«Квантовый» принцип, объясняющий, почему атомы устроены именно так

[CitizenOfDreams]

Как же всё было просто в моем детстве, когда вся материя состояла из маленьких шариков под названием "протон", "нейтрон" и "электрон"...

[Daddy_Cool]

Один мой друг, МГУ-шный тру-математик, любит критиковать физиков, говоря, что они пытаются угадать, что происходит в реальности.
Принцип на то и принцип, он не объясняет, а декларирует. Хорошо, если он является достаточно общим. Но... все же спустя сто лет этого маловато. Хочется знать - а почему нельзя-то, чтоб все квантовые числа...? А почему вообще всё квантуется на микроуровне?

[Daiichi]

А почему вообще всё квантуется на микроуровне?

Универсальный ответ-отмазка: потому что это энергетически более выгодно.

[ksbes]

Ну скорее универсальный ответ: всё есть не сотояние, а процесс. Т.е. все частицы - это устойчивые колебания чего-то. Ну а дальше идут теории: колебания чего и как или давайте всё просто “географически” опишем и не будем лезть глубоко внутрь.

[AbitLogic]

Вообще этот принцип не просто попадание пальцем в небо, за ним есть таки некоторое математическое доказательство, связанное с волновой функцией, типа её квадрат (реальное положение частицы) имеет два решения с коммутирующим оператором и с антикоммутирующим, собственно исходная предпосылка что если существуют частицы с полуцелым спином они ведут себя вот так, а если с целым то вот так.

Мы смотрим на природу и видим что именно такие частицы существуют и ведут себя как и предсказывается. Если интересна сама математика и строгий вывод посмотри теорема Паули в нормальных лекциях по физике, если примерный вывод, без зубодробительной математики - то видео от Terra Physica Обменное взаимодействие, он там на пальцах рассказывает суть теоремы

[zumrus]

Среди постулатов квантовой механики нет ни одного, где содержится квантование. Все эти эффекты - это математические артефакты, они естественным образом вытекают из требования наличия решений уравнения Шрёдингера. Так что, мячик на стороне математиков здесь

[Daddy_Cool]

Ну так это уже предполагается.
В 1905 году Альберт Эйнштейн постулировал пропорциональность между частотой f  фотона и его энергией E, E=hf. (Wikipedia).

Знать бы еще что такое волновая функция. Сначала Шрёдингер и другие думали, что волновые функции представляют собой частицы, которые распределены по пространству, причём большая часть частицы находится там, где волновая функция велика...
В общем... пока у нас "заткнись и считай"
https://www.reddit.com/r/AskPhysics/comments/1puh5nx/why_is_shut_up_and_calculate_a_standard_way_of/?tl=ru

[zumrus]

Нет, это не предполагается, и, вообще говоря, не всегда справедливо. Повторюсь, в постулатах квантовой механики (те, которые про вектора гильбертова пространства, исходы измерений и тд) нет ничего про квантование.

Даже великая гипотеза Эйнштейна о связи между частотой светового кванта и его энергией является лишь феноменологическим приближением, которая далеко не всегда справедлива на практике. Например, см frequency-bin фотоны или белый лазер.

Апелляция к той самой "старой квантовой теории" (гипотезе Эйнштейна, гипотезе Де Бройля, модели Бора) в современном споре про физику -- это детский сад. Читайте учебники, ботайте математику

[Konfufnok]

Проблема нашего понимания микромира упирается исключительно в рамки нашего же эволюционного эгоизма. Наш мозг миллионы лет затачивался под то, чтобы швырять камни, собирать ягоды и убегать от хищников в обычном, осязаемом макромире. И когда мы пытаемся навязать эти же уютные правила игре на атомарном уровне, все наши привычные аналогии просто ложатся на лопатки. Физикам приходится изобретать сложнейшие абстракции не потому, что они хотят всё усложнить, а потому что у нас физически нет органов чувств и внутренних образов, чтобы «увидеть» квантовую реальность.

[zumrus]

Прочитал с интересом.

Правда, я, когда исследовал эту тему, запомнил, что Паули ввёл спиновую степень свободы не из-за аномального эффекта Зеемана, а все же из-за дуплетов в спектрах щелочных атомов.