2014-02-13
1509
Универсальные корреляции между флуктуациями в неклассической физике.
Граница между микромиром, чувствительным к квантовому воздействию, и макромиром, чувствительным к тепловому воздействию, не всегда связана с различием между малыми и большими по размерам объектами. Более того, можно представить ситуации, при которых было бы необходимо одновременно учитывать флуктуации, порождаемые как квантовым, так и тепловым неконтролируемым воздействием. Типичный пример – это электромагнитное излучение в полости в условиях теплового равновесия. С его анализа, выполненного Планком, началось развитие неклассической физики. Тем самым возникает потребность в универсальном описании корреляции между флуктуациями в неклассической физике в целом.
На самом деле подобная проблема впервые была рассмотрена Э. Шредингером еще в 1930 году. Исходя из некоторых общих соображений о свойствах состояний в неклассической физике, он получил универсальное соотношение неопределенностей (СН) Шредингера, позволяющее в принципе учесть возможность проявления в природе двух указанных типовкорреляциимежду флуктуациями; физических характеристик объектов и их состояний. СН Шредингера имеют вид
(∆A)(∆B)>R A В (11.6),
где ∆А и ∆В дисперсии физических характеристик А и В, а Rab — обобщенная мера корреляции этих флуктуации.
Таким образом, СН Гейзенберга в микромире и СН Эйнштейна в макромире – это частные случаи универсальных СН Шредингера, характерных для неклассической физики в целом.
Флуктуации связаны с неравновесными процессами. В системах заряженных частиц они проявляются как хаотические изменения потенциалов, токов или зарядов; обусловлены как дискретностью электрического заряда, так и тепловым движением носителей заряда. Эти флуктуации являются причиной электрических шумов и определяют предел чувствительности приборов для регистрации слабых электрических сигналов.
Флуктуации велики в критической точке равновесия жидкости – пар.
Таким образом, корреляции между флуктуациями характеристик объектов и состояний представляют собой важнейшую особенность целостного описания природы в неклассической физике.
Контрольные вопросы:
а. Флуктуация импульса и координаты.
б. Дисперсия импульса.
в. Квантовые числа.
г. Энергия е и температура Т.
2. Что такое волна де Бройля?
а. Частица, обладающая импульсом и волновыми свойствами.
б. Частица, имеющая определенную длину волны.
в. Электрон, обладающий корпускулярным-волновым дуализмом.
г. Фотон.
3. Как проявляется целостность состояния фотонов при аннигиляции электрон-позитронной пapы?
а. Появление специфических свойств состояния систем одинаковых микрочастиц.
б. К изменению состояния и тем самым сказывается на свойствах второго фотона.
в. Целостность исходного состояния не нарушается.
г. Возникают два фотона, имеющие одинаковую энергию и летящие в противоположных направлениях.
4. Чем отличается поведение системы бозонов от системы фермионов?
а. Материя на макроуровне, существующая в двух качественно различных формах.
б. Квантоводинамическим состоянием.
в. Электромагнитной волной.
г. Взаимная непроницаемость макроскопических тел.
5. В чем проявляется целостность состояния этих систем?
а. Целым спином.
б. Нет предельного состояния классического электронного поля.
в. Взаимная непроницаемость.
г. Свой вариант ответа.
6. Какими особенностями обладает состояние теплового равновесия?
а. Возникающее макросостояние не зависит от начальных условий, тепловое равновесие устойчиво, для его задания достаточно фиксировать всего несколько физических величин.
б. Не зависит от начальных свойств с течением времени.
в. Зависит от свойств отдельного атома.
г. Содержит огромное число атомов.
7. В чем различие между детерминированным и стохастическим движениями?
а. Степень неупорядоченности макросистемы.
б. Энтропия.
в. Постоянная Больцмана.
г. Постоянная Планка.
8. Как проявляется ограничение воздействия на макроуровне природы?
а. Постоянной Больцмана.
б. Корреляцией.
в. СНЭйнштейна.
г. Энтропия макросистемы.
9. Что такое энтропия?
а. Мера неупорядоченности макрообъекта.
б. Медленное прохождение газа под действием перепада давления сквозь дроссель.
в. Внешняя работа, совершаемая газом.
г. Взаимодействие молекул.
10. Как энтропия изменяется в равновесных процессах?
а. Равна нулю.
б. Линейно возрастает.
в. Принимает максимальное значение.
г. Остается неизменной.
11. Какие типы корреляции между флуктуациями вам известны?
а. Альтернативные.
б. Неальтернативные.
в. Универсальные.
г. Все выше перечислены.
12. СН Гейзенберга имеет вид:
а. 
б. 
в. 
г. 
13. СН Эйнштейна имеет вид:
а. ∆E ∆ B >кв
б. ∆E ∆ B <кв
в. ∆E ∆ B = кв
г. ∆E ∆ B =0
14. Где наблюдаются корреляции между флуктуациями физических характеристик объектов и их состояний?
а. На макроуровне.
б. На микроуровне.
в. Все вышеперечисленные.
15. СН Шредингера имеют вид:
а. (∆A)(∆B)>R A В
б. (∆A)(∆B)<R A В
в. (∆A)(∆B)=R A В
г. (∆A)(∆B)=0
16. В каких проблемах физики учет флуктуации существен?
а. Измерение характеристик микрообъектов в квантовой физике в так называемых несобственных состояниях, когда эти флуктуации могут быть немалыми.
б. Ситуации, когда число частиц в объекте мало (мезоскопические явления, нанотехнологии).
в. Критические состояния и фазовые переходы, когда даже малые флуктуации приводят к заметным последствиям (например, опаллесценция вблизи критической точки в системе «жидкость-пар»).
г. Случаи, когда вследствие симметрии средние значения характеристик макро- и микрообъектов тождественно равны нулю.
д. Все вышеперечисленные.
