Chi ha stabilito il quadro per la meccanica quantistica?
doc-8506
Von Neumann è stato il primo a stabilire un quadro matematico rigoroso per la meccanica quantistica, noto come assiomi Dirac-von Neumann, con il suo lavoro del 1932 Matematica Fondamenti matematici della Meccanica Quantistica. Dopo aver completato l' assiomatizzazione della teoria del set, cominciò a confrontarsi con l' assiomatizzazione della meccanica quantistica. Si rese conto, nel 1926, che uno stato di un sistema quantistico poteva essere rappresentato da un punto in uno spazio (complesso) Hilbert che, in generale, poteva essere infinite-dimensionale anche per una singola particella. In questo formalismo della meccanica quantistica, le grandezze osservabili come la posizione o il momento sono rappresentate come operatori lineari che agiscono sullo spazio di Hilbert associato al sistema quantistico.
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doc-12268
Un terzo tipo di soluzione al problema della direzione del tempo, anche se molto meno rappresentato, sostiene che le leggi non sono simmetriche. Ad esempio, alcuni processi della meccanica quantistica, relativi alla debole forza nucleare, non sono reversibili nel tempo, tenendo presente che quando si tratta di meccanica quantistica la temporalità reversibilità comprende una definizione più complessa. Ma questo tipo di soluzione non è sufficiente perché 1) i fenomeni temporali simmetrici nella meccanica quantistica sono troppo pochi per rendere conto dell' uniformità della macroscopia time-asymmetria e 2) si basa sull' ipotesi che la meccanica quantistica sia la descrizione finale o corretta dei processi fisici.
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doc-7393
L' inizio del XX secolo ha portato l' inizio di una rivoluzione in fisica. È stato dimostrato che le teorie di Newton di lunga data non erano corrette in tutte le circostanze. A partire dal 1900, Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr e altri svilupparono teorie quantistiche per spiegare vari risultati sperimentali anomali, introducendo livelli energetici discreti. Non solo la meccanica quantistica mostrava che le leggi del moto non si tenevano su piccole scale, ma ancor più inquietante, la teoria della relatività generale, proposta da Einstein nel 1915, mostrava che lo sfondo fisso dello spazio-tempo, da cui dipendevano sia la meccanica newtoniana che la relatività speciale, non poteva esistere. Nel 1925, Werner Heisenberg ed Erwin Schrödinger formularono la meccanica quantistica, che spiegò le precedenti teorie quantistiche. L' osservazione di Edwin Hubble nel 1929 che la velocità alla quale le galassie si allontanano correla positivamente con la loro distanza, portò alla comprensione che l' universo si sta espandendo e alla formulazione della teoria del Big Bang di Georges Lemaître.
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doc-9759
Alcuni fisici e scrittori scientifici moderni, come Paul Davies e John Gribbin, hanno sostenuto che il materialismo è stato smentito da alcune scoperte scientifiche in fisica, come la meccanica quantistica e la teoria del caos. Nel 1991, Gribbin e Davies pubblicarono il loro libro Il mito della materia, il cui primo capitolo,"La morte del materialismo", conteneva il seguente passaggio: meccanica quantistica e teoria del caos.
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doc-5287
Nella meccanica quantistica, l' energia è definita in termini di operatore energetico come derivato temporale della funzione d' onda. L' equazione di Schrödinger equipara l' operatore energetico all' energia totale di una particella o di un sistema. I suoi risultati possono essere considerati come una definizione di misurazione dell' energia nella meccanica quantistica. L' equazione di Schrödinger descrive la dipendenza spaziale e temporale di una funzione ondulatoria (non relativistica) in lenta evoluzione dei sistemi quantistici. La soluzione di questa equazione per un sistema legato è discreta (un insieme di stati consentiti, ciascuno caratterizzato da un livello energetico) che si traduce nel concetto di quanta. Nella soluzione dell' equazione di Schrödinger per qualsiasi oscillatore (vibratore) e per le onde elettromagnetiche sotto vuoto, gli stati energetici risultanti sono correlati alla frequenza in base alla relazione di Planck:  (dove  è la costante di Planck e la frequenza). Nel caso di un' onda elettromagnetica questi stati energetici sono chiamati quanta di luce o fotoni.
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doc-7651
Una descrizione più accurata dell' atomo di idrogeno deriva da un trattamento puramente quantistico meccanico che utilizza l' equazione di Schrödinger, l' equazione di Dirac o anche la formulazione integrale del percorso Feynman per calcolare la densità di probabilità dell' elettrone intorno al protone. I trattamenti più complicati permettono i piccoli effetti di relatività speciale e polarizzazione sotto vuoto. Nel trattamento meccanico quantistico, l' elettrone in un atomo di idrogeno allo stato di terra non ha alcun momento angolare: un' illustrazione di come la concezione "orbita planetaria" del moto dell' elettrone differisce dalla realtà.
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doc-16809
Nella meccanica quantistica e nella teoria del campo quantistico, il vuoto è definito come lo stato (cioè la soluzione alle equazioni della teoria) con la minore energia possibile (lo stato del suolo dello spazio di Hilbert). Nell' elettrodinamica quantistica questo vuoto è chiamato' vuoto QED' per distinguerlo dal vuoto della cromodinamica quantistica, indicato come vuoto QCD. Il vuoto QED è uno stato in cui non ci sono particelle importanti (da cui il nome) e non ci sono fotoni. Come descritto sopra, questo stato è impossibile da raggiungere sperimentalmente. (Sempre se ogni particella di materia potesse in qualche modo essere rimossa da un volume, sarebbe impossibile eliminare tutti i fotoni del corpo nero).
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doc-13776
Ha raggiunto un punteggio perfetto sugli esami di ingresso alla Princeton University della scuola di laurea in matematica e fisica, un' impresa senza precedenti, ma ha fatto piuttosto male sulla storia e porzioni inglesi. Al primo seminario di Feynman hanno partecipato Albert Einstein, Wolfgang Pauli e John von Neumann. Ricevette un dottorato di ricerca da Princeton nel 1942; il suo consulente di tesi era John Archibald Wheeler. La tesi di Feynman applicava il principio dell' azione stazionaria ai problemi della meccanica quantistica, ispirata dal desiderio di quantizzare la teoria dell' assorbitore Wheeler-Feynman dell' elettrodinamica, ponendo le basi per l' approccio "integrale" del percorso e i diagrammi di Feynman, e si intitolava "Il principio dell' azione minore nella meccanica quantistica".
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doc-8484
John von Neumann (/v? n? n? n? n? m? m? n/; ungherese: Neumann János Lajos, pronunciato[? n? n jm? n? ja? n? ja? no? l? l jo?]; 28 dicembre 1903 - 8 febbraio 1957) era un matematico, fisico, inventore, scienziato informatico e polimato ungherese-americano. Ha apportato importanti contributi a una serie di settori, tra cui la matematica (fondamenti di matematica, analisi funzionale, teoria ergodica, teoria ergodica, geometria, topologia e analisi numerica), la fisica (meccanica quantistica, idrodinamica, dinamica dei fluidi e meccanica statistica quantistica), l' economia (teoria dei giochi), l' informatica (architettura di Bon Neumann, programmazione lineare, auto-replicatori, calcolo stocastico) e statistiche.
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doc-8509
In un famoso articolo del 1936 con Garrett Birkhoff, il primo lavoro mai realizzato per introdurre le logiche quantistiche, von Neumann e Birkhoff dimostrarono per prima cosa che la meccanica quantistica richiede un calcolo propositivo sostanzialmente diverso da tutte le logiche classiche e isolò rigorosamente una nuova struttura algebrica per le logiche quantistiche. Il concetto di creare un calcolo propositivo per la logica quantistica è stato delineato per la prima volta in una breve sezione del lavoro di von Neumann del 1932, ma nel 1936, la necessità del nuovo calcolo propositivo è stata dimostrata attraverso diverse prove. Ad esempio, i fotoni non possono passare attraverso due filtri successivi polarizzati perpendicolarmente (ad esempio, uno orizzontale e l' altro verticale), e quindi, a fortiori, non possono passare se un terzo filtro polarizzato diagonalmente viene aggiunto agli altri due, prima o dopo di loro nella successione, ma se il terzo filtro viene aggiunto tra gli altri due, i fotoni passeranno effettivamente attraverso. Questo fatto sperimentale è traducibile in logica come nonmutatività della congiunzione. E' stato anche dimostrato che le leggi di distribuzione della logica classica, e non sono valide per la teoria quantistica.
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doc-15998
Il tempo sembra avere una direzione: il passato è alle spalle, fisso e immutabile, mentre il futuro è avanti e non necessariamente fisso. Eppure, per la maggior parte, le leggi della fisica non specificano una freccia del tempo, e permettono a qualsiasi processo di procedere sia in avanti che all' indietro. Si tratta generalmente di una conseguenza del fatto che il tempo è modellato da un parametro del sistema in fase di analisi, dove non esiste un "tempo adeguato": la direzione della freccia del tempo è talvolta arbitraria. Esempi di ciò sono la Seconda legge della termodinamica, che afferma che l' entropia deve aumentare nel tempo (vedi entropia); la freccia cosmologica del tempo, che punta lontano dal Big Bang, la simmetria CPT e la freccia radiativa del tempo, causata dalla luce che viaggia solo in avanti nel tempo (vedi cono di luce). Nella fisica delle particelle, la violazione della simmetria CP implica che ci dovrebbe essere una piccola asimmetria nel tempo di bilanciamento per preservare la simmetria CPT come sopra indicato. La descrizione standard della misura nella meccanica quantistica è anche asimmetrica nel tempo (vedi Misura nella meccanica quantistica).
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