Физические основы квантовой механики. Что представляет собой квантовая механика. Принцип детерминизма и индетерминизма

Московский Кремль – главная достопримечательность города. Доехать до него достаточно легко. Есть несколько станций метро, выйдя из которых можно дойти до Кремля. Станция Александровский сад выведет вас, как легко можно догадаться, прямиком в Александровский сад. Там уже будет видна Кутафья башня, где продают билеты на территорию Кремля и в Оружейную палату. Также можно выйти на ст.м. Библиотека им. В.И. Ленина. В этом случае Кутафья башня будет видна через дорогу. Станции Площадь Революции и Китай-город выведут вас на Красную площадь, только с разных сторон. Первая – со стороны Государственного Исторического музея, вторая – со стороны . Ещё можно выйти на Охотном ряду – если есть желание прогуляться по одноимённому торговому ряду. Только будьте готовы к необычным ценам)).

О ценах в музеи Кремля. Посещение Кремля – удовольствие не из дешёвых. Полуторачасовой визит в – обойдётся в 700 руб., – 500 руб., погулять по с осмотром – 500 руб. Подробнее о музеях и некоторых нюансах об их посещении, которые следует знать см. по ссылкам.

Кремлём называется не только стены с башнями, как думают некоторые, но и всё, что расположено внутри него. За стенами на земле московского кремля есть соборы и площади, дворцы и музеи. Этим летом на Соборной площади каждую субботу в 12:00 показывает своё умение Кремлёвский полк. Если получится вырваться в Кремль, напишу об этом.

История Московского Кремля.

Слово «кремль» очень древнее. Кремлём или детинцем на Руси называли укреплённую часть в центре города, другими словами крепость. В старину времена бывали разные. Случалось, что на русские города нападали несметные вражеские силы. Вот тогда то жители города и собирались под защиту своего кремля. Старые и малые укрывались за его мощными стенами, а те, кто мог держать в руках оружие, со стен кремля от врагов оборонялись.

Первое поселение на месте кремля возникло примерно 4000 лет назад. Это установили археологи. Здесь были найдены осколки глиняных горшков, каменные топоры и кремневые наконечники стрел. Этими вещами когда-то пользовались древние поселенцы.

Место строительства кремля было выбрано не случайно. Кремль построен на высоком холме, с двух сторон окружённом реками: Москвой-рекой и Неглинной. Высокое расположение кремля позволяло заметить врагов с большего расстояния, а реки служили естественной преградой на их пути.

Первоначально кремль был деревянным. Вокруг его стен был насыпан земляной вал для большей надёжности. Остатки этих укреплений обнаружили во время строительных работ уже в наше время.

Известно, что первые деревянные стены на месте кремля построили в 1156 году по приказу князя Юрия Долгорукого. Эти данные сохранились в древних летописях. В начале 14 века городом стал править Иван Калита. Калитой в древней Руси называли сумку для денег. Князя так прозвали за то, что он накопил большие богатства и всегда носил с собой небольшой мешок с деньгами. Князь Калита решил украсить и укрепить свой город. Он повелел построить Кремлю новые стены. Их срубили из крепких дубовых стволов, таких толстых, что и руками не обхватить.

При следующем правителе Москвы – Дмитрии Донском Кремлю построили другие стены – каменные. Со всей округи собрали в Москву мастеров каменного дела. И в 1367г. они принялись за работу. Люди работали без перерыва, и вскоре Боровицкий холм опоясала мощная каменная стена, толщиной в 2, а то и в 3 метра. Её построили из известняка, который добывали в каменоломнях недалеко от Москвы у села Мячково. Кремль так поразил современников красотой своих белых стен, что с тех пор Москву стали называть белокаменной.

Князь Дмитрий был очень смелый человек. Он всегда сражался в первых рядах и именно он возглавил борьбу против завоевателей из Золотой Орды. В 1380 г. его войско на голову разбило войско хана Мамая на Куликовом поле, что недалеко от реки Дон. Эту битву прозвали Куликовской, а князь с тех пор получил прозвище Донской.

Белокаменный кремль простоял более 100 лет. За это время многое изменилось. Русские земли объединились в одно сильное государство. Москва стала его столицей. Произошло это при московском князе Иване III. С той поры стал он зваться Великим князем Всея Руси, а историки называют его «собирателем земли русской».

Иван III собрал лучших русских мастеров и пригласил из далёкой Италии Аристотеля Феарованти, Антонио Соларио и других знаменитых архитекторов. И вот под руководством итальянских зодчих на Боровицком холме началось новое строительство. Чтобы не оставлять город без крепости строители возводили новый кремль частями: разбирали участок старой белокаменной стены и на её месте быстро строили новую - из кирпича. Подходящей для его изготовления глины в окрестностях Москвы было довольно много. Однако глина – материал мягкий. Чтобы кирпич стал твёрдым, его обжигали в специальных печах.

За годы строительства русские мастера перестали относиться к итальянским зодчим как к чужакам, и даже имена их переделали на русский лад. Так Антонио стал Антоном, а сложную итальянскую фамилию заменило прозвище Фрязин. Заморские земли наши предки называли фряжскими, а выходцев оттуда – фрязинам.

Строили новый Кремль 10 лет. Крепость с двух сторон защищали реки, а в начале 16 в. с третьей стороны Кремля вырыли широкий ров. Он соединил две реки. Теперь Кремль со всех сторон был защищён водными преградами. возводили одну за другой, оснащали их отводными стрельницами для пущей обороноспособности. Вместе с обновлением крепостных стен происходило строительство таких известных как Успенский, Архангельский и Благовещенский.

После венчания на царство Романовых строительство Кремля пошло усиленными темпами. Была построена Филаретова звонница рядом с колокольней Ивана Великого, Теремной, Потешный дворцы, Патриаршие палаты и собор Двенадцати Апостолов. При Петре I возводят здание Арсенала. Но после переноса столицы в Петербург новые постройки возводить перестали.

Во время правления Екатерины II на сносят ряд древних зданий и часть южной стены под строительство нового дворца. Но вскоре работы были отменены, по официальной версии из-за нехватки финансирования, по неофициальной – из-за негативного мнения общественности. В 1776-87гг. было построено здание Сената

Во время нашествия Наполеона Кремлю был нанесён огромный ущерб. Были осквернены, разграблены церкви, во время отступления взорвали часть стен, башен и зданий. В 1816-19гг. в Кремле проводились реставрационные работы. К 1917г. в Кремле был 31 храм.

Во время Октябрьской революции Кремль подвергается бомбардировке. В 1918 г. в здание Сената переезжает правительство РСФСР. При советской власти на территории Кремля строят Кремлёвский дворец съездов, установили звёзды на башнях, на пьедесталы поставили , неоднократно реставрируют стены и сооружения Кремля.

Древнейший центр Москвы - московский Кремль - заложен был в качестве укрепления небольшого поселения, расположенного на Боровицком холме, когда и началась его история.

Первые упоминания о Москве обнаружены в летописях за 1147 год. В них же сообщается о том, что деревянные стены Кремля были возведены по приказу Юрия Долгорукого. Изначально размеры крепости были невелики, длина стены достигала 1200 метров.

Версий происхождения слова «Кремль» существует несколько.

По одной из них, это название произошло от названия центральной части древних городов, называемой «Кром». Другая версия предполагает, что слово это могло произойти и от «кремленого», очень прочного дерева, идущего на постройку крепостных стен. Есть даже предположение, что корни этого слова греческие, т. е. «кремнос» - крутая гора, крутизна над оврагом или берегом. Судя по тому, где построена крепость, версия эта имеет полное право на существование.

Но все это не меняет сути, которая заключена в том, что Московский Кремль является крупнейшей из сохранившихся в Европе крепостей.

А поначалу это было небольшое укрепление на площади около девяти гектар, где могли укрыться при угрозе вражеского нападения жители посадов, расположенных за стенами крепости. Со временем посады разрастались, с ними вместе разрасталась и крепость.

Новые стены Кремля возвели во время правления Ивана Калиты. Были они внутри каменными, а снаружи деревянными и обмазанными глиной.

Примечателен тот факт, что даже в нелегкие годы ига на Руси московские князья перестраивали существующие и возводили новые крепости. Так, при Дмитрии Донском Кремль, пострадавший в пожаре 1365 года, был перестроен. Для строительства стен, длина которых стала около двух километров, и кремлевских башен использовали белый камень. С тех пор в летописях Москву стали называть белокаменной.

Землетрясение 1446 года и пожары вновь повредили кремлевские стены. Следствием этого стала новая перестройка Кремля во время правления Ивана III. Для строительства пригласили итальянских мастеров, признанных специалистов по фортификации, которые использовали при строительстве передовые на тот момент достижения итальянского и русского искусства военной инженерии.

Но строилась ими уже не просто крепость, строился святой город.

С каждой стороны Кремля было возведено по семь башен из красного обожженного кирпича. Замысел зодчих заключался в том, что центром Кремля становилась Соборная площадь. На ней расположились прекрасные соборы: , и , (храм Ризоположения, как и Благовещенский собор выстроены русскими мастерами в лучших традициях русского церковного зодчества).

Новые стены московского Кремля оказались настолько крепкими, что за пять веков никто ими так и не смог ни разу овладеть. В подземной части под всей территорией, под каждой из башен, создали сложнейшую систему лабиринтов и тайных ходов. Обнаружил их археолог Н.С. Щербатов в 1894 году, но в двадцатые годы прошедшего века фотографии и чертежи исчезли.

Кроме описанных фортификационных сооружений, неприступность крепости обеспечивалась высокими склонами Боровицкого холма и водными рубежами. Канал, прорытый вдоль северо-восточной стены Кремля в XVI веке, превратил Кремль в остров.

Кремлевские стены образовали в плане неправильный треугольник, площадь которого составляла 28 гектар. Возвели их из кирпича, но внутри них белый камень из старых стен, построенных еще Дмитрием Донским. Для прочности сооружения залиты известью. Для строительства использовался полупудовый, по форме напоминающий буханку хлеба, кирпич (в те времена использование кирпича для строительства было новшеством на Руси).

Высота стен московского Кремля в пределах от пяти до девятнадцати метров, в зависимости от рельефа местности. На них имеется верхний непрерывающийся ход по всему периметру. Ширина его два метра. Снаружи ход защищен зубцами, поэтому не виден.

Зубцы - характерный итальянский фортификационный элемент. На стенах расположено 1045 зубцов, за присущую им форму названных «ласточкиными хвостами». Толщина зубцов 65-70 см, высота около 2,5 м. Сооружен каждый зубец из шестисот полупудовых кирпичей, и почти в каждом имеется бойница.

В массив стен встроено 19 башен. Вместе с выносной башней их в Московском Кремле всего 20.

Угловые башни Кремля имеют многогранную или круглую форму, остальные четырехугольные. Свой современный облик башни приобрели в XVII столетии, когда были надстроены шатровыми и ярусными завершениями. В результате всех перестроек Кремль обрел вид крепости - неприступной и грозной.

История гласит, что в древности Московский Кремль застраивался дворами бояр, жилыми зданиями. Только в центре его, на Соборной площади, были расположены соборы и великокняжеский дворец, ставший впоследствии царским. От него сохранилась до наших дней Грановитая палата, бывшая тронным залом. Господствовала над всеми сооружениями главная башня-колокольня «Иван Великий», образно выражавшая своей архитектурой величие русского государства.

Центральным культовым зданием Московского Кремля, Москвы и всего государства был - гениальное произведение итальянского зодчего Фиораванти. В архитектурном облике собора чувствуется влияние ранних произведений русских мастеров.

Традиционную архитектуру пятиглавых русских соборов продолжил , ставший усыпальницей царей. Прекрасны созданные русскими мастерами церковь Ризоположения и Благовещенский собор.

Архитектура Кремля значительно меняется в XVII веке. Она становится более декоративной и нарядной. Ремонтируются кремлевские стены, воздвигается шатровая триумфальная надстройка на . Несколько позже, в 35-36 годах того же столетия, построена каменная жилая часть - Терема, иначе называемые . Хранилище древностей и художественные мастерские объединены в царскую .

В самом начале XVIII столетия Петр I приказывает вынести за пределы Кремля правительственные учреждения. Сносятся все ветхие здания, и закладывается здание . Строится оно с 1702 по 1736 год. С 1776 по 1788 год в Кремле построено здание с перекрытым куполом эффектным круглым залом.

В середине девятнадцатого века появляется идея возведения . Проектов было множество, но построили его по чертежам зодчего К.А. Тона. Годы строительства - 1839-1849.

Ощутимый урон нанесен постройкам Московского Кремля в 1812 году.

Наполеон во время отступления из Москвы приказал взорвать Кремль. Мины заложили под здания, стены и башни. Некоторые взрывы были предотвращены, благодаря русским патриотам, но, тем не менее, значительные разрушения все же произошли. После того как французский император был изгнан из страны, приступили к восстановлению разрушенных дворцов, башен и стены, затем достроили Оружейную палату и Большой Кремлевский дворец. В те времена Московский Кремль был доступным для посещения. Посетители входили на территорию через открытые Спасские ворота, поклонившись предварительно иконе Спаса.

Кремль в Москве после революции 1917 года

В 1917 году на территории Кремля находились юнкера. В результате обстрела, который был произведен революционными войсками, Московский Кремль был частично разрушен: повреждены стены, Малый Николаевский дворец, почти все соборы, и Спасская башни.

В 1918 году в Кремль переезжает В.И. Ленин и все правительство советской России, поскольку столица переносится в Москву. Из-за этого колокола в Кремле замолкают, храмы закрываются, москвичи лишаются свободного доступа на территорию.

Недовольство верующих закрытием соборов быстро прекращено Яковом Свердловым, который не замедлил объявить о главенстве интересов революции над всеми предрассудками. В 1922 году из культовых зданий Московского Кремля изъяли более тридцати килограммов золота, около пятисот килограммов серебра, раку патриарха Гермогена и более тысячи различных драгоценных камней.

Кремлевский архитектурный ансамбль за время советской власти пострадал более чем за всю предыдущую историю своего существования.

Из 54 сооружений, обозначеных на плане Кремля в самом начале прошедшего века, осталось меньше половины. Снесены памятники Александру II, великому князю Сергею Александровичу. В большом Кремлевском дворце стали проводить съезды Советов, в Грановитой палате устроили общественную столовую, а в Золотой палате - кухню. Екатерининскую церковь приспособили под спортивный зал, в Чудовом монастыре расположилась кремлевская больница. В тридцатых годах Малый Николаевский дворец и все монастыри с постройками были снесены. В руины превратилась практически вся восточная часть Московского Кремля. Советской властью уничтожено 17 храмов.

Прошло немало лет, прежде чем Московский Кремль начали восстанавливать.

К празднованию восьмисотлетия Москвы провели тщательную реставрацию башен и стен. Художниками Палеха в Благовещенском соборе была открыта стенопись 1508 года. Большой объем реставрационных работ проведен в Архангельском соборе (восстановлена настенная живопись). В Успенском соборе также проведена большая реставрация.

Запрет на проживание в Кремле был введен с 1955 года, и древний архитектурный ансамбль становится музеем, частично открытым для посещения.

В современной многоликой Москве Кремль остается историческим местом, которое стремятся посетить миллионы туристов, в надежде прикоснуться там к истории белокаменной столицы, почувствовать и понять ее.

Московский Кремль и по сей день является основным общественно-политическим, художественным, историческим и религиозно-духовным центром России. Кроме того, Московский Кремль - официальная резиденция Президента Российской Федерации.

ЮНЕСКО в 1990 году включила Московский Кремль, история которого продолжается, в список всемирного культурного наследия.

Вам понравился материал? Поблагодарить легко! Будем весьма признательны, если поделитесь этой статьей в социальных сетях. А если у вас есть, что добавить по теме, напишите, пожалуйста, в комментариях. Спасибо!

Новые статьи на сайте:

Интересное в блоге:

Время, когда был построен Московский Кремль, должно быть известно каждому человеку, любящему Россию. Потому что он является не только сердцем России, душой великой и самой большой в мире страны, но и одним из самых красивых комплексов в мире.

Древнейшие поселения

Раскопки показали, что поселения на территории Кремля существовали 5000 лет тому назад, а в VI веке нашей эры здесь уже проживали славянские племена. В центре самой Москвы найдены остатки поселения, относящегося к дьяковской культуре.

Дьяковские городища, как правило, располагались на мысах рек. В древности из соображений удобства и безопасности первыми в округе заселялись холмы на берегу реки. Желательно в устье, чтобы вода ограждала поселение с двух сторон. Водная артерия служила путем сообщения с соседями и позволяла вести более интенсивную торговлю, а холмы были не так доступны для врагов и давали возможность обзора большой территории.

Рождение Москвы

А когда был построен Московский Кремль, окруженный с двух сторон Москвой-рекой и впадающей в нее Неглинной, а также расположенное на его вершине поселение, превратились в неприступную крепость. Первое упоминание о Кремле относится к 1147 году. Тогда еще не было даже стен, возведенных в дереве. Они появились лишь через 9 лет - в 1156 году. Сердце Москвы впервые упоминается в связи с приглашением Юрием Долгоруким в только что возведенные хоромины своего союзника Святослава Ольговича, новгород-северского князя. Приезд будущего родственника (их внучка и сын - знаменитые Игорь и Ярославна - поженятся) на пир и считается датой Это именно то время, когда был построен Московский Кремль.

Великий строитель

После возведения стен кремль становится для окружающих его и близлежащих деревень административным центром. Здесь жители этих населенных пунктов находили укрытие во время нашествия врагов. Постепенно значение этой крепости увеличивалось, а территория расширялась. И вот уже при князе Даниле Александровиче (1261-1303), родоначальнике московских князей, город, выросший вокруг Кремля, становится столицей небольшого Московского княжества.

В то время, когда был построен Московский Кремль, Юрий Долгорукий основал Переяславль-Залесский и Юрьев-Польский. Этот князь, всю свою жизнь управлявший ростово-суздальским княжеством и умерший там, занимался активным градостроительством. Кроме вышеперечисленных городов он основал Дубну, Кострому, Дмитров, затопленное в ходе строительства село Сенятино, и, по одной из легенд, Городец. Кроме того, им было возведено много крепостей и укрепрайонов. Так что, когда был построен Московский Кремль (год 1147), закладывались и другие пункты стратегического назначения. И ничто не говорило о том, что именно из этой крепости вырастет столица самого большого государства на свете.

Усовершенствования будущей столицы

А Москва строилась и расширялась. Князь Иван Калита (1283-1341) строит первые белокаменные соборы. И при нем же в 1340 году старые заменяются мощными дубовыми. А его внук Дмитрий Донской (1350-1389), сын московского князя Ивана II Красного, заменяет дубовые стены на белокаменные. Это и послужило поводом называть Москву «белокаменной». Именно такая красавица изображена на картине написанной в 1879 году, под названием «Вид на Московский Кремль с Каменного моста». Столица России, город с потрясающей историей не может не вызывать повышенного интереса. Любой главный город страны любим и уважаем ее жителями. Но Москва для русского человека нечто гораздо большее. И вполне естественно желание узнать подробности возникновения города, с чего он начинался, как и когда был построен Московский Кремль, год его возникновения и при каком князе возводилось это чудо.

Первые литературные упоминания

Одно из первых описаний зарождения великого города находится в повести «Сказание об убиении Даниила Суздальского и начале Москвы». «Ипатьевская летопись» считается первым достоверным источником, где упоминается городок Москов - место большого пира в честь встречи друзей и союзников ростово-суздальского и новгород-северского князей. На вопрос о том, в каком году был построен Московский Кремль, существует несколько ответов. Можно указать конкретную дату, в связи с которой Кремль впервые упоминается - в день «Пятка на Похвалу Богородицы», то есть, в субботу 4 апреля 1147 года. А можно долго рассказывать о том, как строился Кремль на протяжении веков. Разве можно представить себе этот комплекс без Успенского собора или Большого

Кремль строился и перестраивался

Ответ на вопрос о том, в каком году был построен Московский Кремль, будет полностью зависеть от того, что имеется в виду под этим названием - современная громадина, резиденция президента Российской Федерации, или небольшое деревянное строение, с которого все и началось. Не хватит страницы, чтобы просто перечислить все палаты, соборы, постройки, площади, сады и памятники этого главного общественно-политического и историко-художественного комплекса России, занимающего площадь в 27,5 гектаров. Территория Кремля напоминает неправильный треугольник.

Одна из жемчужин Кремля

Особых слов заслуживает Успенский собор Московского Кремля. Построен он был в 1479 году. История начала его создания относится к 1326. Великий Московский князь Иван Калита совместно со святителем Петром заложили в этом году первый каменный собор в Москве. Первопрестольный город (а именно такой статус имела Москва) обязан был иметь главный храм Святой Руси. Именно святителю Петру принадлежит ключевая роль в том, что Москва становится первопрестольной. Поэтому после смерти первый митрополит Московский был погребен в еще недостроенном главном соборе Руси. Его мощи и список иконы «Богоматерь Петровская», оригинал которой был сделан самим апостолом Петром, являются одними из главных святынь России. Собор перестраивался. Это произошло в период правления объединителя русских земель под властью Москвы, великого князя Ивана III. При нем в Кремле развернули большое строительство - все здания перестраивались в камне. И в этом случае, отвечая на вопрос о том, когда построен Московский Кремль, год можно назвать совершенно другой - 1485. За десятилетие (1485-1495) были возведены уникальные зубчатые стены, которые являются визитной карточкой великого комплекса.

Бесценное сокровище мировой архитектуры

Как уже отмечалось выше, Дмитрий Донской перестроил в камне первоначальный деревянный детинец (так еще называли на Руси Кремль). Собственно, он построил новый каменный «кремник», и год окончания строительства, 1367, тоже по праву может считаться датой, когда был построен Московский Кремль. Позднее, в период правления Ивана Грозного, ставшего первым русским царем (титул он принимал в Успенском соборе Кремля), сам комплекс тоже интенсивно достраивался.

А украшение Соборной площади - колокольня «Иван Великий», без которой трудно себе представить Кремль, так как она долгие годы была самым высоким зданием Москвы, вообще была возведена в период правления Бориса Годунова. Однако первый Московский Кремль был построен в 1147 году указом Юрия Долгорукого. Укрепленную часть города называли еще «кром», что больше подходит к деревянному терему, обнесенному деревянным забором. Единственный и неповторимый, легендарный и неприступный, Кремль является олицетворением мощи и уникальности России.

Квантовая механика - фундаментальная физическая теория, что в описании микроскопических объектов расширяет, уточняет и объединяет результаты классической механики и классической электродинамики. Эта теория является базой для многих направлений физики и химии, включая физику твердого тела, квантовую химию и физику элементарных частиц. Термин «квантовая» (от лат. Quantum - «сколько») связан с дискретными порциями, которые теория присваивает определенным физическим величинам, например, энергии атома.

Механика - наука, описывающая движение тел и сопоставлены ему физические величины, такие как энергия или импульс. Она дает точные и достоверные результаты для многих явлений. Это касается как явлений микроскопического масштаба (здесь классическая механика не способна объяснить даже существование стабильного атома), так и некоторых макроскопических явлений, таких как сверхпроводимость, сверхтекучесть или излучения абсолютно черного тела. Уже на протяжении века существования квантовой механики ее предсказания никогда не были оспорены экспериментом. Квантовая механика объясняет крайней мере три типа явлений, которыx классическая механика и классическая электродинамика не может описать:

1) квантования некоторых физических величин;

2) корпускулярно-волнового дуализма;

3) существование смешанных квантовых состояний.

Квантовая механика может быть сформулирована как релятивистская или нерелявистська теория. Хотя релявистська квантовая механика является одной из самых фундаментальных теорий - нерелявистська квантовая механика также часто используется учитывая удобство.

Теоретическая база квантовой механики

Различные формулировки квантовой механики

Одно из первых формулировок квантовой механики - это «волновая механика», предложенная Эрвина Шредингера. В этой концепции состояние исследуемой системы определятся «волновой функцией», отражающую распределение вероятности всех измеряемых физических величин системы. Таких, как энергия, координаты, импульс или момент импульса. Волнового функция (с математической точки зрения) - это комплексная квадратично интегрируема функция координат и времени системы.

В квантовой механике физическим величинам не сопоставляются какие конкретные числовые значения. Зато, делаются предположения о распределении вероятности величин измеряемого параметра. Как правило, эти вероятности будут зависеть от вида вектора состояния в момент проведения измерения. Хотя, если быть точнее, каждому определенному значению измеряемой величины соответствует определенный вектор состояния, известный как «собственное состояние» измеряемой величины.

Возьмем конкретный пример. Представим себе свободную частицу. Ее вектор состояния произвольный. Наша задача - определить координату частицы. Собственное состояние координаты частицы в пространстве - это вектор состояния, норма якго в определенной точке х достаточно велика, в то же время в любом другом месте пространства - нулевая. Если мы теперь сделаем измерения, то со стопроцентной вероятностью получим самое значение х.

Иногда система, нас интересует, не находится в собственном состоянии ни измеряемой нами физической величины. Тем не менее, если мы попробуем провести измерения, волновая функция мгновенно станет собственным состоянием измеряемой величины. Этот процесс называется коллапса волновой функции. Если мы знаем волновую функцию в момент перед измерением, то в состоянии вычислить вероятность коллапса в каждый из возможных собственных состояний. Например, свободная частица в нашем предыдущем примере к измерению будет иметь волновой функции, является волновым пакетом с центром в некоторой точке х0, не является собственным состоянием координаты. Когда мы начинаем измерение координаты частицы, то невозможно предсказать результат, который мы получим. Вероятно, но не точно, что он будет находиться близко от х0, где амплитуда волновой функции велика. После проведения измерения, когда мы получим какой-то результат х, волновая функция коллапсирует в позицию с собственным состоянием, сосредоточенным именно в х.

Векторы состояния являются функциями времени. ψ = ψ (t) Уравнение Шредингера определяет изменение вектора состояния со временем.

Некоторые векторы состояния приводят к распределений вероятности, которые являются постоянными во времени. Многие системы, которые считаются динамическими в классической механике, в действительности описываются такими «статическими» функциями. Например, электрон в невозбужденном атоме в классической физике изображается как частица, которая движется по круговой траектории вокруг ядра атома, тогда как в квантовой механике он статичен, сферически-симметричной вероятностной облачком вокруг ядра.

Эволюция вектора состояния во времени является детерминистской в том смысле, что, имея определенный вектор состояния в начальный момент времени, можно сделать точное предсказание того, какой он будет в любой другой момент. В процессе измерения изменение конфигурации вектора состояния является вероятностной, а не детерминистский. Вероятностная природа квантовой механики, таким образом, проявляется именно в процессе выполнения измерений.

Существует несколько интерпретаций квантовой механики, которые вкладывают новое понятие в сам акт измерения в квантовой механике. Основной интерпретацией квантовой механики, является общепринятая на сегодня, является вероятностная интерпретация.

Физические основы квантовой механики

Принцип неопределенности, который утверждает, что существуют фундаментальные препятствия для точного одновременного измерения двух или более параметров системы с произвольной погрешностью. В примере со свободной частицей, это означает, что принципиально невозможно найти такую волновую функцию, которая была бы собственным состоянием одновременно и импульса, и координаты. Из этого и вытекает, что координата и импульс не могут быть одновременно определены с произвольной погрешностью. С повышением точности измерения координаты, максимальная точность измерения импульса уменьшается и наоборот. Те параметры, для которых такое утверждение справедливо, называются канонически сопряженными в классической физике.

Экспериментальные база квантовой механики

Существуют такие эксперимента, которые невозможно объяснить без привлечения квантовой механики. Первая разновидность квантовых эффектов - квантования определенных физических величин. Если локализовать свободную частицу из рассмотренного выше примера в прямоугольной потенциальной яме - области протору размером L, ограниченной с обеих сторон бесконечно высоким потенциальным барьером, то окажется, что импульс частицы может иметь только определенные дискретные значения, Где h - постоянная Планка, а n - произвольное натуральное число. О параметрах, которые могут приобретать лишь дискретных значений говорят, что они квантуются. Примерами квантованных параметров является также момент импульса, полная энергия ограниченной в пространстве системы, а также энергия электромагнитного излучения определенной частоты.

Еще один квантовый эффект - это корпускулярно-волновой дуализм. Можно показать, что при определенных условиях проведения эксперимента, микроскопические объекты, такие как атомы или электроны, приобретают свойства частиц (то есть могут быть локализованы в определенной области пространства). При других условиях, те же объекты приобретают свойства волн и демонстрируют такие эффекты, как интерференция.

Следующий квантовый эффект - это эффект спутанных квантовых состояний. В некоторых случаях, вектор состояния системы из многих частиц не может быть представлена как сумма отдельных волновых функций, соответствующих каждой из частиц. В таком случае говорят, что состояния частиц спутаны. И тогда, измерения, которое было проведено лишь для одной частицы, будет иметь результатом коллапс общей волновой функции системы, т.е. такое измерение будет иметь мгновенный влияние на волнового функции других частиц системы, пусть даже некоторые из них находятся на значительном расстоянии. (Это не противоречит специальной теории относительности, поскольку передача информации на расстояние таким образом невозможна.)

Математический аппарат квантовой механики

В строгом математическом аппарате квантовой механики, который был разработан Полем Дираком и Джоном фон Нейманом, возможные состояния квантово-механической системы репрезентируются векторами состояний в комплексном сепарабельном гильбертовом пространстве. Эволюция квантового состояния описывается уравнением Шредингера, в котором оператор Гамильтона, или гамильтониан, соответствующий полной энергии системы, определяет ее эволюцию во времени.

Каждый вимирюваний параметр системы представляется эрмитовых операторов в пространстве состояний. Каждый собственное состояние измеряемого параметра соответствует собственному вектору оператора, а соответствующее собственное значение равно значению измеряемого параметра в данном собственном состоянии. В процессе измерения, вероятность перехода системы в один из собственных состояний определяется как квадрат скалярного произведения вектора собственного состояния и вектора состояния перед измерением. Возможные результаты измерения - это собственные значения оператора, объясняет выбор эрмитовых операторов, для которых все собственные значения являются действительными числами. Распределение вероятности измеряемого параметра может быть получен вычислением спектральной декомпозиции соответствующего оператора (здесь спектром оператора называется супупнисть всех возможных значений соответствующей физической величины). Принципа неопределенности Гейзенберга соответствует то, что операторы соответствующих Физический величин не коммутируют между собой. Детали математического аппарата изложены в специальной статье Математический аппарат квантовой механики.

Аналитическое решение уравнения Шредингера существует для небольшого количества гамильтониан, например для гармонического осциллятора, модели атома водорода. Даже атом гелия, который отличается от атома водорода на один электрон, не полностью аналитического решения уравнения Шредингера. Однако существуют определенные методы приближенного решения этих уравнений. Например, методы теории возмущений, где аналитический результат решения простой квантово-механической модели используется для получения решений для более сложных систем, добавлением определенного «возмущения» в виде, например, потенциальной энергии. Другой метод, «Квазиклассическое уравнения движения» прикладывается к системам, для которых квантовая механика производит лишь слабые отклонения от классической поведения. Такие отклонения могут быть вычислены методами классической физики. Этот подход важен в теории квантового хаоса, которая бурно развивается в последнее время.

Взаимодействие с другими теориями

Фундаментальные принципы квантовой механики достаточно абстрактные. Они утверждают, что пространство состояний системы является гильбертовом, а физические величины соответствуют эрмитовых операторов, действующих в этом пространстве, но не указывают конкретно, что это за гильбертово пространство и что это за операторы. Они должны быть выбраны соответствующим образом для получения количественного описания квантовой системы. Важный путеводитель здесь - это принцип соответствия, который утверждает, что квантовомеханическая эффекты перестают быть значительными, и система приобретает черты классической, с увеличением ее размеров. Такой лимит «большой системы» также называется классическим лимитом или лимитом соответствия. Кроме того, можно начать с рассмотрения классической модели системы, а затем пытаться понять, какая квантовая модель соответствует той классической, находящегося вне лимита соответствия.

Когда квантовая механика была впервые сформулирована, она применялась к моделям, которые отвечали классическим моделям нерелятивистской механики. Например, известная модель гармонического осциллятора использует откровенно нерелятивистских описание кинетической энергии осциллятора, как и соответствующая квантовая модель.

Первые попытки связать квантовую механику со специальной теорией относительности привели к замене уравнения Шредингера на уравнения Дирака. Эти теории были успешными в объяснении многих экспериментальных результатов, но игнорировали такие факты, как релятивистское создания и аннигиляция элементарный частиц. Полностью релятивистская квантовая теория требует разработки квантовой теории поля, которая будет применять понятие квантования в поле, а не к фиксированному списку частиц. Первая завершена квантовая теория поля, квантовая электродинамика, предоставляет полностью квантовый описание процессов электромагнитного взаимодействия.

Полный аппарат квантовой теории поля часто является чрезмерным для описания электромагнитных систем. Простой подход, взятый из квантовой механики, предлагает считать заряженные частицы квантовомеханических объектами в классическом электромагнитном поле. Например, элементарная квантовая модель атома водорода описывает электромагнитное поле атома с использованием классического потенциала Кулона (т.е. обратно пропорционального расстоянию). Такой «псевдоклассическим» подход не работает, если квантовые флуктуации электромагнитного поля, такие как эмиссия фотонов заряженными частицами, начинают играть весомую роль.

Квантовые теории поля для сильных и слабых ядерных взаимодействий также были разработаны. Квантовая теория поля для сильных взаимодействий называется квантовой хромодинамики и описывает взаимодействие субъядерных частиц - кварков и глюонов. Слабые ядерные и электромагнитные взаимодействия были объединены в их квантовой форме, в одну квантовую теорию поля, которая называется теорией электрослабых взаимодействий.

Построить квантовую модель гравитации, последней из фундаментальных сил, пока не удается. Псевдоклассическим приближения работают, и даже предусмотрели некоторые эффекты, такие как радиация Хоукинга. Но формулировка полной теории квантовой гравитации осложняется существующими противоречиями между общей теорией относительности, наиболее точной теорией гравитацией из известных сегодня, и некоторыми фундаментальными положениями квантовой теории. Пересечение этих противоречий - область активного научного поиска, и такие теории, как теория струн, являются возможными кандидатами на звание будущей теории квантовой гравитации.

Применение квантовой механики

Квантовая механика имела большой успех в объяснении многих феноменов из окружающей среды. Поведение микроскопических частиц, формирующих все формы материи электронов, протонов, нейтронов и т.д. - часто может быть удовлетворительно объяснена только методами квантовой механики.

Квантовая механика важна в понимании того, как индивидуальные атомы комбинируются между собой и формируют химические элементы и соединения. Применение квантовой механики к химическим процессам известно как квантовая химия. Квантовая механика может далее качественно нового понимания процессам формирования химических соединений, показывая, какие молекулы энергетически выгоднее других, и насколько. Большинство из проведенных вычислений, сделанных в вычислительной химии, основанные на квантовомеханических принципах.

Современные технологии уже достигли того масштаба, где квантовые эффекты становятся важными. Примерами являются лазеры, транзисторы, электронные микроскопы, магниторезонансная томография. Вивичення полупроводников привело к изобретению диода и транзистора, которые являются незаменимыми в современной электронике.

Исследователи сегодня находятся в поисках надежных методов прямого манипулирования квантовых состояний. Были сделаны успешные попытки создать основы квантовой криптографии, которая позволит гарантированно секретное передачи информации. Более отдаленная цель - разработка квантовых компьютеров, которые, как ожидается, смогут реализовывать определенные алгоритмы с гораздо большей эффективностью, чем классические компьютеры. Другая тема активных исследований - квантовая телепортация, которая имеет дело с технологиями передачи квантовых состояний на значительные расстояния.

Философский аспект квантовой механики

С самого момента создания квантовой механики, ее выводы, противоречили традиционной представлении о мироустройстве, имели следствием активную философскую дискуссию и возникновения многих интерпретаций. Даже такие фундаментальные положения, как сформулированы Максом Борном правила амплитуд вероятности и распределения вероятности, ждали десятилетия на восприятие научным сообществом.

Другая проблема квантовой механики состоит в том, что природа исследуемого ею объекта неизвестна. В том смысле, что координаты объекта, или пространственное распределение вероятности его присутствия, могут быть определены только при наличии у него определенных свойств (заряда, например) и окружающих условий (наличия электрического потенциала).

Копенгагенская интерпретация, благодаря прежде всего Нильсу Бору, является базовой интерпретацию квантовой механики с момента ее формулировки и до современности. Она утверждала, что вероятностная природа квантовомеханических предсказаний не могла быть объяснено в терминах иные детерминистических теорий и накладывает ограничения на наши знания об окружающей среде. Квантовая механика поэтому предоставляет лишь вероятностные результаты, сама природа Вселенной является вероятностной, хотя и детерминированной в новом квантовом смысле.

Альберт Эйнштейн, сам один из основателей квантовой теории, испытывал дискомфорт из того, что в этой теории происходит отход от классического детерминизма в определении значений физических величин объектов. Он считал что существующая теория незавершенная и должна была быть еще какая дополнительная теория. Поэтому он выдвинул серию замечаний к квантовой теории, наиболее известной из которых стал так называемый ЭПР-парадокс. Джон Белл показал, что этот парадокс может привести к появлению таких расхождений в квантовой теории, которые можно будет измерить. Но эксперименты показали, что квантовая механика является корректным. Однако некоторые «несоответствия» этих экспериментов оставляют вопросы, на которые до сих пор не дан ответ.

Интерпретация множественных миров Эверетта, сформулированная в 1956 году предлагает модель мира, в которой все возможности принятия физическими величинами тех или иных значений в квантовой теории, одновременно происходят на самом деле, в «мультивсесвити», собранном из преимущественно независимых параллельных вселенных. Мультивсесвит детерминистический, но мы получаем вероятностную поведение вселенной только потому, что не можем наблюдать за всеми вселенными одновременно.

История

Фундамент квантовой механики заложен в первой половине 20 века Максом Планком, Альбертом Эйнштейном, Вернером Гейзенбергом, Эрвина Шредингера, Максом Борном, Полем Дираком, Ричардом Фейнманом и другими. Некоторые фундаментальные аспекты теории все еще нуждаются в изучении. В 1900 г. Макс Планк предложил концепцию квантования энергии для того, чтобы получить правильную формулу для энергии излучения абсолютно черного тела. В 1905 Эйнштейн объяснил природу фотоэлектрического эффекта, постулируя, что энергия света поглощается не непрерывно, а порциями, которые он назвал квантами. В 1913 Бор объяснил конфигурацию спектральных линий атома водорода, опять же с помощью квантования. В 1924 Луи де Бройль предложил гипотезу корпоскулярно-волнового дуализма.

Эти теории, хотя и успешные, были слишком фрагментарными и вместе составляют так называемую старую квантовую теорию.

Современная квантовая механика родилась в 1925, когда Гейзенберг разработал матричную механику, а Шредингер предложил волновую механику и свое уравнение. Впоследствии Янош фон Нейман доказал, что оба подхода эквивалентны.

Следующий шаг произошел тогда, когда Гейзенберг сформулировал принцип неопределенности в 1927 году, и примерно тогда начала складываться вероятностная интерпретация. В 1927 году Поль Дирак объединил квантовую механику со специальной теорией относительности. Он также первым применил теорию операторов, включая популярную бра-кет нотацию. В 1932 Джон фон Нойман сформулировал математическое базис квантовой механики на основе теории операторов.

Эра квантовой химии была начата Вальтером Гайтлера и Фрицем Лондоном, которые опубликовали теорию образования ковалентных связей в молекуле водорода в 1927. В дальнейшем квантовая химия развивалась большой сообществом ученых во всем мире.

Начиная с 1927, начались попытки применения квантовой механики к багаточастинокових систем, следствием появление квантовой теории поля. Работы в этом направлении осуществлялись Дираком, Паули, Вайскопф, Жордану. Кульминацией этого направления исследований стала квантовая электродинамика, сформулированная Фейнманом, Дайсоном, Швингера и Томонагою течение 1940-х. Квантовая электродинамика - это квантовая теория электронов, позитронов и электромагнитного поля.

Теория квантовой хромодинамики была сформулирована в ранних 1960-х. Эта теория, такая какой ее мы знаем теперь, была предложена Полицтером, Гроссом и Вилчек в 1975. Опираясь на исследования Швингера, Хиггса, Голдстона и других, Глэшоу, Вайнберг и Салам независимо показали, что слабые ядерные взаимодействия и квантовая электродинамика могут быть объединены и рассматриваться как единая електрослаба сила.

Квантования

В квантовой механике срок квантования употребляется в нескольких близких, но разных значениях.

Квантованием называют дисктеризацию значений физической величины, что в классической физике является непрерывной. Например, электроны в атомах могут находиться только на определенных орбиталях с определенными значениями энергии. Другой пример - орбитальный момент квантовомеханической частицы может иметь только вполне определенные значения. Дискретизация энергетических уровней физической системы при уменьшении размеров называется размерным квантованием.
Квантованием называют также переход от классического описания физической системы к квантового. В частности, процедура разложения классических полей (например, электромагнитного поля) на нормальные моды и представления их в виде квантов поля (для электромагнитного поля - это фотоны) называется вторичным квантованием.