Что есть электрон?

[Yu/2]

Ну это просто праздник какой-то... :)

[Rt19]

Прощу прощения - ТУПОЙ вопрос.

Что такое по вашему частица, а что такое - волна?
Если волна - такой объект, динамика которого подчиняется волновому уравнению, а частица - такой объект, траектория движения которого описывается классическими уравнениями - то электрон это И ВОЛНА, И ЧАСТИЦА. Если частица - физический объект, имеющий размеры и поверхностную границу, а волна - эффективная частица, неимеющая массы покоя - то электрон НЕ ЧАСТИЦА И НЕ ВОЛНА!!!

Определите терминологию, pls.

[Rt19]

Умные люди предложили слово ДУАЛИЗМ, то есть в ряде случаев электрон проявляет свойства, присущие волнам, а в других экспериментах - свойства частицы. И не надо городить огород, а что важнее - свойства частицы или свойства волны.

[ИСН]

Всё это правда.
А насчёт полезности квантовой химии - ну, с этим так. Если рассчитать имеющуюся молекулу, или молекулу, которую мы хотим получить и вот-вот получим - это может быть очень даже полезно. Мы узнаем, хорошая ли у неё электронная конфигурация (закрытая / открытая), если нет - то станет ли ей хорошо в виде катиона / аниона; также узнаем, какую форму имеют её HOMO и LUMO, и какие другие молекулы её за это будут любить.
Скажем, фуллерены C20 и (икосаэдрической симметрии) C80 неустойчивы сами по себе, потому что open-shell, а C60 устойчив. Зато C80 будет устойчив, если ему подарить 6 электронов. И правда - известны соединения типа Sc3N@C80.
(И не говорите мне, что это утверждение содержалось в оригинальных статьях 70-х годов - во-первых, про эндоэдралы там не было ничего, во-вторых, оно было независимо пересчитано постфактум, уже после нахождения Sc3N@C80 в масс-спектре, потому что пересчитать Хюккеля было гораздо быстрее, чем искать какие-то старые русские и японские статьи).

[Andy]

Умные люди предложили слово ДУАЛИЗМ, то есть в ряде случаев электрон проявляет свойства, присущие волнам, а в других экспериментах - свойства частицы. И не надо городить огород, а что важнее - свойства частицы или свойства волны.

Коллеги, ну вот снова начали...
Что такое дуализм и волновые свойства электрона абсолютно точно написал Nord:

Квантовая механика говорит, что вероятность обнаружения двух частиц (неважно каких, со внутренней структурой или без) в малой области пространства (если хотите, в точке) складывается не из вероятностей их нахождения по отдельности, а из квадрата суммы т.н. амплитуд вероятностей, в точности, как для волн складываются не интенсивности (пропорциональные квадрату амплитуд), а сами амплитуды, кои, как известно, могут иметь различные фазы. Т.е. наблюдается интерференция. В этом и есть проявления этого самого дуализма. Все остальное - от лукавого.

[Himera]

В скобках замечу, что дискуссия о дуализме очень напоминает экзамен по квантовой механике. У каждого экзаменатора своё восприятие понятия "дуализм", поэтому подобный вопрос в билете - редкая подстава. Некоторые коллеги Rt19 и Norda вряд ли оценили бы приведённые здесь определения выше, чем на два. Впрочем, это не единственный вопрос физики, трактуемый неоднозначно, - каков физический смысл оператора? Здесь тоже можно долго разговаривать...

А вообще, IMHO, дуализм - скорее исторический вопрос. Я осознавал квантовую механику, минуя это понятие: и ничего вроде - живой...

[Nord]

Ну-ка,ну-ка, покажите-ка мне того коллегу, кто будет несогласен?

[Himera]

Хрустов Владимир Фёдорович... промывал мне мозги на тему этого дуализма раза четыре. Его позиция более или менее совпадает с концепцией Бора: наблюдая за тем или иным объектом, мы определённым образом на этот объект влияем. Поэтому, в зависимости от нашего влияния, будет казаться, что один и тот же объект является частицей или волной. Только так, всё остальное называет ерундой - проверено несколько раз.

[Nord]

А как это противоречит тому, что я сказал? У волны тоже нет понятия частоты в данный момент времени. И вообще, т.н. "соотношение неопределенностей" для волн есть самое естественное свойство - нельзя с помощью волны определить объект протяженностью, сравнимой с ней не передав ему определенного импульса.
А эти все умозрительные эксперименты... Справедливо критикуют эту точку зрения за то, что она привязывает невозможность существования чего-то к невозможности это чего-то измерить, а отсюда прямой путь к (с моей точки зрения философски ложной, но, повторюсь, это мое скромное мнение) концепции ИНСТРУМЕНТАЛИЗМА, дескать, длина - это то, что меряет моя линейка.
Еще раз: мое утверждения состоит в том, что концепция частица-волна зиждется на том, что вводится понятие амплитуды вероятности, которая порождает явления (в частности интерференцию), схожие со свойствами волн в упругих телах или волн электромагнитных.
А саму квантовую механику можно вообще формулировать без волновых функций. (помянем, опять-таки тов. Гайзенберга)

И вообще (опять выражу свое скромное мнение), что вся квантовая механика - скажем политкорректно - не слишком эффективная теория, поскольку основной своей целью ставит поиск волновой функции - объекта ненаблюдаемого. Да это бы было полбеды! Очень трудно сформулировать задачу так, чтобы, скажем, заниматься ТОЛЬКО зависимостью одной величины от времени. Зачем, спрашивается надо, искать волновую функцию, заданную в конфигурационном пространстве (пополненном всякими спинами), чтобы потом, проинтегировав (при расчете средних от операторов) вновь ПОТЕРЯТЬ ОГРОМНОЕ количество информации?

[Nord]

Да, кстати, у меня родилась ослабленная форма корпускулярно-волнового дуализма, тесно связанная с инструментализмом (то, как мы измеряем)
Если окружающие нас тела (я имею ввиду атомно-молекулярный уровень) преимущественно взаимодействуют с электромагнитным полем в виде волн, то не следует ли невозможность точного одновременного определения импульса и координаты частиц из того, что само электромагнитное поле распространяется в виде волн?
Т.е. наше волновое описание частиц связано НЕ с их имманентными волновыми своиствами, а с тем, как мы измеряем, точнее, какими средствами при измерениях мы пользуемся?

[Himera]

Да я бы как раз сказал, что все эти точки зрения друг другу не противоречат. Просто местами идея проведена "аккуратнее", местами - грубее. Речь шла о другом - этому самому дуализму придают чересчур серьёзное значение. Помню, как нас лекции две подряд грузили именно в ключе твоих рассуждений - амплитуды вероятности для "волн материи". А в принципе - нафиг? Ну есть волновая функция - математический объект, взятый с потолка точно также как уравнение Шредингера. Работают - и слава Богу...

PS. А вот упёртость в вопросе формулировок, к сожалению, есть. Либо так, как я сам говорю, либо никак - в случае Хрустова и дуализма проявлялось особенно ярко. А вот пример с физическим смыслом операторов - это ещё один твой "коллега" загибал... Час от часу не легче, в общем;)

[Nord]

Так я сам только "за", если начнут аккуратно делить мух и котлет, т.е. исследовать физический смысл тех величин, которые являются описанием актуально существующей действительности и не пытаться одухотворить те, что к этой действительности не соответствуют. Беда только в том, что там, где обыденная интуиция не работает отделить первое от второго, мягко скажем, нелегко...

[Micalbob]

Я просто от одного физика-теоретика тут слышал, как он решил задачу про горение электрической дуги точно, а до этого все кто пытались решить эту задачу придумывали кучу эмпирических законов и аксиом.[/quote]
Это может быть вполне в тему к электрону. Исходя из теории эктонов Месяца, объясняющей пробой, искру и дугу в ввакууме электроны испускаются электродами порциями, а не по одиночке. (Г.А. Месяц. Эктоны в вакуумном разряде: пробой, искра дуга. М.: Наука, 2000). Нужно ли индивидуализировать электроны в атомах и молекулах для объяснения химических свойств?
Уставший, но гордый Nord не пожелал откликнуться. Вопрос к квантам - это не в первую очередь к дуализму электрона, а к модели строения атома, т.к. именно из нее лепится все остальное в теории химической связи.
Если уважаемый Nord с устатку не желает представлять пару САМЫХ крутых достижений квантов, то может он после отдыха соизволит что-либо высказать в поддержку современной модели атома. Можете ли Вы перечислить базовые эксперименты? Только, если можно, посерьезнее.

[Павел]

Самые крутые достижения выделить трудно. Вот я не смогу выделить самые крутые достижения органической или неорганической химии. А насчёт бесполезности квантов вообще по-моему бред. Их достижениями начинают со школы пичкать, откуда по вашему гантельки p - орбиталей берутся. Без них химики не сильно бы от поваров отличались. Я думаю, если старик Мур со воим законом был прав, то от квантов непременно настанет страшная польза.

[Nord]

Уставший, но гордый Nord не пожелал откликнуться.

Не, ну Вы настойчивый молодой человек!
Поясняю. Ценность квантовой механики как теоретического раздела физики в том, что она (перечисляю только то, что она сделала для химии):
1. Объяснила природу химической связи. Ответила почему и насколько прочно связываются атомы между собой. Дает возможность количественного расчета величин энергий этих связей.
2. Объяснила, природу изомерии (выражение интуитивной концепции Бутлерова о зависимости свойств от строения). Это совсем не мало. Объяснила термины "равновестная структура молекулы", "изомер", позволила оценивать энергии, необходимые для превращения одного изомера в другой.
3. Теория взаимодействия молекул с полем. Причины появления спектров, причины поглощения молекулами электромагнитного излучения в разных частотных диапазонах, связала наблюдаемые характеристики спектров (положения и интенсивности линий) со своиствами молекулярной системы (строение и энергетическое состояние). Самое вкусное здесь - спектроскопия на ИНДУЦИРОВАННЫХ уровнях - ЯМР и ПМР - целиком заслуга квантовой механики.
4. Причины реакционной активности молекул и ее количественные характеристики - связь константы скорости со своиствами продуктов и реагентов.
Кроме того, она не только объяснила сущность многох, используемых химиками понятий, но и определила границы их применимости. Кроме того, четко очерчены граници применимости самой квантовой механики, т.е. можно указать случаи, когда она НЕ будет работать хорошо. Классический пример - расчеты с релятивистскими поправками, когда к простой кулоновской схеме взаимодействия частиц в молекуле прибавляется весь спектр магнитных взаимодействий и связи массы с энергией.
Еще раз подчеркну, что именно квантовой механикой ОБОСНОВАНЫ и ПОДТВЕРЖДЕНЫ многие концепции химии, возникшие умозрительно, а также установлены ГРАНИЦЫ ПРИМЕНИМОСТИ этих понятий.


Теперь о том, что можно посчитать, то есть то, что интересно "практикам". Это более молодой раздел, т.к. достаточно мощные компьютеры появились чуть более 30 лет назад. Вкратце, можно посчитать равновесные геометрии частиц малых и средних размеров (где-то на фуллерене находится граница), спектр УФ, ИК и КР молекул тех же размеров, переходные состояния для классических расчетов констант скоросей по ТАК, g-тензоры в ЭПР и спин-спиновой ресщепление в ЯМР и точную квантовую динамику малоатомных (3-4 атома, можно более, но с определенными приближениями) молекул.

Уф, конечно, это не все, но я уже окончательно устал.

[Nord]

Так, предупреждаю постоянных участников форума: не нервничать! вопрос провокационный:

Не находит ли уважаемый Micalbob, что ВСЕ инструментальные методы в ЛЮБОМ разделе химии используют теоретические основы из квантовой механики? Или он, гордый синтетик, предпочтет ИК, ЯМР(ПМР) и УФ спектр реакционной смеси увлекательному элементному анализу, с предварительным выделением в-ва из реакционной смолы с тем, чтобы получив брутто формулу, думать, какое же, черт побери, соединение он получил?

[eukar]

какое же, черт побери, соединение он получил?

хлорид натрия

(старая байка, но пришлось недавно вспомнить... не, потом-то смешно было

[Micalbob]

[Не находит ли уважаемый Micalbob, что ВСЕ инструментальные методы в ЛЮБОМ разделе химии используют теоретические основы из квантовой механики?
Нет не находит. Это абсурд.

предпочтет ИК, ЯМР(ПМР) и УФ спектр реакционной смеси увлекательному элементному анализу, с предварительным выделением в-ва из реакционной смолы с тем, чтобы получив брутто формулу, думать, какое же, черт побери, соединение он получил?[/quote]
Метод зависит от исследуемого вещества.
Вы упустили еще хроматографию и масс-спектроскопию.

[Satyros]

Хммм... Квантор всеобщности рушится одним контрпримером.

Micalbob, может быть, вместо написания пафосных речей про "абсурд", стоило этот самый контрпример привести?

[Nord]

[Не находит ли уважаемый Micalbob, что ВСЕ инструментальные методы в ЛЮБОМ разделе химии используют теоретические основы из квантовой механики?
Нет не находит. Это абсурд.

ОК, приводим примеры. Найдете парочку - сдамся.
Пожалуй почти готов согласиться на хроматографию... Но здесь могу поспорить о понятии "инструментальный". Если хроматограмму можно сделать на бумажке, то попробуйте без специально сконструированных приборов снять хоть какой-нибудь спектр.
Нет, правда, любой метод, работающий с веществом на уровне молекул - связан и завязан на кванты.