Номер 2, страница 237 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 51. Элементарные понятия квантовой механики. Глава 5. Строение вещества - номер 2, страница 237.

Условие.

2. Перечислите основные отличия квантовой механики от классической.

Решение.

Решение 2.

Решение

Квантовая механика и классическая механика — два фундаментальных раздела физики, описывающих движение и взаимодействие тел, но на совершенно разных масштабах и с использованием принципиально разных подходов. Ниже перечислены их ключевые отличия.

1. Дискретность (квантование) физических величин
В классической механике считается, что физические величины, такие как энергия, импульс или момент импульса, являются непрерывными, то есть могут принимать любое значение из некоторого диапазона. В квантовой механике эти же величины для связанных систем (например, для электрона в атоме) являются квантованными — они могут принимать только определённые, дискретные значения. Переход между этими значениями (уровнями) происходит скачкообразно.
Ответ: В отличие от непрерывности физических величин в классической механике, в квантовой механике многие из них (например, энергия связанной частицы) принимают только дискретные, квантованные значения.

2. Корпускулярно-волновой дуализм
Классическая физика строго разделяет все объекты на частицы (которые локализованы в пространстве и движутся по траекториям) и волны (которые распределены в пространстве и характеризуются длиной волны и частотой). Квантовая механика вводит принцип корпускулярно-волнового дуализма, согласно которому любой микрообъект (электрон, фотон и т.д.) обладает одновременно и свойствами частицы, и свойствами волны. В одних экспериментальных условиях он проявляет себя как частица, в других — как волна.
Ответ: Квантовая механика описывает объекты через корпускулярно-волновой дуализм, в то время как классическая механика рассматривает частицы и волны как два совершенно разных и несовместимых типа объектов.

3. Вероятностный характер описания
Классическая механика является детерминистической теорией. Зная начальные условия (координаты и импульсы всех тел) и действующие на них силы, можно однозначно предсказать их положение и скорость в любой последующий момент времени. Квантовая механика носит фундаментально вероятностный характер. Состояние системы описывается волновой функцией $\Psi$, а квадрат ее модуля ($|\Psi|^2$) определяет плотность вероятности найти частицу в той или иной точке пространства. Невозможно точно предсказать результат единичного измерения, можно лишь вычислить вероятности различных исходов.
Ответ: Классическая механика детерминистична (предсказывает точные траектории), а квантовая механика вероятностна (предсказывает лишь вероятности нахождения частицы в определённом состоянии или месте).

4. Принцип неопределенности
В рамках классической механики теоретически возможно одновременно измерить и координату, и импульс частицы с любой сколь угодно высокой точностью. В квантовой механике действует принцип неопределенности Гейзенберга, который накладывает фундаментальное ограничение на точность одновременного измерения пар сопряженных величин. Например, для координаты $x$ и соответствующей проекции импульса $p_x$ соотношение неопределенностей имеет вид: $\Delta x \cdot \Delta p_x \geq \frac{\hbar}{2}$. Это означает, что чем точнее мы измеряем положение частицы, тем менее определённым становится её импульс, и наоборот.
Ответ: В квантовой механике, в отличие от классической, существует принципиальный предел точности одновременного измерения определённых пар физических величин (например, координаты и импульса).

5. Роль процесса измерения
В классической физике предполагается, что процесс измерения является пассивным и не влияет на измеряемую систему, либо его влияние можно учесть или сделать пренебрежимо малым. В квантовом мире акт измерения — это активное вмешательство, которое необратимо изменяет состояние системы. До измерения система может находиться в суперпозиции нескольких состояний, а в результате измерения происходит так называемый коллапс волновой функции, и система "выбирает" одно из возможных состояний.
Ответ: В квантовой механике измерение активно влияет на систему и изменяет её состояние, тогда как в классической механике измерение считается пассивным процессом.

6. Квантовая запутанность и нелокальность
Это явление, у которого нет аналога в классической физике. Две или более квантовые частицы могут быть "запутаны" таким образом, что их состояния оказываются взаимосвязанными независимо от расстояния между ними. Измерение параметра одной частицы мгновенно определяет значение соответствующего параметра у другой. Это противоречит классическим представлениям о локальности, согласно которым события в одной точке пространства не могут мгновенно повлиять на события в другой.
Ответ: Квантовая механика допускает существование запутанных состояний, где частицы нелокально связаны друг с другом, что невозможно в рамках локальной классической физики.