Chaos on the edge

    Współczesna chemia teoretyczna jest wspaniałym dziełem rozumu. Geniusz minionych pokoleń fizyków i ogromna, często równie genialna praca chemików teoretyków zaowocowała metodami obliczeniowymi, które umożliwiły ocenę i przewidywanie właściwości związków chemicznych i ich reakcji. Zaawansowanie i wysublimowanie tych metod spowodowało jednak sporą specjalizację w tej dziedzinie. Owa specjalizacja utrudnia ogarnięcie całości a często i spraw fundamentalnych. Musi tak być, gdyż niemal każdy program do obliczeń jest dziełem, które trudne procedury matematyczne, krok po kroku przekłada w użyteczną dla chemika wiedzę o stanie lub dynamice cząsteczek. Wystarczy tu wspomnieć o współczesnej teorii funkcjonałów gęstości, aby niemal natychmiast ulec urokowi matematyki zaklętej w obliczeniowe programy kwantowo-chemiczne. Nie ma najmniejszej wątpliwości, że wielki Newton miał rację; współcześni chemicy teoretycy widzą daleko bo stoją na ramionach olbrzymów. Sięgają wzrokiem tak daleko, ...

    Korzystam z narzędzi obliczeniowych, które powstały dzięki mechanice kwantowej. Korzystam z gadżetów elektronicznych, które powstały dzięki mechanice kwantowej. Od lat czytam książki napisane przez Wielkich mechaniki kwantowej. Od lat też zastanawiam się nad absurdalnością mechaniki kwantowej. Trudno wykazywać obojętność wobec tych zagadnień. Co mi się podoba w tej nauce?     Ano, podoba mi się zakres jej stosowalności oraz niesamowite rezultaty, które przewiduje. Sporo jednak mi się nie podoba, albo raczej nie daje spokoju, czy też dziwi mnie niepomiernie.      Dziwi mnie, że do opisu jednego atomu, tego najprostszego, jakim jest atom wodoru, potrzeba całego wszechświata.     Dziwi mnie to, bo elektrony zazwyczaj są skupione w niewielkiej przestrzeni wokół jądra atomu. Ja wiem, że tym opisem rządzi prawdopodobieństwo, ale i tak mnie to dziwi. Dziwi mnie to, że trzeba pominąć, zaniedbać trochę tej nieskończonej przestrzeni, aby atomy były...

Co mnie dziwi w mechanice kwantowej atomów 1.        Zaniedbanie iluś procent gęstości elektronowej w celu przedstawienia modelu atomu. 2.        Konieczność użycia całej przestrzeni fizycznej do poprawnego obliczenia energii i tym podobnych dla pojedynczego atomu wodoru z równania Schrödingera (nie mówiąc już o cięższych atomach). Jest to wielkie marnotrawstwo przestrzeni. Co mnie fascynuje 1.        Dopuszczenie możliwości, że nie tylko porządne funkcje falowe mogą opisywać stany atomów. 2.        Kwantyzacja samego stanu, czyli pokazanie, że można „skwantować” funkcję falową. A właściwie wykazać, że funkcja falowa jest idealizacją zachowania się elektronów w atomach odniesioną do nieskończonej liczby pomiarów położenia elektronów w przestrzeni wokółatomowej. 3.        Możliwość, że gęstość elektronowa nie maleje asymptotycznie do niesko...

 "Dajcie mi punkt podparcia a poruszę Ziemię". Znamy to zdanie przypisywane Archimedesowi. Rozumiemy dosłowne i przenośne znaczenie tych słów. Mówimy sobie, że oczywiście nie można zrobić tego fizycznie, ale znamy prawo, które pozwala na sformułowanie takiego zdania. Podobnie jest z innymi prawami fizycznymi, które zawierają w sobie wielkości rozciągające się od zera do nieskończoności. Weźmy na przykład energię oddziaływania dwóch ładunków elementarnych, różnoimiennych. Wzór na tę energię jest prosty:     Nic trudnego. Pewne, drobne problemy pojawiają się w miejscach, gdzie  r  = 0 oraz  r  = inf (nieskończoność). Rozumiemy je następująco. Ładunki przeciwimienne przyciągają się aż się "zlepią", nawet jeśliby znajdowały się w nieskończonej odległości od siebie. Oczywiście jeśli są nieskończenie daleko od siebie, to nigdy się nie spotkają, ale co to niby ma być za problem. Jest prawo fizyczne i trzeba się go słuchać.      Rzecz w tym, że ...