Иванов как понимать квантовую механику: "Как понимать квантовую механику" (М.Г. Иванов) - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

“Как понимать квантовую механику” (М.Г. Иванов)

Об однофамильцах и летающих тарелках

Читателям – не физикам (крик души автора)

Книга “Как понимать квантовую механику” обсуждает вопросы оснований квантовой механики и её интерпретации. Она ориентирована на преподавателей и студентов, хорошо знакомых с квантовой механикой. Студенты только начинающие изучать квантовую механику могут прочитать отдельные главы (гармонический осциллятор и т.п.).

25.10.2015 Похоже, что 2е издание появилось в Москве. Во всяком случае URSS его продаёт, хотя пока (я им написал) и приписывает авторство другому человеку (уже исправили).

05.10.2015 Не знаю как московские книжные магазины, а я, как автор, 2е издание книги сегодня получил в бумажном виде.

12.09.2015 версия 2.0 (издание 2-е, исправленное и дополненное, 552 стр. А5, 5,5Мб) скоро появится в продаже. Новые разделы, а также разделы, которые были заметно изменены вы можете скачать отдельным файлом (40 стр.

А5, 0,4Мб).

12.08.2013 ‘Конспект первых глав “Квантовой механики” Л.Д. Ландау и Е.М. Лифшица’ (45 стр., покрывает главы 1,2 и 1 параграф главы 3) – это побочный продукт написания книги. Раз уж он появился, то пусть будет доступен на этой страничке. Конспект охватывает начальные главы классического учебника, которые для многих студентов оказываются наиболее трудными. Может быть он кому-то поможет.

13.06.2013 диспут на тему “Философия квантовой механики” (презентация-pdf)

03.06.2013 книги из дополнительного тиража наконец прибыли в Москву в московское представительство издательства РХД. А значит скоро книга снова появится в московских магазинах.

08 апреля 2013 г. версия 1.1 (516 стр. А5, 4,5Мб; исправлены опечатки из списка от 04.03.2012) эта версия соответствует тексту дополнительного тиража, который должен прибыть в Москву в середине апреля в начале мая.

29.03.2013 в московском представительстве издательства РХД говорят, что из-за сильных снегопадов доставка книг доп. тиража в Москву задержалась. Ожидается, что книга выедет из Ижевска около 15 апреля.

04.03.2013 в московском представителстве издательства РХД сказали, что книги у них уже давно нет. Похоже, что первый (пробный) тираж разошёлся, и электронная в открытом доступе версия этому не помешала. Написал в РХД об этом. Жду дополнительный тираж.

Уточнение (после ещё одного звонка): вроде бы из Ижевска в конце марта должны привезти ещё сколько-то экземпляров, т.е. первоначальный тираж ещё не совсем кончился.

Уточнение 2: оставшиеся в Ижевске экземпляры уже зарезервированы. Так что РХД, насколько я понял, допечатает ещё тираж (побольше начального). В Москве книги доп. тиража появятся в конце марта.

Список опечаток в 1-й печатной версии книги (обнаруженных на 04.03.2013) опечатки мелкие.

Версии:

12 декабря 2012 г. версия 1.0 (516 стр. А5, 4,5Мб).

Изменения по сравнению с предыдущей версией:

Это книга, в том виде, в котором она вышла на бумаге.
Формат листа теперь А5 (в бета-версиях был А4).
По данным издателсьва книга на бумаге прибыла в Москву.

9 ноября 2012 г. бета-004 (385 стр., 7,5Мб)

Изменения по сравнению с предыдущей версией:

правка ляпов и опечаток, уточнение формулимровок по результатам вычитки корректур, представленных издательством РХД

заменён рисунок сферы Римана
переделана аннотация
переработано и сильно расширено начало главы “Место теории измерений”
- вставлен раздел “Структура квантовой теории”
- введено понятие “классического” селективного измерения
добавлен раздел “Разложение по когерентным состояниям**”
добавлен раздел “Сдвиги в фазовом пространстве**”
- добавлен подраздел “Кривизна фазового пространства****”

21 июля 2011 г.

бета-003 (376 стр., 7Мб)

Изменения по сравнению с предыдущей версией:

правка ляпов и опечаток, уточнение формулировок и мелкие дополнения по замечаниям коллег
Добавлен раздел “Соотношения неопределённости время-энергия”
Добавлен раздел “Как угадать и запомнить плотность потока вероятности”
Добавлен радел (глава 1) “Поле Хиггса и бозон Хиггса”
Добавлен радел (глава 1) “Вакуум”
В главе 1 добавлено замечание (один абзац) о мюонном катализе

28 августа 2010 г. бета-002 (367 стр., 7Мб)

Изменения по сравнению с предыдущей версией:

правка ляпов и опечаток (главным образом в первых главах)

добавлен раздел “Благодарности” (пока не исчерпывающий, кто-то может пока быть не упомянут)
добавлен раздел “Квантовая механика – теория превращений”

4 марта 2010 г. бета-001 (365 стр., 7Мб) – первая версия, выложенная в открытый доступ.

Прошу читателей присылать отзывы, замечания и информацию о замеченных ошибках (включая грамматические) по адресу [email protected] .

Текущая стабильная версия будет доступна для свободного скачивания на этой страничке.

М.Г. Иванов

P.S. Уже не ищу 2х студентов 2-3 курсов (уже нашёл) для научной работы. Спасибо всем кто откликнулся.

P.P.S.(2010-09-12) снова ищу 1-2х студентов 2-4 курса для научной работы.

Преподаватели Квантовая теория | Отзывы | Учебные материалы | Химфак МГУ

Преподавателей не найдено

Задачники

З. Флюгге – Задачи по квантовой механике. Том 1.
В.М. Галицкий, Б. М. Карнаков, В.И. Коган – Задачи по квантовой механике
З. Флюгге – Задачи по квантовой механике. Том 2
И.И. Гольдман, В.Д. Кривченков – Сборник задач по квантовой механике
П.В. Елютин, В.Д. Кривченков – Квантовая механика с задачами

Контрольные работы

Контрольные работы по квантовой теории

Лекции

Написанные лекции по квантовой теории 4
Лекции А.Г. Свешникова по квантовой механике, 6 семестр
Лекции П.К. Силаева по квантовой теории, 7-й семестр 2

Лекции П.К. Силаева по квантовой теории, 7-й семестр 1
Написанные лекции по квантовой теории 3
Написанные лекции по квантовой теории 1
Некоторые лекции по квантовой теории, 6 и 7 семестр
Лекции Силаева по квантовой теории
Лекции П. К. Силаева по квантовой теории, 2001

Написанные лекции по квантовой теории 2

Материалы Воронежского университета

И.В. Копытин, А.С. Корнев – Задачи по квантовой механике. Часть 1.
И.В. Копытин, А.С. Корнев, Н.Л. Манаков – Квантовая теория. Часть 2.
И.В. Копытин, А.С. Корнев, Т.А. Чуракова – Задачи по квантовой механике. Часть 2.
И.В. Копытин, А.С. Корнев, Т.А. Чуракова – Задачи по квантовой механике. Часть 3.
И.В. Копытин, А.С. Корнев, Н.Л. Манаков – Квантовая теория. Часть 1.

Материалы МФТИ

Методичка по осциллятору, квантованию, матрице плотности
М. Г. Иванов – Как понимать квантовую механику
А.А. Абрикосов-мл. – Кванты за ночь!

Материалы к экзамену

Ответы на вопросы теоретического минимума по квантовой теории, 6 семестр
Ответы на вопросы теоретического минимума по квантовой теории, 7 семестр

Обязательные задачи по курсу квантовой теории, 2015, 6 семестр – ответы
Вопросы и задачи к экзамену (2017, pdf)
Вопросы и задачи к экзамену (2017,pdf)
Обязательные задачи по курсу квантовой теории, 2015, 6 семестр
Ответы на теоретический минимум по квантовой теории, 2017
Теоретический минимум, Силаев П. К., 2017
Решение экзаменационных задач по квантовой теории, 2015-2016
Варианты экзаменационных билетов по квантовой теории 2
Теормины по квантовой механике прошлых лет с решениями
Билеты прошлых лет по квантовой теории
Ответы на теорию по квантовой теории
Варианты экзаменационных билетов по квантовой теории 1
Экзаменационные вопросы по квантовой теории для I потока (включают 30 задач) – январь 2005г.
Экзаменационные вопросы по квантовой теории для II потока – январь 2005г.

Полезные материалы

Все вопросы А. Г. Свешникова на зачёт и экзамен (после 7 семестра)
Практикум по системам единиц (МФТИ) – содержит полезную таблицу с правилами перевода
Решения домашних заданий П.К. Силаева, 6 и 7 семестр
Задания для самостоятельной подготовки к тесту по квантовой теории, 2016
Задачи по квантовой теории 3
Задачи по квантовой теории 2
Задачи по квантовой теории 1

Семинары

Семинары Силаева П.К. по квантовой теории с решением домашних заданий, 6-й семестр
Семинары по квантовой теории
Семинары П.К. Силаева по квантовой теории

Учебники

Steven Holzner – Quantum Physics For Dummies
Феймановские лекции. Квантовая механика, часть 2
Феймановские лекции. Квантовая механика, часть 1
Лев Давидович Ландау, Евгений Михайлович Лифшиц – Квантовая механике. Нерелятивистская теория. Том 3.
Комплект учебников по квантовой теории 2
Комплект учебников по квантовой теории 1

Книги по квантовой механике для ВУЗов

Книги по квантовой механике для ВУЗов – YAKABOO, купить учебники по квантовой механике и квантовой теории поля для студентов и аспирантов в Киеве, Украине

Физика является одной из самых древних наук на земле. Без знаний не предоставляется возможность объяснить банальные вещи, что уже говорить об атомарных и молекулярных субстанциях. Квантовая механика книги предоставляют возможность изучить науку на более глубинном уровне. Данное направление, в первую очередь, изучает движение материй. Для подробного углубления необходимо купить только лучшие учебники.

Впервые слово «квант» ввел в обиход Макс Планк, в дальнейшем ставший одним из известных физиков. Квант служит описанием определенных взаимодействий света с атомами, наука в целом знакомит с основными понятиями о жизни.

Почему стоит купить книги по квантовой механике

Понять жизнь можно при помощи физики. Удивительная наука, полностью противоречащая человеческим общим понятиям и здравому смыслу. Большинство предметов можно пощупать, то атомы и кванты возможно только представить в воображении.

Существуют определенные погрешности в замерах и исследованиях, ибо приборы не могут похвастаться стопроцентной точностью. Несмотря на это, данная наука является одной из самых точных из современных.

В саркастическом мире ученых «летает» известная фраза Ричарда Фейнмана: «Это нормально — не понимать квантовую механику, потому что ее никто не понимает». Шутка с присутствующей долей истинной правды.

Квантовая механика книги предоставляют четкое понимание – наука на самом деле возникла задолго до появления Солнца, Земли и других планет. Данное направление присутствовало и будет это делать, несмотря ни на что. Знания идеальны для того, чтобы понять основы мироздания. Познав глубину формул и понятий, человек начнет чувствовать себя в научном мире, как дома. Все на планете работает исходя из физических законов, которые каждая уважающая себя личность должна понимать.

Теоритический минимум и другая полезная литература пригодится не только для студентов, но и для преподавателей высших учебных заведений.

Преимущества заказа книги квантовой механики на Yakaboo.ua

Книжный интернет магазин предоставляет возможность приобрести недорого учебную литературу специализированного направления. Демократичная цена дает возможность снабдить всем необходимым для учебы и повышения квалификации.

В помощь читателю на сайте представлены отзывы , которые, возможно, помогут определиться с выбором необходимой литературы.

JavaScript seems to be disabled in your browser.
You must have JavaScript enabled in your browser to utilize the functionality of this website.

Код товара 942900
Код товара 1278187

Вверх

Фильтр

Вы выбрали

То, что мы никогда не узнаем

Существует область, доступ к которой запрещен законами физики, ниже разрешающей способности наших самых мощных микроскопов и за пределами досягаемости наших самых чувствительных телескопов. Трудно сказать, что там может существовать — возможно, целые вселенные.

С самого начала человеческих исследований наши возможности наблюдения были ограничены. Мировоззрение ограничивалось наличием инструментов и нашим собственным творчеством. Со временем размер нашей наблюдаемой Вселенной рос по мере роста наших знаний — мы видели планеты за пределами Земли, звезды за пределами Солнца и галактики за пределами нашей собственной, в то время как мы всматривались глубже в клетки и атомы. А затем, в 20-м веке, появилась математика, которая может удивительно хорошо объяснить — и, в какой-то степени, предсказать — мир, в котором мы живем. Теории специальной и общей теории относительности точно описывают движение планет, звезд и галактик. . Квантовая механика и Стандартная модель физики частиц сотворили чудеса, прояснив, что происходит внутри атомов.

Однако каждая из этих успешных теорий накладывает жесткие ограничения на наши способности к наблюдению. Сегодня эти пределы, кажется, определяют истинные границы нашего знания.

То, чего мы не можем знать

В конце концов, существует ограничение скорости, ограничивающее то, что мы можем видеть. Это мешает нам надеяться увидеть большую часть нашей Вселенной из первых рук.

Скорость света составляет примерно 300 000 000 метров в секунду (или 671 000 000 миль в час, если так работает ваш мозг). Специальная теория относительности, предложенная Альбертом Эйнштейном в 1905, запрещает что-либо двигаться быстрее, чем это. Безмассовые вещи всегда движутся с этой скоростью в вакууме. Разгон массивных объектов до такой скорости фактически вводит деление на ноль в одном из уравнений специальной теории относительности; потребуется бесконечная энергия, чтобы разогнать что-то с массой до скорости света.

Если в детстве вы прыгали на космическом корабле, летящем за пределы Солнечной системы со скоростью 99 % скорости света, вы могли бы исследовать другие части галактики, прежде чем поддаться старости, но, поскольку время относительно, ваши друзья и семья, скорее всего, давно бы ушла, прежде чем вы смогли бы сообщить о своих наблюдениях на Землю. Но у вас все еще есть свои пределы: галактика Млечный Путь имеет диаметр 105 700 световых лет, наша соседняя галактика Андромеда находится на расстоянии 2,5 миллиона световых лет, а наблюдаемая Вселенная находится на расстоянии около 93 миллиарда световых лет в поперечнике. Любая надежда на исследование более дальних расстояний потребует миссий с несколькими поколениями или, при использовании удаленного зонда, признания того, что вы будете мертвы, и человечество может сильно измениться к тому времени, когда данные зонда вернутся на Землю.

Однако скорость света — это больше, чем просто ограничение скорости. Поскольку свету, который мы видим, требуется время в пути, чтобы достичь Земли, мы должны бороться с несколькими горизонтами, за которыми мы не можем взаимодействовать, которые существуют благодаря общей теории относительности Эйнштейна. Существует горизонт событий, движущаяся граница в пространстве и времени, за которой свет и испускаемые сейчас частицы никогда не достигнут Земли, сколько бы времени ни прошло, — эти события мы никогда не увидим. Существует также горизонт частиц, или граница, за которой мы не можем наблюдать свет, приходящий из прошлого, — это определяет наблюдаемую вселенную.

Существует второй тип горизонта событий, окружающий черную дыру. Гравитация — это эффект, вызванный наличием массивных объектов, искажающих форму пространства, как шар для боулинга на батуте. Достаточно массивный объект может искажать пространство так, что никакая информация не может выйти за пределы определенной границы.

Эти пределы не являются статическими. «С течением времени мы будем видеть все дальше и дальше, потому что расстояние, которое свет проходит наружу, становится все больше и больше», — сказала Тамара Дэвис, профессор астрофизики, изучающая космологию в Университете Квинсленда. Но эта расширяющаяся перспектива не будет постоянной, поскольку наша Вселенная тоже расширяется (и это расширение ускоряется). «Если перемотать вперед на 100 миллиардов лет вперед, все галактики, которые мы можем видеть в настоящее время, будут так далеко и будут так быстро удаляться от нас, что свет, который они излучали в прошлом, исчезнет из поля зрения». В этот момент наша наблюдаемая Вселенная будет состоять только из близлежащих галактик, гравитационно связанных с нашей собственной.

Еще одна граница живет на другом конце шкалы. Приблизьтесь между молекулами, в центр атомов, вглубь их ядер и кварков, из которых состоят их протоны и нейтроны. Здесь другой набор правил, в основном придуманный в 20-м веке, регулирует то, как все работает. В правилах квантовой механики все «квантуется», что означает, что свойства частиц (например, их энергия или их расположение вокруг атомного ядра) могут принимать только определенные значения, как ступеньки на лестнице, а не континуум, как места на слайде. Однако квантовая механика также демонстрирует, что частицы — это не просто точки; они одновременно действуют как волны, а это означает, что они могут одновременно принимать несколько значений и испытывать множество других волнообразных эффектов, таких как интерференция. По сути, квантовый мир — шумное место, и наше понимание его неразрывно связано с вероятностью и неопределенностью.

Эта квантовость означает, что если вы попытаетесь вглядеться слишком близко, вы столкнетесь с эффектом наблюдателя: попытка увидеть такие маленькие вещи требует отражения от них света, и энергия этого взаимодействия может коренным образом изменить то, что вы видите. повторная попытка наблюдения.

Но есть еще более фундаментальный предел тому, что мы можем видеть. Вернер Гейзенберг обнаружил, что шаткость квантовой механики обеспечивает минимальную точность, с которой вы можете измерить определенные пары математически связанных свойств, таких как положение частицы и импульс. Чем точнее вы можете измерить одно, тем менее точно вы можете измерить другое. И, наконец, даже попытка измерить только одно из этих свойств становится невозможной в достаточно малом масштабе, называемом шкалой Планка, которая имеет наименьшую длину, 10 ^ -35 метров, и кратчайший временной интервал, около 5 х 10 ^ – 44 секунды. 9-36 метров… Но квантовая механика говорит, что если у меня есть предсказание для моей теории, которое говорит, что структура существует в меньшем масштабе, то у квантовой теории для этого есть встроенная неопределенность. Это встроенный предел нашего понимания Вселенной — это наименьшие значащие числа, которые квантовая механика позволяет нам определить».

Это, конечно, при условии, что квантовая механика — правильный способ представить вселенную. Но снова и снова эксперименты показывали, что нет причин думать иначе.

Исследование неизвестного

Эти фундаментальные ограничения, большие и малые, создают явные барьеры для нашего знания. Наши теории говорят нам, что мы никогда не сможем напрямую наблюдать то, что лежит за этими космическими горизонтами, или какие структуры существуют меньше планковского масштаба. Однако ответы на некоторые из самых грандиозных вопросов, которые мы задаем себе, могут существовать за пределами этих самых стен. Почему и как возникла Вселенная? Что находится за пределами нашей вселенной? Почему вещи выглядят и ведут себя именно так, а не иначе? Почему вещи существуют?

Ненаблюдаемое и непроверяемое существует за рамками научного исследования. «Все хорошо, когда вы записываете математику и говорите, что можете объяснить вселенную, но если у вас нет возможности проверить гипотезу, то это выходит за рамки того, что мы считаем наукой», — сказал Натан Мусоке, специалист по вычислительной космологии в Университет Нью-Гэмпшира. Исследование неопровержимого принадлежит философии или религии. Однако возможно, что ответы на эти вопросы, полученные наукой, существуют как видимые отпечатки на этих горизонтах, которые может обнаружить научный метод.

Это запечатление буквально. Ральф Альфер и Роберт Херман впервые предсказали в 1948 году, что некоторый свет, оставшийся от ранней эпохи истории Вселенной, все еще можно наблюдать здесь, на Земле. Затем, в 1964 году, Арно Пензиас и Роберт Уилсон работали радиоастрономами в Bell Labs в Нью-Джерси, когда заметили странный сигнал в своем радиотелескопе. Они рассмотрели все идеи, чтобы выяснить источник шума — возможно, это было фоновое излучение из Нью-Йорка или даже какашки голубей, гнездившихся в ходе эксперимента? Но вскоре они поняли, что данные соответствуют предсказанию Альфера и Германа.

Пензиас и Уилсон заметили микроволновое излучение всего через 400 000 лет после Большого взрыва, названное космическим микроволновым фоном, самое старое и самое далекое излучение, наблюдаемое в современные телескопы. В этот период истории Вселенной химические реакции привели к тому, что ранее непрозрачная Вселенная позволила свету беспрепятственно проходить сквозь нее. Этот свет, растянутый расширяющейся Вселенной, теперь выглядит как слабое микроволновое излучение, исходящее со всех сторон неба.

С тех пор эксперименты астрономов, такие как Космический фоновый исследователь (COBE), Микроволновый зонд анизотропии Уилкинсона (WMAP) и космическая обсерватория Планка, пытались составить карту этого космического микроволнового фона, выявив несколько ключевых выводов. Во-первых, температура этих микроволн устрашающе однородна по всему небу — около 2,725 градусов выше абсолютного нуля, минимальная температура во Вселенной. Во-вторых, несмотря на его однородность, наблюдаются небольшие колебания температуры в зависимости от направления; пятна, где излучение немного теплее, и пятна, где немного прохладнее. Эти флуктуации являются остатком структуры ранней Вселенной до того, как она стала прозрачной, вызванной звуковыми волнами, пульсирующими через нее, и гравитационными колодцами, что показывает, как могли сформироваться самые ранние структуры.

По крайней мере, одна теория позволила применить научный подход к исследованию этой структуры с гипотезами, которые были проверены и подтверждены дальнейшими наблюдениями за этими колебаниями. Эта теория называется инфляцией. Инфляция утверждает, что наблюдаемая Вселенная, какой мы ее видим сегодня, когда-то содержалась в пространстве меньшем, чем любая известная частица. Затем он подвергся вспышке немыслимого расширения, продолжавшегося всего лишь небольшую долю секунды, управляемого полем с динамикой, определяемой квантовой механикой. Эта эпоха превратила крошечные квантовые флуктуации в ямы гравитации, которые в конечном итоге управляли крупномасштабной структурой наблюдаемой Вселенной, и эти ямы были записаны в данные космического микроволнового фона. Вы можете думать об инфляции как о части «взрыва» в теории Большого Взрыва.

Хорошая мысль, что мы можем извлекать знания из-за космического микроволнового фона. Но это знание вызывает больше вопросов. «Я думаю, что существует довольно широкий консенсус в отношении того, что инфляция, вероятно, имела место», — сказала Кэти Мак, астрофизик-теоретик из Университета штата Северная Каролина. «Существует очень мало единого мнения о том, как и почему это произошло, что вызвало это или какой физике это подчинялось, когда это произошло».

Некоторые из этих новых вопросов могут остаться без ответа. «Что происходит в самом начале, эта информация скрыта от нас», — сказал Мак. «Меня расстраивает, что нам всегда будет не хватать информации. Мы можем придумать модели, которые объясняют то, что мы видим, и модели, которые работают лучше, чем другие, но с точки зрения их проверки в какой-то момент нам придется просто признать, что есть некоторая непознаваемость».

На космическом микроволновом фоне и за его пределами большое и малое пересекаются; ранняя Вселенная, кажется, отражает квантовое поведение. Подобные разговоры происходят на другом конце спектра размеров, поскольку физики пытаются согласовать поведение Вселенной в самом большом масштабе с правилами квантовой механики. Черные дыры существуют в этом научном пространстве, где гравитация и квантовая физика должны играть вместе, и где физические описания происходящего находятся ниже шкалы Планка.

Здесь физики также работают над созданием математической теории, которая, хотя и слишком мала для непосредственного наблюдения, производит наблюдаемые эффекты. Возможно, самой известной среди этих идей является теория струн, которая на самом деле является не теорией, а математической структурой, основанной на идее о том, что фундаментальные частицы, такие как кварки и электроны, — это не просто пятнышки, а одномерные струны, поведение которых определяет свойства этих частиц. Эта теория пытается объяснить различные силы природы, с которыми сталкиваются частицы, в то время как гравитация кажется естественным результатом такого подхода к проблеме. Как и те, кто занимается изучением любой теории, струнные теоретики надеются, что их структура позволит сделать проверяемые предсказания.

Работа над поиском способов проверки этих теорий продолжается. «Есть вера в то, что так или иначе мы сможем проверить эти идеи», — сказал Дэвид Гросс, профессор Института теоретической физики Кавли Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и лауреат Нобелевской премии по физике 2004 года. «Это может быть очень косвенно, но это не то, что является насущной проблемой».

Поиск косвенных способов проверки теории струн (и других теорий квантовой гравитации) является частью поиска самой теории. Возможно, эксперименты по созданию маленьких черных дыр могли бы стать лабораторией для изучения этой области, или, возможно, для расчетов по теории струн потребуются частицы, которые мог бы обнаружить ускоритель частиц.

При таких малых временных масштабах наше представление о том, что такое пространство и время на самом деле, может сильно разрушиться, сказал Гросс. «То, как физики формулируют вопросы, часто предполагает различные данные, например, пространство-время существует как гладкое непрерывное многообразие», — сказал он. «Эти вопросы могут быть плохо сформулированы. Часто очень сложные проблемы в физике требуют глубоких скачков, революций или иных способов мышления, и только потом мы понимаем, что ставили вопрос неправильно».

Например, некоторые надеются узнать, что произошло в начале Вселенной и что произошло до начала времени. «Я считаю, что это неправильный способ задать вопрос», — сказал Гросс, поскольку задавать такой вопрос может означать полагаться на неправильное понимание природы пространства и времени. Не то, чтобы мы знали правильный путь, пока.

То, что мы можем знать

Стены, которые мешают нам легко ответить на наши самые глубокие вопросы о вселенной… ну, о них не очень приятно думать. Но утешает тот факт, что 9-35 метров это очень мало. Между самым большим и самым маленьким находится ошеломляющее пространство, полное вещей, которых мы не знаем, но теоретически может знать .

Лучшие на сегодняшний день телескопы могут смотреть далеко вдаль (и помните, что смотреть вдаль означает также смотреть назад во времени). Хаббл может видеть объекты такими, какими они были всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, а его преемник, космический телескоп Уэбба, будет смотреть еще дальше, возможно, через 150 миллионов лет после Большого взрыва. Существующие галактические исследования, такие как Sloan Digital Sky Survey и Dark Energy Survey, собрали данные о миллионах галактик, последнее недавно опубликовало трехмерную карту Вселенной с 300 миллионами галактик. Будущая обсерватория Веры С. Рубин в Чили будет исследовать до 10 миллиардов галактик на небе.

«С астрономической точки зрения у нас так много данных, что у нас не хватает людей для их анализа», — сказал Михаил Иванов, научный сотрудник НАСА имени Эйнштейна в Институте перспективных исследований. «Есть так много вещей, которых мы не понимаем в астрофизике, и мы перегружены данными. Спрашивать, достигаем ли мы предела, — все равно, что троллить». Но даже в этом случае эти ошеломляющие обзоры представляют собой лишь малую часть из примерно 200 миллиардов галактик во Вселенной, которые будущие телескопы смогут нанести на карту.

Но пока ученые пытаются играть в этих теоретически доступных пространствах, некоторые задаются вопросом, не являемся ли мы истинным пределом.

Сегодня физика элементарных частиц, похоже, столкнулась с собственной проблемой: несмотря на множество нерешенных загадок, требующих ответов, физики на Большом адронном коллайдере не обнаружили ни одной новой фундаментальной частицы со времен бозона Хиггса в 2012 году. Это отсутствие открытий заставляет физиков ломать голову; он исключил самые простые версии некоторых теорий, которыми ранее руководствовались физики элементарных частиц, с несколькими очевидными указателями того, куда смотреть дальше (хотя некоторые из них есть!).

Бичем считает, что эти проблемы могут быть решены путем поиска явлений вплоть до шкалы Планка. Между масштабом сегодняшних экспериментов по физике элементарных частиц и масштабом Планка существует огромная неизвестная пропасть, и нет никакой гарантии, что в этом пространстве можно открыть что-то новое. Исследование всей этой пропасти потребует огромного количества энергии и все более мощных коллайдеров. Квантовая механика говорит, что частицы с более высоким импульсом имеют меньшие длины волн и, следовательно, необходимы для исследования меньших масштабов длины. Однако на самом деле для изучения планковского масштаба может потребоваться ускоритель частиц, достаточно большой, чтобы облететь вокруг Солнца — возможно, даже размером с Солнечную систему.

«Возможно, мысль о таком коллайдере пугает, но это вдохновляет на то, как достичь масштаба — и вдохновляет на то, чтобы понять, как достичь этого с помощью меньшего устройства», — сказал он. Бичем считает долгом физиков элементарных частиц исследовать, могут ли существовать какие-либо новые физические явления вплоть до масштаба Планка, даже если в настоящее время нет доказательств того, что можно что-то найти. «Нам нужно подумать о том, чтобы достичь как можно большей энергии, строить все более и более крупные коллайдеры, пока мы не достигнем предела. Мы не можем выбирать, какие открытия», — сказал он.

Или, возможно, мы можем использовать искусственный интеллект для создания моделей, которые прекрасно объясняют поведение нашей вселенной. Уменьшив масштаб, Фермилаб и ученый из Чикагского университета Брайан Норд придумали систему, которая могла бы моделировать Вселенную с помощью искусственного интеллекта, постоянно и автоматически обновляя свою математическую модель новыми наблюдениями. Такая модель может быть сколь угодно близкой к модели, описывающей нашу вселенную, — она может породить теорию всего. Но, как и в случае с другими алгоритмами ИИ, для людей это будет черный ящик.

Такие проблемы уже возникают в областях, где мы используем программные инструменты для создания точных моделей, объяснил Танер Эдис, физик из Государственного университета Трумэна. Некоторые программные инструменты — например, модели машинного обучения — могут точно описывать мир, в котором мы живем, но они слишком сложны, чтобы их мог полностью понять любой человек. Другими словами, мы знаем, что эти инструменты работают, но не обязательно как. Возможно, ИИ продвинет нас дальше по этому пути, где знания, которые мы создаем, будут распространяться на цивилизацию и ее технологии, частично принадлежащие человечеству и алгоритмам, которые мы создаем, чтобы понять вселенную. Вместе мы бы создали полную картину, но недоступную ни одному человеку.

Наконец, такого рода модели могут обеспечить исключительную предсказательную силу, но они не обязательно дадут удобные ответы на вопросы о том, почему вещи работают именно так, а не иначе. Возможно, это создает дихотомию между тем, что могут сделать ученые — делать прогнозы на основе начальных условий — и тем, что, как они надеются, эти прогнозы позволят им сделать, — приведет нас к лучшему пониманию Вселенной, в которой мы живем.

«У меня есть предчувствие, что мы сможем эффективно получить полное знание вселенной, но в какой форме оно придет?» — сказал Норд. «Сможем ли мы полностью понять это знание, или оно будет использоваться просто как инструмент для предсказаний, не заботясь о значении?»

Думая реалистично, современные физики вынуждены думать о том, что волнует общество больше всего и позволяют ли наши системы и модели финансирования полностью изучить то, что мы можем исследовать, прежде чем мы сможем начать беспокоиться о том, что мы не можем. Законодатели США часто обсуждают фундаментальные научные исследования на языке прикладной науки или положительных результатов — Министерство энергетики финансирует многие исследования в области физики элементарных частиц. Миссия Национального научного фонда: «Содействовать прогрессу науки; продвигать национальное здоровье, процветание и благополучие; и для обеспечения национальной обороны; и для других целей».

Физики, надеющиеся получить финансирование, должны конкурировать за ресурсы, чтобы проводить исследования, продвигающие миссии этих организаций. В то время как многие лаборатории, такие как ЦЕРН, существуют исключительно для финансирования мирных исследований без военных приложений, большинство из них по-прежнему хвастаются тем, что косвенное решение более серьезных проблем приведет к новым технологиям — например, Интернету или достижениям в обработке данных и искусственном интеллекте. Частные финансирующие организации существуют, но они тоже либо ограничены в своих ресурсах, движимы миссией, либо и тем, и другим.

Но что, если для ответа на эти глубокие вопросы требуется мышление, которым не руководит… что-либо? Как ученые могут убедить спонсоров в том, что мы должны проводить эксперименты не в надежде на создание новых технологий или развитие общества, а просто в надежде найти ответы на глубокие вопросы? Вторя мнению, выраженному в статье Ванессы А. Би, что, если наши сегодняшние системы (извините, ребята, я говорю о капитализме) на самом деле подавляют инновации в пользу получения какой-то краткосрочной выгоды? Что, если для ответа на эти вопросы потребуется социальная политика и международное сотрудничество, которые правительства считают неприемлемыми?

Если это действительно мир, в котором мы живем, то непознаваемый барьер намного ближе, чем пределы скорости света и шкалы Планка. Он будет существовать, потому что мы все вместе — правительства, за которые мы голосуем, учреждения, которые они финансируют, — не считаем ответы на эти вопросы достаточно важными, чтобы выделять на них ресурсы.

Неизвестно Неизвестно

До 1500-х годов Вселенная была просто Землей; Солнце, Луна и звезды были маленькими спутниками, которые вращались вокруг нас. К 1543 году Николай Коперник предложил гелиоцентрическую модель Вселенной — Солнце находилось в центре, а Земля вращалась вокруг него. Это было только в 1920-е годы, что Эдвин Хаббл рассчитал расстояние до Андромеды и доказал, что Млечный Путь — это не вся Вселенная; это была всего лишь одна из многих, многих галактик в большой вселенной. Ученые открыли большинство частиц, составляющих сегодняшнюю Стандартную модель физики элементарных частиц, во второй половине 20-го века. Конечно, теория относительности и квантовая теория, кажется, установили размер песочницы, в которой мы должны играть, но прецедент предполагает, что в песочнице или даже за ее пределами есть нечто большее, чего мы не учли. Но тогда, возможно, нет.

Есть вещи, о которых мы никогда не узнаем, но это неправильный подход к научным открытиям. Мы не узнаем, пока не попытаемся узнать, задавая вопросы, выдвигая гипотезы и проверяя их экспериментами. Огромное неизвестное, как ведущее к нашим границам, так и за их пределами, предоставляет безграничные возможности задавать вопросы, открывать новые знания и даже делать прежние ограничения устаревшими. Таким образом, мы не можем по-настоящему знать непознаваемое, поскольку непознаваемое — это то, что остается, когда мы больше не можем строить гипотезы и экспериментировать. Непознаваемое — это не факт — это то, что мы решаем.

Понимание квантовой механики | Издательство Принстонского университета

Понимание квантовой механики

Роланд Омнес

Твердый переплет ISBN: 9780691004358 95 долларов США/74 фунта стерлингов электронная книга ISBN: 9780691221922

электронные книги

Многие из наших электронных книг можно приобрести в этих онлайн-продавцы:

Амазонка разжечь
Гугл игры
Ракутен Кобо
Барнс и Благородный Уголок
Apple Книги

Многие из наших электронных книг доступны в электронной библиотеке ресурсов, включая эти платформы:

Книги в JSTOR
Электронные книги EBSCO
Эбрари
Моя библиотека
Библиотека электронных книг

Shipping to:

Choose CountryUnited StatesCanadaUnited KingdomAfghanistanAland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua And BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Sint Eustatius and SabaBosnia And HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCabo VerdeCambodiaCameroonCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCongo, Democratic RepublicCook IslandsCosta RicaCote D’IvoireCroatiaCubaCuraçao CyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland Мальвинские островаФарерские островаФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские Южные ТерриторииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГуамГуата malaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard Island & Mcdonald IslandsHoly See (Vatican City State)HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran, Islamic Republic OfIraqIrelandIsle Of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKoreaKorea People’ Republic OfKuwaitKyrgyzstanLao People’s Democratic RepublicLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Arab JamahiriyaLiechtenstein LithuaniaLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Federated States OfMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPalestinian Territory, OccupiedPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussian FederationRwandaSaint BarthelemySaint HelenaSaint Китс и НевисСент-ЛюсияСент-МартинСент-Пьер и MiquelonSaint Vincent And GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome And PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint Maarten (Dutch part) SlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia And Sandwich Isl. South SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard And Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor-LesteTogoTokelauTongaTrinidad And TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks And Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited States Outlying IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVenezuelaViet NamVirgin Islands, BritishVirgin Islands, U.S. Уоллис и ФутунаЗападная СахараЙеменЗамбияЗимбабве

Поддержите свой местный независимый книжный магазин.

США
Канада
Великобритания
Европа

Физика и астрономия

Роланд Омнес

Твердый переплет

электронная книга

Скачать обложку

Здесь Ролан Омнес предлагает четкое и актуальное руководство по концептуальным основам квантовой механики. В области, которая вызвала много философских споров, Омнес добился высокого признания за свою книгу для специалистов «Интерпретация квантовой механики » (Принстон, 1994). Теперь автор преобразовал свою собственную теорию в краткий и удобный для чтения текст, который позволяет начинающим студентам и опытным физикам, математикам и философам составить полное представление об этой области, узнавая о самых последних достижениях.

В этой новой книге представлена более обтекаемая версия Копенгагенской интерпретации, демонстрирующая ее логическую последовательность и полноту. Проблема измерения является основной областью исследования, и автор рассматривает ее историю от Планка до Гейзенберга, прежде чем описывать интерпретацию последовательной истории. Он опирается на самые последние исследования эффекта декогеренции (связанные с современным решением знаменитой проблемы кота Шредингера) и точную формулировку соответствия между квантовой физикой и физикой элементарных частиц (подразумевающую вывод классического детерминизма из квантового вероятностного).

Интерпретация организована с помощью универсального и здравого языка с использованием так называемых непротиворечивых историй. Как язык и метод, теперь можно показать, что он свободен от двусмысленности и делает интерпретацию более ясной и близкой к здравому смыслу.

Ролан Омнес — профессор физики Парижского университета XI. Его книги включают Квантовая философия: понимание и интерпретация современной науки (см. стр. 22 в этом каталоге), Интерпретация квантовой механики (Принстон), L’Univers et ses Metamorphoses и Введение в физику элементарных частиц .

Что такое темная материя?
Питер Фишер
Магнитное повторное соединение
Масааки Ямада
Расширенный классический электромагнетизм
Роберт Уолд
Прелюдия к квантовой теории поля
Джон Донохью и Лоренцо Сорбо
Снежные кристаллы
Кеннет Г. Либбрехт

Оставайтесь на связи, чтобы быть в курсе последних книг, идей и специальных предложений.

Оставайтесь на связи, чтобы быть в курсе последних новостей о книгах.

Сможем ли мы когда-нибудь… понять квантовую теорию?

Загрузка

Сможем ли мы когда-нибудь? | Физика

Сможем ли мы когда-нибудь… понять квантовую теорию?

(Изображение предоставлено Thinkstock)

Автор Филип Болл, 25 января 2013 г.

Если непонятное поведение субатомных частиц заставляет вас недоумевать, не волнуйтесь. Физики тоже этого не понимают.

Квантовая механика должна быть одной из самых успешных теорий в науке. Разработанный в начале двадцатого века, он использовался для невероятно точного расчета поведения света и материи — например, того, как электрические токи проходят через кремниевые транзисторы в компьютерных схемах, или формы молекул и того, как они поглощают свет. Большая часть сегодняшних информационных технологий опирается на квантовую теорию, как и некоторые аспекты химической обработки, молекулярной биологии, открытие новых материалов и многое другое.

Странно то, что никто толком не понимает квантовую теорию. Цитата, которую обычно приписывают физику Ричарду Фейнману, возможно, апокрифична, но тем не менее верна: если вы думаете, что понимаете квантовую механику, то это не так. Эта точка зрения была подтверждена опросом 33 ведущих мыслителей на конференции в Австрии в 2011 году. Этой группе физиков, математиков и философов было задано 16 вопросов с несколькими вариантами ответов о значении теории, и в их ответах не было единого мнения.

Это потому, что квантовая теория ставит всевозможные странные вопросы, которые расширяют границы нашего воображения, заставляя нас, например, представлять такие объекты, как электроны, которые при различных обстоятельствах могут быть либо волнами, либо частицами.

Один из самых спорных вопросов касается роли измерений. Мы привыкли думать, что мир существует в определенном состоянии и что мы можем узнать, что это за состояние, производя измерения и наблюдения. Но квантовая теория («квантовая механика» часто рассматривается как синоним, хотя в строгом смысле это относится к математическим методам, разработанным для изучения квантовых объектов) предполагает, что, по крайней мере, для крошечных объектов, таких как атомы и электроны, не может быть уникального состояния до делается наблюдение: объект существует одновременно в нескольких состояниях, называемых суперпозицией. Перед измерением все, что мы можем сказать, это то, что существует определенная вероятность того, что объект находится в состоянии А, или В, или так далее. Только во время измерения делается «выбор» относительно того, какое из этих возможных состояний будет иметь объект: на квантовом языке суперпозиция «схлопывается измерением». Дело не в том, что перед измерением мы не знает какой из этих вариантов верный – дело в том, что выбор еще не сделан.

Это, вероятно, самая тревожная из всех загадок, поставленных квантовой теорией. Это так обеспокоило Альберта Эйнштейна, что он отказывался принять это всю свою жизнь. Эйнштейн был одним из первых ученых, принявших квантовый мир: в 1905 году он предположил, что свет — это не непрерывная волна, а «пакеты» или кванты энергии, называемые фотонами, которые на самом деле являются «частицами света». Тем не менее, когда его современники, такие как Нильс Бор, Вернер Гейзенберг и Эрвин Шредингер, разработали математическое описание квантового мира, в котором определенность была заменена вероятностями, Эйнштейн возражал, что мир не может быть таким нечетким. Как он выразился, «Бог не играет в кости». (Ответ Бора менее известен, но заслуживает большей известности: «Эйнштейн, перестань указывать Богу, что делать».)

Замечательный, замечательный Копенгаген

Шредингер вычислил уравнение, которое, по его словам, выражает все, что мы можем знать о квантовой системе. Это знание заключено в так называемой волновой функции, математическом выражении, из которого мы можем вывести, например, шансы квантовой частицы быть здесь или там , или быть в это или то состояние. Измерение «схлопывает» волновую функцию, чтобы получить определенный результат. Но Гейзенберг показал, что мы не можем точно ответить на каждый вопрос о квантовой системе. Это принцип неопределенности Гейзенберга: чем точнее вы определяете импульс электрона (измеряемый массой, умноженной на скорость), тем меньше вы можете знать о его положении в пространстве, и наоборот. Другими словами, существуют пары свойств, для которых все более точное измерение одного из них делает другое еще более нечетким.

Более того, никто на самом деле не знает, что такое волновая функция. Долгое время это считалось просто математическим удобством, но теперь некоторые исследователи считают, что это реальная физическая вещь. Одни думают, что коллапс волновой функции при измерении — тоже реальный процесс, как лопание пузыря; другие видят в ней просто математический прием, вложенный в теорию «от руки» — своего рода трюк. Австрийский опрос показал, что эти вопросы о том, вносит ли акт измерения какие-либо фундаментальные изменения в квантовую систему, по-прежнему вызывают глубокие разногласия среди квантовых мыслителей, причем мнения довольно равномерно расходятся по нескольким направлениям.

Бор, Гейзенберг и их сотрудники составили интерпретацию квантовой механики в 1920-х годах, которая теперь названа в честь их работы: Копенгагенская интерпретация. Это доказывало, что все, что мы можем знать о квантовых системах, — это то, что мы можем измерить, и это все, что предписывает теория — бессмысленно искать какой-либо «более глубокий» уровень реальности. Эйнштейн отверг это, но почти две трети опрошенных в Австрии были готовы сказать, что Эйнштейн определенно ошибался. Однако только 21% считали, что Бор был прав, а 30% сказали, что нам придется подождать и посмотреть.

Тем не менее, их ответы показали, что копенгагенская интерпретация по-прежнему остается фаворитом (42%). Но есть и другие претенденты, одним из сильнейших из которых является интерпретация множества миров, сформулированная Хью Эвереттом в 1950-х годах. Это предполагает, что каждая возможность, выраженная в квантовой волновой функции, соответствует физической реальности: конкретной вселенной. Таким образом, при каждом квантовом событии — скажем, при взаимодействии двух частиц — Вселенная расщепляется на альтернативные реальности, в каждой из которых наблюдается свой возможный результат. Это, безусловно, один из способов интерпретации математики, хотя некоторым исследователям он кажется непристойно расточительным.

Важно отметить, что эти дебаты о значении квантовой теории не совсем совпадают с популярными идеями о том, почему она странная. Многие посторонние считают, что они не понимают квантовую теорию, потому что не могут понять, как объект может находиться в двух местах одновременно или как частица может быть волной. Но эти вещи вряд ли оспариваются среди квантовых теоретиков. Правильно было сказано, что как физик вы никогда не сможете понять их в каком-либо интуитивном смысле; вы просто привыкли их принимать. В конце концов, нет никаких оснований ожидать, что квантовый мир будет подчиняться нашим повседневным ожиданиям. Как только вы принимаете эту предполагаемую странность, квантовая теория становится фантастически полезным инструментом, и многие ученые просто используют ее как таковую, как компьютер, внутреннюю работу которого мы принимаем как должное. Вот почему большинство ученых, использующих квантовую теорию, никогда не беспокоятся о ее значении — по словам физика Дэвида Мермина, они «заткнуться и вычислить», что, по его мнению, рекомендовала Копенгагенская интерпретация.

Так мы когда-нибудь разберемся в этих вопросах? Некоторые исследователи считают, что по крайней мере некоторые из них являются не совсем научными вопросами, которые могут быть решены экспериментально, а философскими вопросами, которые могут сводиться к личным предпочтениям. Один из самых важных вопросов в австрийском опросе заключался в том, будут ли еще через 50 лет проводиться конференции о значении квантовой теории. 48% ответили «вероятно, да», только 15% сказали «вероятно, нет». Двенадцать процентов сказали: «Я организую его, несмотря ни на что», но это для вас академики.

Иванов как понимать квантовую механику: “Как понимать квантовую механику” (М.Г. Иванов)

“Как понимать квантовую механику” (М.Г. Иванов)

Преподаватели Квантовая теория | Отзывы | Учебные материалы | Химфак МГУ

Книги по квантовой механике для ВУЗов

Почему стоит купить книги по квантовой механике

Преимущества заказа книги квантовой механики на Yakaboo.ua

То, что мы никогда не узнаем

Понимание квантовой механики | Издательство Принстонского университета

Понимание квантовой механики

электронные книги

Поддержите свой местный независимый книжный магазин.

Твердый переплет

электронная книга

Оставайтесь на связи, чтобы быть в курсе последних книг, идей и специальных предложений.

Оставайтесь на связи, чтобы быть в курсе последних новостей о книгах.

Сможем ли мы когда-нибудь… понять квантовую теорию?

Оставить комментарий Отменить ответ