LINUX.ORG.RU

Насколько сложно смоделировать молекулу на самом фундаментальном уровне?

 , ,


4

2

Я не физик, в некоторых терминах могу ошибаться.

Из личного любопытства я хочу смоделировать молекулу (самую простую, как мне кажется H2, или хотя бы один атом водорода), на самом фундаментальном (то есть моделируя не протоны и электроны, а кварки из которых состоят протоны и нейтроны) уровне.

У меня есть несколько вопросов

а) насколько это легко, мне, как программисту который физику знает лишь поверхностно б) насколько это легко моему компьютеру с i7-4770, 16Gb, если я хочу смоделировать скажем момент соиденения двух атомов в молекулу в) в какую сторону копать?

Для сравнения примитивное моделирование гравитации для меня было простым занятием. Берем N точек, даем им координаты и массу, каждый тик времени вычисляем силу притяжение по формуле

F = m1*m2 / R^2. 
a = f/m; 
x += dx; 
dx += a;
для y аналогично

Дальше построив по координатам график можно было увидеть как тела движутся по эллипсу.

Сейчас же все выглядит для меня заметно сложнее.

  1. Насколько я понимаю привычных x,y координат ни у кварков, ни у протон/электрон не существует, мне нужна пси функция?
  2. Электрон в атоме крутится на около световых скоростях, следовательно мне нужно СТО/ОТО и привычные формулы типа dx += a перестают работать?
  3. Сложно будет визуализировать?
  4. Начальные условия нужно тщательно подобрать? (В случае с гравитацией все просто - одно тело неподвижно, второе движется не в сторону первого)
★★★
Ответ на: комментарий от anonymous

Да кто ж спорит‐то. Просто иногда разница не сильно видна. Например, когда моделируешь, чтобы посмотреть на то, как планеты крутятся. Это как раз случай ТСа.

Именно, в любом случае я только что прочитал про метод Рунге — Кутты и вспомнил что изучал это в универе на выч-мате.

Это же просто способ повысить точность, когда уже есть дифур который надо решать?

Я же собственно пытаюсь понять - а где взять этот дифур для моделирования атома.

abs ★★★
() автор топика
Ответ на: комментарий от abs

а где взять этот дифур для моделирования атома

Да нигде не взять, в КТП дикий матан.

anonymous
()
Ответ на: комментарий от AntonI

Это постулат.

Это говно, от которого отказались.

anonymous
()
Ответ на: комментарий от torvn77

почему электрон на орбите атома не излучает?

Пока у Вас что-то «крутится», лажа будет у обоих.

anonymous
()
Ответ на: комментарий от morse

Я там в своем посте перечислил несколько MC-генераторов которые занимаются именно что моделированием неупругого рассеяния. Пока что я тут такой один (это я с гордостью, если что :)

Только ТС интересовался не неупругим рассеянием, а связанным состоянием. Тот софт, что ты перечислил, тут совершенно бесполезен. Но можешь продолжать гордиться, что ты о нём знаешь, да.

Jini ★★
()
Ответ на: комментарий от anonymous

«крутится» == «излучает ЭМИ».

В этом смысле у меня всё схвачено, электрон излучает эми в замкнутые измерения из которых его потом поглощает обратно и потому потери энергии и падения на ядро не происходит.

При этом обрати внимание, модель электрона и в ядре, и в свободном состоянии у меня одинаковая.

torvn77 ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Jini

Первая ссылка в гугле по запросу «hydrogen atom schroedinger equation»: http://users.aber.ac.uk/ruw/teach/237/hatom.php

как тут уже выше говорили - это статически, это как если бы я для моделирования планеты сразу эллипс рассчитал, а не моделировал пошаговое движение котором выльется в эллипс.

Я же хочу пошагово, от времени моделировать

abs ★★★
() автор топика
Ответ на: комментарий от abs

Там будет уравнение в частных производных.

AntonI ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от torvn77

Никак. Можете посмотреть в сторону КЭД для начала - я в общем не спец в этой области, но Ваш вариант много с чем не бьётся.

AntonI ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от abs

Не надо. Если Вы хотите нестационарного Шредингера, то в этой постановке придется ещё моделировать совместно у-я Максвелла и ещё кой чего (в общем понадобятся фотоны). Это даже с теоретической т.з. мягко говоря нетривиальная задача.

AntonI ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от torvn77

у меня всё схвачено

Лажа у тебя схвачена. Квантовые события без наблюдателя (то бишь в замкнутой системе) не происходят от слова «совсем».

anonymous
()
Ответ на: комментарий от abs

дифур для моделирования атома

Это называется ур-ние Шредингера. Я же тебе привел пример выше с атомом водорода.

Uncle_Bobby
()
Ответ на: комментарий от torvn77

модель электрона и в ядре, и в свободном состоянии у меня одинаковая

Это потому что ты дятел. В свободном состоянии волновая функция совсем другая, поскольку кулоновкий потенциал в уравнение не входит.

Uncle_Bobby
()
Ответ на: комментарий от Uncle_Bobby

У него нет волновой функции. Но он гонит, скажем мы взяли его электрон который любит играть в пинг-понг со своим любимым фотоном и ускорили. И тут он каак начнет излучать! И при этом почему то излученные фотоны не ловит…

AntonI ★★★★★
()
Последнее исправление: AntonI (всего исправлений: 1)
Ответ на: комментарий от AntonI

и ускорили

Зачем ускорили? Просто в другое «облако» перевели.

anonymous
()
Ответ на: комментарий от AntonI

А в чем вопрос? Синхротронное излучение так и возникает, когда электроны заворачивают в поле.

Uncle_Bobby
()
Ответ на: комментарий от AntonI

Для упрощения положим мир двумерный и ему соответсвует макроскопическая плоскость XY, в моей ядро атома в своих окресностях добавляет измерения Z,A,B и связанный с ядром электрон выподает из плоскости XY и крутится вокруг ядра в плоскости скажем ZA, а фотон илучает в плоскости ZB. Так как измерения ZAB замкнуты, то фотон и электрон носятся там вокруг ядра в ограниченном объёме.

torvn77 ★★★★★
()
Последнее исправление: torvn77 (всего исправлений: 1)
Ответ на: комментарий от torvn77

Объясни тогда, почему электрон в атоме не может поглотить или излучить фотон произвольной энергии?

Есть прямое экспериментальное доказательство в виде спектров того же водорода.

Uncle_Bobby
()
Ответ на: комментарий от Uncle_Bobby

Объясни тогда, почему электрон в атоме не может поглотить или излучить фотон произвольной энергии?

Потому что геометрические свойства измерений ZAB задают условие для резонанса, попадание в который является условием пребывания в этих измерениях.

torvn77 ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Uncle_Bobby

А почему нет?

И ещё, измерение ZAB это только версия, мало ли как можно ещё извратится чтобы электрон излучал сам в себя.

torvn77 ★★★★★
()
Последнее исправление: torvn77 (всего исправлений: 1)
Ответ на: комментарий от torvn77

А почему нет?

А как подтвердить это твоё уникальное квантованное ZAB измерение? Поверить на слово? Да?

anonymous
()
Ответ на: комментарий от torvn77

А гномиков волшебных нет в твоем измерении ZAB, которые сортируют фотоны на годные и негодные? Про квантовые числа слышал, не? Так вот главное квантовое число электрона n (которое определяет энергию) принимает бесконечное число значений. Как будешь выкручиваться?

Uncle_Bobby
()
Ответ на: комментарий от Uncle_Bobby

Теперь мой черед позориться. Раз уж про электроны, поясните мне за спин. По моим заблуждениям, его величина может быть либо +1/2 либо -1/2, что бы это ни значило. Говорят типа на одной орбите может быть только два электрона, с разными спинами

Поясните, протон захватывает электрон - только с определенными спином или «первым попавшимся»? Тогда второй разумеется противоположный

Еще интересно, про «квантово запутанные» частицы. Не могу понять в чем удивительность этого явления. Если они спутались, не могли они на этом этапе уже отсортироваться на комплементарные спины. Ну разлетелись, ну измерили спин у одной частицы, очевидно что вторая будет с противоположным. Почему считается что там есть какое-то дальнодействие? Мне кажется это как шкатулки на «поле чудес» - в одной деньги положили, в другой нет, выбрал пустую значит в другой лежит. На чем основывается предположение что там есть подобное дальнодействие? Или инфа устарела?

I-Love-Microsoft ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Uncle_Bobby

Это ты к тому что свободных электронов нет, так как все находятся на том или ином квантовом уровне всех ядрер вселенной разом?

Это действительно не очень приятный момент, но с другой стороны с чего бы вообще электрону попадать в свёрнутые измерения ZAB?
Видимо потому что ядро либо только электрон, либо вообще всё вокруг себя в эти измерения увлекает или утягивает.

Если это так, то утягивание по мере отдаления от ядра должно ослабевать пока воовсе не оказывается неспособным удерживать электрон-фотонную пару.

torvn77 ★★★★★
()
Последнее исправление: torvn77 (всего исправлений: 1)
Ответ на: комментарий от I-Love-Microsoft

Добавлю вопрос, ведь нет же в природе двух сортов электронов, они все одинаковые частицы. Это ведь не электроны-позитроны. Спин возникает в процессе захвата атомом? Закон сохранения спина - это другое? Там еще пишут про некий топологический

I-Love-Microsoft ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от torvn77

А ты знаешь, что электрон это и волна? Длина волны зависит от энергии. Там где укладывается целое число длин волн по длине орбиты там и может находиться электрон. Вот и все. Отсюда и квантование по энергии. В книжке это точно написано.

Uncle_Bobby
()
Ответ на: комментарий от I-Love-Microsoft

Там не только спин. Существует 6 основных квантовых числа. Там угловые моменты, прстранственная четность и др.

Волновая функция — это нелокальная величина, и расстояние между частицами при измерении, которое её изменяет, роли не играет.

Uncle_Bobby
()
Ответ на: комментарий от Uncle_Bobby

С точки зрения квантовой механики не свободные, сам вытащил чёрта из коробки, так что не жалуйся.

torvn77 ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Uncle_Bobby

Я не получил точные ответы, ну не суть, может кто другой мне ответит

Пытаюсь понять, из каких расчетов следует, что квантовые эффекты это не эффекты наблюдателя, который не способен «войти» внутрь системы, а вынужден воздействовать «наблюдениями» и видит вероятностную картину

Где то читал, что вероятность обнаружения частицы во Вселенной никогда не нулевая, но не может же быть она ненулевая с одном световом годе от Земли у частицы, выпущенной в ту сторону одну секунду назад

I-Love-Microsoft ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от torvn77

Бедный фотон…

А зачем натягивать сову на глобус, если есть нормальная квантовая механика?

AntonI ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от I-Love-Microsoft

Не увлекайтесь копенгагенской интерпретацией:-)

Ну и ОТО с квантами ЕМНИП плохо дружат, слишком разные масштабы.

AntonI ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от I-Love-Microsoft

А вообще, если у Вас такие вопросы, я очень рекомендую Вайнберга «в поисках окончательной теории» - там есть ответы. Очень годный научпоп

AntonI ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от AntonI

ОТО с квантами ЕМНИП плохо дружат

Даже такой балбес как я всё же восхищается «стандартной моделью», не понимая толком что это такое, при том что судя по всему расчеты очень хорошо сходятся с экспериментами, что является огромным достижением науки

Но также меня смущает, что ОТО+кванты как Вы говорите, не сращиваются, квантовая гравитация не получается (если я правильно услышал). Еще смущает М-теория, которая очень многое не включает, ни ОТО, ни пространство-время, а просто постулирует их наличие

При моем низком уровне интеллекта не только математика пугает, но еще и впечатление, будто теоретическая физика просто довольно успешная математическая модель, из которой можно так и не получить ответ о реальной структуре материи, сути пространства и времени

I-Love-Microsoft ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от AntonI

А вообще, если у Вас такие вопросы, я очень рекомендую Вайнберга «в поисках окончательной теории» - там есть ответы. Очень годный научпоп

Читал его, и увидел в книге - фигу

I-Love-Microsoft ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от I-Love-Microsoft

Еще смущает М-теория, которая очень многое не включает, ни ОТО, ни пространство-время, а просто постулирует их наличие

Не постулирует, там всё как следствия вытекает, даже фундаментальные постоянные, емнип. Проблема в том, что там дохерища таких комбинаций вытекает.

Deleted
()
Ответ на: комментарий от Deleted

Проблема в том, что там дохерища таких комбинаций вытекает

Встречал оценку 10 в пятисотой степени вариантов и нет граничных условий, чтобы выбрать хоть какое-то подмножество таковых

Не постулирует, там всё как следствия вытекает, даже фундаментальные постоянные

Второе да, а первое, если не ошибаюсь, не вытекает. Про «голографический принцип» как следствие теории я читал, но вроде как это не то

I-Love-Microsoft ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от I-Love-Microsoft

а первое, если не ошибаюсь, не вытекает

Вытекает. Иначе просто быть не может. Любую «теорию всего», которая не будет сводиться к ОТО в определённом диапазоне, даже рассматривать не станут.

Deleted
()
Ответ на: комментарий от I-Love-Microsoft

Э… мне не хватает уровня математики (и воображения) что бы заниматься суперструнами и вот этим всем. Те с кем я там лично знаком такие звери, такие бешеные мозги, что аж заговаривать боязно;-) Спасаюсь тем что нашел полянку где никто из этих мастодонтов не топчется - уже все вытоптали, что можно было на бумаге сделать сделали.

Нет такого понятия как истинная теория че то там. Есть общее заблуждение что дескать Б-г когда то написал все формулы на доске и закрасил краской, а теоретики ползают с ацетоном и оттирают. На самом деле доска девственно чиста (и существует только в нашем воображении), а теоретики на ней пишут кто во что горазд. Кое какая писанина работает хуже, кое какая лучше, что то с чем то согласуется, что то с чем то не очень. Побочные эффекты от этой писанины бывают разные - ядерное оружие, параметры легирования полупроводников (и как результат компьютеры в их нынешнем виде) и т.д.

AntonI ★★★★★
()
Последнее исправление: AntonI (всего исправлений: 1)
Ответ на: комментарий от I-Love-Microsoft

сути пространства и времени

Когда люди ищут «суть» они обычно пытаются приписать некоторой формуле какую-то бытовую трактовку.

Типа вот спину электрона, который на самом деле собственное число матрицы унитарного преобразования или что в таком духе, пытаются приписать физический, а на самом деле механический смысл в виде вращения частицы вокруг собственной оси, хотя частицей там и не пахло.

Такой сути вполне вероятно не существует.

Это не значит что мы не можем вообще понять как устроен мир. Можем, только мы это понимание описываем как раз таки на языке математических формул и объектов.

Математика это не промежуточный шаг, через который надо продраться чтобы наконец понять физическую суть явления. Это эта самая суть и есть, реальная, описанная на созданном для этого языке.

Никто не обещал что суть сложных физических явлений может быть описана на простом матерном.

alpha ★★★★★
()
Вы не можете добавлять комментарии в эту тему. Тема перемещена в архив.