir bilgi veremez.

kontrafaktüellik

Kuantum mekaniğine göre, "olabilecek ama olmamış" olaylar deneyin sonuçlarını etkiler.

Kuantum dünyasından klasik dünyaya

Kuantum mekaniğinin ilkeleri , evrende (biz dahil) bulunan tüm nesnelere a priori uygulanırken , neden makroskopik dünyanın özünü klasik olarak algılamaya devam ediyoruz  ? Özellikle, kuantum süperpozisyonları makroskopik dünyada neden gözlemlenemez? Eşevresizlik teorisi, ele alınan kuantum sistemi ile çevresi arasındaki kaçınılmaz eşleşme nedeniyle çok hızlı ortadan kaybolmalarını açıklar.

Bu teori, örneğin bir boşluktaki birkaç fotondan oluşan bir sistem gibi, dekoherans süresinin ölçülebilir kalmak için çok kısa olmadığı mezoskopik sistemler üzerinde yapılan çalışmalarla deneysel olarak doğrulanmıştır .

Uygulamalar

Kuantum mekaniğinin uygulamaları arasında yarı iletkenler , transistör , lazer , elektron mikroskobu ve nükleer manyetik rezonans yer alır . Özel bir uygulama kategorisi, helyum aşırı akışkanlığı veya süper iletkenlik gibi makroskopik kuantum fenomenlerine ayrılmıştır . Yarı iletkenlerin incelenmesi , modern elektroniğin temel unsurları olan diyot , transistör ve entegre devrenin icadına yol açtı .

Notlar ve referanslar

Notlar

  1. Bazı deneylerde 13 ondalık basamak doğruluğu ve 40 sigma güveni ile Alain Aspect diğerleri arasında. Bu formalizm, aynı zamanda, ancak sonradan gözlemlenen parçacıkların ve fenomenlerin varlığını da tahmin etmeye yol açtı.
  2. Isaac Newton , ışığın parçacıklardan oluştuğunu düşündü, ancak özellikle Christian Huygens'in çalışması bu fikri uzun süre unutturdu.
  3. Bu isim biraz yanıltıcıdır çünkü kuantum mekaniğinin bir yorumuyla karıştırılabilir , ki aslında pek de öyle değildir.
  4. Böyle bir formülasyon yine de kesin değildir, çünkü ayrıntılı analizi tutarsız olduğunu gösterir. Nitekim dikkate herhangi skalar ve tarihi 'ın üstünlüğü Schrödinger'in kedisi uygulama sadece alarak, bunu formüle gibi ve vektör olduğunu gösterir şekilde elde edilen bu devlet için olduğu gibi, ölü kediyi bulma belli olasılığını verir , hipoteze göre. Bu nedenle Born'un kuralını bu sefer mais kullanarak yeniden uygulamak mümkündür . Başlangıçta kullanılan vektör bu durumda yazılır: Böyle bir ifade, bu zamanı , genel durumda daha önce elde edilen olasılıktan farklı olan , ve modüllerinin karelerinin toplamına bölünmesiyle elde edilen olasılık olarak verir. Bu nedenle, aynı kuantum durumu için iki farklı olasılık elde edildi, dolayısıyla tanımın tutarsızlığı. Born kuralı formüle ilişkin daha titiz bir yolu nedenle dik vektörlerin herhangi bir aile için söyleyerek oluşur , orada vektörlerin en az bir aileyi var ve Skalerler şekilde herhangi bir doğrusal kombinasyonunun söz konusu ve bu tür olasılık, sonuç ölçümü aynı olduğunu sanki sistem şu durumdaymış gibi : , burada tabandaki durum vektörünün lineer katsayılarıdır .
  5. G harfi burada grup teorisindeki "sonsuz küçük üreteç" kavramına ve özellikle teorik fizikte temel bir rolü olan Lie gruplarına atıfta bulunarak "jeneratör" için kullanılmıştır.
  6. değişken değişimi , gerçekleştirilir ve ardından bir türetme ile ilgili hiç bir x , daha sonra yerine x 0 ile ve daha sonra kukla değişken olarak yeniden adlandırılmıştır x . Bir eşitlik nihayet elde gerçeği ile dikkatli olmalıdır, x sağ tarafta bulunan aynı şeyi temsil etmemektedir bir kukla değişkendir x sol tarafının.
  7. gösterimi ve ayrıca var.
  8. Kesin olarak söylemek gerekirse, kuantum durumları uzayının projektif karakteri hesaba katıldığında, bu uzay bir boyutta bile . Bu nedenle bir elektronun dönüşü, hayal edilebilecek en basit kuantum sistemlerinden biridir.
  9. Yol kavramı, 1948'de Feynman'ın yol integrali kavramına dayanan Lagrange formülü ile kuantum mekaniğinde muhteşem bir geri dönüş yaptı .
  10. Bu kavram, sanal parçacık kavramını çağıran bir teori olan kuantum alan teorisinde esastır .
  11. Momentumun bileşeninin , uzayın yöndeki ötelemelerinin üreteci olması gibi .
  12. Aslında, dikkate normalizasyon koşulu alarak, hatta özgürlüğü derecesi sayısı dikkat çekilebilir aslında ve özgürlüğünün derecesi sayısının olduğunu ve alınan ayrı olduğunu . Olarak yana ve örneğin elektron spin için 2'ye eşit en az her biri, dolaşık durumlar, boyut 2 kuantum bile vardır.

Referanslar

  1. (içinde) Maximilian Schlosshauer Johannes Kofler ve Anton Zeilinger , "  Kuantum mekaniğine yönelik temel tutumların anlık görüntüsü  " , Tarih Çalışmaları ve Bilim Felsefesi Bölüm B: Tarih Çalışmaları ve Modern Fizik Felsefesi , Cilt.  44, n o  3,2013, s.  222–230 ( DOI  10.1016 / j.shpsb.2013.04.004 , çevrimiçi oku ) Fizikçilerin kuantum mekaniğinin temelleri üzerindeki konumuna ilişkin istatistiksel araştırma.
  2. Raymond Daudel , Kuantum kimyasal bağ teorisi , Presses Universitaires de France ,1971, s.  5
  3. göre hiç Scott Aaronson , "  PHYS771 Ders 9: Kuantum  "  : Kuantum mekaniği, olasılık teorisinden başlayıp, "olasılık" dediğimiz sayıların negatif sayılar olabilmesi için genellemeye çalışalım deseydiniz, kaçınılmaz olarak ortaya çıkacağınız şeydir. ( "Kuantum mekaniği, olasılık teorisinden yola çıkarak ve 'olasılık' dediğimiz sayıların negatif olabilmesi için onu genelleştirmeye çalışarak kaçınılmaz olarak elde ettiğiniz şeydir." )
  4. göre hiç “Klasik Güzellik” , Olivier Darrigol içinde, c-numaralarından q-sayılara , California Press Üniversitesi ( çevrimiçi okuma ) : Bu dönemde (1921-1923), kendisine projektif geometri sevgisini kazandıran çok iyi bir matematik öğretmeni olan Peter Fraser'dan etkilendi. Dirac, aksi halde kanıtlanması çok zor olan teoremleri bir bakışta doğrulamak için yansıtmalı yöntemlerin sihirli gücüne uzun süre hayran kaldı. Hayatının sonlarında, bu yöntemleri çalışmalarının çoğunda kullandığını hatırladı, ancak yalnızca araştırmasının sahne arkasındaydı. ( "Bu dönemde (1921-1923) kendisine yansıtmalı geometrilere olan tutkusunu aktaran çok iyi bir matematik profesörü olan Peter Fraser'dan etkilendi. Uzun bir süre boyunca Dirac, Bir an için aksini ispatlaması çok zor olan teoremler. Hayatının ilerleyen dönemlerinde bu yöntemleri çalışmalarının çoğunda, ancak yalnızca araştırmasının perde arkasında kullandığından bahsetti. " )
  5. Von Neumann, 1955'te yeniden yayınlanan Kuantum Mekaniğinin Matematiksel Temelleri'nin (Almanca'dan İngilizce'ye çeviri) önsözünde şöyle yazıyor : “  Dirac, birkaç makalesinde ve yakın zamanda yayınlanan kitabında, kuantum mekaniğinin kısalık ve zarafet açısından geçilemeyecek bir temsilini vermiştir, [..] Dirac'ın yukarıda bahsedilen yöntemi, [..] hiçbir şekilde matematiksel titizliğin gerekliliklerini karşılamaz - bunlar teorik fizikte yaygın olan ölçüde doğal ve uygun bir şekilde indirgenmiş olsalar bile.  "
  6. Greenberger, Hentshel, Weinert, Kuantum Fiziğinin Özeti , Springer 2009, s. 742.
  7. Roland Omnès, Kuantum Mekaniğinin Temelleri , Odile Jacob, 2006, s. 86.
  8. Ortogonallik kavramının açıklandığı Susskind'in kursundan video alıntı : Bu bir varsayımdır: temel varsayım, şeyler ölçülebilir şekilde farklı olduğunda, iki durum böyle olduğunda, aralarındaki farkı bir deneyle net bir şekilde söyleyebileceğiniz zaman, bunlar diktir. ( "Bu bir varsayımdır: temel varsayım şudur ki, şeyler ölçülebilir ölçüde farklı olduğunda, iki durum böyle olduğunda, aralarındaki farkı bir deneyle açıkça söyleyebilirsiniz, bunlar ortogonaldir." )
  9. ise kuantum mekaniği ilkelerine , Dirac (§2, bölüm 1) yazıyor: "Fiziksel bir gerçekliğin, birbirine çok ilginç bir şekilde bağlanmış dalgaların ve parçacıkların aynı anda kullanılmasıyla tanımlanabileceği temel fikir, oldukça önemli ve geniş uygulama alanına duyarlı bir fikir olsa da, daha az değildir, bununla birlikte, çok daha genel bir ilkenin basit bir özel durumundan ziyade , süperpozisyon ilkesi . Bu, kuantum mekaniğinin yeni temel fikrini oluşturur ve klasik teoriden sapmaya başladığı başlangıç ​​noktasını oluşturur” .
  10. (içinde) Karar-teorik Varsayımlardan Born kuralının resmi bir kanıtı , David Wallace
  11. Onun Fizikte ders youtube mevcut , Leonard Susskind hediyeler kuantum mekaniğinin önermeleri şöyle: "Bu kuantum mekaniğidir: olasılıkları hesaplamanın bir yöntemidir. […] Neyin olasılıkları? Ölçüm sonuçlarının olasılıkları, ölçüm sonuçları değerleri. Ve ölçtüğümüz şeylere gözlenebilirler denir. "
  12. (içinde) Richard P Feynman , Kuantum mekaniğinde en az etki ilkesi , Princeton Üniversitesi , Doktoraçoğaltılamaz (in) Richard P Feynman ve Laurie M Brown ( ed. ), Dünya Bilimsel ,2005( ISBN  981-256-380-6 ) , "Feynman'ın tezi: kuantum teorisine yeni bir yaklaşım".
  13. Richard P Feynman , Modern Fizik İncelemesi , cilt.  20,1948, “Relativistik olmayan kuantum mekaniğine uzay-zaman yaklaşımı”, s.  267, Julian Schwinger ( eds. ) içinde çoğaltılmıştır , Selected papers is quantum electrodynamics , New York, Dover Publications ,1958, 424  s. ( ISBN  0-486-60444-6 , çevrimiçi okuyun )ve ayrıca Laurie M Brown ( ed. ), World Scientific ,2005( ISBN  981-256-380-6 ) , "Feynman'ın tezi: kuantum teorisine yeni bir yaklaşım".
  14. Enerji-zaman eşitsizliğinin kesin bir türevi için bkz. örneğin Albert Messiah , Quantum Mechanics , cilt.  1, Dunod ,1995( 1 st  ed. 1959) ( ISBN  2-10-007361-3 ) , s.  114–17, 269–70.
  15. Harmonik osilatör için, Albert Messiah , Quantum Mechanics , cilt.  1, Dunod ,1995( 1 st  ed. 1959) ( ISBN  2-10-007361-3 ) , s.  280.
  16. Bu "teoremin" geçerliliği ile ilgili olarak, Eric Galapon'un çalışmasını okuyun: quant-ph / 9908033 ve quant-ph / 0303106 .
  17. Haroche, Raimond ve Brune 1997 .

Ekler

bibliyografya

Popülerleştirme kitapları
  • Amaury Mouchet, Garip kuantum inceliği , Coll. “UniverSciences”, Dunod , 2010 ( ISBN  978-2-10-054659-6 )
  • Banesh Hoffmann ve Michel Paty, Quanta'nın Garip Tarihi , Coll. "İlgi-Sciences" ( n o  26), Le Seuil , 1981 ( ISBN  2-02-005417-5 )
  • Emilio Segrè , Modern fizikçiler ve keşifleri - X ışınlarından kuarklara , Fayard , 1984 ( ISBN  978-2-213-01383-1 ) . - 1895-1983 dönemini kapsayan popüler bir tarih. Yazar , antiprotonun deneysel keşfi için 1959 Nobel Fizik Ödülü'nü aldı .
  • George Gamow , Fiziği Sarsan Otuz Yıl (Kuantum Teorisinin Tarihi) , 1968. Rééd. Jacques Gabay , 2000 ( ISBN  2-87647-135-3 ) .
  • Stéphane Deligeorges (ed.), Le monde quantique , Coll. "Noktalar-Bilimler" ( n o  46), Le Seuil, 1984 ( ISBN  2-02-008908-4 )
  • Emile Noël (ed.), Bugünün meselesi , Coll. "İlgi-Sciences" ( n o  24), Le Seuil, 1981 ( ISBN  2-02-005739-5 )
  • Serge Haroche , Kuantum Fiziği , Collège de France'da açılış dersi, Collège de France / Fayard, 2004.
  • Paul Guyot, Fizik ve kuantum , Coll. “Nokta-Sciences” ( n o  55), Le Seuil 2012 ( ISBN  2-02-005739-5 ) .
  • Étienne Klein , Kuantanın dünyasına küçük bir yolculuk , Coll. “Champs” ( n o  557), Flammarion , 2004 ( ISBN  2-08-080063-9 )
  • Roland Omnès , Kuantum mekaniğinin temelleri , Coll. “Bilimler”, Odile Jacob , 2006 ( ISBN  978-2-7381-1820-2 )
  • (tr) Helge S. Kragh  (de) , Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century , Princeton University Press , 1999 ( ISBN  0-691-01206-7 )
  • Sven Ortoli ve Jean-Pierre Pharabod, Le Cantique des quantiques: dünya var mı? , La Decouverte , 2007 ( ISBN  978-2-7071-5348-7 ) .
Felsefe kitapları
  • Karl Popper , Fizikte Kuantum Teorisi ve Bölünme , ed. Hermann, 1996, ( ISBN  2-7056-6307-X ) . Postscript'ten Bilimsel keşfin mantığına çevrilmiştir . III, Kuantum teorisi ve fizikte bölünme, Emmanuel Malolo Dissakè.
  • Bernard d'Espagnat, The Peçeli Gerçek, Kuantum kavramlarının analizi , Fayard, 1994
  • Michel Bitbol , Kuantum Mekaniği, felsefi giriş , 1 st ed. 1996 [ baskının detayı ]
  • Manuel Bächtold, Kuantum Mekaniğinin Yorumlanması: Pragmatist Bir Yaklaşım , Hermann, 2009
  • Bryce DeWitt ve Neil Graham, Kuantum Mekaniğinin Çoklu Dünya Yorumu , Princeton University Press , 1973
  • David Bohm ve Basil Hiley, Bölünmemiş Evren, Kuantum Mekaniğinin Ontolojik Yorumu , Routledge, 1993
  • (tr) Bas van Fraassen , Kuantum mekaniği: ampirist bir bakış , New York, Oxford University Press,26 Eylül 1991, 560  s. ( ISBN  978-0-19-823980-2 )
  • RIG Hughes, Kuantum Mekaniğinin Yapısı ve Yorumlanması , Harvard University Press , 1992
  • Roland Omnès, Kuantum Mekaniğinin Yorumlanması , Princeton University Press , 1994
  • Robert B. Griffiths , Tutarlı Kuantum Teorisi , Cambridge University Press , 2003 ( ISBN  0-521-53929-3 )
  • John S. Bell , Quantum Mechanics'te Konuşulabilir ve Konuşulamaz, İkinci Baskı, Kuantum Felsefesi Üzerine Toplanan Makaleler , Cambridge University Press , 2004 ( ISBN  0-521-52338-9 )
Başlangıç ​​kitapları

Lisans düzeyinde erişilebilir.

  • Jean-Marc Lévy-Leblond ve Françoise Balibar; Kuantum: İlkeler , InterEditions / Éditions du CNRS (1984). Masson (1997) tarafından yeniden basılmıştır ( ISBN  2-225-85521-8 ) , şimdi Dunod tarafından alınmıştır: ( ISBN  2-225-85521-8 ) Kuantum fiziğine başlama , üniversitenin ilk döngüsünden erişilebilir. Matematiksel arka plan minimumda tutulur, vurgu fenomenlerin anlaşılması üzerindedir.
  • Richard P. Feynman , Robert B. Leighton  (in) ve Matthew Sands  (in) , Fizik bölümünde anlatılmıştır Feynman Ders [ ayrıntıları yayıncılık ] , uçuş. 3: Kuantum mekaniği , CalTech'te (Californian Institute of Technology, Pasadena) verilen bir öğretimden kaynaklanan, ilk olarak 1963'te Amerika Birleşik Devletleri'nde yayınlandı, ed. Dunod, ( ISBN  2-10-004934-8 ) . 1965 Nobel Fizik Ödülü sahibi Amerikalı teorisyen Richard Feynman tarafından lisans düzeyinde kurs . Bu, pedagojiye yönelik kişisel bir fizik vizyonudur: Feynman başlangıç ​​noktası olarak dalganın fonksiyonundan ziyade geçişlerin genliklerini alır (Schrödinger denklemi sadece ortaya çıktı). 16. sayfadaki sayfa 320). Bu genlikler , yolların integralinde kendi formülasyonunun ana nesnesini oluşturur . Bu yaklaşım, resmi yönü azaltılarak, halihazırda standart bir giriş dersi almış olan öğrencinin kafasını karıştırabilir. Çok zengin metin, belirli noktaların karmaşıklığı, matematiksel formalizmin yokluğuyla maskelenir.
  • Max Born, maddenin atomik yapısı - kuantum fiziğine giriş , Koleksiyon U, Armand Colin ( 8 inci baskı, 1971). Göttingen Üniversitesi'nde teorik fizik profesörü, Schrödinger dalga fonksiyonunun istatistiksel yorumuyla 1954 Nobel Fizik Ödülü sahibi bir referans kitabı. Bu kitap, bazı ilk elden tarihsel ayrıntılar için geçerlidir.
  • Bernard Cagnac & Jean-Claude Pebay-Peyroula, Atom Fiziği - Cilt 1: Deneyler ve Temel İlkeler , Dunod (1975). ( ISBN  2-04-002555-3 ) . Bu kitap, aşağıdaki deneysel yönleri tam ve ayrıntılı olarak açıklamaktadır: fotoelektrik etki, optik spektrum, Franck ve Hertz deneyi, Compton etkisi, fotonların emisyonu ve absorpsiyonu, lazer, dalga ikiliği -korpus, gezegensel atom modelleri, Stern ve Gerlach deneyi de dahil olmak üzere yörüngesel manyetizma ve spin manyetizmasının birçok yönü.
  • Edouard Chpolski, Atom Fiziği (2 cilt), Éditions Mir (1977). Birçok tarihsel ayrıntı sağlayan atom fiziği ilkelerinin bir açıklaması.
  • (tr) Abraham Pais, Inward Bound - Of Matter & Forces in the Physical World , Oxford University Press (1986) ( ISBN  0-19-851997-4 ) Princeton'da eski bir Einstein asistanı tarafından yazılmıştır. fizik 1895'te X-ışınlarının deneysel keşfi ile başladı ve 1983'te CERN'de W ve Z bozon-vektörlerinin deneysel keşfi ile sona erdi.Yazar, orijinal yayınların referanslarını sistematik olarak belirterek fikirlerin evrimini çok ayrıntılı olarak açıklar. Kitap şu an için Fransızca'ya çevrilmedi.
Disiplini öğrenmeye yönelik kitaplar

Üniversitenin ikinci döngüsünden erişilebilir.

  • Constantin Piron, Kuantum Mekaniği: Temeller ve Uygulamalar , Presler Polytechniques et Universitaires Romandes (1998) ( ISBN  2-88074-399-0 ) . Bu ders, hem deneysel hem de teorik alanda son otuz yılda yapılan çalışmalar ve keşifler sayesinde tamamen yenilenen kuantum teorisinin temellerini ve temel uygulamalarını modern bir biçimde ortaya koymaktadır. Matematiksel kavramlar, gerektiği gibi temel fakat titiz bir şekilde tanıtılır. Bütün, cevaplarla birlikte çok sayıda alıştırma ile gösterilmiştir.
  • Michel Le Bellac, Kuantum Fiziği , col.  “Mevcut bilgi”, EDP Sciences / CNRS Editions, 2003. ( ISBN  2-86883-655-0 ve 2-271-06147-4 ) . Bu kitap, teorinin en son yönlerini ele almaktadır.
  • JL Basdevant ve J. Dalibard, Quantum Mechanics [ baskıların detayı ].
  • Jean-Louis Basdevant, Jean Dalibard , Problèmes quantiques , éditions de l'École polytechnique, 2004 ( ISBN  27302111179 ) . Önceki ders cildinin tamamlayıcısı olan bu kitap, çok çeşitli çağdaş deneysel örneklerle ilgili yanıtları olan 19 problem içermektedir.
  • C. Cohen-Tannoudji , B. Diu ve F. Laloë , Kuantum mekaniği [ baskının ayrıntıları ]. Fransızca olarak işlenir, genellikle lisans ve yüksek lisans öğrencilerine referans olarak verilir.
  • Albert Messiah , Kuantum Mekaniği [ baskıların detayı ].
  • Lev Landau ve Evgueni Lifchits , Teorik Fizik , t.  3: Kuantum mekaniği [ baskıların ayrıntıları ]. Yoğunlaştırılmış hal fiziği alanındaki çalışmaları ile tanınan bir Sovyet teorisyeni (öğrencilerinden biriyle işbirliği içinde) tarafından yazılmıştır, 1962 Nobel Fizik Ödülü'nü almıştır. Tam kitap.
  • (tr) Jun John Sakurai, Modern Quantum Mechanics , Revize Edilmiş Baskı, Addison-Wesley Publishing Company, 1994 ( ISBN  0-201-53929-2 ) . Bu ileri seviye kitap, Feynman yol integralleri, korelasyon ölçüleri, Bell eşitsizlikleri vb. gibi belirli konuları sunar  .
  • (içinde) Peter Atkins , Moleküler kuantum mekaniği , Oxford University Press ( 2 e-  baskı 1983). Oxford Üniversitesi'ndeki ünlü kimya-fizik profesörü tarafından çok eğitici bir kurs.
  • Alain Aspect, “Kuantum mekaniğinin (optikte) temellerinin bazı deneysel testleri”, Evren Nedir? , cilt  4 Université de Tous les Savoirs (Yves Michaux gözetiminde), Odile Jacob, 2001. Paris-Sud Üniversitesi'nde (Orsay) bir optik profesörü tarafından, dalga-parçacık ikiliği, kuantum dolaşıklığı ve EPR paradoksu, yazar 1982'de EPR korelasyonlarının Bell eşitsizliklerini test eden bir deneyde (kuantum mekaniğinin tahminleri lehine deney. Bu deney 1998'de Anton Zeilinger ve Avusturya Innsbrück Üniversitesi'nden işbirlikçileri tarafından geliştirildi. ).
  • Anton Zeilinger, "Teleportation", Pour La Science , n o  272,Haziran 2000, s.  36-44 .
Yanlış yorumlamaların önlenmesi

Önceden fiziksel bagaj olmadan erişilebilir.

Tarihsel yönler
  • José Leite-Lopes ve Bruno Escoubes, Kuantum fiziğinin kaynakları ve evrimi - Kurucu metinler , Masson (1995) ( ISBN  2-225-84607-3 ) . EDP ​​Sciences tarafından yeniden basılmıştır. Fikirlerin evrimi, genel bir bakış sağlar XIX inci  1993 yüzyılda ve bazı seminal makalelerin Fransız çeviri.
  • (tr) John Archibald Wheeler ve Wojciech Zurek, Kuantum Teorisi ve Ölçümü , Princeton University Press , 1983. "Ölçüm problemi" üzerine klasik bir makale koleksiyonu.
  • (tr) BL van der Waerden (ed.), Kaynaklar kuantum mekaniği , Dover Publications, Inc. (1967) ( ISBN  0-486-61881-1 ) . Bu cilt, 1916'dan 1926'ya kadar olan bazı öncü makaleleri bir araya getiriyor (İngilizce tercümesi).
  • (in) Paul A. Dirac , kuantum mekaniğinin prensipleri , Oxford Science Yayıncılık, Oxford University Press ( 4 th edition, 1958). En parlak mucitlerinden biri, Cambridge Üniversitesi'nde teorik fizik profesörü, 1933'te fizikte Nobel Ödülü'nü (Erwin Schrödinger ile birlikte) kazanan kuantum mekaniğinin ilkeleri üzerine temel tarihsel inceleme.
  • (tr) Paul AM Dirac, Lectures on Quantum Mechanics , Dover Publications, Inc (2001). 1964'te New York'taki Yeshiva Üniversitesi'nde verilen dört ders.
  • Erwin Schrödinger, Dalga mekaniği üzerine Anılar, Jacques Gabay (1988) tarafından tarihi makalelerin yeniden yayımlanması.
  • Werner Heisenberg, The Physical Principles of Quantum Theory , Jacques Gabay'ın (1989) tarihi kitabının yeniden basımı.
  • (tr) Enrico Fermi, Kuantum Mekaniği Üzerine Notlar , Chicago Press Üniversitesi (1961) ISBN.
  • John Von Neumann, The Mathematical Foundations of Quantum Mechanics , Alcan Kitabevi (1946), Jacques Gabay (1988) ISBN tarafından yeniden basılmıştır. Hilbert teorisi ve uzaylarının matematiksel yapısı üzerine temel bir çalışma.
  • (tr) Jagdish Mehra ve Helmut Rechenberg, Kuantum Teorisinin Tarihsel Gelişimi , Cilt. 1-6, Springer-Verlag (New York-1978-2001). Temel olarak 1900'den 1941'e kadar kuantum mekaniğinin gelişimi üzerine 4.500 sayfadan (6 ciltte 9 kitap) oluşan kitap (kısa bir metin 1941'den 1999'a kadar olan ilerlemelere ayrılmıştır).
  • (tr) Max Jammer, Kuantum Mekaniğinin Kavramsal Gelişimi , McGraw-Hill (New York-1966) ISBN.
  • (tr) Max Jammer, Kuantum Mekaniği Felsefesi , John Wiley & Sons (New York-1974) ISBN.
  • Franck Laloë, Kuantum mekaniğini gerçekten anlıyor muyuz? , Claude Cohen-Tannoudji'nin Önsözü . EDP ​​Bilimleri (2011) ( ISBN  978-2-7598-0621-8 ) .
uyumsuzluk üzerine
  • Serge Haroche, Jean-Michel Raimond ve Michel Brune, "  Schrödinger'in kedisi kendini deneye borçlu - Kuantum dünyasından klasik dünyaya geçişi canlı izleyin  ", La Recherche , n o  301,Eylül 1997, s.  50.
  • Serge Haroche, “Kuantum dünyasının kalbinde bir keşif”, içinde: Evren Nedir? , Uçuş. 4 Université de Tous les Savoirs'den (Yves Michaux gözetiminde), Odile Jacob (2001) 571.
  • Roland Omnès, Kuantum mekaniğini anlamak , EDP Sciences (2000) ( ISBN  2-86883-470-1 ) . Paris-Sud Üniversitesi'nde (Orsay) emekli bir teorik fizik profesörü tarafından, kuantum mekaniğinin Kopenhag yorumu, ölçüm problemi ve Griffith'in tutarlı geçmişleri ve eşevresizliği teorisinin öncülerinden biri tarafından bir tartışması.
  • (tr) E. Joos, HD Zeh, C. Kiefer, D. Giulini, K. Kupsch, IO Stamatescu, Decoherence and the Appearance of a Classical World in Quantum Theory , Springer-Verlag (1996). İkinci Baskı (2003) ( ISBN  3-540-00390-8 ) .
  • (tr) Gennaro Auletta, Foundation & Interpretation of Quantum Mechanics (sorunların eleştirel-tarihsel analizi ve sonuçların sentezi ışığında) , World Scientific (2001) ISBN. Roma Üniversitesi'ndeki bir profesör tarafından, en son deneysel gelişmelerle ilgili olarak, başlangıçtan günümüze kuantum mekaniğinin kavramsal temelleri üzerine - uyumsuzluk soruları da dahil olmak üzere - yaklaşık 1000 sayfalık bir çalışma.
  • (tr) Fred Alan Wolf , Parallel Universes: The Search for Other Worlds , 1988.
sanal kitaplık Kurs
  • [PDF] Franck Laloë, Kuantum mekaniğini gerçekten anlıyor muyuz?  : Franck Laloë (Kastler-Brossel Laboratuvarı, ENS Ulm, Paris) tarafından verilen konferans.
  • [PDF] Franck Laloë, Kuantum mekaniğini gerçekten anlıyor muyuz?  : EPR “paradoksu”, Bell teoremi, kuantum dolanıklıkları ve uyumsuzluk üzerine önceki kursun İngilizce genişletilmiş versiyonu.
  • [PDF] Claude Cohen-Tannoudji, Kuantum mekaniğinin tamamlayıcıları: Kuantum mekaniğinin  Lagrange formülasyonu (Feynman-Dirac) ve Green işlevlerinin kullanımı üzerine Claude Cohen-Tannoudji (Nobel Ödülü 1997) tarafından verilen kurs. 1966 yılında Serge Haroche tarafından yazılan notlar.
  • [PDF] Jean Dalibard, İleri kuantum mekaniği  : bozon ve fermiyon sistemleri, ikinci nicemleme ve Fock uzayı ve çarpışma teorisi üzerine kurs.
  • [PDF] Claude Cohen-Tannoudji Collège de France'da  : 1976'dan beri Claude Cohen-Tannoudji tarafından verilen kurslar (Nobel Ödülü 1997 - atom fiziği başkanı).
  • [PDF] Collège de France'da  Serge Haroche : Serge Haroche tarafından verilen kurslar (kuantum fiziği başkanı).
  • [PDF] Michel Le Bellac, Kuantum bilgisine giriş . Michel Le Bellac (Doğrusal Olmayan Nice Enstitüsü) tarafından verilen kurs.
  • Philippe Jacquier, [1] Kuantum Fiziği ve Uygulamaları & Atomlar ve Moleküller . UPMC'de (Paris VI) verilen Master M1 kursu.
  • Doron Cohen, Kuantum Mekaniğinde Ders Notları , (2006). Bu düzeyde nadiren tartışılan birçok yönü kapsayan mükemmel bir giriş. ArXiv : quant-ph / 0605180 .
daha fazla okuma
  • Roger Balian, Bizim ölçeğimizde kuantum fiziği . üzerine yazar (CEA'nın teorik fizik bölümü, Saclay) tarafından verilen bir konferansın metni 15 Aralık 2000Paris Bilimler Akademisi'ndeki kolokyum sırasında: Les quanta: un siècle après Planck . Michel Crozon ve Yves Saquin (editörler) tarafından yayınlanmıştır, Fizik ve temel sorular - Un siècle de quanta , EDP Sciences (2003) s.  59-89 .
  • [PDF] Max Born, Kuantum mekaniğinde bazı problemler , Annales de Institut Henri Poincaré 1 (3) (1930) s.  205-263 . Kuantum mekaniğine girişten sonra, Max Born özellikle alfa radyoaktivitesine uygulanan tünel etkisi fenomenini tartışıyor, kimyasal reaksiyonların kinetiğine bazı uygulamalarla devam ediyor ve son olarak spektral çizgilerin genişliği sorununu ele alıyor.
  • [PDF] PAM Dirac, Kuantum mekaniğinde bazı problemler , Annales de Institut Henri Poincaré 1 (4) (1930) s.  357-400 . Paul Dirac, bir yanda kuantum istatistiksel fiziğin formalizmini, diğer yanda elektronun kuantum ve göreli denklemini (bugün onun onuruna “Dirac denklemi” olarak adlandırılmaktadır) ortaya koymaktadır. Dirac, negatif enerji durumlarının (denkleminin çözümlerinden kaynaklanan) Dirac denizinde proton ile hatalı bir şekilde bir "delik" tanımlar. Artık onun bir pozitron , elektronun antiparçacığı olduğunu biliyoruz .
  • [PDF] Edmond Bauer, Grup teorisine giriş ve kuantum fiziğindeki uygulamaları , Annales de Institut Henri Poincaré 3 (4) (1933) s.  1-170 .

İlgili Makaleler

Temel kavramlar Tercüme

Kuantum mekaniğinin , bazıları diğerleriyle çelişen birçok yorumu vardır . Bu yorumların gözlemlenebilir sonuçlarının yokluğunda, bu yorumlardan birinin veya diğerinin lehinde karar vermek mümkün değildir. Tek istisna, ilkesi kesinlikle fenomenlerin herhangi bir yorumunu reddetmek olan Kopenhag okuludur.

Ana yorumların şeması
Ölçüm probleminin çözüm ağacı
  Kuantum teorisi
 
 
                             
Gerçeği temsil etmek anlamına gelmez     Gerçeği tam olarak temsil etmiyor     Tamamen gerçekliği temsil eder
       
                                 
         
Pozitivizm Değiştirilmiş kuantum yasaları bilincin etkisi Ek bir değişkenin eklenmesi: pozisyon kuantum eşevresizliği çoklu evrenler
                 
Stephen Hawking
Niels Bohr
Roger penrose Eugene Wigner De Broglie-Bohm teorisi Roland Omnès
Murray Gell-Mann
James Hartle
Hugh Everett
David Deutsch
       
Giancarlo Ghirardi
Alberto Rimini
Wilhelm Eduard Weber
John von Neumann
Fritz Londra ve Edmond Bauer
John çan Hans-Dieter Zeh
Wojciech Zurek
 
Bernard d'Espagnat
Olivier Costa de Beauregard
  Sorunlar, Paradokslar ve Deneyimler Matematik Göreli kuantum mekaniği Kuantum hesaplama kuantum vakum Çeşitli

Dış bağlantılar

Kuantum ışınlanma hakkında <img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">