Квантовая механика статистический характер

Квантование энергии, волновой характер движения микрочастиц, принцип неопределенности — все это показывает, что классическая механика совершенно непригодна для описания поведения микрочастиц. Так, состояние электрона в атоме нельзя представить как движение материальной частицы по какой-то орбите. Квантовая механика отказывается от уточнения положения электрона в пространстве она заменяет классическое понятие точного нахождения частицы понятием статистической вероятности нахождения электрона в данной точке пространства или в элементе объема с1У вокруг ядра. [c.12]

Главной особенностью квантовой механики является ее вероятностный статистический характер она дает возможность находить вероятность того или иного значения некоторой физической величины. Объясняется это волново-корпускулярным дуализмом микромира, т. е. микрообъекты обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами. В отличие от классической физики в квантовой механике все объекты микромира (электроны, атомы, молекулы и др.) выступают как носители и корпускулярных и волновых свойств, которые не исключают, а дополняют друг друга. Не представляет труда обосновать объективность волново-корпускулярно-го дуализма для световых квантов — фотонов. Так, фотоэффект Столетова и эффект Комптона доказывают корпускулярную природу видимого и рентгеновского излучений, а интерференция и дифракция — волновую природу света. Потому для фотонов легко показать единство волны и корпускулы. Действительно, из формул [c.36]

Публикуемую монографию по содержанию материала можно разделить на три части. В первой части излагается формальная механико-статистическая теория, устанавливающая связь между макроскопическим характером вириальных коэффициентов и микроскопической природой межмолекулярных сил. В этой главе рассматриваются теорема вириала в классической и квантовой механике уравнение состояния на основе классической и квантовой теорий и как проблема теории химической ассоциации вириальные коэффициенты в квазиклассическом приближении при высоких и низких температурах вириальные коэффициенты с учетом аддитивных и неаддитивных межмолекулярных сил, внутренних степеней свободы, квантовых эффектов вириальные коэффициенты для чистых веществ и смесей газов. [c.5]

Хотя по квантовой механике, статистической механике и по молекулярным спектрам существует много хороших книг, большая часть содержащегося в них материала не может быть непосредственно использована химиками. Поэтому при написании настоящей книги ставилась цель создать вводный курс к тем разделам вышеупомянутых дисциплин, которые приобрели важное значение при решении некоторых задач химического характера. Очевидно, что такие темы, как квантовая теория валентности, электронная конфигурация молекул, вычисление термодинамических функций по спектроскопическим данным диссоциация, сопровождающая поглощение света, постоянные валентных сил, длины связей и междумолекулярные силы, являются чрезвычайно интересными и важными для химии. [c.9]

Будем исходить из определения физики как науки, изучающей строение и свойства конкретных видов материи — веществ и полей — и формы существования материи — пространство и время. В этом определении нет разграничения живой и неживой природы. Приведенное определение не означает сведения всего естествознания к физике, но из него следует, что конечные теоретические основы любой области естествознания имеют физический характер. Эти основы уже раскрыты в химии, мы знаем сейчас, что химия изучает структуру и изменения электронных оболочек атомов и молекул при их взаимодействии. Соответственно теоретическая химия сегодня полностью основана на квантовой и статистической механике, на термодинамике и физической кинетике. [c.9]

В. Гайзенберг и другие объясняют статистический характер квантовой механики принципиальной невозможностью отделить [c.430]

В квантовой механике, открытой Шредингером в 1926 г., исходными являются два главных положения 1) движение электрона носит волновой характер 2) наши знания имеют вероятностный или статистический характер. [c.26]

Не является ли статистический (вероятностный) характер описания состояния в квантовой механике результатом того, что при измерении мы имеем дело с большим числом частиц [c.72]

Статистический характер квантовой механики вполне соответствует соотношению неопределенности корень его лежит в том, что, заменяя описание перемещения частиц описанием распространения их фазовых волн, мы уже этим самым исключаем возможность точной их локализации. [c.50]

Для того, чтобы яснее представить себе место квантовой химии в рамках современной теоретической химии, целесообразно привести еще одно высказывание. В 1967 г. вышел сборник Структурная химия и молекулярная биология , посвяш,енный Полингу его студентами, коллегами и друзьями. В нем помещена статья Уилсона, который еще в 1935 г. написал совместно с Полингом монографию по приложению квантовой механики к химии [128]. Уилсон в течение более 30 лет мог следить за развитием квантовой химии И компетентен оценить ее современный статус. Химия, — пишет Уилсон, —все еще в очень большой степени экспериментальная наука с громадным собранием фактов, по крайней мере достигающим десятков миллионов. Относительно не очень обоснованная теория способна связывать вместе, объяснять и предсказывать, не утопая в этой подавляющей массе данных. Действительно имеется ряд очень элегантных теорий, надежность и полезность которых не оставляет и тени сомнения. В первую очередь я хотел бы включить в их число атомную теорию, идею о тетраэдрическом строении атома углерода И связанные с ней принципы структурной органической химии, термодинамику, статистическую механику и, в меньшей степени, квантовую механику... Каждая из них имеет свои правила, которые получили широкое признание. Эти правила позволяют делать предсказания фактов, которые не были известны в свое время, но которые можно было проверить позднее. Эти предсказания носили недвусмысленный характер и проверка показала их правильность. В конечном итоге научно подготовленные умы прониклись уверенностью в надежности делаемых предсказаний. Теория, в которую никогда не верили, не очень полезна... Термодинамика, может быть, самая элегантная и доставляющая эстетическое удовлетворение из этих теорий, иногда служит моделью, которой стремятся подражать и в других областях... Квантовая механика еще никогда не [c.99]

Авторы стремились сделать книгу доступной для читателя,, не обладающего специальной подготовкой по теоретической физике и математике, предполагая лишь подготовку в объеме обычной программы химических высших учебных заведений. Поэтому книга содержит изложение общих основ классической и квантовой механики, а также главы, посвященные дифференциальным уравнениям и теории групп, и ряд приложений математического характера. Все же им не удалось решить эту задачу полностью — некоторые разделы книги требуют большей предварительной подготовки (например параграфы,, посвященные теории оптической активности). Иногда изложение несколько поверхностно (в главе, посвященной статистической механике). [c.5]

Наше изложение охватывает более широкий круг вопросов, чем другие учебники квантовой механики, на что указывает само название книги. Была сделана попытка построить достаточно завершенную и единую логическую систему, на основании которой можно продолжить углубленное изучение предмета. Это привело к несколько формальному математическому характеру изложения. Можно. было бы дать много интересного иллюстративного материала, но и без того книга достаточно объемиста. Вместо этого мы постарались представить теорию групп, статистическую механику и теорию скоростей реакций в пригодной для применения, хотя и сжатой форме. [c.6]

Статистический характер квантовой механики. Фазовые волны, амплитуды которых подчиняются уравнению Шредингера, правильно описывают поведение и движение материальных частиц даже в тех случаях, где классическая физика оказывается несостоятельной (т. е. во всей области внутриатомных и внутримолекулярных движений). В частности становится излишним вводить в теорию специальные гипотезы или правила квантования, как это нужно было делать в старой квантовой теории квантование автоматически вытекает из уравнения Шредингера. Результаты и возможности квантовой механики этим далеко не исчерпываются. Особенно много нового и важного она дает химии при применении ее к системам из нескольких атомов и молекул, объясняя причину валентных связей и давая возможность вычислять величины хи.мического сродства, как будет показано дальше ( 175), Общепринятое сейчас и подтверждаемое опытом истолкование физического смысла амплитуды фазовой волны было дано Борном [c.49]

На первый взгляд могло бы казаться, что такое приблизительное описание недостаточно точно, в частности для тех случаев, где изучается движение отдельного электрона. Выше было однако показано, что современная наука так или иначе ограничивает точность описания соотношением неопределенности и что для атомов это исключает сколько-нибудь определенную локализацию электронов внутри них. Таким образом в более точном описании, чем то, которое дает квантовая механика, сейчас нет потребности, и ее статистический характер вполне соответствует соотношению неопределенности корень его лежит в том, что заменяя описание перемещения частиц описанием распространения их фазовых волн, мы уж этим самым исключаем возможность точной локализации. [c.72]

Статистический характер квантовой механики удобно пояснить на примере атома водорода, состоящего из одного единственного электрона, движущегося вокруг сравнительно тяжелого ядра. Классическая физика, дополненная квантовыми условиями Бора, позволяет точно вычислить те. дозволенные орбиты, на которых электрон может находиться, и точно найти скорость электрона на каждой из них и в каждой точке (эти орбиты имеют форму эллипсов, близких к кругам). Эта точность однако оказывается призрачной. Согласно квантовой механике электрон может находиться в любой заданный момент в любой части пространства вокруг ядра, так как в согласии со сказанным выше, величина ф во всем пространстве конечна и непрерывна. Однако вероятность встретить электрон различна для разных мест,- Она измеряется квадратом амплитуды который в разных местах имеет очень различные величины. Решение уравнения Шредингера для данного случая показывает, что максимумы т. е. вероятностей, лежат на кривых, отвечающих орбитам Бора. Последние таким образом отвечают не единственно возможным положениям электрона, а лишь наиболее вероятным. [c.73]

Вряд ли можно рассчитывать на то, чтобы какая-нибудь другая механическая модель могла достаточно точно изобразить строение атома квантовая механика показывает, что применение обычных механических представлений к внутриатомным процессам ведет к неправильным результатам. К этому можно еще прибавить, что вследствие статистического характера квантово-механического описания атомных процессов оно не может дать представления о деталях движения каждого электрона в каждом отдельном атоме. [c.93]

Несмотря на отмеченные выше затруднения расчетного характера, можно утверждать, что в настоящее время единственно удовлетворительным является такой подход к пониманию химических явлений, который базируется на основных законах теории строения вещества. Есть все основания полагать, что уравнения квантовой механики и статистической физики правильно описывают химические явления следовательно, при условии нахождения правильных решений они помогут нам раскрыть закономерности природы. [c.5]

Таким образом, решение теоретических проблем в области химии в настоящее время невозможно без знания некоторых разделов физики и математики, которые прежде не находили здесь применения. Имеющиеся руководства по таким разделам физики, как квантовая механика, спектроскопия и статистическая физика, написаны, как правило, без учета того, до некоторой степени вспомогательного, характера, который имеют эти дисциплины для химика. Несмотря на обстоятельное изложение предмета, их трудно рекомендовать химику для ознакомления с соответствующей областью [c.5]

В квантовой механике есть один фундаментальный принцип, имеющий существенное значение для большинства вопросов, относящихся к основным состояниям молекул. Этот принцип лежит в основе концепции резонанса. Состояние системы изображается в квантовой механике волновой функцией, обозначаемой обычно ф. Это функции координат, которые употребляются в классической теории (вместе с сопряженными с ними моментами) для описания системы. Методы нахождения волновых функций для частных случаев изложены в курсах квантовой механики. В нашем рассмотрении природы химической связи мы ограничимся, главным образом, основными состояниями молекул. Стационарные квантовые состояния молекулы или системы характеризуются определенными значениями полной энергии системы. Эти состояния обозначаются квантовым числом п или набором из двух или более квантовых чисел, каждое из которых может принимать определенные значения. Система в п-ном стационарном квантовом состоянии имеет значение энергии W и описывается волновой функцией ф . Если известно, что система находится в п-ном квантовом состоянии, то, пользуясь волновой функцией, можно делать предсказания относительно поведения системы. Но эти предсказания,. которые относятся к ожидаемым результатам будущих экспериментов, проводимых над системой, в общем случае не могут быть однозначными, а имеют только статистический характер. Невозможно, например, предсказать точное поло- % жение электрона (относительно ядра) в атоме водорода в основном состоянии, вместо этого может быть найдена [c.19]

Статистический характер самопроизвольных ядерных процессов и их экспоненциальная зависимость от времени находят естественное объяснение в квантовой механике. Согласно квантовой механике нестабильные ядра не распадаются непрерывно, а остаются неизменными до некоторого момента времени, который нельзя указать заранее, после чего мгновенно переходят в продукты распада. То, что процесс произойдет за время определяется некоторой вероятностью dp. Поскольку нестабильные ядра не изменяются до распада, эта вероятность не зависит от времени и dp должно быть пропорционально dt. Коэффициентом пропорциональности служит постоянная распада %, так что [c.521]

Отсюда видим, что квантовая механика имеет в основном статистический характер и не приходится удивляться, что мы будем говорить о вероятностях и средних значениях в тех случаях, когда классическая механика дает гораздо более точное описание механических систем. Это не означает, однако, что квантовая механика не может давать точных выводов. [c.118]

Теория строения атома основана на законах, описывающих движение микрочастиц (электронов, атомов, молекул) и их систем (например, кристаллов). Массы и размеры микрочастиц чрезвычайно малы по сравнению с массами и размерами макроскопических тел. Поэтому свойства и закономерности движения отдельной микрочастицы качественно отличаются от свойств и закономерностей движения макроскопического тела, изучаемых классической физикой. Движение и взаимодействия микрочастиц описывает квантовая (или волновая) механики. Она основывается на представлении о квантовании энергии, волновом характере движения микрочастиц и вероятностном (статистическом) методе описания микрообъектов. [c.16]

Прежде чем приступить к описанию метода ансамблей Гиббса, который оказался весьма плодотворным в равновесной статистической механике, обсудим вопрос о природе сил, действую-Ш.ИХ между ионами. Кроме обычного упражнения, которое показывает, как из квантовомеханической теории вытекает куло-новское взаимодействие между ионами, здесь содержится материал, поучительный с точки зрения анализа природы взаимодействий других типов, представляющих интерес в связи с собственно химическими различиями между ионами разных элементов. Естественным приложением этого исследования является выяснение вопроса о том, существуют ли в расплаве комплексные ионы и какова их природа. К сожалению, характер и объем обзора заставляют нас ограничиться лишь беглым упоминанием основ современной структурной неорганической химии и ее роли в предсказании свойств полиатомных веществ, присутствующих в расплавах. Наряду с этим необходимо подчеркнуть, что для обсуждения основных диэлектрических свойств расплавленных солей потребуются ионные поляризуемости, которые могут быть вычислены квантово-механическим способом. [c.78]

Например, для гелия при обычной температуре она около 10" см, т. е. порядка ангстрема. Однако при очень низких температурах Т 0) длина волны, ассоциированная с одной молекулой, стремится к очень большой величине (>и со). Естественно, что волновые свойства макрочастиц не были обнаружены, а применение классической механики к крупным частицам нигде не вступало в противоречие с опытом. Квантовая теория определяет не траекторию движения электрона вокруг ядра, а вероятность местонахождения электрона в системе атома. Квантовые законы отражают волновой характер движения электронов, и благодаря этим законам оказалось возможным объяснение строения атома. Вероятность нахождения электрона в различных точках пространства выражается волновой функцией г)) (статистическая интерпретация волновой функции). В то же время квантовая теория достаточно точно описывает движение элементарных частиц лишь в простейших случаях [55]. [c.137]

В. Гайзенбург и другие объясняют статистический характер квантовой механики принципиальной невозможностью отделить объект от наблюдателя. Эта концепция находит выражение в так называемом принципе неопределенности. Согласно этому принципу, одновременное измерение координаты и импульса может быть проведено лишь с неко- торыми неточностями. [c.551]

Полезно тут же подчеркнуть, что замена строго дефинирован-ных закономерностей статистическими не является специфической особенностью квантовой механики, а проходит красной нитью через всю современную физику. Кинетическая теория материи, равно как и основанная на ней термодинамика, также носят статистический характер (см. гл. III, В и XIV, А). [c.50]

Как видно, все указанные методы вычисления термодиналпгческих функций плотной нлазмы связаны с выбором той или иной модели, позво- ляющей ограничить статистическую сумму. При этом количественные расчеты показывают, что результаты могут сильно зависеть от характера выбранной модели. Следовательно, для развития теории плотной плазмы требуется более общий подход, который должен, очевидно, последовательно основываться на законах квантовой механики. За последние годы был достигнут значительный прогресс в разработке общих квантовомеханических методов теоретического исс.ледования систем многих частиц. В первую очередь. здесь следует указать на методы в представлении вторичного квантования, теорию возмущения для больших систелг, диаграммную технику и метод функций Грина. [c.238]