Úgy gondolom, hogy a probléma itt az E&M-mel van, és ez a kérdésre utaló feltételezésekben rejlik. Itt van a feltételezés:

a mag körül keringő elektronnak gyorsulása van. Ezért sugárzik és elveszíti az energiát, amíg össze nem omlik a maggal.

Ez az állítás rövid idő alatt lebontható, figyelembe véve a nem sugárzó állapot témáját. A feltétel meghatározása:

a klasszikus elektromágnesesség szerinti feltételek, amelyek mellett a gyorsuló töltések eloszlása ​​nem bocsát ki elektromágneses sugárzást .

Teljesen el kell hagyni azt a kijelentést, miszerint a gyorsulás sugárzáshoz vezet, ezért összeomlik. Még mindig van helyünk a szkepticizmusnak - formailag azon vitatkozunk, hogy az elektron Bohr-modellje megfelel-e a sugárzó feltételnek.

Azt állítom, hogy nincs egyszerű válasz „igen” vagy „nem”. Ennek oka az, hogy jelenleg újraértelmezhetnénk modellként, ahol a válasz az, hogy nem illik sugárzó feltételhez. A Bohr-atom képe, amelyet a legjobban ismerek, így néz ki:

Ez azt jelenti, hogy a sejt körül mozgó elektron kettőt csinál dolgokat, a) keringési viselkedést mutat és b) a pálya kerületét a de Broglie hullámhosszának megfelelő üzemmódra igazítjuk. De vajon az elektron részecske vagy hullám-e ebben az értelmezésben? Ebből következik, hogy az elektronnak van-e meghatározott helye? Ha ez egy meghatározott részecske, akkor sugároznia kell. De akkor miért éppen az a követelmény, hogy a hullámhossz illeszkedjen?

Térjünk át egy klasszikus analógra. Képzeljünk el egy drótgyűrűt, amelynek ellenállása és áramlása nincs. Ez egy ideális elektromágnes. Statikus elektromos mezője és statikus mágneses tere van, de semmi nem változik. Ott fog ülni és örökké fenntartani az áramot. ( img forrás)

Ráadásul képet festhetünk egy egyszerű elektronpályáról, amely ehhez illeszkedik. Kombinálja mentálisan a fenti két képet. Valószínűleg meg fog zavarodni a hullám csúcsaitól és vályúitól, mivel ezek nem egyenletesek a pálya mentén. De ez elektronhullám, nem EM hullám. A valóságban nem lehet megkülönböztetni a csúcsokat és a mélységeket, mert a valószínűségi sűrűség a képzeletbeli hullámfüggvény négyzete.

Ez nem írja le tökéletesen az összes pályát. Először is, ebben a modellben az elektronnak nettó szöge van. De ennek ellenére ez meglepően közel kerül a természet átjárható modelljéhez. Úgy gondolom, hogy ez a helyes lépés a Bohr-atom és a valódi QM közötti lépéshez. Az egyetlen kérdés, amelyre nem választ kellőképpen, az az, hogy az elektron miért rendeződik ebben a tórusszerű állapotban, és az a válasz, hogy nem azért, mert a tényleges dinamikát a QM magyarázza, amely nem csak pontosan írja le az emissziós vonalakat (jobb, mint az orbitális számítások csak hullámhossz-intervallumokra korlátozódtak), de helyesen megjósolja a kémiai kötéseket és az egész körülöttünk lévő világot is. az elektron hullámhosszának használata - ami a hullámegyenlethez vezet. Ebben a tekintetben a Bohr-modell zavaros rendetlenség volt, de lehetne finomítani, hogy a fenti érvelésem szerint ne sugározzon, ami az elektron pályájának kerülete mentén nem lokalizálását vonja maga után. Nyilvánvalóan ostobaság, mert ha ez a vonal mentén nem lokális, akkor miért nem lokális más dimenziók mentén is? A QM erre helyesen válaszolt.

Az atom megfelelő kvantummechanikai megértése esetén a kötött elektronnak nincs pozíciója és útját követi (azaz időben változó pozíciója van) abban az értelemben, mintha egy klasszikus vagy félklasszikus elmélet.

Ehelyett az elektron "állapotban van" vagy "egy pályát foglal el" (egy pálya nem egy pálya !) , és mivel nincs útvonal, nincs hozzá társítva egy gyorsulás.

Ez problémát jelent, ha a következő kérdést teszi fel: "Nos, sugárzik-e vagy sem?" , mert eleinte nincs elmélet az elektromágneses mezők és a "pályák" kölcsönhatásáról. Ki kell dolgoznia egy új elméletet (végül QED).

Tehát a válasz az, hogy Schrödinger nem oldotta meg teljesen a problémát. Csak annyit mondott: "klasszikus értelemben nem rendelkezik gyorsulással" , és ezt otthagyta.

Schrodinger az elektront egy atomban álló hullámmintaként írja le. Lényegében egy dobozban lévő részecske. A dobozban lévő részecskék maximális hullámhosszal rendelkeznek, ezért minimális a mozgási energia. Ez az alapállapot. Egy tényleges atomban a részletek különböznek, de még mindig van alapállapota, amely a minimális energia állapota.

Az energia megőrzése miatt az alapállapot nem sugározhat. Ha az alapállapotban lévő elektron sugározna, sugározna energiát, de nincs alacsonyabb energiájú állapota, amelybe átmehetne.

Amint azt más válaszok is taglalták, a rövid válasz: „ő nem”, abban az értelemben, mintha Ön azt kérdezné. Az elektron egyszerűen nem klasszikus tárgy - a viselkedése valami egészen új (1926-tól, vagyis amikor Schrödinger közzétette egyenletét). A "megoldás" az volt, hogy az ő megközelítése jóval nagyobb pontossággal jósolta meg a hidrogén spektrumot, mint Bohr modellje: röviden a "megoldás" végül kísérleti igazolással járt. Hasznos lehet, ha többet olvas a QM történetéről, ha még nem tette meg, hogy megértse, hogy a nagy elméknek szinte pontosan ugyanolyan félelmeik voltak, mint amilyennek látszanak. Hogy Feynmant itt lehessen idézni (a pontos szavak a QM előadásainak audio változatán találhatók), hogyan állhat elő egy új elmélet? - 1. lépés - kitalálod, a 2. lépés kísérleteket végez annak tesztelésére, 3. lépés, ha a kísérletek ellentmondanak az elméletnek, függetlenül attól, hogy milyen okos vagy vonzó ez, akkor ez téves, és visszatérsz az 1. lépésre.

Félretéve segíthet (tudom, hogy ez is nagyon mesterségesnek tűnhet), ha tudjuk, hogy létezik a QM (a Heisenberg-kép) megfogalmazása, ahol az elektron tökéletesen "mozdulatlan" ": állapota nem változik, és ehelyett a" megfigyelhetőek "- az operátorok + a speciális" recept: amely megmondja, hogyan kell ezeket értelmezni, és kinek sajátértékei a lehetséges mérések "azok a dolgok, amelyek idővel fejlődnek. Ez a Heisenberg" mátrixmechanika " "a Schrödinger képével egyenértékűvé válik egy idővel kialakuló egységes (azaz nagyjából valami, ami megőrzi a valószínűségeloszlásokat) átalakulás révén. A Heisenberg-kép hasonló a mechanikához forgó keretben, de ez segíthet megismerni ezt a megközelítést, és különben is, ki mondja, további ex nélkül perimentális indoklás, ami a forgó keret!

A megvitatott "megoldás" hosszú időt vett igénybe, hogy valóban átfogják. Schrödinger azért jött elő híres macska gondolatkísérletével, mert szerinte az ő és Heisenberg elméletének koppenhágai értelmezése (Heisenberg mátrixmechanikája és Schrödinger hullámmechanikája azonos volt) őrült volt, és le kellett utasítani - végül elhagyta a pályát; Rutherford döbbenten gondolta annak a lehetőségét, hogy szerinte a "fél elektron" valahol, a másik fele pedig valahol máshol van (ezek a gondolatok vitát váltottak ki arról, hogy még a sima sokaság által modellezett térfelfogásunk is érvényes-e az atomnál Einstein híresen harcolt és gondolkodott olyan keményen a QM által látszólag mondott szavak ellen, hogy ő (és Podolsky és Rosen) előállt a híres EPR paradoxonnal, amely szerintük visszautasította az uralkodó QM értelmezéseket, de inkább vezetett a kvantumos összefonódás felfedezéséhez. Ironikusnak tartom, hogy ha Einstein nem is tett volna mást, mint megpróbálta lebontani a QM valószínűségi értelmezését, akkor is a 20. század egyik legnagyobb fizikusa lett volna.

Végül állatokként fejlődtünk, hogy felismerjük és megértsük a születési otthonunkban kialakult mintákat, és megértsük Kelet-Afrika nedves szavannáit. Evolúciós biológiai szempontból semmi sem indokolja, miért kellene megértenünk az elektronokat, pláne azt, hogy miért illeszkedjenek bele a klasszikus fizikában tanult világra vonatkozó „Wet Savannah World” nézetünkbe. Csak el kell fogadnia, hogy az elektron mozdulatlanul áll, de lokalizálatlan, és így valahogy eloszlik a pályája összes pontján egyszerre, és nem mozog egyikről a másikra. Az a furcsaság és pszichológiai tépelődés, amelyet akkor érez, amikor elengedi az elektron gondolatát, mint egy körülötte zúgó pontot, azt tükrözi, hogy evolúciós elődeitek nem tapasztaltak semmit, ami valóban hasonló lenne a nedves Savannah-házban elhelyezkedő elektronhoz. Ez nem azt jelenti, hogy feladjuk, mert túl nehéz - egyszerűen figyelnünk kell arra, hogy vannak bizonyos, biológiailag beprogramozott előítéleteink a Világgal kapcsolatban, amelyek néha intuíciós betekintésként segítenek a fizikában, máskor azonban akadályoznak bennünket, és rossz irányba mutatnak.

Hasznosnak találhatja, ha nem külön elektronokra gondolunk mint alapvető dolgokra, hanem inkább a kvantum elektronmező egységére: maguk az elektronok olyanok, mint a diszkrét "adatcsomagok", amelyekkel ez a mező kommunikál és kölcsönhatásba lép a világ többi kvantumterével, és ezeknek nem kell különösebben bárhol lenniük - de megint óvakodnod kell attól, hogy túlságosan hajlandó vagy bármilyen hasonlattal élni. Kérjük, olvassa el ezt a kiváló elemi szintű videót http://www.youtube.com/watch?v=Fxeb3Pc4PA4&list=UUUHW94eEFW7hkUMVaZz4eDg.

További olvasnivalók: Heisenberg nagyon úgy döntött, hogy a mérhető dolgokra koncentrál, nem pedig arra, ami boldog volt a mérés előidézésére, és ezt a "kvantummérési elmélet" megközelítést néhány ember vonzónak tartja. Itt térünk vissza a "megfigyelhetők" (az úgynevezett "operátorok") kísérleti megfigyeléseire, és axiómákként használjuk őket anélkül, hogy megpróbálnánk túlságosan elragadni más ötleteket. Hideo Mabuchi ezen a vonalon alulrészes jegyzeteim vannak, amelyeket kiválónak gondoltam - nem találtam az interneten, de érdemes kapcsolatba lépnie vele a linken keresztül.

Íme a válaszom erre a nagyon nehéz kérdésre. Véleményem szerint az elemi Schroedinger-megközelítés nem nem oldja meg a sugárzás problémáját. Az elektron akkor is kisugárzik, amikor megváltoztatja energiaszintjét, és ezt a folyamatot nem írja le az elemi Schroedinger-modell, csak a Coulomb-potenciál alapján. A kísérletek bizonyítják, hogy minden szint nem stabil , csak az alapvető szint stabil. Ez az egyetlen igazi különbség a klasszikus leírás tekintetében, ahol nincs alacsonyabb határ az elektron energiájához.

Engedje meg, hogy tisztázzam. Ha a klasszikus modellt figyelmen kívül hagyja az elektrodinamikát, de csak a Coulomb-interakciót figyelembe véve, akkor még a klasszikus modell is stabil. Ugyanez történik a Coulomb-Schroedinger modellel, amely figyelmen kívül hagyja a kvantált elektromágneses térrel való kölcsönhatást (általában vákuum állapotban). Az energiaszintek stabilnak tűnnek, de a kísérletek nem mutatják. Valójában elméletileg is, ha bekapcsolja az interakciót az E.M. mezővel, pontosan úgy, mint a klasszikus elektrodinamikában, az alapvető szint kivételével minden szint instabillá válik a kísérleteknek megfelelően. Az egyetlen valódi különbség a klasszikus leírásban, amely magában foglalja az összes elektrodinamikát (kizárva azt a tényt, hogy a megengedett energiák már diszkrétek), az az alapállapot megléte a kvantumképen.

Tehát helyesebb lenne a kérdés. "miért, a klasszikus fizikától eltérően, miért van alapállapota a Coulomb vonzó potenciáljának a Schroedinger-modellben?"

Ha még egy hangot szeretnék mondani, úgy gondolom, hogy Bohr azzal a körülménygel kereste meg a sugárzási problémát, hogy egyszerűen megfogalmazta, hogy még nem ismert okok miatt bizonyos különleges pályákon lévő elektronok egyszerűen nem sugároznak. sugárzás, mint amikor az elektron egyik pályáról a másikra mozdult. De a Bohr-elmélet előrejelzett pályáinak „különlegesnek” kellett lenniük.

Beteszem a két centemet:

A Bohr-modell önmagában megmenthető, ha az elektronok számára álló hullámokat állítunk fel. A Schrodinger-formalizmussal való ellentét nemcsak abban rejlik, ahogy mások is megfigyelték, hogy a Schrodinger-egyenletek megoldásai pontosabbak és bonyolult potenciálokra általánosíthatók, hanem hogy a Bohr-modell csak egy lépéssel magasabb, mint a numerológia / adattartás a Lyman és Balmer sorozat és a Rydberg képlet. Ez nem elmélet.

Ami Schrodinger egyenletét elmélethez vezette, az az a posztulátum volt, hogy hullámegyenletének megoldásait négyzetre kell állítani, és a lehetséges helyzet valószínűségi eloszlásaként kell értelmezni. az elektron ot. Ez vezetett a kvantummechanika elméletéhez, nem pedig a kvantált állapotok modelljéhez. Az elektron helyzetét valószínűnek értelmezték, amely pályákhoz vezet, és nem pályákhoz. Ezen túlmenően ezen elméleten belül ezen pályák sajátállamai stabilak voltak, és így nem sugároztak.

Bohr hidrogénatom leírására vonatkozó elméletének egyik problémája az volt, hogy a mag körül keringő elektronnak gyorsulása van. Ezért sugárzik és elveszíti az energiát, amíg össze nem omlik a maggal.

Ez gyakori hiba a fizikus fizikatörténetében. A probléma nem Bohr modelljével volt, hanem (ahogy Bohr gondolta) Rutherford (bolygó) modelljével . A problémát Bohr hozta fel, és ő egy megoldást javasolt - Bohr modelljét -, ahol bizonyos pályákat feltételezünk különlegesnek, mivel az elektron sugárzás nélkül mozoghat rajtuk - ez van egyfajta kivétele az ottani elektromágneses elmélet törvényei alól.

Miért van ebben a [Schroedinger] elméletben, hogy az elektron már nem sugárzik? És ha igen, akkor miért nem omlik össze az atom?

Valójában mind Rutherford, mind Schroedinger modelljeiben az elektronok nem sugároznak. Ennek oka, hogy ezek a modellek nem tartalmaznak elegendő elektromágneses elméletet a sugárzás leírására. Csak a nem-relativisztikus változatát használják - Coulomb képletét az elektromos erőre (potenciális energiára). így - a Coulomb-képlet pillanatnyi interakciót ír le nincs sugárzás . A sugárzás felvételéhez megkísérelheti a Maxwell-egyenletek használatát Coulomb-képlet vagy néhány kifejezett képlet az EM-mezők helyett. Ezt azonban nehéz pontosan elemezni mind a klasszikus, mind a kvantumelméletben, és számos lehetőség kínálkozik a megfelelő EM mezők (szabad mező rész) megválasztására, és a rendszer ebből fakadó viselkedése nagyban függ ettől választás.

A Schroedinger-modell Bohr-féle modellel szembeni nagy előnye nem a stabilitás, hanem az, hogy Schroedinger-modellnek nincs szüksége külön feltételezésre a preferált pályákról - a sajátfunkciók és az egyes számok természetesen egy általános differenciálegyenletből következnek. Ez is alkalmazható általánosabb esetekre, amelyekben sokkal több töltött részecske (atom, molekula) van, ahol nehéz megérteni, hogyan kell a megfelelő Bohr pályákat választani.

Valójában Bohr modellje úgy oldotta meg a sugárzási problémát, hogy minimális értéket állított be az elektron szögletének. Ennélfogva modellje szerint a sugárzás vagy sem, a rendszer nem haladhat alacsonyabb energiával.

Most Bohr tévedett a modelljében, főleg azért, mert például teljesen összeegyeztethetetlen volt egy nulla szögmomentummal, amely incidenens módon véletlenül a hidrogénatom alapállapota. Ebből a szempontból egy epikus kudarc volt, de egyébként nagyon szép modell volt, amely sok problémát megoldott.

A Schroedinger-modell sokkal többet csinál, mint amit itt az emberek adnak neki. Nem csak azt a problémát oldja meg, hogy miért nem sugárzik az alapállapot. Megoldja azt a problémát, hogy miért és miként sugároznak a gerjesztett állapotok, és ezt úgy teszi, hogy a Maxwell-egyenleteken kívül mást nem használ.

A Schroedinger-modellben a nem sugárzó állapotok azok az állapotok, amelyeknek helyhez kötött állapotuk van. a töltés disztribúciója, és ezek az állapotok oszcilláló töltéseloszlással rendelkeznek. Két sajátállam szuperpozíciójával oszcilláló eloszlást kap. Az ilyen állapotból származó sugárzás mennyisége pontosan annyi, amelyet a klasszikus antennamélet alapján számol a Maxwell-egyenletek felhasználásával.

Nem tudom, miért nem ismertebb ez. Van egy sor blogposztom, amelyek itt kezdődnek, ahol ezt részletesebben elmagyarázom, és bemutatom, hogyan kell elvégezni a félklasszikus számítást, a Maxwell-egyenleteket alkalmazva a hidrogénatom s és p állapotainak egymásra helyezésére. / p>