همفکری برای یاد گیری بیشتر مکانیک کوانتوم

[khalilkarami]

سلام دوستان
هر کی درک درستی از مباحث مکانیک کوانتوم ( هر مبحثی ) داره بنویسه که با این کار قدمی در جهت ارتقای سطح علمی دوستداران فیزیک برداریم.
همه چیز را همگان دانند.

[khalilkarami]

اول خودم شروع میکنم
یکی از مفاهیمی و اصولی که در مکانیک کوانتوم باید مد نظر قرار گیرد اصل عدم قطعیت است.این اصل را به طور خلاصه میتوان چنین تعریف کرد که:به طور همزمان تکانه و مکان یک جسم کوچک مانند الکترون را نمیتوان به طور دقیق اندازه گیری کرد . یعنی اینکه با اندازه گیری دقیق هرکدام از این کمیت ها ، کمیت دیگر به صورت تقریبی حاصل میشود.

[ab.bb]

آزمایش دو شکاف
آپارات
حتما ببینید خیلی جالبه و عجیبه.

[khalilkarami]

طبق فیزیک کلاسیک در گذشته اعتقاد داشتند که ذره ای پشت یک سد کوانتومی قرار گرفته چون انرژی و امکان لازم عبور از سد پتانسیل را ندارد پس نمیتواند از آن عبور کند .اما در فیزیک مدرن براساس اصل عدم قطعیت هایزنبرگ ذره میتواند به طور موقت انرژی بگیرد و از سد پتانسیل عبور کند.طبق معادلات شرودینگر هرچه ارتفاع و عرض مانع کمتر باشد احتمال عبور از آن بیشتر است.شگفتی دیگر این موضوع در این است که این تونل زنی آنی صورت میگیرد و در آن ذره کوانتومی سرعت نور پشت سر میگذارد.

[khalilkarami]

کرم چاله ها مفاهیم دیگری هستند که به کمک مکانیک کوانتوم قابل اثبات هستند.
کرم چاله ها پل های کوانتومی ای هستند که دو گستره ی از یک فضا-زمان یا دو فضا-زمان جدا از هم را به یک دیگر وصل میکند.
با کمک این کرم چاله ها سفر های طولانی آسان تر و در زمان های کوتاهی انجام میشود.
از این تونل های کوانتومی میتوان برای سفر به جهانهای موازی و سفر در زمان استفاده کرد.با استفاله از کرم چاله ها حتی میتوان از نور پیشی گرفت.

[khalilkarami]

در فیزیک کلاسیک برای آزمایش دو شکاف یانگ هنگامی به وسیله یک دستگاه پرتاب کننده توپ تعدادی توپ را به سمت شکاف ها پرتاب میکنند با عبور این توپ ها از شکاف ها الگویی خطی روی پرده ایجاد میشود حال آنکه این آزمایش برای نور الگویی تداخلی از امواج به صورت دوایری روشن و تاریک به وجود می آورد.اگر این کار را برای الکترون انجام دهیم از آنجایی که ظاهرا الکترون شبیه توپ است انتظار میرود که رفتاری مانند توپ در فیزیک کلاسیک داشته باشد اما الکترون رفتاری مانند نور از خود نشان داده الگویی تداخلی میسازد.این پدیده باعث شگفتی دانشمندانی مانند هایزنبرگ و شرودینگر شد ، و به همین دلیل در پی کشف این پدیده برآمدند . برای تعداد زیادی الکترون که از دو شکاف میگذشتند این امر قابل توجیه بود به همین دلیل آنها آزمایش را تغییر دادند به طوری که یک الکترون به سمت شکاف ها شلیک شود به این صورت که هنگامی که الکترون به آشکارساز پشت شکاف برخورد کرد الکترون دیگر پرتاب شود و در کمال ناباوری دوباره الگویی تداخلی را مشاهده کردند . سپس تصمیم گرفتند که بفهمند الکترون پرتاب شده از کدام شکاف میگذرد بر این اساس مشاهده گری طوری در کنار شکاف ها قرار دادند که در هنگام الکترون از کنارش یک جرقه بزند و محل عبور الکترون را افشا کند اما زمانی که این کار را انجام دادند الکترون درست رفتاری مانند توپ های کلاسیک را از خود نشان داد گویی الکترون مورد نظر میفهمید که او را میبینند.آزمایش را به صورت دیگری انجام دادند این بار تعداد بیشتری الکترون را به سمت شکاف ها فرستادند اما مشاهده گر را در همان جای قبل گذاشته و جابجا نکردند . در این آزمایش نیز چیز عجیبی دیده شد به این صورت که الکترون هایی که ردیابی میشدند الگوی خطی و الکترون هایی که دیده نمیشدند الگوی تداخلی به وجود می آوردند . نتیجه ای که از این آزمایش حاصل شد این بود که نگاه کرد به الکترون ها توزیع آنها را بی اندازه تحت تاثیر قرار میدهد .این یک اصل کاملا کوانتومی است که میگوید : اندازه گیری حالت اجسام میکروسکوپی را تحت تاثیر قرار میدهد .به همین دلیل بود که الکترون تحت تاثیر قرار می گرفتند چرا که مورد اندازه گیری قرار میگرفتند .

[khalilkarami]

توضیح شکل اول :
در این شکل الکتدون ها پس از عبور از شکاف ها با هم تداخل کرده و الگوی تداخلی میسازند . اگر به جای تعداد زیادی الکترون از یک الکترون استفاده شود باز هم همان الگوی تداخلی مشاهده میشود.
به این صورت که دانه دانه الکترون ها به سمت شکاف ها هدایت میشود .
توضیح شکل دوم :
برای اینکه بفهمند تک الکترون از کدام شکاف میگذرد شمارنده ای کنار شکاف ها قرار دادند که با عبور الکترون از کنارش نشان دهد که الکترون از کدام شکاف گذشته است. زمانی که الکترون از کنار شمارنده عبور میکند برای اینکه شمارنده بتواند آن را ردیابی کند باید الکترون از خود فوتون ساطع کند که این فوتون باعث میشود الکترون تحت تاثیر قرار گرفته و رفتاری متفاوت از خود نشان دهد . با کم تر کردن حساسیت این شمارنده تعدادی از فوتون ها توانستند که از دید این دستگاه دور بمانند و چون از خود فوتون آزاد نمیکردند ، دیده نمیشدند و این الکترون ها بودند که الگوی تداخلی را ایجاد میکردند . و این رفتار برمیگردد به همان اصل کوانتومی که در بالا گفته شد .