Все словари русского языка: Толковый словарь, Словарь синонимов, Словарь антонимов, Энциклопедический словарь, Академический словарь, Словарь существительных, Поговорки, Словарь русского арго, Орфографический словарь, Словарь ударений, Трудности произношения и ударения, Формы слов, Синонимы, Тезаурус русской деловой лексики, Морфемно-орфографический словарь, Этимология, Этимологический словарь, Грамматический словарь, Идеография, Пословицы и поговорки, Этимологический словарь русского языка.

квант

Толковый словарь

м.

Наименьшее возможное количество энергии, которое может быть поглощено или отдано молекулярной, атомной или ядерной системой в отдельном акте изменения её состояния.

Толковый словарь Ушакова

КВАНТ, кванта, муж., и КВАНТА, кванты, жен. (от лат. quantum - сколько) (физ.). Наименьшее количество какой-нибудь физической величины, обладающее самостоятельным существованием. Теория квант.

Толковый словарь Ожегова

КВАНТ, -а, муж. В физике: наименьшее количество энергии, отдаваемое или поглощаемое физической величиной в её нестационарном состоянии. К. энергии. К. света.

| прил. квантовый, -ая, -ое. Квантовая теория. Квантовая электроника. К. генератор.

Энциклопедический словарь

КВАНТ -а; м. [от лат. quantum - сколько] Физ.

1. Наименьшее возможное количество, на которое может изменяться дискретная по своей природе величина (действие, энергия, количество движения т.п.). К. световой энергии. К. действия (одна из основных постоянных физики).

2. Частица - носитель основных свойств какого-л. физического поля.

Ква́нтовый, -ая, -ое. К-ая механика (раздел физики, изучающий законы движения и взаимодействия частиц очень малой массы). К-ая теория полей (теория, исследующая физические поля, рождение и взаимодействие частиц этих полей). К-ая система (система частиц, поведение которых описывается с использованием понятия "квант").

-----------------------------------

«Квант» - научно-популярный физико-математический журнал для школьников и студентов, с 1970, Москва. Учредители (1998) - Президиум РАН, Фонд поддержки фундаментальной науки и образования и Фонд Ю. А. Осипьяна. 6 номеров в год.

Академический словарь

-а, м. физ.

Наименьшее возможное количество энергии, которое может быть поглощено или отдано молекулярной, атомной или ядерной системой в отдельном акте изменения ее состояния.

Квант световой энергии.

[От лат. quantum - сколько]

Орфографический словарь

квант, -а

Словарь ударений

квант, -а; р. мн. -ов

Формы слов для слова квант

ква́нт, ква́нты, ква́нта, ква́нтов, ква́нту, ква́нтам, ква́нтом, ква́нтами, ква́нте, ква́нтах

Синонимы к слову квант

сущ., кол-во синонимов: 7

кванта, флюксоид, фотон, плазмон, фонон

Морфемно-орфографический словарь

квант/.

Грамматический словарь

квант м 1a

Этимологический словарь

Заимств. в начале XX в. из нем. яз. где Quantum «квант» - неологизм физика М. Планка на базе Quantum «масса, количество» < лат. quantum, формы ср. р. от quantus «сколько, как много».

Словарь иностранных слов

КВАНТ [нем. Quant < лат. quantum - сколько] - физ. мельчайшая, далее неделимая физическая величина; наименьшее возможное количество энергии, которое может быть поглощено или отдано молекулярной, атомной или ядерной системой в отдельном акте изменения ее состояния. Термин введен немецким физиком М. Планком в 1900 г.

Сканворды для слова квант

- Доля света.

- Минимум энергии.

- Мизерная порция света.

- Фильм бондианы «... милосердия».

- Физический статус фотона.

- Бозон Хиггса.

- Минимальное количество физической величины.

- Научно-популярный физико-математический журнал для школьников и студентов, рассчитанный на массового читателя.

- Открыв эту маленькую частицу, великий физик Планк удостоился Нобелевской премии 1918 года.

Полезные сервисы

квант (quant) мэри

Большой энциклопедический словарь

КВАНТ (Куант) (Quant) Мэри (р. 1934) - английский дизайнер-модельер. Создательница женской мини-юбки, а также супермодных моделей одежды для молодежи, созвучных лондонскому стилю 1960-х гг. Ее бутик в Челси (одном из районов Лондона, где предпочитала селиться молодежь) был назван "Базар". Там можно было купить самые разнообразные и оригинальные модели. В 1970-е гг. расширила сферу своей деятельности, начав заниматься разработкой косметики и текстильного дизайна.

Полезные сервисы

квант действия

Энциклопедический словарь

Квант де́йствия - то же, что Планка постоянная.

* * *

КВАНТ ДЕЙСТВИЯ - КВАНТ ДЕ́ЙСТВИЯ, то же, что Планка постоянная (см. ПЛАНКА ПОСТОЯННАЯ).

Большой энциклопедический словарь

КВАНТ ДЕЙСТВИЯ - то же, что Планка постоянная.

Полезные сервисы

квант информации

Переводоведческий словарь

квант информации

1. Некоторое количество взаимосвязанной и представляющей, с точки зрения анализируемого текста, одно смысловое целое информации. Различают кванты непереданной и прибавочной информации, а так же кванты дополнительной, уточняющей, повторной и нулевой информации.

2. Так в тексте называют развернутое обозначение, отвечающее чаще всего на вопросы "Что?", "Где?", "Когда?).

Полезные сервисы

квант мэри

Энциклопедический словарь

КВАНТ Мэри - КВАНТ (Куант) (Quant) Мэри (р. 1934), английский дизайнер-модельер. Создательница женской мини-юбки, а также супермодных моделей одежды для молодежи, созвучных лондонскому стилю 1960-х гг. Ее бутик в Челси (одном из районов Лондона, где предпочитала селиться молодежь) был назван «Базар». Там можно было купить самые разнообразные и оригинальные модели. В 1970-е гг. расширила сферу своей деятельности, начав заниматься разработкой косметики и текстильного дизайна.

Полезные сервисы

квант света

Энциклопедический словарь

Квант све́та - фотон оптического излучения.

* * *

КВАНТ СВЕТА - КВАНТ СВЕ́ТА, фотон (см. ФОТОН (элементарная частица)) оптического излучения.

Большой энциклопедический словарь

КВАНТ СВЕТА - фотон оптического излучения.

Полезные сервисы

квант, куонт (quant) мэри

Большой энциклопедический словарь

Квант, Куонт (Quant) Мэри (р. 1934), английский дизайнер-модельер. В 1960-х гг. стала создательницей женской мини-юбки, супермодных моделей одежды для молодёжи. В 1970-х гг. начала также заниматься разработкой косметики и текстильного дизайна.

Полезные сервисы

кванта

Синонимы к слову кванта

сущ., кол-во синонимов: 1

Полезные сервисы

квантас

Сканворды для слова квантас

- Самая большая авиакомпания Австралии.

- Авиакомпания «летающих кенгуру».

Полезные сервисы

квантигенез

Лингвистические термины

Эволюционный гомолог количественных преобразований. Например, процессы пролонгации (удлинения), аббревиации (укорочения), полимеризации (увеличения), олигомеризации (уменьшения) морфологических элементов организма в коде филогенеза.

Полезные сервисы

квантиль

Орфографический словарь

кванти́ль, -я

Словарь галлицизмов русского языка

КВАНТИЛЬ Одна из числовых характеристик случайных величин в математической статистике. БСЭ-3.

Полезные сервисы

квантитативная лингвистика

Переводоведческий словарь

квантитативная лингвистика

1. Изучает и эксплицирует лингвистические явления с помощью методов "количественной" математики (теория вероятностей, математическая статистика, теория информации, математический анализ и др.). Это направление противопоставляется комбинаторной лингвистике.

2. См. статистическая лингвистика.

3. В целом может рассматриваться как (1) техника лингвистического наблюдения и описания, обработки данных наблюдения, как (2) метод исследования языка и речи, не обязательно противополагаясь сопоставленному, сравнительно-историческому и другим методам языкознания, как (3) концепция, как система количественных идей и представлений об объекте лингвистической науки.

Полезные сервисы

квантитативно

Синонимы к слову квантитативно

нареч, кол-во синонимов: 1

Полезные сервисы

квантитативное

Лингвистические термины

квантитативное (от лат. quantitas - количество) ударение. То же, что количественное ударение.

Полезные сервисы

квантитативное стихосложение

Энциклопедический словарь

Квантитати́вное стихосложе́ние - см. Стихосложение.

* * *

КВАНТИТАТИВНОЕ СТИХОСЛОЖЕНИЕ - КВАНТИТАТИ́ВНОЕ СТИХОСЛОЖЕ́НИЕ, см. Стихосложение (см. СТИХОСЛОЖЕНИЕ).

Большой энциклопедический словарь

КВАНТИТАТИВНОЕ Стихосложение - см. Стихосложение.

Полезные сервисы

квантитативность

Толковый словарь Ожегова

КВАНТИТАТИ́ВНЫЙ, -ая, -ое (спец.). То же, что количественный.

Синонимы к слову квантитативность

сущ., кол-во синонимов: 1

количественность

Полезные сервисы

квантитативный

Толковый словарь

прил.

Количественный.

Толковый словарь Ушакова

КВАНТИТАТИ́ВНЫЙ, квантитативная, квантитативное (от лат. quantitas - количество) (научн.). Количественный. Квантитативное определение.

Толковый словарь Ожегова

КВАНТИТАТИ́ВНЫЙ, -ая, -ое (спец.). То же, что количественный.

| сущ. квантитативность, -и, жен.

Энциклопедический словарь

КВАНТИТАТИ́ВНЫЙ -ая, -ое. [от лат. quantitas] Спец. Количественный. К. метод. К-ое стихосложение (метрическое).

Академический словарь

-ая, -ое. книжн.

Количественный.

Квантитативный метод. Квантитативное стихосложение.

[От лат. quantitas - количество]

Орфографический словарь

квантитати́вный

Формы слов для слова квантитативный

квантитати́вный, квантитати́вная, квантитати́вное, квантитати́вные, квантитати́вного, квантитати́вной, квантитати́вных, квантитати́вному, квантитати́вным, квантитати́вную, квантитати́вною, квантитати́вными, квантитати́вном, квантитати́вен, квантитати́вна, квантитати́вно, квантитати́вны, квантитати́внее, поквантитати́внее, квантитати́вней, поквантитати́вней

Синонимы к слову квантитативный

прил., кол-во синонимов: 1

количественный

Пятиязычный словарь лингвистических терминов

Морфемно-орфографический словарь

квантитати́вн/ый.

Грамматический словарь

квантитати́вный п 1*a

Словарь галлицизмов русского языка

КВАНТИТАТИВНЫЙ ая, ое. quantitatif, нем. quantitativ <лат. quantitatas количество. спец. Количественный. ♦ К. анализ. Квантитативный - свойство квантитативного. Крысин 1998. Делал квалитативное разложение минералов. Когда будут вески, то примусь за квантитативное. 1849. Огарев - Герцену. // ЛН 61 792. Я одной диетой уменьшил сахар на 3 %, попробую теперь иное - ..сделать квантитативное разложение урины. 1869. Герц. // 30-30 (1) 110. - Лекс. САН 1909: квантитати/вный.

Словарь иностранных слов

КВАНТИТАТИВНЫЙ [< лат. quantitas - количество] - количественный.

Полезные сервисы

квантитативный анализ языка

Переводоведческий словарь

квантитативный анализ языка - статистический метод исследования языка.

Полезные сервисы

квантите неглижабль

Словарь иностранных слов

КВАНТИТЕ НЕГЛИЖАБЛЬ [фр. quantite negligeable < quantite - количество + negligeable - не заслуживающий внимания] - очень малое количество.

Полезные сервисы

квантитет

Словарь галлицизмов русского языка

КВАНТИТЕТ а, м. quantité f., нем. Quantität. Устар. Количество. И понеже у Обер-Сарваера выгрузка лесная, и квантитет зело великой, в сем ему своими людьми управиться невозможно: того для всеми людьми, под дирекциею Конторы Адмиральтейской обретающихся велеть вспомогать. 1722. Регл. адмиралт. // ПСЗ 6 566. Должен < Комиссар> все, что подлежит для больных на госпитальные корабли .. заготавливать и содержать всегда в готовности такой квантитет, какой определен. 1722. Регл. адмиралт. // ПСЗ 6 596. [Минодора:] Он человек имущий многие квантитеты; да главная то ево кондуита худа. Сумар. Мать совместница дочери. // С. 6 67. Для атракции .. нужна единица и квантитет. 31. 12. 1844. Огарев - Герцену. // РМ 1891 7 1 21.

Полезные сервисы

квантификатор

Синонимы к слову квантификатор

Полезные сервисы

квантификация

Энциклопедический словарь

Квантифика́ция (от лат. quantum - сколько и ...фикация), количественное выражение, измерение качественных признаков (например, оценка в баллах мастерства спортсменов).

* * *

КВАНТИФИКАЦИЯ - КВАНТИФИКА́ЦИЯ (от лат. quantum - сколько и facio - делаю), количественное выражение, измерение качественных признаков (напр., оценка в баллах мастерства спортсменов).

Большой энциклопедический словарь

КВАНТИФИКАЦИЯ (от лат. quantum - сколько и ...фикация) - количественное выражение, измерение качественных признаков (напр., оценка в баллах мастерства спортсменов).

Орфографический словарь

квантифика́ция, -и

Морфемно-орфографический словарь

квант/ифик/а́ци/я [й/а].

Грамматический словарь

квантифика́ция ж 7a

Сканворды для слова квантификация

- Количественное выражение, измерение качественных признаков.

Полезные сервисы

квантмех

Синонимы к слову квантмех

сущ., кол-во синонимов: 1

Полезные сервисы

квантование

Орфографический словарь

квантова́ние, -я

Словарь ударений

квантова́ние

Формы слов для слова квантование

квантова́ние, квантова́ния, квантова́ний, квантова́нию, квантова́ниям, квантова́нием, квантова́ниями, квантова́нии, квантова́ниях

Морфемно-орфографический словарь

квант/ова́/ни/е [й/э].

Грамматический словарь

квантова́ние с 7a

Новый словарь иностранных слов

квантова́ние

- иначе дискретизация - деление на кванты (порции); представление какой-л. величины в виде последовательного ряда её отдельных (дискретных) значений в соответствии с определенным законом (к. по энергии, к. момента количества движения по величине и направлению н т. п.).

Сканворды для слова квантование

- Преобразование сигнала в последовательность импульсов.

Полезные сервисы

квантование вторичное

Энциклопедический словарь

Квантова́ние втори́чное - метод исследования квантовых систем многих или бесконечного числа частиц (либо квазичастиц); особенно важен в квантовой теории поля, рассматривающей системы с изменяющимся числом частиц. В методе квантования вторичного состояние системы описывается с помощью чисел заполнения. Изменение состояния интерпретируется как процессы рождения и уничтожения частиц.

* * *

КВАНТОВАНИЕ ВТОРИЧНОЕ - КВАНТОВА́НИЕ ВТОРИ́ЧНОЕ, метод исследования квантовых систем многих или бесконечного числа частиц (либо квазичастиц (см. КВАЗИЧАСТИЦЫ)); особенно важен в квантовой теории поля (см. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ), рассматривающей системы с изменяющимся числом частиц. В методе квантования вторичного состояние системы описывается с помощью чисел заполнения (см. ЧИСЛА ЗАПОЛНЕНИЯ). Изменение состояния интерпретируется как процессы рождения и уничтожения частиц.

Большой энциклопедический словарь

КВАНТОВАНИЕ ВТОРИЧНОЕ - метод исследования квантовых систем многих или бесконечного числа частиц (либо квазичастиц); особенно важен в квантовой теории поля, рассматривающей системы с изменяющимся числом частиц. В методе квантования вторичного состояние системы описывается с помощью чисел заполнения. Изменение состояния интерпретируется как процессы рождения и уничтожения частиц.

Полезные сервисы

квантование магнитного потока

Энциклопедический словарь

Квантова́ние магни́тного пото́ка - макроскопическое квантовое явление, состоящее в том, что магнитный поток через кольцо из сверхпроводника с током кратен величине Ф0 = h/(2е) ≈ 2,06785·10-15 Вб, которая называется квантом магнитного потока (h - Планка постоянная, е - заряд электрона).

* * *

КВАНТОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА - КВАНТОВА́НИЕ МАГНИ́ТНОГО ПОТО́КА, макроскопическое квантовое явление, состоящее в том, что магнитный поток через кольцо из сверхпроводника с током кратен величине Фо = h/2е » 2,067835·10-15 Вб, которая называется квантом магнитного потока (h - Планка постоянная (см. ПЛАНКА ПОСТОЯННАЯ), е - заряд электрона).

Большой энциклопедический словарь

КВАНТОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА - макроскопическое квантовое явление, состоящее в том, что магнитный поток через кольцо из сверхпроводника с током кратен величине Фо = h/2е ? 2,067835.10-15 Вб, которая называется квантом магнитного потока (h - Планка постоянная, е - заряд электрона).

Полезные сервисы

квантование сигнала

Энциклопедический словарь

Квантова́ние сигна́ла - преобразование сигнала в последовательность импульсов (квантование сигнала по времени) или в сигнал со ступенчатым изменением амплитуды (квантование сигнала по уровню), а также одновременно и по времени, и по уровню. Применяется, например, при преобразовании непрерывной величины в код в вычислительных устройствах, цифровых измерительных приборах и др.

* * *

КВАНТОВАНИЕ СИГНАЛА - КВАНТОВА́НИЕ СИГНА́ЛА, преобразование сигнала в последовательность импульсов (квантование сигнала по времени) или в сигнал со ступенчатым изменением амплитуды (квантование сигнала по уровню), а также одновременно и по времени, и по уровню. Применяется, напр., при преобразовании непрерывной величины в код в вычислительных устройствах, цифровых измерительных приборах и др.

Большой энциклопедический словарь

КВАНТОВАНИЕ СИГНАЛА - преобразование сигнала в последовательность импульсов (квантование сигнала по времени) или в сигнал со ступенчатым изменением амплитуды (квантование сигнала по уровню), а также одновременно и по времени, и по уровню. Применяется, напр., при преобразовании непрерывной величины в код в вычислительных устройствах, цифровых измерительных приборах и др.

Полезные сервисы

квантовая жидкость

Энциклопедический словарь

Ква́нтовая жи́дкость - обычный жидкий гелий при низких температурах. Квантовая жидкость в отличие от прочих тел остаётся жидкостью вплоть до самых близких к абсолютному нулю температур. Свойствами квантовой жидкости обладают и другие объекты: электроны в металлах, протоны в атомных ядрах, экситоны (см. Бозе-жидкость и Ферми-жидкость).

* * *

КВАНТОВАЯ ЖИДКОСТЬ - КВА́НТОВАЯ ЖИ́ДКОСТЬ, обычный жидкий гелий при низких температурах. Квантовая жидкость в отличие от прочных тел остается жидкостью вплоть до самых близких к абсолютному нулю температур. Свойствами квантовой жидкости обладают и другие объекты: электроны в металлах, протоны в атомных ядрах, экситоны (см. Бозе-жидкость (см. БОЗЕ-ЖИДКОСТЬ) и Ферми-жидкость (см. ФЕРМИ-ЖИДКОСТЬ)).

Большой энциклопедический словарь

КВАНТОВАЯ жидкость - обычный жидкий гелий при низких температурах. Квантовая жидкость в отличие от прочных тел остается жидкостью вплоть до самых близких к абсолютному нулю температур. Свойствами квантовой жидкости обладают и другие объекты: электроны в металлах, протоны в атомных ядрах, экситоны (см. Бозе-жидкость и Ферми-жидкость).

Полезные сервисы

квантовая запутанность

Практический толковый словарь

физ. Означает, что квантовое состояние одного кубита оказывается неразрывно связано с состоянием другого (это состояние очень беспокоило самого Альберта Эйнштейна)

Полезные сервисы

квантовая механика

Энциклопедический словарь

Ква́нтовая меха́ника (волновая механика), теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц в заданных внешних полях; один из основных разделов квантовой теории. Квантовая механика впервые позволила описать структуру атомов и понять их спектры, установить природу химической связи, объяснить периодическую систему элементов и т. д. Так как свойства макроскопических тел определяются движением и взаимодействием образующих их частиц, законы квантовой механики лежат в основе понимания большинства макроскопических явлений. Так, квантовая механика позволила понять многие свойства твёрдых тел, объяснить явления сверхпроводимости, ферромагнетизма, сверхтекучести и многое другое; квантовомеханические законы лежат в основе ядерной энергетики, квантовой электроники и т. д. В отличие от классической теории, все частицы выступают в квантовой механике как носители и корпускулярных, и волновых свойств, которые не исключают, а дополняют друг друга. Волновая природа электронов, протонов и других частиц подтверждена опытами по дифракции частиц. Корпускулярно-волновой дуализм материи потребовал нового подхода к описанию состояния физических систем и их изменения со временем. Состояние квантовой системы описывается волновой функцией, квадрат модуля которой определяет вероятность данного состояния и, следовательно, вероятности для значений физических величин, его характеризующих; из квантовой механики вытекает, что не все физические величины могут одновременно иметь точные значения (см. Неопределённости принцип). Волновая функция подчиняется суперпозиции принципу, что и объясняет, в частности, дифракцию частиц. Отличительная черта квантовой теории - дискретность возможных значений для ряда физических величин: энергии электронов в атомах, момента количества движения и его проекции на произвольное направление и т. д.; в классической теории все эти величины могут изменяться лишь непрерывно. Фундаментальную роль в квантовой механике играет Планка постоянная  ħ - один из основных масштабов природы, разграничивающий области явлений, которые можно описывать классической физикой (в этих случаях можно считать ħ = 0), от областей, для правильного истолкования которых необходима квантовая теория. Нерелятивистская (относящаяся к малым скоростям движения частиц по сравнению со скоростью света) Квантовая механика - законченная, логически непротиворечивая теория, полностью согласующаяся с опытом для того круга явлений и процессов, в которых не происходит рождения, уничтожения или взаимопревращения частиц.

* * *

КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА - КВА́НТОВАЯ МЕХА́НИКА (волновая механика), теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц в заданных внешних полях; один из основных разделов квантовой теории. Квантовая механика впервые позволила описать структуру атомов и понять их спектры, установить природу химической связи, объяснить периодическую систему элементов и т. д. Т. к. свойства макроскопических тел определяются движением и взаимодействием образующих их частиц, законы квантовой механики лежат в основе понимания большинства макроскопических явлений. Так, квантовая механика позволила понять многие свойства твердых тел, объяснить явления сверхпроводимости, ферромагнетизма, сверхтекучести и многое др.; квантовомеханические законы лежат в основе ядерной энергетики, квантовой электроники и т. д. В отличие от классической теории, все частицы выступают в квантовой механике как носители и корпускулярных, и волновых свойств, которые не исключают, а дополняют друг друга. Волновая природа электронов, протонов и других «частиц» подтверждена опытами по дифракции частиц. Корпускулярно-волновой дуализм материи потребовал нового подхода к описанию состояния физических систем и их изменения со временем. Состояние квантовой системы описывается волновой функцией, квадрат модуля которой определяет вероятность данного состояния и, следовательно, вероятности для значений физических величин, его характеризующих; из квантовой механики вытекает, что не все физические величины могут одновременно иметь точные значения (см. Неопределенности принцип (см. НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ПРИНЦИП)). Волновая функция подчиняется суперпозиции принципу (см. СУПЕРПОЗИЦИИ ПРИНЦИП), что и объясняет, в частности, дифракцию частиц. Отличительная черта квантовой теории - дискретность возможных значений для ряда физических величин: энергии электронов в атомах, момента количества движения и его проекции на произвольное направление и т. д.; в классической теории все эти величины могут изменяться лишь непрерывно. Фундаментальную роль в квантовой механике играет Планка постоянная (см. ПЛАНКА ПОСТОЯННАЯ) ћ - один из основных масштабов природы, разграничивающий области явлений, которые можно описывать классической физикой (в этих случаях можно считать j=0), от областей, для правильного истолкования которых необходима квантовая теория. Нерелятивистская (относящаяся к малым скоростям движения частиц по сравнению со скоростью света) квантовая механика - законченная, логически непротиворечивая теория, полностью согласующаяся с опытом для того круга явлений и процессов, в которых не происходит рождения, уничтожения или взаимопревращения частиц.

Большой энциклопедический словарь

КВАНТОВАЯ механика (волновая механика) - теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц в заданных внешних полях; один из основных разделов квантовой теории. Квантовая механика впервые позволила описать структуру атомов и понять их спектры, установить природу химической связи, объяснить периодическую систему элементов и т. д. Т. к. свойства макроскопических тел определяются движением и взаимодействием образующих их частиц, законы квантовой механики лежат в основе понимания большинства макроскопических явлений. Так, квантовая механика позволила понять многие свойства твердых тел, объяснить явления сверхпроводимости, ферромагнетизма, сверхтекучести и многое др.; квантовомеханические законы лежат в основе ядерной энергетики, квантовой электроники и т.

д. В отличие от классической теории, все частицы выступают в квантовой механике как носители и корпускулярных, и волновых свойств, которые не исключают, а дополняют друг друга. Волновая природа электронов, протонов и других "частиц" подтверждена опытами по дифракции частиц. Корпускулярно-волновой дуализм материи потребовал нового подхода к описанию состояния физических систем и их изменения со временем. Состояние квантовой системы описывается волновой функцией, квадрат модуля которой определяет вероятность данного состояния и, следовательно, вероятности для значений физических величин, его характеризующих; из квантовой механики вытекает, что не все физические величины могут одновременно иметь точные значения (см. Неопределенности принцип). Волновая функция подчиняется суперпозиции принципу, что и объясняет, в частности, дифракцию частиц. Отличительная черта квантовой теории - дискретность возможных значений для ряда физических величин: энергии электронов в атомах, момента количества движения и его проекции на произвольное направление и т. д.; в классической теории все эти величины могут изменяться лишь непрерывно. Фундаментальную роль в квантовой механике играет Планка постоянная . - один из основных масштабов природы, разграничивающий области явлений, которые можно описывать классической физикой (в этих случаях можно считать ??0), от областей, для правильного истолкования которых необходима квантовая теория. Нерелятивистская (относящаяся к малым скоростям движения частиц по сравнению со скоростью света) квантовая механика - законченная, логически непротиворечивая теория, полностью согласующаяся с опытом для того круга явлений и процессов, в которых не происходит рождения, уничтожения или взаимопревращения частиц.

Энциклопедия Кольера

КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА - фундаментальная физическая теория динамического поведения всех элементарных форм вещества и излучения, а также их взаимодействий. Квантовая механика представляет собой теоретическую основу, на которой строится современная теория атомов, атомных ядер, молекул и физических тел, а также элементарных частиц, из которых все это состоит. Квантовая механика была создана учеными, стремившимися понять, как устроен атом. Атомные процессы в течение многих лет изучали физики и особенно химики; при изложении данного вопроса мы будем, не вдаваясь в подробности теории, следовать историческому ходу развития предмета. См. также АТОМ.

Зарождение теории. Когда Э.Резерфорд и Н.Бор предложили в 1911 ядерную модель атома, это было подобно чуду. В самом деле, она была построена из того, что было известно уже более 200 лет. Это была, в сущности, коперниковская модель Солнечной системы, воспроизведенная в микроскопическом масштабе: в центре находится тяжелая масса, вскоре получившая название ядра, вокруг которой вращаются электроны, числом которых определяются химические свойства атома. Но мало того, за этой наглядной моделью стояла теория, которая позволила начать расчеты некоторых химических и физических свойств веществ, по крайней мере построенных из наименьших и наиболее простых атомов. Теория Бора - Резерфорда содержала ряд положений, которые здесь полезно напомнить, поскольку все они в том или ином виде сохранились и в современной теории. Во-первых, важен вопрос о природе сил, связывающих атом. С 18 в. было известно, что электрически заряженные тела притягивают или отталкивают друг друга с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Используя в качестве пробных тел альфа-частицы, возникающие в результате радиоактивных превращений, Резерфорд показал, что тот же самый закон электрического взаимодействия (закон Кулона) справедлив в масштабах, в миллион миллионов раз меньших тех, для которых он был первоначально экспериментально установлен. Во-вторых, нужно было ответить на вопрос о том, как электроны движутся по орбитам под действием этих сил. Здесь вновь опыты Резерфорда, казалось бы, показывали (и Бор принял это в своей теории), что законы движения Ньютона, сформулированные в его Началах (Principia Mathematica, 1687), можно использовать для описания движения частиц в этих новых масштабах микромира. В-третьих, вставал вопрос о стабильности. В ньютоновско-кулоновском атоме, как и в Солнечной системе, размеры орбит произвольны и зависят лишь от того, каким образом система была первоначально приведена в движение. Однако все атомы одного вещества одинаковы и к тому же стабильны, что совсем необъяснимо с точки зрения старых представлений. Бор высказал предположение, что атомные электроны следует рассматривать как движущиеся вокруг ядра лишь по определенным орбитам, которым отвечают определенные энергетические уровни, причем они должны испускать квант энергии в виде света, переходя с орбиты с более высокой энергией на орбиту с меньшей энергией. Такие "условия квантования" не вытекали ни из каких экспериментальных данных или теорий; они были приняты как постулаты. На основе этих концептуальных элементов, дополненных только что развитыми в то время представлениями М.Планка и А.Эйнштейна о природе света, Бору удалось количественно объяснить весь спектр излучения атомов водорода в газоразрядной трубке и дать качественное объяснение всех основных закономерностей периодической системы элементов. К 1920 пришло время взяться за проблему спектра излучения более тяжелых атомов и вычислить интенсивность химических сил, связывающих атомы в соединениях. Но здесь иллюзия успеха померкла. На протяжении ряда лет Бор и другие исследователи безуспешно пытались рассчитать спектр гелия - следующего за водородом простейшего атома с двумя электронами. Сначала вообще ничего не получалось; в конце концов несколько исследователей различными способами решили эту задачу, но ответ оказался неверным - он противоречил эксперименту. Затем выяснилось, что вообще невозможно построить сколько-нибудь приемлемую теорию химического взаимодействия. К началу 1920-х годов теория Бора исчерпала себя. Пришло время признать справедливость пророческого замечания, которое Бор еще в 1914 сделал в письме другу в присущем ему замысловатом стиле: "Я склонен полагать, что проблема связана с исключительно большими трудностями, которые можно будет преодолеть, лишь гораздо дальше отойдя от обычных соображений, чем требовалось до сих пор, и что достигнутый ранее успех был обусловлен исключительно простотой рассматривавшихся систем".

См. также

БОР Нильс Хенрик Давид;

СВЕТ;

РЕЗЕРФОРД Эрнест;

СПЕКТРОСКОПИЯ.

Первые шаги. Поскольку использованная Бором комбинация существовавших ранее представлений из области электричества и механики с условиями квантования привела к неверным результатам, все это нужно было полностью или частично изменить. Основные положения теории Бора были приведены выше, а для соответствующих расчетов было достаточно не очень сложных выкладок с использованием обычной алгебры и математического анализа. В 1925 молодой немецкий физик В.Гейзенберг посетил Бора в Копенгагене, где провел с ним долгие часы в беседах, выясняя, что из теории Бора обязательно должно войти в будущую теорию, а от чего в принципе можно и отказаться. Бор и Гейзенберг сразу же согласились, что в будущей теории обязательно должно быть представлено все непосредственно наблюдаемое, а все не поддающееся наблюдению может быть изменено или исключено из рассмотрения. С самого начала Гейзенберг считал, что следует сохранить атомы, но орбиту электрона в атоме считать абстрактной идеей, поскольку ни один эксперимент не позволяет определить электронную орбиту по результатам измерений наподобие того, как это можно сделать для орбит планет. Читатель может заметить, что тут есть определенная нелогичность: строго говоря, атом столь же ненаблюдаем непосредственно, как и электронные орбиты, и вообще в нашем восприятии окружающего мира нет ни одного ощущения, которое не требовало бы разъяснения. В наши дни физики все чаще цитируют известный афоризм, который был впервые произнесен Эйнштейном в беседе с Гейзенбергом: "Что именно мы наблюдаем, нам говорит теория". Таким образом, различие между наблюдаемыми и ненаблюдаемыми величинами носит чисто практический характер, не имея никакого обоснования ни в строгой логике, ни в психологии, причем это различие, как бы оно ни проводилось, должно рассматриваться как часть самой теории. Поэтому гейзенберговский идеал теории, очищенной от всего ненаблюдаемого, есть некое направление мысли, но отнюдь не последовательный научный подход. Тем не менее он доминировал в атомной теории почти полвека после того, как был впервые сформулирован. Мы уже напоминали о составных элементах ранней модели Бора, таких, как закон Кулона для электрических сил, законы динамики Ньютона и обычные правила алгебры. Путем тонкого анализа Гейзенберг показал, что можно сохранить известные законы электричества и динамики, если найти надлежащее выражение для динамики Ньютона, а затем изменить правила алгебры. В частности, Гейзенберг высказал мысль, что, поскольку ни положение q, ни импульс p электрона не являются измеримыми величинами в том смысле, в каком ими являются, например, положение и импульс автомобиля, мы можем при желании сохранить их в теории, лишь рассматривая как математические символы, обозначаемые буквами, но не как числа. Он принял для p и q алгебраические правила, согласно которым произведение pq не совпадает с произведением qp. Гейзенберг показал, что простые расчеты атомных систем дают приемлемые результаты, если принять, что для положения q и импульса p выполняется соотношение

КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА

где h - постоянная Планка, уже известная из квантовой теории излучения и фигурировавшая в теории Бора, а . Постоянная Планка h представляет собой обычное число, но очень малое, приблизительно 6,6Ч10-34 Дж*с. Таким образом, если p и q - величины обычного масштаба, то разность произведений pq и qp будет крайне мала по сравнению с самими этими произведениями, так что p и q можно считать обычными числами. Построенная для описания явлений микромира, теория Гейзенберга почти полностью согласуется с механикой Ньютона, когда ее применяют к макроскопическим объектам. Уже в самых ранних работах Гейзенберга было показано, что при всей неясности физического содержания новой теории она предсказывает существование дискретных энергетических состояний, характерных для квантовых явлений (например, для испускания света атомом). В более поздней работе, выполненной совместно с М. Борном и П. Йорданом в Геттингене, Гейзенберг развил формальный математический аппарат теории. Практические вычисления остались, однако, крайне сложными. После нескольких недель напряженной работы В.Паули вывел формулу для энергетических уровней атома водорода, совпадающую с формулой Бора. Но прежде чем удалось упростить вычисления, появились новые и совершенно неожиданные идеи. См. также

АЛГЕБРА АБСТРАКТНАЯ;

ПЛАНКА ПОСТОЯННАЯ.

Частицы и волны. К 1920 физики были уже довольно хорошо знакомы с двойственной природой света: результаты одних экспериментов со светом можно было объяснить, предполагая, что свет представляет собой волны, а в других он вел себя подобно потоку частиц. Поскольку казалось очевидным, что ничто не может быть в одно и тоже время и волной, и частицей, ситуация оставалась непонятной, вызывая горячие споры в среде специалистов. В 1923 французский физик Л.де Бройль в опубликованных им заметках высказал предположение, что столь парадоксальное поведение, может быть, не является спецификой света, но и вещество тоже может в одних случаях вести себя подобно частицам, а в других подобно волнам. Исходя из теории относительности, де Бройль показал, что если импульс частицы равен p, то "ассоциированная" с этой частицей волна должна иметь длину волны l = h/p. Это соотношение аналогично впервые полученному Планком и Эйнштейном соотношению E = hn между энергией светового кванта Е и частотой n соответствующей волны. Де Бройль показал также, что эту гипотезу можно легко проверить в экспериментах, аналогичных опыту, демонстрирующему волновую природу света, и настойчиво призывал к проведению таких опытов. Заметки де Бройля привлекли внимание Эйнштейна, и к 1927 К.Дэвиссон и Л.Джермер в Соединенных Штатах, а также Дж. Томсон в Англии подтвердили для электронов не только основную идею де Бройля, но и его формулу для длины волны. В 1926 работавший тогда в Цюрихе австрийский физик Э. Шредингер, прослышав о работе де Бройля и предварительных результатах экспериментов, подтверждавших ее, опубликовал четыре статьи, в которых представил новую теорию, явившуюся прочным математическим обоснованием этих идей. Такая ситуация имеет свой аналог в истории оптики. Одной уверенности в том, что свет есть волна определенной длины, недостаточно для детального описания поведения света. Необходимо еще написать и решить выведенные Дж.Максвеллом дифференциальные уравнения, подробно описывающие процессы взаимодействия света с веществом и распространение света в пространстве в виде электромагнитного поля. Шредингер написал дифференциальное уравнение для материальных волн де Бройля, аналогичное уравнениям Максвелла для света. Уравнение Шредингера для одной частицы имеет вид

КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА

где m - масса частицы, Е - ее полная энергия, V(x) - потенциальная энергия, а y - величина, описывающая электронную волну. В ряде работ Шредингер показал, как можно использовать его уравнение для вычисления энергетических уровней атома водорода. Он установил также, что существуют простые и эффективные способы приближенного решения задач, не поддающихся точному решению, и что его теория волн материи в математическом отношении полностью эквивалентна алгебраической теории наблюдаемых величин Гейзенберга и во всех случаях приводит к тем же результатам. П.Дирак из Кембриджского университета показал, что теории Гейзенберга и Шредингера представляют собой лишь две из множества возможных форм теории. Теория преобразований Дирака, в которой важнейшую роль играет соотношение (1), обеспечила ясную общую формулировку квантовой механики, охватывающую все остальные ее формулировки в качестве частных случаев. Вскоре Дирак добился неожиданно крупного успеха, продемонстрировав, каким образом квантовая механика обобщается на область очень больших скоростей, т.е. приобретает вид, удовлетворяющий требованиям теории относительности. Постепенно стало ясно, что существует несколько релятивистских волновых уравнений, каждое из которых в случае малых скоростей можно аппрокcимировать уравнением Шредингера, и что эти уравнения описывают частицы совершенно разных типов. Например, частицы могут иметь разный "спин"; это предусматривается теорией Дирака. Кроме того, согласно релятивистской теории, каждой из частиц должна соответствовать античастица с противоположным знаком электрического заряда. В то время, когда вышла работа Дирака, были известны только три элементарные частицы: фотон, электрон и протон. В 1932 была открыта античастица электрона - позитрон. На протяжении нескольких последующих десятилетий было обнаружено много других античастиц, большинство из которых, как оказалось, удовлетворяли уравнению Дирака или его обобщениям. Созданная в 1925-1928 усилиями выдающихся физиков квантовая механика не претерпела с тех пор в своих основах каких-либо существенных изменений.

См. также АНТИВЕЩЕСТВО.

Приложения. Во всех разделах физики, биологии, химии и техники, в которых существенны свойства вещества в малых масштабах, теперь систематически обращаются к квантовой механике. Приведем несколько примеров. Всесторонне исследована структура электронных орбит, наиболее удаленных от ядра атомов. Методы квантовой механики были применены к проблемам строения молекул, что привело к революции в химии. Структура молекул обусловлена химическими связями атомов, и сегодня сложные задачи, возникающие при последовательном применении квантовой механики в этой области, решаются с помощью компьютеров. Большое внимание привлекли к себе теория кристаллической структуры твердых тел и особенно теория электрических свойств кристаллов. Практические результаты впечатляют: примерами их могут служить изобретение лазеров и транзисторов, а также значительные успехи в объяснении явления сверхпроводимости.

См. также

ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА;

ЛАЗЕР;

ТРАНЗИСТОР;

СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ. Многие проблемы еще не решены. Это касается структуры атомного ядра и физики элементарных частиц. Время от времени обсуждается вопрос о том, не лежат ли проблемы физики элементарных частиц за пределами квантовой механики, подобно тому как структура атомов оказалась вне области применимости динамики Ньютона. Однако до сих пор нет никаких указаний на то, что принципы квантовой механики или ее обобщения в области динамики полей где-то оказались неприменимыми. Более полувека квантовая механика остается научным инструментом с уникальной "объясняющей способностью" и не требует существенных изменений своей математической структуры. Поэтому может показаться удивительным, что до сих пор ведутся острые дебаты (см. ниже) по поводу физического смысла квантовой механики и ее истолкования.

См. также

АТОМА СТРОЕНИЕ;

АТОМНОГО ЯДРА СТРОЕНИЕ;

МОЛЕКУЛ СТРОЕНИЕ;

ЧАСТИЦЫ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ.

Вопрос о физическом смысле. Корпускулярно-волновой дуализм, столь очевидный в эксперименте, создает одну из самых трудных проблем физической интерпретации математического формализма квантовой механики. Рассмотрим, например, волновую функцию, которая описывает частицу, свободно движущуюся в пространстве. Традиционное представление о частице, помимо прочего, предполагает, что она движется по определенной траектории с определенным импульсом p. Волновой функции приписывается длина волны де Бройля l = h/p, но это характеристика такой волны, которая бесконечна в пространстве, а потому не несет информации о местонахождении частицы. Волновую функцию, локализующую частицу в определенной области пространства протяженностью Dx, можно построить в виде суперпозиции (пакета) волн с соответствующим набором импульсов, и если искомый диапазон импульсов равен Dp, то довольно просто показать, что для величин Dx и Dp должно выполняться соотношение DxDp і h/4p. Этим соотношением, впервые полученным в 1927 Гейзенбергом, выражается известный принцип неопределенности: чем точнее задана одна из двух переменных x и p, тем меньше точность, с которой теория позволяет определить другую.

ИМПУЛЬС И ПОЛОЖЕНИЕ частицы не могут быть известны одновременно. Если импульс точно известен, то частица может находиться где угодно на волне, уходящей в бесконечность. Если же импульс точно не известен, то частица может быть локализована с точностью, соответствующей интервалу длины Dx.

ИМПУЛЬС И ПОЛОЖЕНИЕ частицы не могут быть известны одновременно. Если импульс точно известен, то частица может находиться где угодно на волне, уходящей в бесконечность. Если же импульс точно не известен, то частица может быть локализована с точностью, соответствующей интервалу длины Dx.

Соотношение Гейзенберга могло бы рассматриваться просто как недостаток теории, но, как показали Гейзенберг и Бор, оно соответствует глубокому и ранее не замечавшемуся закону природы: даже в принципе ни один эксперимент не позволит определить величины x и p реальной частицы точнее, чем это допускает соотношение Гейзенберга. Гейзенберг и Бор разошлись в интерпретации этого вывода. Гейзенберг рассматривал его как напоминание о том, что все наши знания по своему происхождению - экспериментальные и что эксперимент неизбежно вносит в исследуемую систему возмущение, а Бор рассматривал его как ограничение точности, с которой само представление о волне и частице применимо к миру атома. Гораздо более широким оказывается спектр мнений о природе самой статиcтичеcкой неопределенности. В этих неопределенностях нет ничего нового; они присущи почти каждому измерению, но обычно считают, что они обусловлены недостатками используемых приборов или методов: точное значение существует, однако найти его практически очень трудно, и потому мы рассматриваем полученные результаты как вероятные значения с присущей им статистической неопределенностью. Одна из школ физико-философской мысли, возглавлявшаяся в свое время Эйнштейном, считает, что то же самое имеет место и для микромира, и что квантовая механика с ее статистическими результатами дает лишь средние значения, которые были бы получены при многократном повторении рассматриваемого эксперимента с небольшими различиями из-за несовершенства нашего контроля. При таком воззрении точная теория каждого отдельного случая в принципе существует, просто она еще не найдена. Другая школа, исторически связанная с именем Бора, стоит на том, что индетерминизм присущ самой природе вещей и что квантовая механика - теория, наилучшим образом описывающая каждый отдельный случай, а в неопределенности физической величины находит отражение та точность, с которой эта величина может определяться и использоваться. Мнение большинства физиков склонялось в пользу Бора. В 1964 Дж. Белл, работавший тогда в ЦЕРНе (Женева), показал, что в принципе эту проблему можно решить экспериментально. Результат Белла явился, пожалуй, важнейшим с 1920-х годов сдвигом в поисках физического смысла квантовой механики. Теорема Белла, как сейчас называют этот результат, утверждает, что некоторые предсказания, сделанные на основе квантовой механики, невозможно воспроизвести путем вычислений на основе какой-либо точной, детерминированной теории с последующим усреднением результатов. Поскольку два таких метода вычислений должны давать разные результаты, появляется возможность экспериментальной проверки. Измерения, выполненные в 1970-х годах, убедительно подтвердили адекватность квантовой механики. И все же было бы преждевременно утверждать, что эксперимент подвел окончательную черту под дебатами Бора и Эйнштейна, поскольку такого рода проблемы нередко возникают как бы заново, в другом языковом обличье каждый раз, когда, казалось бы, все ответы уже найдены. Как бы то ни было, остаются и другие головоломки, напоминающие нам, что физические теории - это не только уравнения, но и словесные объяснения, связывающие кристальную сферу математики с туманными областями языка и чувственного опыта, и что это зачастую и есть самое трудное.

ЛИТЕРАТУРА

Вихман Э. Квантовая физика. М., 1977 Джеммер М. Эволюция понятий квантовой механики. М., 1985 Мигдал А.Б. Квантовая физика для больших и маленьких. М., 1989 Волкова Е.Л. и др. Квантовая механика на персональном компьютере. М., 1995

Синонимы к слову квантовая механика

сущ., кол-во синонимов: 2

Полезные сервисы

квантовая оптика

Энциклопедический словарь

Ква́нтовая о́птика - раздел оптики, изучающий статистические свойства световых полей (потоков фотонов) и квантовые проявления этих свойств в процессах взаимодействия света с веществом.

* * *

КВАНТОВАЯ ОПТИКА - КВА́НТОВАЯ О́ПТИКА, раздел оптики, изучающий статистические свойства световых полей (потоков фотонов (см. ФОТОН (элементарная частица))) и квантовые проявления этих свойств в процессах взаимодействия света с веществом.

Большой энциклопедический словарь

КВАНТОВАЯ ОПТИКА - раздел оптики, изучающий статистические свойства световых полей (потоков фотонов) и квантовые проявления этих свойств в процессах взаимодействия света с веществом.

Полезные сервисы

квантовая радиофизика

Энциклопедический словарь

Ква́нтовая радиофи́зика - то же, что квантовая электроника.

* * *

КВАНТОВАЯ РАДИОФИЗИКА - КВА́НТОВАЯ РАДИОФИ́ЗИКА, то же, что квантовая электроника (см. КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА).

Большой энциклопедический словарь

Полезные сервисы

квантовая статистика

Энциклопедический словарь

Ква́нтовая стати́стика - описывает свойства квантовых систем, состоящих из большого числа частиц; для частиц с целым спином это Бозе-Эйнштейна статистика, с полуцелым - Ферми-Дирака статистика.

* * *

КВАНТОВАЯ СТАТИСТИКА - КВА́НТОВАЯ СТАТИ́СТИКА, статистическая физика (см. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА) квантовых систем, состоящих из большого числа частиц; для частиц с целым спином это - Бозе Эйнштейна статистика (см. БОЗЕ - ЭЙНШТЕЙНА СТАТИСТИКА), с полуцелым - Ферми Дирака статистика (см. ФЕРМИ-ДИРАКА СТАТИСТИКА).

Большой энциклопедический словарь

КВАНТОВАЯ статистика - статистическая физика квантовых систем, состоящих из большого числа частиц; для частиц с целым спином это Бозе - Эйнштейна статистика, с полуцелым - Ферми - Дирака статистика.

Полезные сервисы

квантовая телепортация

Практический толковый словарь

Согласно канонам научной фантастики, телепортация представляет собой исчезновение (или уничтожение) объекта в одной точке пространства и мгновенное появление его точной копии в другой. Квантовая телепортация во многом отличается от данной концепции, поскольку для нее необходим классический канал передачи информации.

Полезные сервисы

квантовая теория

Энциклопедический словарь

Ква́нтовая тео́рия - объединяет квантовую механику, квантовую статистику и квантовую теорию поля.

* * *

КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ - КВА́НТОВАЯ ТЕО́РИЯ, объединяет квантовую механику (см. КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА), квантовую статистику (см. КВАНТОВАЯ СТАТИСТИКА) и квантовую теорию поля (см. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ).

Большой энциклопедический словарь

КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ - объединяет квантовую механику, квантовую статистику и квантовую теорию поля.

Полезные сервисы

квантовая теория поля

Энциклопедический словарь

Ква́нтовая тео́рия по́ля - релятивистская квантовая теория физических систем с бесконечным числом степеней свободы (релятивистских полей). Квантовая теория поля является основным аппаратом физики элементарных частиц, их взаимодействий и взаимопревращений. Включает теорию электромагнитного (квантовую электродинамику) и слабого взаимодействий, выступающих в современной теории как единое целое (электрослабое взаимодействие), и теорию сильного (ядерного) взаимодействия (квантовую хромодинамику).

* * *

КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ - КВА́НТОВАЯ ТЕО́РИЯ ПО́ЛЯ (полей) (КТП), область современной физики, описывающая основные свойства и процессы взаимодействия элементарных частиц, из которых построены все физические объекты мира. Основные положения этой теории были сформулированы в середине 20 в. В ней произошло объединение релятивистских представлений, развитых А. Эйнштейном (см. ЭЙНШТЕЙН Альберт) в теории относительности (см. ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ТЕОРИЯ), и квантовых идей, появившихся в физике с рождением теории атома, созданной Н. Бором (см. БОР Нильс), В. Гейзенбергом (см. ГЕЙЗЕНБЕРГ Вернер), Э. Шредингером (см. ШРЕДИНГЕР Эрвин) и П. Дираком (см. ДИРАК Поль) в 1920-х гг. В основе КТП лежит представление о существовании элементарных частиц, свойства которых описываются теорией относительности, и которые в физических процессах, происходящих в микромире, рождаются и уничтожаются как целое, при этом величины их физических характеристик строго фиксированы, квантованы.

Характеристики частиц

Важнейшей физической характеристикой элементарных частиц является их масса. Сегодня массы измерены с большой точностью. Например, масса электрона имеет величину me = 9,1093897(54) 10-28 г = 0,51099906(15) Мэв/с2, а масса протона (ядра атома водорода) - mp = 1,6726231(10) 10-24 г = 938,27231(28) Мэв/с2.

Второй важной физической характеристикой частицы является ее собственный механический момент, называемый спином (см. СПИН). Спины частиц квантованы - они всегда кратны половине величины, называемой постоянной Планка ђ= 1,05457266(63) 10-27эрг с = 6,5821220(20) 10-22 Мэв с, так что они могут быть либо целыми (0, 1, 2…), либо полуцелыми (1/2, 3/2, 5/2…). Частицы с целыми спинами называют бозонами (см. БОЗОН), с полуцелыми - фермионами (см. ФЕРМИОН), их статистические свойства резко отличаются: количество бозонов, которые могут находиться в одинаковых состояниях, не ограничено, а два фермиона занимать одно и то же состояние не могут. Первые описываются статистикой Бозе - Эйнштейна (см. БОЗЕ - ЭЙНШТЕЙНА СТАТИСТИКА), вторые - статистикой Ферми - Дирака (см. ФЕРМИ-ДИРАКА СТАТИСТИКА).

Электрические заряды элементарных частиц всегда квантованы и кратны величине элементарного заряда е = 1,60217733(49) 10-19 кулона или его определенной части (в случае кварков - 1/3 е).

Важной характеристикой элементарной частицы является ее время жизни. Среди наблюдаемых элементарных частиц в настоящее время стабильными (с бесконечно большим временем жизни) считаются: электрон (см. ЭЛЕКТРОН (частица)), фотон (см. ФОТОН (элементарная частица)), нейтрино (см. НЕЙТРИНО) (разных типов) и протон (см. ПРОТОН (элементарная частица)), причем в ряде моделей предполагается, что последний может быть нестабильным. Остальные частицы нестабильны и распадаются по экспоненциальному закону, так что за время t их количество убывает в e-t/t раз, при этом их время жизни t для разных частиц варьируется в очень широком диапазоне (например, у нейтрального пиона (см. ПИ-МЕЗОНЫ) - 10-16 с, а у нейтрона - 10 мин).

Взаимодействие между частицами

Нестабильность элементарных частиц есть одно из проявлений их общего свойства взаимопревращаемости и является следствием взаимодействия их фундаментальных составляющих. Сегодня известны четыре базовых типа взаимодействия: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное, различающиеся по силе (константе) взаимодействия. Взаимодействие между частицами ведет либо к превращению одних частиц в другие, либо к возникновению составных комплексов, таких как ядра атомов, атомы и молекулы, причем такие процессы подчиняются определенным законам сохранения. Это - законы сохранения энергии-импульса (см. ЭНЕРГИИ СОХРАНЕНИЯ ЗАКОН), момента количества движения, связанные с симметрией пространственно-временного континуума, а также сохранения электрического и других типов зарядов, относящиеся к различным, так называемым внутренним симметриям физических систем. При этом с каждым типом базового взаимодействия связаны свои законы сохранения, позволяющие различать их в практических экспериментах.

Квантовые поля

Понятие квантового поля возникло в физике как синтез представлений о физических полях типа электромагнитного поля (см. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ) Фарадея - Максвелла и полей вероятностей, описываемых волновыми функциями в квантовой механике. Физические поля были введены, когда возникла необходимость отказаться от принципа мгновенного действия сил, существовавшего в механике Ньютона (см. КЛАССИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА). Предполагается, что пространство между двумя взаимодействующими частицами (например, двумя электрическими зарядами) заполнено полем, которое служит переносчиком взаимодействия с одной из частиц на другую, причем перенос этот идет с определенной скоростью. Так электромагнитное поле передает действие одной заряженной частицы на другую со скоростью света и тем самым служит переносчиком электромагнитного взаимодействия между частицами. В случае квантовых полей происходит тот же процесс передачи взаимодействия, но и он происходит квантами - порциями, при этом в качестве последних выступают элементарные частицы, имеющие строго фиксированные характеристики массы, спина, заряда и др. Таким образом, с одной стороны, сами взаимодействующие частицы имеют квантованные характеристики массы, спина, заряда, а с другой стороны, взаимодействие между ними передается квантовым полем специального типа со своими квантованными характеристиками.

Квантовая электродинамика

Исторически первой физической теорией, созданной на основе этих представлений, стала квантовая электродинамика, построенная в конце 1940-х гг. С. Томонагой (см. ТОМОНАГА Синъитиро), Р. Фейнманом (см. ФЕЙНМАН Ричард Филлипс) и Дж. Швингером (см. ШВИНГЕР Джулиус). Она описывает процессы электромагнитного взаимодействия, в которых участвуют элементарные электрически заряженные частицы: электроны (см. ЭЛЕКТРОН (частица)) (и/или их античастицы - позитроны (см. ПОЗИТРОН)) и гамма-кванты (см. ГАММА-КВАНТ) (частными примерами которых являются видимый свет, радиоволны и гамма-излучение (см. ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ), испускаемое радиоактивными ядрами). Первые из них имеют спин 1/2 и отличную от нуля массу, одинаковую для электронов и позитронов. Вторые характеризуются спином, равным единице и нулевой массой.

Простейшим примером электромагнитных процессов является рассеяние одного электрона (позитрона) на другом, происходящее с обменом гамма-квантом. Очевидно, что он физически эквивалентен процессу обычного кулоновского рассеяния, при этом обменный гамма-квант, не регистрируемый явно на эксперименте, называют виртуальным. Именно с такими квантами связывается кулоновское поле, при этом свойство его дальнодействия (точнее, бесконечного радиуса действия) есть прямое следствие того, что масса гамма-кванта равна нулю. Другим важным примером является процесс рождения электрон-позитронной пары из гамма-кванта в кулоновском поле ядер атомов или обратный этому процесс аннигиляции позитрона с электроном с рождением двух или трех гамма-квантов.

Для описания таких элементарных и более сложных процессов в квантовой электродинамике была разработана специальная техника фейнмановских диаграмм - графических рисунков, на которых свободные частицы описываются линиями, а их взаимодействие - пересечениями линий, узлами. Устанавливается строгое соответствие между диаграммой (любой степени сложности) и математическим выражением, которое позволяет рассчитать все физические характеристики описываемого этой диаграммой процесса. При этом элементарный акт электромагнитного взаимодействия, соответствующий рождению электроном (позитроном) реального или виртуального гамма-кванта, связывается с электрическим зарядом электрона е. При расчете физических характеристик процессов это приводит к появлению в их выражениях базовой константы электромагнитного взаимодействия б («постоянная тонкой структуры»), имеющей величину a = е2/4pђc= 1/137,0360037(33). Эта универсальная константа фактически определяет силу электромагнитного взаимодействия и является его главной характеристикой.

Квантовая теория слабого взаимодействия

Построенная позже, в середине 1960-х гг., квантовая теория слабого взаимодействия во многом аналогична квантовой электродинамике. К слабым процессам в физике относят процессы бета-распада ядер и элементарных частиц (например, нейтрона), в которых происходит рождение электрон-нейтринных (точнее, антинейтринных) или позитрон-нейтринных пар, процессы захвата ядрами электронов или мюонов, а также процессы рассеяния нейтрино на электронах, протонах или ядрах атомов (существуют также аналогичные процессы слабого рассеяния электронов). С точки зрения КТП элементарным актом слабого взаимодействия является процесс рождения нуклоном (протоном или нейтроном) или электроном (мюоном, тау-мезоном) тяжелого заряженного (W+, W-) или нейтрального (Z0) бозона, который затем мгновенно распадается на пару легких частиц, наблюдаемых в этом процессе экспериментально. При этом тяжелый промежуточный бозон служит в слабом процессе таким же передаточным звеном, каким в электромагнитном процессе является виртуальный гамма-квант. Однако, в отличие от последнего, бозоны имеют большую массу, и радиус их взаимодействия оказывается чрезвычайно малым, порядка 10-17 см. Это и есть радиус слабого взаимодействия. Вместе с тем тот факт, что физическая картина электромагнитного и слабого взаимодействий оказывается аналогичной, позволил физикам создать объединенную теорию, в которой оба взаимодействия при высоких энергиях частиц соединяются в единое, электрослабое. Различие между ними возникает при переходе от больших энергий к малым, в области же высоких энергий оно практически исчезает. При этом все четыре бозона (g-квант, W+, W-, и Z0-бозон), ответственных за процессы переноса обменных полей, становятся членом единого семейства, обладающего определенной внутренней симметрией и соответствующими ей зарядами.

Теория сильного взаимодействия

По этому же принципу построена квантовая теория сильного взаимодействия, лежащая в основе современных представлений о структуре элементарных частиц. Согласно этой теории, элементарные частицы - мезоны (см. МЕЗОНЫ) и барионы (см. БАРИОНЫ), наблюдаемые во время эксперимента, - построены из кварков, взаимодействие между которыми происходит путем обмена так называемыми глюонами (см. ГЛЮОНЫ), имеющими массу 0 и спин 1. Кварки (см. КВАРКИ) имеют спин 1/2 и отличную от нуля массу, электрический заряд кварков составляет -1/3 или +2/3 заряда электрона, кроме того они обладают дополнительными зарядами, называемыми «цветом», «изоспином», «странностью» и др., причем обмен глюонами при взаимодействии изменяет их «цветовую» характеристику. Существует 6 типов различных кварков: u, d, s, c, b, t. Структурно барионы (например, протоны или нейтроны) построены из трех кварков разных цветов, но в целом бесцветны (т. е. имеют нулевой цветовой заряд), а мезоны - из кварков и антикварков и также как целое бесцветны. В современных теоретических схемах предполагается, что кварки всегда находятся только внутри элементарных частиц - мезонов и барионов - и в свободном виде не существуют. Исключением является специальное состояние материи при максимально высоких температурах и давлениях, когда барионов и мезонов не существует, а составляющие их кварковые и глюонные поля образуют так называемую кварк-глюонную плазму - особое состояние, которое, согласно современным представлениям, существовало во Вселенной в первые мгновения после Большого Взрыва (см. БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ). При понижении температуры эта плазма распалась на отдельные элементарные частицы, из которых в дальнейшем были построены ядра, атомы и все другие объекты Вселенной.

Стандартная модель

Квантовая теория сильного взаимодействия на уровне кварков может быть объединена с теорией электрослабого взаимодействия в общую теоретическую схему, называемую Стандартной моделью (Ш. Глэшоу (см. ГЛЭШОУ Шелдон), А. Салам (см. САЛАМ Абдус), С. Вайнберг (см. ВАЙНБЕРГ Стивен)). В такой модели кварки образуют общее семейство с лептонами (см. ЛЕПТОНЫ), в число которых входят электрон, мюон, тау-мезон и три типа нейтрино (см. НЕЙТРИНО) (называемых соответственно электронным, мюонным и тауонным), а гамма-квант и три промежуточных бозона, ответственных за слабое взаимодействие, объединяются в общее семейство с глюонами - переносчиками сильного.

Будущее КТП

Эта модель, основанная на общих постулатах квантовой теории поля, позволила объяснить массу экспериментальных фактов, однако в конце 1990-х и в начале 2000-х гг. были открыты новые явления, не описываемые Стандартной моделью, что указывает на необходимость дальнейшего развития квантово-теоретических представлений. Предполагается, что они будут связаны с открытием новых типов симметрии квантового микромира, например, симметрии между фермионами - частицами спина 1/2, играющими роль базовых, и бозонами - частицами спина 1, исполняющими роль передающих взаимодействия. В этом случае возникают теоретические схемы, называемые суперсимметричными. Однако новых частиц, предсказываемых ими, пока экспериментально не найдено.

Наряду с этим сегодня широко исследуются возможности объединения Стандартной модели с квантовой теорией гравитации, в которой силы тяготения описываются как поля своих «элементарных частиц» - гравитонов.

Пройдя путь от квантовой электродинамики до Стандартной модели элементарных частиц, квантовая теория поля доказала, что она является одним из важнейших инструментов познания мира, соединяющим физические модели с высшими областями математики. Сегодня она применяется не только в физике микромира - она используется во многих областях теоретической физики: теории твердого тела, физике полимеров, теории турбулентности, теории критических явлений, статистической физике и других.

Большой энциклопедический словарь

КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ - релятивистская Квантовая теория физических систем с бесконечным числом степеней свободы (релятивистских полей). Квантовая теория поля является основным аппаратом физики элементарных частиц, их взаимодействий и взаимопревращений. Включает теорию электромагнитного (квантовую электродинамику) и слабого взаимодействий, выступающих в современной теории как единое целое (электрослабое взаимодействие), и теорию сильного (ядерного) взаимодействия (квантовую хромодинамику).

Полезные сервисы

квантовая характеристика

Идеография

характеристика

элемент, материя

заряд.

античастицы.

антипротон. антинейтрон. антинейтрино.

спин.

странность. четность. спиральность.

барионный заряд.

лептонный заряд.

магнетон.

цвет - характеристика кварков и глюонов.

см. минимальный

Полезные сервисы

квантовая химия

Энциклопедический словарь

Ква́нтовая хи́мия - раздел теоретической химии, в котором строение и свойства химических соединений, реакционная способность, кинетика и механизм химических реакций рассматриваются на основе представлений квантовой механики. Сложность исследуемых объектов и процессов приводит к необходимости применять в квантовой химии приближённые методы расчёта (например, молекулярных орбиталей метод) и широко привлекать данные эксперимента.

* * *

КВАНТОВАЯ ХИМИЯ - КВА́НТОВАЯ ХИ́МИЯ, раздел теоретической химии, в котором строение и свойства химических соединений, реакционная способность, кинетика и механизм химических реакций рассматриваются на основе представлений квантовой механики. Сложность исследуемых объектов и процессов приводит к необходимости применять в квантовой химии приближенные методы расчета (напр., молекулярных орбиталей метод (см. МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОРБИТАЛЕЙ МЕТОД)) и широко привлекать данные эксперимента.

Большой энциклопедический словарь

КВАНТОВАЯ ХИМИЯ - раздел теоретической химии, в котором строение и свойства химических соединений, реакционная способность, кинетика и механизм химических реакций рассматриваются на основе представлений квантовой механики. Сложность исследуемых объектов и процессов приводит к необходимости применять в квантовой химии приближенные методы расчета (напр., молекулярных орбиталей метод) и широко привлекать данные эксперимента.

Полезные сервисы

квантовая хромодинамика

Энциклопедический словарь

Ква́нтовая хромодина́мика - квантовополевая теория сильного взаимодействия кварков и глюонов, которое осуществляется путём обмена между ними глюонами (аналогом фотонов в квантовой электродинамике). В отличие от фотонов, глюоны взаимодействуют друг с другом, что приводит, в частности, к росту силы взаимодействия между кварками и глюонами при удалении их друг от друга. Предполагается, что именно это свойство определяет короткодействие ядерных сил и отсутствие в природе свободных кварков и глюонов.

* * *

КВАНТОВАЯ ХРОМОДИНАМИКА - КВА́НТОВАЯ ХРОМОДИНА́МИКА, квантовополевая теория сильного взаимодействия кварков (см. КВАРКИ) и глюонов (см. ГЛЮОНЫ), которое осуществляется путем обмена между ними - глюонами (аналогом фотонов в квантовой электродинамике). В отличие от фотонов, глюоны взаимодействуют друг с другом, что приводит, в частности, к росту силы взаимодействия между кварками и глюонами при удалении их друг от друга. Предполагается, что именно это свойство определяет короткодействие ядерных сил и отсутствие в природе свободных кварков и глюонов.

Большой энциклопедический словарь

КВАНТОВАЯ ХРОМОДИНАМИКА - квантовополевая теория сильного взаимодействия кварков и глюонов, которое осуществляется путем обмена между ними - глюонами (аналогом фотонов в квантовой электродинамике). В отличие от фотонов, глюоны взаимодействуют друг с другом, что приводит, в частности, к росту силы взаимодействия между кварками и глюонами при удалении их друг от друга. Предполагается, что именно это свойство определяет короткодействие ядерных сил и отсутствие в природе свободных кварков и глюонов.

Полезные сервисы

квантовая электродинамика

Энциклопедический словарь

Ква́нтовая электродина́мика - квантовая теория электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами (главным образом электронами и позитронами, мюонами). В основе квантовой электродинамики лежит подтверждённое на опыте представление о дискретности электромагнитного излучения. Кванты электромагнитного поля - фотоны - являются носителями минимально возможных при данной частоте ν поля энергии ε = hν и импульса p = h/λ, где h - Планка постоянная, λ = c/ν - длина волны, с - скорость света. Таким образом, электромагнитному излучению присущи не только волновые (характеризуемые величинами ν и λ), но и дискретные, корпускулярные свойства. Взаимодействие электромагнитного излучения с заряженными частицами рассматривается в квантовой электродинамике как поглощение и испускание частицами фотонов. Обмен фотонами обусловливает электромагнитное взаимодействие заряженных частиц. Частица может испустить фотоны, а затем сама их поглотить; такое самодействие, или взаимодействие заряженной частицы с собственным полем, приводит к наблюдаемым эффектам: лэмбовскому сдвигу уровней энергии в атомах, поправках к сечениям рассеяния и др. Квантовая электродинамика чрезвычайно точно описывает все относящиеся к области её компетенции явления: испускание, поглощение и рассеяние излучения веществом, электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами и др. Справедливость квантовой электродинамики подтверждена до расстояний ≥10-16 см.

* * *

КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА - КВА́НТОВАЯ ЭЛЕКТРОДИНА́МИКА, квантовая теория электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами (главным образом электронами и позитронами, мюонами). В основе квантовой электродинамики лежит подтвержденное на опыте представление о дискретности электромагнитного излучения. Кванты электромагнитного поля - фотоны - являются носителями минимально возможных при данной частоте n поля энергии и импульса , где - Планка постоянная (см. ПЛАНКА ПОСТОЯННАЯ), l=c/n - длина волны, с - скорость света. Таким образом, электромагнитному излучению присущи не только волновые (характеризуемые величинами n и l), но и дискретные, корпускулярные свойства. Взаимодействие электромагнитного излучения с заряженными частицами рассматривается в квантовой электродинамике как поглощение и испускание частицами фотонов. Обмен фотонами обусловливает электромагнитное взаимодействие заряженных частиц. Частица может испустить фотоны, а затем сама их поглотить; такое самодействие, или взаимодействие заряженной частицы с собственным полем, приводит к наблюдаемым эффектам: лэмбовскому сдвигу (см. ЛЭМБОВСКИЙ СДВИГ) уровней энергии в атомах, поправках к сечениям рассеяния и др. Квантовая электродинамика чрезвычайно точно описывает все относящиеся к области ее компетенции явления: испускание, поглощение и рассеяние излучения веществом, электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами и др. Справедливость квантовой электродинамики подтверждена до расстояний 10-16 см.

Большой энциклопедический словарь

КВАНТОВАЯ электродинамика - квантовая теория электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами (главным образом электронами и позитронами, мюонами). В основе квантовой электродинамики лежит подтвержденное на опыте представление о дискретности электромагнитного излучения. Кванты электромагнитного поля - фотоны - являются носителями минимально возможных при данной частоте n поля энергии и импульса , где - Планка постоянная,?=c/? - длина волны, с - скорость света. Таким образом, электромагнитному излучению присущи не только волновые (характеризуемые величинами ? и ?), но и дискретные, корпускулярные свойства. взаимодействие электромагнитного излучения с заряженными частицами рассматривается в квантовой электродинамике как поглощение и испускание частицами фотонов. Обмен фотонами обусловливает электромагнитное взаимодействие заряженных частиц. Частица может испустить фотоны, а затем сама их поглотить; такое самодействие, или взаимодействие заряженной частицы с собственным полем, приводит к наблюдаемым эффектам: лэмбовскому сдвигу уровней энергии в атомах, поправках к сечениям рассеяния и др. Квантовая электродинамика чрезвычайно точно описывает все относящиеся к области ее компетенции явления: испускание, поглощение и рассеяние излучения веществом, электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами и др. Справедливость квантовой электродинамики подтверждена до расстояний 10-16 см.

Полезные сервисы

квантовая электроника

Энциклопедический словарь

Ква́нтовая электро́ника (квантовая радиофизика), область науки и техники, охватывающая исследования принципов действия, конструирование и применение генераторов, усилителей, преобразователей частоты электромагнитного излучения, действие которых основано на вынужденном излучении или на нелинейном взаимодействии излучения с веществом. К устройствам квантовой электроники относятся квантовые усилители СВЧ, лазеры, квантовые стандарты частоты, квантовые магнитометры, лазерные гироскопы и др.

* * *

КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА - КВА́НТОВАЯ ЭЛЕКТРО́НИКА (квантовая радиофизика), область науки и техники, охватывающая исследования принципов действия, конструирование и применение генераторов, усилителей, преобразователей частоты электромагнитного излучения, действие которых основано на вынужденном излучении (см. ВЫНУЖДЕННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ) или на нелинейном взаимодействии излучения с веществом. К устройствам квантовой электроники относятся квантовые усилители сверхвысокой частоты, лазеры, квантовые стандарты частоты, квантовые магнитометры, лазерные гироскопы и др.

-----------------------------------

«Ква́нтовая электро́ника» - ежемесячный научный журнал РАН, с 1971, Москва. Учредители (1998) - Институт общей физики РАН, Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, НПО космического приборостроения и др.

Полезные сервисы