"Quantum Electrodynamics"와 "Quantum Mechanics"의 차이점은 무엇입니까?


대답 1:

1925 년 베르너 하이젠 버그 (Werner Heisenberg)에 의해 처음 발견 된 양자 역학은 2 세기 이상 물리학에서 최고를 지배했던 뉴턴의 고전 역학에서 명확하고 완전한 휴식을 나타냅니다.

양자 역학은 완전히 뉴턴 역학의 결정론을 전복시켰다. 양자 역학의 초석은 하이젠 베르크의 불확실성 원리입니다. 양자 입자의 위치와 운동량을 동시에 결정하는 것은 불가능하다는 것을 나타냅니다.

여기서, 양자 입자는 고전적인 입자로서 연속적인 에너지 스펙트럼을 갖지 않는 입자를 지칭한다. 대신, 개별 에너지 레벨 사이에 유한 간격이있는 이산 스펙트럼이 있습니다. 이 간격은 양자 입자에 금지 된 에너지 수준을 나타냅니다.

Quantum 역학의 첫 번째 응용은 간단한 원자의 전자기 스펙트럼입니다. 예를 들어, 양자 역학의 원리를 수소 원자에 적용하고 전자가 에너지 수준에서 그 아래 수준으로 전이 할 때 방출되는 빛의 파장을 계산할 수 있습니다.

양자 역학은 왜 다이아몬드가 투명한지, 왜 금이 열과 전기의 훌륭한 전도 체인지와 같은 뉴턴의 역학에 의해 대답 할 수없는 질문에 답하는 데 도움이되었습니다. 또한 모든 화학을 탄탄한 과학적 토대 위에 놓을 수있었습니다.

1926 년에 발표 한 파동 방정식을 기반으로 한 Erwin Schroedinger의 비 상대적 양자 역학 버전은 매트릭스 기반의 Heisenberg 버전보다 훨씬 인기가있었습니다. 파동 역학을 사용하여 양자 역학적 계산을 수행하는 것이 수학적으로 훨씬 편리합니다.

1928 년 Paul Dirac이 비상 대성 양자 입자 역학을 확장하여 특수 상대성 이론을 포함 시켰습니다. 이 상대 론적 양자 입자 역학은 전자 나 양전자와 같은 상대 론적 기본 입자의 거동을 설명하는 데 도움이되었습니다.

양자 역학이 물리학과 화학에서 매우 많은 수의 문제를 해결하는 데 큰 성공을 거두었지만 1947 년에 그것을 물리 친 현상이 발견되었습니다.

그해 봄, 콜롬비아 대학의 Willis Lamb은 놀라운 측정을했습니다. 최근에 발명 된 마이크로파 송신기를 사용하여 그와 동료들은 수소 원자의 2s와 2p 고유 상태 사이의 에너지 갭을 측정했습니다.

물리 커뮤니티의 큰 놀라움으로,이 격차는 0이 아닌 것으로 판명되었습니다 !!! Dirac의 방정식이 정반대를 예측했기 때문에 이것은 완전히 예상치 못한 것이 었습니다.이 두 수준은 변성되거나 같은 에너지이어야합니다. 이 현상을 램 시프트라고합니다.

이 중요한 발견은 즉시 많은 이론적 연구를 촉발 시켰으며,이 문제가 상대 론적 양자 입자 역학의 재구성을 요구한다는 것은 매우 빨리 실현되었다. 개별적인 입자 대신에 연속적인 분야에 대해 생각해야합니다.

이것은 전자기 방사선의 양자 장 (photon), 전자 기원의 소스로서 작용하는 물질의 양자 장 (electron and positron)과 물질과 방사선 장 사이의 상호 작용으로 구성된 상대 론적 양자 장 이론의 생성으로 이어진다. 모든 분야는 상대 론적이다.

이론이 아프다는 것이 금방 밝혀졌다. 물질과 전자기장 사이의 상호 작용은 상호 작용 에너지를 무한대로 만듭니다. 그러한 이론으로 유한 한 계산을 할 희망은 없습니다.

3 명의 물리학자가이 문제에 대한 해결책을 독립적으로 생각 해냈고 무한 성을 제거함으로써 이론을 다시 정상화 할 수있었습니다. 그들은 Sin Itiro Tomonaga (1947), Julian Schwinger (1948) 및 Richard Feynman (1949)이었습니다.

재 정규화 과정은 입자의 자기 상호 작용을 고려하는 것을 포함합니다. 그것은 전자의 자기장과 상호 작용할 때 전자의 질량과 전하가 수정되어야 함을 의미했습니다.

흥미롭게도, 한 쌍의 전자와 양전자와 광자의 자기 상호 작용은 그 성질의 변화를 일으키지 않습니다. 광자는 질량이없고 전하가 없습니다. 정규화 이론은 당시 가장 정확한 측정 값과 정확히 일치하는 계산 된 에너지 갭 값을 허용했습니다.

전자기장과 전자와 양전자의 재 정규화 된 양자 장 이론은 양자 전기 역학 (QED)이라고합니다. 그것은 처음 발견 된 이론이었으며 현재 전자기력, 약한 핵력 및 강한 핵력으로 구성된 표준 모델의 필수 부분입니다.

약하고 강한 원자력에 대한 비정규 화 된 양자 장 이론은 QED를 기반으로합니다. QED는 모든 과학에서 가장 정확한 이론입니다. 이제 12 개의 유효 숫자로 Lamb 이동을 계산할 수 있으며 측정 된 것과 동일한 정밀도 수준으로 일치합니다.

QED와 다른 정규화 가능한 양자 장 이론은 자연의 언어를 구성한다고 말할 수 있습니다.


대답 2:

둘 사이에 중복이 있습니다.

더 넓은 의미에서 양자 역학은 적은 입자 시스템 (또는 자유도가 많지 않은 시스템)을 설명하기위한 프레임 워크입니다. 광학에서 고체 물리학 및 현재 컴퓨팅에 이르기까지 광범위한 영역에 적용 할 수 있습니다.

Quantum Electrodynamics는 빛과 물질 또는 하전 입자와 광자 사이의 상호 작용을 설명합니다. 그러나 맥스웰 시대와 자기장 및 전기장을 설명하는 방정식 세트 이후 전기 역학은 오랫동안 알려져 왔습니다. 그러나 상대성을 고려할 때 이러한 현상을 하나로 통합 할 수 있습니다. 이 수준에서 우리는 이것을 고전적인 전기 역학이라고 부릅니다. 필드를 'quanta'로 구성된 것으로 간주하자마자 광자와 전자는 양자 이론을 가지고 있습니다-이것은 또한 상대 론적입니다. 이것이 리차드 페인 만 (Richard Feynman)이 개척 한이 두 분야의 합병에서 좋은 합의를 찾은 최초의 이론이었습니다. 실제로, 양자 전기 역학의 결합 상수 (미세 구조 상수라고도 함)는 가장 정밀하게 측정 된 물리적 상수 중 하나이며 이론적 예측과 거의 완벽하게 일치합니다.