Квантовая физика: Основы квантовой механики. Атомная физика. Твердое тело. Физика ядра и элементарных частиц. Формализмы и альтернативные формулировки

В классической физике существует две формальные теории для описания физически явлений. Первая — механика — имеет дело с движением частиц. Вторая — электромагнитная теория — рассматривает электрические и магнитные поля. Связь полей E⃗, B⃗ и заряженной частицы q, движущейся со скоростью v⃗, выражается формулой Г. Лоренца для силы взаимодействия F⃗ = q(E⃗ + v⃗ × B⃗ ). При этом можно предсказать, когда будет находиться именно эта частица именно в этой точке траектории. Одним из основных принципов квантовой механики является недетерминированность, из которой следует вероятность. Нет возможности предсказать точно будущее положение и импульс частицы, нет способа отличить одну частицу от другой частицы того же сорта, нет различия между квантами электромагнитного излучения одной и той же частоты. На новых принципах, сформулированных М. Планком, Л. де Бройлем, В. Гейзенбергом, В. Паули, Э. Ферми, А. Эйнштейном, Д. Гильбертом была построена квантовая механика, изменившая представления о тех кирпичиках, из которых строится мир, и о связи между ними. И несмотря на вероятностную трактовку результатов измерений, объяснения и предсказания квантовой механики очень конструктивны и эффективны в сравнении с классической физикой. Достаточно сказать, что третья и четвертая научные революции, имеющие реальные социальные последствия, имеют в своих истоках квантовые представления об окружающем мире. Учебное пособие написано по материалам лекций заключительной части курса общей физики, читаемого авторами на протяжении многих лет в Московском авиационном институте. Оно включает разделы, в которых излагаются начала квантовой физики, основы квантовой механики, атомной физики, физики твердого тела, физики ядра и элементарных частиц. Некоторые вопросы, относящиеся к формализму вычислений квантовой механики для атомной физики, выходящие за рамки стандартной программы курса, и обзор современных интерпретаций подходов квантовой механики выделены в приложения. В книге достаточно много схем, иллюстраций и научно-технических пояснений, сопровождающих текст. Пособие предназначено для студентов, аспирантов, инженеров, младших научных сотрудников.