Добавить новость
smi24.net
News in English
Декабрь
2022

Orwell does quantum mechanics

0

I can find no evidence that George Orwell knew or cared about quantum mechanics when he wrote 1984 in 1948.

He invented the term doublethink to describe the thought control of the totalitarian society in the novel.

“Doublethink means the power of holding two contradictory beliefs in one’s mind simultaneously, and accepting both of them.”

For chemists to think about the quantum mechanics of the atom, doublethink is necessary as this old post will show.

Here are a few examples from the Novel

War is Peace

Love is Hate

Ignorance is Strength

Freedom is Slavery

Here are a few doublethinks from Quantum Mechanics as applied to the atoms loved by chemists everywhere

Atomic orbitals in atoms have angular momentum as do curved trajectories. Trajectories don’t exist in atoms (or anywhere in the quantum world)

Relativistic corrections must be made for rapidly moving electrons in heavy elements close to the nucleus.  They may move but they don’t have trajectories.

The two s atomic orbital has a node where electrons are never found.

Electrons are found on both sides of the node.  How do they get there?

A moving charge creates a magnetic field, and a magnetic field affects a moving charge, so placing a moving charge in a magnetic field should alter its energy. This accounts for the Zeeman effect (the splitting of spectral lines in a magnetic field). Trajectories help you understand this (even if they can’t really exist in the confines of the atom).

Here is an old post on the subject.

Be warned, it’s technical

Doublethink and angular momentum — why chemists must be adept at it

Chemists really should know lots and lots about angular momentum which is intimately involved in 3 of the 4 quantum numbers needed to describe atomic electronic structure. Despite this, I never really understood what was going until taking the QM course, and digging into chapters 10 and 11 of Giancoli’s physics book (pp. 248 -310 4th Edition).

Quick, what is the angular momemtum of a single particle (say a planet) moving around a central object (say the sun)? Well, its magnitude is the current speed of the particle times its mass, but what is its direction? There must be a direction since angular momentum is a vector. The (unintuitive to me) answer is that the angular momemtum vector points upward (resp. downward) from the plane of motion of the planet around the center of mass of the sun planet system, if the planet is moving counterclockwise (resp. clockwise) according to the right hand rule. On the other hand, the momentum of a particle moving in a straight line is just its mass times its velocity vector (e.g. in the same direction).

Why the difference? This unintuitive answer makes sense if, instead of a single point mass, you consider the rotation of a solid (e.g. rigid) object around an axis. All the velocity vectors of the object at a given time either point in different directions, or if they point in the same direction have different magnitudes. Since the object is solid, points farther away from the axis are moving faster. The only sensible thing to do is point the angular momentum vector along the axis of rotation (it’s the only thing which has a constant direction).

Mathematically, this is fairly simple to do (but only in 3 dimensions). The vector from the axis of rotation to the planet (call it r), and the vector of instantaneous linear velocity of the planet (call it v) do not point in the same direction, so they define a plane (if they do point in the same direction the planet is either hurtling into the sun or speeding directly away, hence not rotating). In 3 dimensions, there is a unique direction at 90 degrees to the plane. The vector cross product of r and v gives a vector pointing in this direction (to get a unique vector, you must use the right or the left hand rule). Nicely, the larger r and v, the larger the angular momentum vector (which makes sense). In more than 3 dimensions there isn’t a unique direction away from a plane, which is why the cross product doesn’t work there (although there are mathematical analogies to it).

This also explains why I never understood momentum (angular or otherwise) till now. It’s very easy to conflate linear momentum with force and I did. Get hit by a speeding bullet and you feel a force in the same direction as the bullet — actually the force you feel is what you’ve done to the bullet to change its momentum (force is basically defined as anything that changes momentum).

So the angular momentum of an object is never in the direction of its instantaneous linear velocity. But why should chemists care about angular momentum? Solid state physicists, particle physicists etc. etc. get along just fine without it pretty much, although quantum mechanics is just as crucial for them. The answer is simply because the electrons in a stable atom hang around the nucleus and do not wander off to infinity. This means that their trajectories must continually bend around the nucleus, giving each trajectory an angular momentum.

Did I say trajectory? This is where the doublethink comes in. Trajectory is a notion of the classical world we experience. Consider any atomic orbital containing a node (e.g. everything but a 1 s orbital). Zeno would have had a field day with them. Nodes are surfaces in space where the electron is never to be found. They separate the various lobes of the orbital from each other. How does the electron get from one lobe to the other by a trajectory? We do know that the electron is in all the lobes because a series of measurements will find the electron in each lobe of the orbital (but only in one lobe per measurement). The electron can’t make the trip, because there is no trip possible. Goodbye to the classical notion of trajectory, and with it the classical notion of angular momentum.

But the classical notions of trajectory and angular momentum still help you think about what’s going on (assuming anything IS in fact going on down there between measurements). We know quite a lot about angular momentum in atoms. Why? Because the angular momentum operators of QM commute with the Hamiltonian operator of QM, meaning that they have a common set of eigenfunctions, hence a common set of eigenvalues (e.g. energies). We can measure these energies (really the differences between them — that’s what a spectrum really is) and quantum mechanics predicts this better than anything else.

Tomorrow:  Orwell does Stanford

Yesterday: Orwell does China  — https://luysii.wordpress.com/2022/12/26/orwell-does-china/








Врач-гигиенист клиники «Мегастом» Инна Гришина: как понять, что вам нужна помощь стоматолога

Создатель фермы редких грибов рассказал о пользе кордицепса

ГК «ЛокоТех» приняла участие в работе индустриального центра компетенций «Железнодорожное машиностроение»

Аделина Панина: 10 заставок для телефона, которые зарядят вашу жизнь на успех и помогут найти любовь


Edgbaston breached: India break duck in England’s storied fortress, win by 336 runs

A Berta pick, an Arteta pick

This Now-$8 Tinted Lip Balm That ‘Goes on Like Silk’ Has a Shade That’s ‘Very Similar’ to Pillow Talk

Chivu holds transfer meeting with Inter directors


В Орле пенсионерка погибла под колесами легковушки

«Деловые Линии» открыли подразделение в Магадане

Кажетта Ахметжанова: места силы России – топ 5 мистических локаций

Аймед — лидер в микрохирургии: премия «I’M FAMOUS» отметила достижения


Кья-кья: 10-ка лучших героев в Soul Calibur 2

EverRun: лошади-хранители 2025.2.0

Баллистическая защита 2.9.1

Arkane Studios founder slams Microsoft for its Game Pass focus: 'At some point reality has to hit'



Промышленные сети под угрозой: в Siemens SINEC NMS обнаружены критические уязвимости

Летний мультпоказ: «Шимми: первый король обезьян» в ТРЦ «Нора»

Внутри SAP: вновь обнаруженная уязвимость угрожает конфиденциальности производства

Нижнекамск принял грандиозный финал Чемпионата России по коллективному парению


Кажетта Ахметжанова: места силы России – топ 5 мистических локаций

Нужно ли праздновать патриотические праздники в колониях-поселениях?

СМИ: Град и ливень обрушились на Омск

"SHOT Проверка": в роллах "Якитории" в Москве обнаружили кишечную палочку


Дальневосточный филиал ГИТИСа в Благовещенске откроет двери для творческой молодежи России и Китая

Газпром нефть, Университет Иннополис и Nedra Digital разработают цифровую систему для геомеханического моделирования месторождений

Завершились съёмки второго сезона сериала «Постучись в мою дверь в Москве» c Кириллом Дыцевичем и Лианой Грибой

«Смоленскавтодор» назвал срок завершения дорожных работ в Вяземском округе


Мирра Андреева впервые в карьере вышла в 1/4 финала Уимблдона

Теннисист Андрей Рублев проиграл Алькарасу в 1/8 финала Уимблдона

Рублев: Стоит мне чуть-чуть потерять концентрацию — и я теряю сет

Мирра Андреева уступила олимпийской чемпионке Бенчич и не смогла выйти в полуфинал Уимблдона


Кажетта Ахметжанова: места силы России – топ 5 мистических локаций

Wildberries тестирует первый полностью автономный пункт выдачи

Игрок «Милана» собрался в Москву? Ясин Адли попал на радары «Спартака»

Газпром нефть, Университет Иннополис и Nedra Digital разработают цифровую систему для геомеханического моделирования месторождений


Музыкальные новости

Оззи Осборн попрощался со сценой: Metallica, Guns N' Roses и легенды рока устроили грандиозное шоу

Росгвардейцы обеспечили правопорядок во время летнего фестиваля Дениса Мацуева в Суздале

Лазарев, Басков ездят по России в рамках «Ну-ка, все вместе! Народный кастинг»

Суд еще раз взыскал с Тимати долг за коммуналку


Нижнекамск принял грандиозный финал Чемпионата России по коллективному парению

Промышленные сети под угрозой: в Siemens SINEC NMS обнаружены критические уязвимости

Летний мультпоказ: «Шимми: первый король обезьян» в ТРЦ «Нора»

Внутри SAP: вновь обнаруженная уязвимость угрожает конфиденциальности производства


«Там очень ждали»: Сергей Безруков об отмене гастролей в Азербайджане

«Голоса Ленинграда» анимационный сериал, основанный на реальных историях представили в Петербурге

Российский политолог Джаралла: Трамп использует тактику кнута и пряника

Глобальное масштабирование: компания «Газинформсервис» участвует в обсуждении применения электронной транспортной накладной с ЕЭК ООН


В Брянской области на железнодорожном переезде зафиксировано одно ДТП за полугодие

Эксперт: смена игроков моторынка сделала малокубатурную технику популярной

Росгвардеец оказал первую помощь пострадавшему в ДТП в центре Москвы

Стоимость поездки на такси в Москве за год выросла на 70%


В Совфеде оценили угрозу Трампа «разбомбить Москву»

Кремль спокойно воспринял жесткую риторику Трампа по отношению к Путину

Трамп угрожал Путину и Си Цзиньпину разбомбить Москву и Пекин

​Кремль испугался Трампа: Песков сделал невнятное заявление после разгромной критики Путина




Врач-гигиенист клиники «Мегастом» Инна Гришина: как понять, что вам нужна помощь стоматолога

Встраивается в клетки крови: симптомы сальмонеллеза и страшные последствия

От грибка до интоксикации: чем опасны дезодоранты длительного действия

"SHOT Проверка": в роллах "Якитории" в Москве обнаружили кишечную палочку


Буданов доложил Зеленскому о «уязвимых местах» России

МИД РФ: поставки вооружений Киеву не способствуют мирному урегулированию


Корпоративная спартакиада – залог здорового духа «Союза Маринс Групп»

Мужская хоккейная команда King's College впервые победила на своём льду благодаря Аарону Френкелю

Нижнекамск принял грандиозный финал Чемпионата России по коллективному парению

На факультете ИТ МГППУ разработан тренажер для оценки и формирования навыков командной работы у операторов БПЛА



Собянин оценил "Академию инноваторов" после перезапуска

Собянин осмотрел строящиеся объекты Киностудии Горького в Валдайском проезде

Собянин анонсировал вхождение студии Горького в московский кинокластер

Собянин: «Академия инноваторов» объединила участников из 79 регионов и 40 стран


Синоптики напугали аномальной жарой, которой не было 30 лет — реальная опасность

Кажетта Ахметжанова: места силы России – топ 5 мистических локаций

Завтра в 9:00 с пристани Речного вокзала отправляется теплоход «Москва»

Священник Постернак объяснил, можно ли пропустить поход в храм из-за аномальной жары


Игрок «Милана» собрался в Москву? Ясин Адли попал на радары «Спартака»

Газпром нефть, Университет Иннополис и Nedra Digital разработают цифровую систему для геомеханического моделирования месторождений

Внутри SAP: вновь обнаруженная уязвимость угрожает конфиденциальности производства

Анатолий Гарбузов: Москва представила передовые ...


Ефимов: в Москве благоустроят набережную Захарковского карьера

В Архангельске в суд направлено уголовное дело об истязании несовершеннолетней

«Надо поднапрячься и тушить»: Глава Бурятии поручил увеличить силы для борьбы с огнем

Заммэра Москвы Ефимов сообщил о благоустройстве набережной Захарковского карьера


Воспитанник МБУ ДО «Спортивная школа бокса им. А.С. Антонюка города Симферополя» - Юрий Аветян (тренер Лапин С.Ю.) стал победителем четвертой летней Спартакиады молодежи России 2025, проходившей в городе Москва!

Симферополь частично остался без света

Глава Крыма заявил о готовности аэропорта Симферополь к открытию

Эксперт прокомментировал слова Трампа о санкциях против России


На калужской дороге в ДТП погиб водитель Hyundai

Игрок «Милана» собрался в Москву? Ясин Адли попал на радары «Спартака»

Дальневосточный филиал ГИТИСа в Благовещенске откроет двери для творческой молодежи России и Китая

Анатолий Гарбузов: Москва представила передовые ...














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *