156. Квантовые сказки. Разрушение моделей атомов. От электрона до кварков. 13, 25 ... измерений.
Спин и орбитальный момент — две разные величины, которые математически описываются одинаково. Почему законы сохранения связаны с симметрией пространства? Как сложение спинов помогает решать уравнение Шрёдингера? Разбираемся в глубинных связях квантовой механики. ------------------------------------------------------------------------------- Канал «Научная Тематика»! Поддержать канал Донатом🧧💰👇. Перевод на карту: Сбер: 4817 7601 3927 9347 Т-банк: 2200 7017 8811 7452 Сервисы раннего доступа, смотри видео раньше и поддержи канал: Подписка на Boosty • https://boosty.to/ivanovskiy/donate Подписка на VK_Donut • https://vk.com/donut/ivanovskiysergey Канал в соцсетях👇 Телеграм • https://t.me/ivanovskiysergey ВК • https://vk.com/ivanovskiysergey Дзен • https://dzen.ru/ivanovskiysergey Rutube •https://rutube.ru/video/person/30197834 ------------------------------------------------------------------------------- В этой лекции обсуждается расширение понятия момента импульса в квантовой механике. Существуют три фундаментальных закона сохранения: энергии, импульса и момента импульса. Однако момент импульса незаслуженно забыт в популярной науке, хотя он ничем не хуже двух других. Оказалось, что у микрообъектов есть свойство, которое при первом знакомстве напоминает поведение крутящихся тел — спин. Хотя спин и орбитальный момент — разные понятия, относительно вращений в трёхмерном пространстве они ведут себя одинаково. Их даже можно складывать, что кажется необычным. Ключевая идея состоит в связи симметрии и законов сохранения. Если существует оператор, который не меняет окружающий мир и уравнения, описывающие этот мир, то ему соответствует сохраняющаяся величина. Сдвиг во времени даёт закон сохранения энергии. Сдвиг в пространстве — закон сохранения импульса. Поворот — закон сохранения момента импульса, куда входят и орбитальный момент, и спин. Рассматривается проблема гиромагнитного отношения. Для орбитального движения электрона расчёты прекрасно совпадают с экспериментом. Но для спина возникает расхождение ровно в два раза. Это означает, что классическая модель вращающегося шарика для электрона не работает. В релятивистской теории это противоречие разрешается естественным образом при разложении уравнения Дирака в ряд. Обсуждается сложение спинов. Два электрона со спином одна вторая могут образовать систему со спином один или со спином ноль. Система из двух фермионов становится бозоном. Это позволяет строить понимание частиц с любым целым и полуцелым спином, отталкиваясь от простейшего случая спина одна вторая. Затрагивается тема кварков и современной физики элементарных частиц. Кварки невозможно наблюдать по отдельности, несмотря на все эксперименты на ускорителях. Модель кварков работает математически через расширение симметрии, но наглядной картинки для неё нет. Физики пробуют увеличивать размерность пространства, чтобы устранить противоречия — доходили до тринадцати и даже двадцати пяти измерений. Поднимается философский вопрос о природе физических моделей. Все наши картинки — планетарная модель атома, электронные облака — это лишь графические иллюстрации к математике. Атом никак не выглядит. Задача физики — не ответить, как выглядит атом, а подобрать модель с нужными свойствами для конкретной практической задачи. 0:00 Введение и обсуждение проблем образования 7:02 Как студенту жить? Система уравнений Максвелла, температура, луч света 21:05 Спин и орбитальный момент: что мы узнали 26:55 Новые законы, операторы симметрии, группы, законы сохранения в квантовой механике 35:55 Орбитальный момент электрона, спин и модель атома, Гиромагнитное отношение 42:00 Гиромагнитное отношение и проблема отличия результатов ровно в два раза 47:28 проблемы и понимание Уравнения Шрёдингера и Уравнения Дирака 50:11 Математические модели, модели и "комиксы" относительно атома, Кварки и пределы экспериментальной физики, симметрии относительно кварков, модели кварков, 13-, 25-мерное пространство 1:07:08 Философия науки: от слонов до многомерных пространств 1:13:22 Идея стучать одним предметом о другой. Рассказ, новелла нашего Зрителя 1:16:32 Сложение и комбинации спинов, решение уравнения Шрёдингера, состояния атомов, симметрии #квантоваямеханика #спин #физика #симметрия #законысохранения
Спин и орбитальный момент — две разные величины, которые математически описываются одинаково. Почему законы сохранения связаны с симметрией пространства? Как сложение спинов помогает решать уравнение Шрёдингера? Разбираемся в глубинных связях квантовой механики. ------------------------------------------------------------------------------- Канал «Научная Тематика»! Поддержать канал Донатом🧧💰👇. Перевод на карту: Сбер: 4817 7601 3927 9347 Т-банк: 2200 7017 8811 7452 Сервисы раннего доступа, смотри видео раньше и поддержи канал: Подписка на Boosty • https://boosty.to/ivanovskiy/donate Подписка на VK_Donut • https://vk.com/donut/ivanovskiysergey Канал в соцсетях👇 Телеграм • https://t.me/ivanovskiysergey ВК • https://vk.com/ivanovskiysergey Дзен • https://dzen.ru/ivanovskiysergey Rutube •https://rutube.ru/video/person/30197834 ------------------------------------------------------------------------------- В этой лекции обсуждается расширение понятия момента импульса в квантовой механике. Существуют три фундаментальных закона сохранения: энергии, импульса и момента импульса. Однако момент импульса незаслуженно забыт в популярной науке, хотя он ничем не хуже двух других. Оказалось, что у микрообъектов есть свойство, которое при первом знакомстве напоминает поведение крутящихся тел — спин. Хотя спин и орбитальный момент — разные понятия, относительно вращений в трёхмерном пространстве они ведут себя одинаково. Их даже можно складывать, что кажется необычным. Ключевая идея состоит в связи симметрии и законов сохранения. Если существует оператор, который не меняет окружающий мир и уравнения, описывающие этот мир, то ему соответствует сохраняющаяся величина. Сдвиг во времени даёт закон сохранения энергии. Сдвиг в пространстве — закон сохранения импульса. Поворот — закон сохранения момента импульса, куда входят и орбитальный момент, и спин. Рассматривается проблема гиромагнитного отношения. Для орбитального движения электрона расчёты прекрасно совпадают с экспериментом. Но для спина возникает расхождение ровно в два раза. Это означает, что классическая модель вращающегося шарика для электрона не работает. В релятивистской теории это противоречие разрешается естественным образом при разложении уравнения Дирака в ряд. Обсуждается сложение спинов. Два электрона со спином одна вторая могут образовать систему со спином один или со спином ноль. Система из двух фермионов становится бозоном. Это позволяет строить понимание частиц с любым целым и полуцелым спином, отталкиваясь от простейшего случая спина одна вторая. Затрагивается тема кварков и современной физики элементарных частиц. Кварки невозможно наблюдать по отдельности, несмотря на все эксперименты на ускорителях. Модель кварков работает математически через расширение симметрии, но наглядной картинки для неё нет. Физики пробуют увеличивать размерность пространства, чтобы устранить противоречия — доходили до тринадцати и даже двадцати пяти измерений. Поднимается философский вопрос о природе физических моделей. Все наши картинки — планетарная модель атома, электронные облака — это лишь графические иллюстрации к математике. Атом никак не выглядит. Задача физики — не ответить, как выглядит атом, а подобрать модель с нужными свойствами для конкретной практической задачи. 0:00 Введение и обсуждение проблем образования 7:02 Как студенту жить? Система уравнений Максвелла, температура, луч света 21:05 Спин и орбитальный момент: что мы узнали 26:55 Новые законы, операторы симметрии, группы, законы сохранения в квантовой механике 35:55 Орбитальный момент электрона, спин и модель атома, Гиромагнитное отношение 42:00 Гиромагнитное отношение и проблема отличия результатов ровно в два раза 47:28 проблемы и понимание Уравнения Шрёдингера и Уравнения Дирака 50:11 Математические модели, модели и "комиксы" относительно атома, Кварки и пределы экспериментальной физики, симметрии относительно кварков, модели кварков, 13-, 25-мерное пространство 1:07:08 Философия науки: от слонов до многомерных пространств 1:13:22 Идея стучать одним предметом о другой. Рассказ, новелла нашего Зрителя 1:16:32 Сложение и комбинации спинов, решение уравнения Шрёдингера, состояния атомов, симметрии #квантоваямеханика #спин #физика #симметрия #законысохранения