Xpoint
   [напомнить пароль]

[Физика] Поведение электронов при T=0

Метки: [без меток]
2007-01-19 23:04:58 [обр] Антон Клесс(0/25)[досье]

Вопрос к эрудитам:

имеется кусок вещества. для простоты, маааленький металлический шарик идеальной чистоты металла. состоит из молекул, они в свою очередь - из идентичных атомов Me.

охлаждаем этот шарик до абсолютного нуля (T=0). энерготрудозатратами пренебречь.

электроны, как известно из школьного курса химии, вращаются возле ядер в пространстве орбиталей, постоянно находясь в движении (система отсчета - ядро).

как же известно из школьного курса физики, при T=0 не существует никакого движения (прав ли я?).

вопрос: если T=0 и движения нет, электроны остановятся? но ведь тогда они "упаут" на ядро под ействием F вс. тяготения? (ведь m ядра >> m электрона, и от "падения" при н.у. электрон удерживает F центроб.)

спустя 25 минут [обр] Николай Комиссаров aka Survivor(0/81)[досье]
Антон Клесс[досье] если я правильно помню 3-е начало термодинамики...
Невозможно за конечное время довести температуру тела до абсолютного нуля.
спустя 5 минут [обр] Антон Клесс(0/25)[досье]

даже обладая холодильником с бесконечно мощным компрессором, радиатор которого — звезда?

получается, что описанное невозможно.

спустя 9 минут [обр] Николай Комиссаров aka Survivor(0/81)[досье]

Антон Клесс[досье] Несколько подробнее... Электрон(и другие элементарные частицы) ведут себя как волны, т.е. здесь уже не классическая механика а квантовая(см. уравнение Шредингера). Кроме того существует принцип неопределнности Гейзенберга -

Нельзя одновременно с точностью определить положение и скорость квантовой частицы.

Т.е. описанная вами ситуация его нарушает.
P.S. все это не претендует на точность, поскольку все было благополучно позабыто ранее. Спросите у гугла, думаю найти информацию будет не сложно.

спустя 55 минут [обр] GRAy(3/259)[досье]

Электроны, как и составляющие части ядра, фактически, нельзя представить достаточно точно через имеющиеся у нас "макроскопические" аналогии, а выражения типа

электроны, как известно из школьного курса химии, вращаются возле ядер в пространстве орбиталей, постоянно находясь в движении (система отсчета - ядро).

мягко выражаясь неточны ;) Электрон окружает ядро своего рода облаком. Но и эта аналогия так же несовершенна.
Температура - это всего лишь мера энергии куска материи, но ни в каком куске, даже микроскопическом, не может быть достигнуто состояние абсолютного отсутсвия энергии - это равносильно уничтожению самой материи (E=mc^2 помните? ;)). Но даже абсолютный вакуум не будет полностью "пустым" - сама структура пространства и есть основа существования энергии и материи. Так что как и любой "абсолют" в известной нам вселенной, "абсолютный 0" - это абстракция, принятая людьми для удобства, но не факт, что имеющая в природе хоть какое-то воплощение.

спустя 12 минут [обр] Давид Мзареулян(14/1003)[досье]
Антон Клесс[досье] Третий курс любого тех. вуза, где дают квантовую механику.
спустя 4 минуты [обр] Евгений Петров(11/1055)[досье]

Есть принцип неоределенности Гейзенберга, который гласит, что невозможно одновременно точно определить место положения частицы и ее импульс. Забудьте о планетарной модели. И одним тепловым движением энергия не ограничивается.

P.S. Согласно планетарной модели электроны просто должны упасть на ядро независимо от температуры. Если не изменяет память, примерно в течение нескольких наносекунд.

спустя 6 минут [обр] Антон Клесс(0/25)[досье]
Давид Мзареулян[досье], я — юрист, знакомых "технарей" нет. Вот сюда и пришел с вопросом.
спустя 2 часа 47 минут [обр] Давид Мзареулян(14/1003)[досье]
Антон Клесс[досье] А нафига? Чтобы понять это, надо или учиться или книжки читать. А в форуме объяснять квантовую механику… это совершенно безнадёжно. Просто смысла нет.
спустя 5 минут [обр] Евгений Петров(11/1055)[досье]
А самое интересное, что реально въехать в квантовую механику практически удается единицам (возможно, это - оптимимстичный прогноз). А уж объяснить...
спустя 18 часов [обр] Даниэль Алиевский(6/125)[досье]

Можно и еще дальше :) Скажем, насколько я помню, белые карлики и нейтронные звезды поддерживают давление из-за хаотического движения своих частиц (соответственно электронного и нейтронного "газа"), которое благодаря принципу неопределенности и фермионной природе электронов и нейтронов оказывается гораздо интенсивнее теплового движения. Если бы не этот квантовый эффект, звезда после выгорания всех элементов неизбежно превращалась бы в черную дыру.

На эти темы очень много литературы, написанной на хорошем популярном уровне. Физики-"корифеи" нередко пишут популярные книги для "чайников" (скажем, для программистов или юристов). Скажем, Хокинг, Ландау или Азимов. Да и в Internet масса информации, достаточно грамотной и современной. Ищите! Я вот люблю astronet.ru и scientific.ru

Кстати, если с квантовыми компьютерами что-нибудь получится, то "въезжать" в квантовую механику придется многим...

спустя 1 час 17 минут [обр] Давид Мзареулян(14/1003)[досье]
Даниэль Алиевский[досье] Боюсь даже представить, какой там язык программирования получится…
спустя 22 часа [обр] Даниэль Алиевский(6/125)[досье]

Давид Мзареулян[досье] Может быть, самый обычный язык с поддержкой векторных операций? В котором можно за один оператор параллельно применить операцию к целому массиву, как в APL?

Впрочем, что-то давно не слышно было о серьезном прогрессе в области кватновых компьютеров... Может, я плохо слушал.

Powered by POEM™ Engine Copyright © 2002-2005