เป็นการยากที่จะให้รสชาติของความสำเร็จ ในบทความที่ไม่ใช่ด้านเทคนิค เนื่องจากงานของเขาเป็นเรื่องเกี่ยวกับคณิตศาสตร์มาก เขาเคยกล่าวไว้ว่า: “งานส่วนใหญ่ของฉันก็แค่เล่นกับสมการและดูว่ามันให้อะไร” วันแรกเมื่อ ไปเคมบริดจ์ในปี 1923 ฟิสิกส์ของสสารในระดับที่เล็กที่สุด ในสมัยนั้นนี่คือฟิสิกส์ของอะตอม อยู่ในกระบวนการหมัก เป็นที่ทราบกันมานานกว่าทศวรรษว่ากลศาสตร์แบบเก่าของนิวตัน
หรือที่เรียกว่า
“กลศาสตร์แบบคลาสสิก” ใช้ไม่ได้กับโลกที่มีกล้องจุลทรรศน์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หลักฐานจากแสงที่ออกมาจากอะตอมดูเหมือนจะบ่งชี้ว่าปริมาณบางอย่างในกลศาสตร์แบบคลาสสิกสามารถรับค่าใดๆ ได้ แท้จริงแล้วถูกจำกัดให้อยู่ในชุดของค่าเฉพาะ: พวกมันถูก “วัดปริมาณ” หนึ่งในปริมาณเหล่านี้
คือพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอม นี่เป็นเรื่องแปลกและน่าตกใจ ลองนึกภาพว่ามีคนบอกว่าเมื่อรถของคุณเร่งความเร็วจาก 0 ถึง 70 ไมล์ต่อชั่วโมง มันจะกระโดดเป็นชุดจากความเร็วหนึ่งไปยังอีกความเร็วหนึ่ง (พูดเป็นขั้นละหนึ่งในพันของไมล์ต่อชั่วโมง) ด้วยความเร็วระดับกลางนั้นไม่มีอยู่จริง
มันไม่สมเหตุสมผล แต่การสังเกตดูเหมือนจะต้องการการตีความเช่นนี้ในความพยายามครั้งแรกในการทำความเข้าใจเชิงทฤษฎี นักฟิสิกส์พยายามค้นหากฎทั่วไปสำหรับการกำหนดข้อจำกัดเหล่านี้ในกลศาสตร์แบบคลาสสิก นั่นคือกฎสำหรับการหาปริมาณ ดูเหมือนว่าในการหาปริมาณ
จำเป็นต้องระบุปริมาณที่ไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ ก่อน ตัวอย่างเช่น ถ้าลูกตุ้มสั้นลงช้าๆ มันจะแกว่งได้ไกลขึ้นและเร็วขึ้นด้วย ในลักษณะที่พลังงานหารด้วยความถี่คงที่ กฎเหล่านี้ใช้ได้กับอะตอมและโมเลกุลอย่างง่าย แต่ล้มเหลวสำหรับกฎที่ซับซ้อน
ในเวลานี้ สถานการณ์ในฟิสิกส์อะตอมคล้ายกับในปลายศตวรรษที่ 16 เมื่อดาราศาสตร์แบบเก่าที่มีโลกเป็นศูนย์กลางต้องได้รับการปรับปรุงให้ละเอียดยิ่งขึ้นเมื่อเผชิญกับการสังเกตที่แม่นยำยิ่งขึ้น ความยากลำบากของศตวรรษที่ 16 และ 20 ได้รับการแก้ไขด้วยวิธีเดียวกัน: โดยการเปลี่ยนความคิดโดยสิ้นเชิง
ในฟิสิกส์
อะตอม เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นอย่างกะทันหันในปี 1925 ด้วยการค้นพบกลศาสตร์ควอนตัมโดยไฮเซนเบิร์ก สิ่งนี้ดูเหมือนจะเป็นการละทิ้งกลไกแบบคลาสสิกโดยสิ้นเชิง แม้ว่ามันจะถูกสร้างมาเพื่อเป็นข้อจำกัดเพื่อให้แน่ใจว่ากลไกแบบใหม่จะสอดคล้องกับประสบการณ์ที่คุ้นเคยมากกว่าในระดับที่ใหญ่ขึ้น
กฎควอนตัมเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ แต่มาจากกรอบทางคณิตศาสตร์ที่แปลกประหลาด ตัวอย่างเช่น มันเกี่ยวข้องกับการคูณโดยที่ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับลำดับการคูณที่ทำ ราวกับว่า 2 คูณด้วย 3 แตกต่างจาก 3 คูณด้วย 2 ไฮเซนเบิร์กพบว่าสิ่งนี้น่าเกลียดและไม่น่าพอใจ Dirac ไม่เห็นด้วย และเพียงไม่กี่เดือน
หลังจาก เขาได้ตีพิมพ์เอกสารชุดแรกซึ่งกลศาสตร์ควอนตัมเป็นรูปแบบที่ชัดเจนที่เรายังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน แนวคิดหลักคือวัตถุที่คูณ วัตถุที่แสดงถึงตัวแปรที่เราสามารถวัดได้ในการทดลอง ควรถูกมองว่าเป็นการดำเนินการ แน่นอน การทดลองคือการดำเนินการ แม้ว่าผลลัพธ์จะเป็นตัวเลขก็ตาม
ด้วยการตีความนี้ จึงไม่น่าแปลกใจที่ลำดับความสำคัญ: เราทุกคนรู้ว่าการสวมถุงเท้าและรองเท้าให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างจากการสวมรองเท้าและถุงเท้า พบกฎง่ายๆ ข้อหนึ่งที่aคูณด้วยbแตกต่างจากbคูณด้วยaและจากนั้นกลศาสตร์ควอนตัมทั้งหมดก็ปฏิบัติตาม
ในไม่ช้า
การรวมเป็นหนึ่งเดียวกันก็พบวิธีของชโรดิงเงอร์ในการทำกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งสถานะของระบบจะแสดงด้วยคลื่นซึ่งความแรงให้ความน่าจะเป็นของผลการวัดที่แตกต่างกันที่เป็นไปได้ ในชั่วขณะหนึ่ง ดูเหมือนว่าสิ่งนี้จะแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงจากเฟรมเวิร์กที่ไฮเซนเบิร์กเคยใช้
แต่ก็ปรากฏให้เห็นอย่างรวดเร็วว่าในความเป็นจริง แต่ละอันเป็นตัวแทนของโอเปอเรเตอร์ ในลักษณะที่แตกต่างกัน มันดูน่าอัศจรรย์ สมการไดแรคแม้ว่าจะยอดเยี่ยม ในคำพูดของไอน์สไตน์ “การนำเสนอกลศาสตร์ควอนตัมที่สมบูรณ์แบบที่สุดในเชิงตรรกะ” นี่คือการปรับโครงสร้างทางฟิสิกส์ซึ่งเป็นที่ยอมรับว่า
เพิ่งถูกค้นพบ ผลงานหลักของ Dirac เกิดขึ้นในอีกหลายปีต่อมา เมื่อ (ยังอยู่ในวัยยี่สิบกลางๆ) เขาได้ค้นพบสิ่งที่น่าทึ่งที่สุดก่อนกลศาสตร์ควอนตัม มีการปฏิวัติทางฟิสิกส์อีกครั้ง โดยการค้นพบของไอน์สไตน์ในปี พ.ศ. 2448 ว่ากลศาสตร์ของนิวตันล้มเหลวสำหรับสสารที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เข้าใกล้แสง
เพื่อให้ได้สิ่งที่ถูกต้อง เวลาจะต้องถือว่าไม่แน่นอนอีกต่อไป: ก่อนและหลังจะต้องรวมเข้าด้วยกันเป็นพิกัดที่สี่ เช่นเดียวกับพิกัดเชิงพื้นที่สามพิกัดที่คุ้นเคยซึ่งอธิบายด้านข้าง ไปข้างหน้า และ ถอยหลังและขึ้นและลง เช่นเดียวกับสิ่งที่หันข้างและสิ่งที่ไปข้างหน้าและข้างหลังที่เปลี่ยนไปเมื่อคุณหมุน
ดังนั้นเวลาจะปะปนกับอีกสามพิกัดเมื่อคุณเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว ตอนนี้ ในปี ค.ศ. 1920 กลศาสตร์ควอนตัมปรากฏขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่ากลศาสตร์ของนิวตันล้มเหลวด้วยวิธีที่ต่างออกไปอย่างไร: บนสเกลระดับจุลภาค คำถามเกิดขึ้น: อะไรคือฟิสิกส์ของอนุภาคที่มีขนาดเล็กและเคลื่อนที่เร็วในเวลาเดียวกัน?
นี่เป็นคำถามเชิงปฏิบัติ: อิเล็กตรอนในอะตอมมีขนาดเล็ก และพวกมันเคลื่อนที่เร็วพอที่กลศาสตร์ควอนตัมใหม่จะคลาดเคลื่อนเล็กน้อย เนื่องจากมันถูกสร้างให้มีขอบเขตขนาดใหญ่พอๆ กับกลไกของนิวตันแทนที่จะเป็นของไอน์สไตน์ ตั้งแต่เริ่มต้น ผู้คนพยายามสร้างทฤษฎีควอนตัมที่สอดคล้อง
กับทฤษฎีสัมพัทธภาพ แต่ล้มเหลวในการเอาชนะอุปสรรคทางเทคนิค โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความพยายามของพวกเขาให้ความน่าจะเป็นที่เป็นจำนวนลบ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไร้สาระ อย่างน้อยก็ในความหมายปกติของความน่าจะเป็น คำถามคือ: คลื่นควอนตัมประเภทใดที่ถูกต้องในการอธิบายอิเล็กตรอน
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
