Что есть электрон?

[nanochemist]

Народ! Уже несколько лет я доказываю в своем универе (МарГУ), что электрон это частица. А наша преподша говорит, что он волна. К нам приезжал Степанов Н.Ф. и сказал, что все же это частица.

[Леонид]

Ты что никогда про дуализм не слышал?
Вроде с этим никто и не спорит в наше время.

[nanochemist]

Ты что никогда про дуализм не слышал?
Вроде с этим никто и не спорит в наше время.

Вот фрагмент лекции по квантовой механике в Кембриджском университете:

A note on wave-particle duality
One of the things that mystifies the beginner in quantum mechanics is the idea of `wave-particle duality' - the idea that quantum entities are sometimes particles and sometimes waves, depending on the circumstances.
This is a confusing and unnecessary idea.
An electron, for example, is a particle. As far as we know, it is a point particle with no internal structure. Nuclei do have internal structure, but as far as chemistry is concerned they can usually be treated as point particles too.
However the behaviour of any of these particles is described mathematically by a wavefunction, which (as the name suggests) does have wave-like characteristics, including interference and diffraction.
To say that an electron `is' a wave in certain circumstances is like saying that a violin string `is' a wave when someone is playing the violin.

Замечание о корпускулярно-волновом дуализме
Одной особенностью, которая озадачивает новичка в квантовой механике, является идея о ‘корпускулярно-волновом дуализме’ – идея, что квантовые объекты иногда являются частицами, а иногда волнами в зависимости от обстоятельств.
Это сбивающая с толку и ненужная идея.
Электрон, например, является частицей. Насколько мы знаем, он является точечной частицей без внутренней структуры. Ядра имеют внутреннюю структуру, но, что касается химии, с ними обычно можно обращаться, также как и с точечными частицами.
Тем не менее, поведение любой из этих частиц математически описывается волновой функцией, которая (как предполагает название) имеет подобные волне характеристики, включая интерференцию и дифракцию.
Говорить, что электрон ‘является’ волной при определенных обстоятельствах подобно высказыванию, что скрипичная струна ‘является’ волной, когда кто-нибудь играет на скрипке.

[Nord]

Короче, если Вам не нравится концепция корпускулярно-волнового дуализма - которая в точности выражает ту мысль, что движение электронов описывается волноподобными уравнениями (см. Вашу же цитату) - то Вам прямой путь к вероятностной интерпретации квантовой механики...
Все происходит от того, что кому-то захотелось создать ФИЗИЧЕСКИЕ аналогии на основе аналогий математических. Возможно, Вы не слишком хорошо понимаете саму концепцию корпускулярно-волнового дуализма. Напомню, что в отличии от волн электромагнитных, волновые функции частиц НЕНАБЛЮДАЕМЫ, и, следовательно, являются лишь нашим способом описания явлений, но никак не реально существующими объектами. Более того, существуют альтернативные формулировки КМ, не использующие волновых функций - матричная механика Гайзенберга, интеграл по траекториям Фейнмана, Бом тоже что-то предлагал в свое время. Так уж сложилось, что на теперешний момент волновая формулировка оказалась наиболее удобной для проведения вычислений...
Могу привести более яркий пример - и кулоновское взаимодействие частиц, и гравитационное взаимодействие одинаковым образом (с математической точки зрения) убывают с расстоянием. Но пока, почему-то никто не проводит глубоких аналогий о близком родстве этих взаимодействий (ну, по крайней мере, до создания Единой Терии Поля )

[Micalbob]

Народ! Уже несколько лет я доказываю в своем универе (МарГУ), что электрон это частица. А наша преподша говорит, что он волна. К нам приезжал Степанов Н.Ф. и сказал, что все же это частица.

***
Вопрос интересный на химическом форуме. Какая разница (или польза от знания) для химика частица это или волна? Сможете лучше что-то рассчитать?
Модель волны-частицы похожа на две разные проекции рассматриваемого объекта. Так цилиндр, в одной проекции – это круг, а в другой прямоугольник. Возможно, на электрон следует посмотреть и с других сторон.
Вероятно, химикам не менее интересным было бы также знать природу электричества (и элементарного электрического заряда), магнетизма, гравитации, акта излучения волны-частицы (ЭМВ). Что из этих фундаментальных понятий надежно установлено? Модель атома, на которой обязано базироваться объяснение природы химической связи, надежна?
Мой контрвопрос: Какие реальные экспериментальные подтверждения в пользу современной модели атома можно привести? Атом состоит из ядра и электронного облака; заряд ядра равен количеству электронов, вращающихся вокруг него.
Может лучше отдельную тему открыть о роли модели атома в химии?

[Yu/2]

РСА: электрон - частица.
ГЭ: электрон - волна.

Таки дела. :)

[Argentinchik]

Одной особенностью, ..., является идея о ‘корпускулярно-волновом дуализме’ – идея, что квантовые объекты иногда являются частицами, а иногда волнами в зависимости от обстоятельств.
Это сбивающая с толку и ненужная идея.
Электрон, например, является частицей. Насколько мы знаем, он является точечной частицей без внутренней структуры.

Послушайте, господа химики!
У меня такое чуйство, что никто здесь толком не догоняет идею КВД (корпускуллярно-волнового дуализма). А идея его заключается как раз в том, что микрочастица (в частности, электрон) одновременно сочетает в себе и корпускуллярные и волновые свойства. В связи с этим, высказывание типа "Иногда так, а иногда по-другому (иногда частица, а иногда волна)" я считаю некорректными.
Если вы помните из курса квантовой механики и/или квантовой химии (я на втором курсе слушал и то и другое), то имеются четкие экспериментальные доказательства обоих типов свойств электрона.
Постулат об одновременной и непрерывной сочетаемости волновых и корпускуллярных свойств электрона был принят еще на заре квантовой механики. Тогда же ученые договорились вообще не ставить вопрос о том, как устроена частица, которая по совместительству является одновременно и волной. То есть вопрос о структуре электрона на сегодняшний день остается открытым. Как устроен электрон не знает никто! Поэтому утверждать, что электрон является точечной частицей без внутренней структуры, на мой взгляд, тоже не очень корректно!

[Леонид]

Одной особенностью, ..., является идея о ‘корпускулярно-волновом дуализме’ – идея, что квантовые объекты иногда являются частицами, а иногда волнами в зависимости от обстоятельств.
Это сбивающая с толку и ненужная идея.
Электрон, например, является частицей. Насколько мы знаем, он является точечной частицей без внутренней структуры.

Послушайте, господа химики!
У меня такое чуйство, что никто здесь толком не догоняет идею КВД (корпускуллярно-волнового дуализма). А идея его заключается как раз в том, что микрочастица (в частности, электрон) одновременно сочетает в себе и корпускуллярные и волновые свойства. В связи с этим, высказывание типа "Иногда так, а иногда по-другому (иногда частица, а иногда волна)" я считаю некорректными.
Если вы помните из курса квантовой механики и/или квантовой химии (я на втором курсе слушал и то и другое), то имеются четкие экспериментальные доказательства обоих типов свойств электрона.
Постулат об одновременной и непрерывной сочетаемости волновых и корпускуллярных свойств электрона был принят еще на заре квантовой механики. Тогда же ученые договорились вообще не ставить вопрос о том, как устроена частица, которая по совместительству является одновременно и волной. То есть вопрос о структуре электрона на сегодняшний день остается открытым. Как устроен электрон не знает никто! Поэтому утверждать, что электрон является точечной частицей без внутренней структуры, на мой взгляд, тоже не очень корректно!

А я с этим и не спорю, так вроде нам и обьясняли дуализм.

[Nord]

Хорошо, скажу по умному. 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

[Micalbob]

Одной особенностью, ..., является идея о ‘корпускулярно-волновом дуализме’ – идея, что квантовые объекты иногда являются частицами, а иногда волнами в зависимости от обстоятельств.
Это сбивающая с толку и ненужная идея.
Электрон, например, является частицей. Насколько мы знаем, он является точечной частицей без внутренней структуры.

Послушайте, господа химики!
У меня такое чуйство, что никто здесь толком не догоняет идею КВД (корпускуллярно-волнового дуализма). А идея его заключается как раз в том, что микрочастица (в частности, электрон) одновременно сочетает в себе и корпускуллярные и волновые свойства. В связи с этим, высказывание типа "Иногда так, а иногда по-другому (иногда частица, а иногда волна)" я считаю некорректными.
Если вы помните из курса квантовой механики и/или квантовой химии (я на втором курсе слушал и то и другое), то имеются четкие экспериментальные доказательства обоих типов свойств электрона.
Постулат об одновременной и непрерывной сочетаемости волновых и корпускуллярных свойств электрона был принят еще на заре квантовой механики. Тогда же ученые договорились вообще не ставить вопрос о том, как устроена частица, которая по совместительству является одновременно и волной. То есть вопрос о структуре электрона на сегодняшний день остается открытым. Как устроен электрон не знает никто! Поэтому утверждать, что электрон является точечной частицей без внутренней структуры, на мой взгляд, тоже не очень корректно!

*** Дак это на "заре квантовой механики", а сейчас, похоже на ее закат для химии Какова реальная польза химии от кванов?
~"Электрон также неисчерпаем, как и атом". В.И. Ленин.

[Nord]

Началось в колхозе утро... Еще один ремесленник от науки. Да никакой пользы нет, если не считать того, что науку от ремесла отличает стройная структура языка и понятитий, обладающая предсказательной силой.

[ИСН]

Договорились, блин, не ставить вопрос... Договор о прекращении огня, пАнимаешь.
Протон точно такая же волна - и что? Когда сталкивают протоны в лоб на высоких энергиях, в рассеянии видят какие-то смутные тени их внутренней кварковой структуры. Когда сталкивают электроны, не видят ничего. Вот в этом смысле у электрона нет структуры.
А что вопрос открытый - конечно. Да так посмотреть, у нас все вопросы открытые. Не видел я что-то таких бумажек:
"Гарантирую. Вопрос считать закрытым.
Бог."

[Micalbob]

Началось в колхозе утро... Еще один ремесленник от науки. Да никакой пользы нет, если не считать того, что науку от ремесла отличает стройная структура языка и понятитий, обладающая предсказательной силой.

.

Ну что там "Глоба" "стройно предсказал" с помощью квантовой меаники в химии? Просветите уж, пожалуйста. Немного, неспеша, но Конкретно
Я не прикалываюсь. Это профессиональный интерес.
Спасибо за труд.

[slavert]

Существование фуллеренов было предсказано квантами. А так, моделирование взаимодействия лекарств или кандидатов на лекарства с белками это самое то в медицинской химии сейчас. А так, конечно если что-то посчитано, например какие-то свойства, то конечно не факт, что они будут, но хотя бы становится понятно в каком направлении двигатся.

[slavert]

Хотя меня дуализм то же смущает. Конечно, это не более чем попытка рационально описать неописуемое. Еще уравнение Шредингера ниоткуда не выводится, а постулируется. И в придачу точно не решается для неводородных атомов. Интересно, возможно ли предложить другое уравнение, которое бы решалось, или даже сама возможность этого отвергается?

[ИСН]

slavert, предсказание фуллеренов - хреновый пример. Я бы сказал, что это, наоборот, позор квантовой химии, о котором ей вспоминать бы пореже.
Взаимодействие белков - это молекулярная механика, густо замешанная на статистике известных структур. От квантов тут разве что чуть-чуть.
Это я не ставил целью доказать бесполезность квантовой химии. Нет; она нужна, но вот зачем - мне надо подумать чуть дольше.
А нужные уравнения, как правило, не решаются аналитически. Не решается задача трёх тел. Не решаются уравнения Навье-Стокса в мало-мальски нетривиальных случаях. И никого это не парит.

[slavert]

А что там с фуллеренами? В ИНЭОС вроде гордятся, что они его типа рассчитали и предсказали. А так я согласен, чтобы посчитать всякие белки мощности компов пока недостаточно, хотя в Лос-Аламосе нехилый комп, просто фармацевтической компании его никто не даст. Вообще, например есть такая наука сопромат. Там большинство законов чисто эмпирические, и ничего, дома и мосты пока стоят. И все-таки, как вы считаете, возможно ли появление уравнения типа уравнения Шредингера, которое решить можно было бы гораздо легче? 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.

[ИСН]

Блин, тема расщепилась на три.
1. Фуллерен теоретики посчитали Хюккелем (за неимением лучшего в те годы). Можно подумать, кто-то сомневался, что Хюккелем можно посчитать всё на свете, и в половине случаев получится хорошо.
Когда теоретики по просьбе варщиков считают известную молекулу, или там похожую серию - у них может выйти дельный, нужный людям результат. Когда же они находятся в режиме свободного полёта, то порождают тех ещё чудовищ, да притом в огромных количествах. Никто из химиков не кидается тут же их искать, потому что к этому нельзя относиться всерьёз. Так есть, так было и 30 лет назад. Поэтому фуллерен был найден на 15 лет позже, и совсем другими людьми, на тот момент не читавшими этих статей.
Теперь-то квантовики гордятся, конечно.
Вышло как у Ивана Грозного, когда он предсказал рентген, а заодно и оральный секс:

- Я вас всех в рот е#$% и насквозь вижу!

2. Уравнение типа Шредингера - валяйте, можно придумать, но это будет о чём-то другом, не о наших электронах. Дело-то не в том, что его придумали, чтобы решать трудно было. Дело в том, что, насколько нам известно, электроны (ну, вообще частицы) ведут себя именно так.
Про дугу ничего не знаю, звучит странно.
3. За мной ещё обоснование полезности квантовой химии.

[slavert]

Я вот про то же - видимо чистые расчеты рождают сейчас херню всякую так часто, что уравнение точно решить нельзя, применяют всякие допущения, которые в рассчитываемом случае могут и не работать. Я лично верю в две вещи - что когда-нибудь это уравнение все-таки заменят, и что компьютеры достигнут нужной мощности чтобы нормально все считать. А так я думаю ни лазер, ни ЯМР с ЭПР не смогли бы создать и уж точно не смогли бы развивать без квантов. А про дугу, я не физик поэтому детали не вдавался, но что новый тип лампочек смогли создать в результате, это факт.

[Nord]

Ну что там "Глоба" "стройно предсказал" с помощью квантовой меаники в химии? Просветите уж, пожалуйста. Немного, неспеша, но Конкретно
Я не прикалываюсь. Это профессиональный интерес.
Спасибо за труд.

Я, честно, уже устал об этом распинаться. Потрудитесь самостоятельно почитать соответствующую литературу и выяснить, что можно посчитать, а что нет.