Когда наблюдатель отвернулся
Здравый смысл» и квантоваямеханика
В действительности все¨ не так, как на самом деле.
СтаниславЕжиЛец,«Неприче¨санныемысли»
Многое из того, что кажется школьнику обязательными свойствами любой физической теории, неприменимо в квантовой физике. Вот несколь- ко таких общих положений, которые великолепно работали столетиями,ка-
зались настолько естественными для любой научной теории, что даже не оговаривались явно, но перестали работать в квантовойфизике:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Все эти утверждения не работают в квантовой механике!!!
«Не работают» не значит, что это «вообще» неверные утверждения. В своей области применимости (в классической физике) они работают ве- ликолепно,ноневквантовоймеханике.Этиутвержденияоказалисьнефун- даментальными свойствами природы или проявлениями «здравого смыс- ла», а феноменологическими обобщениями с очень широкой, но ограни- ченной областьюприменимости.
Эти сложности связаны со структурой квантовой теории, в которой, как и в других неклассических теориях, анализ процесса измерения игра- ет принципиальную роль и позволяет/заставляет отказаться от некоторых привычных, но принципиально ненаблюдаемыхпонятий.
Квантовая механика — теорияпревращений
Большинство перечисленных выше сбоев классической физической интуиции связаны с тем, что процесс изменения состояния квантовой системы невозможно детально проследить. Впервые физики столкнулись
2.2.
КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА —ТЕОРИЯПРЕВРАЩЕНИЙ 29
с этим при попытках описания постулированных Бором (1913) квантовых скачков, при которых состояние атома изменяется скачком с испусканием или поглощением фотона.
|
|
Прорыв был достигнут, когда Гайзенберг (1925) отказался от рассмот- рениядеталейпроцессаивве¨лматрицы,связывающиемеждусобойначаль- ные и конечные состояния системы, которые превращаются друг в друга по некоторымправилам.
Одна из основных идей квантовой механики состоит в том, что
Квантовая механика — теория превращений
Приче¨мпроследитьпроцесспревращениянельзя.Мыужесталкива- лись с превращениями в предыдущей главе, при обзоре физики элементар- ныхчастиц.
Перечислим некоторые важные случаи превращений:
• Любой процесс — превращение начального состояния вконечное.
• Движение=изменение=превращение.
|
|
|
|
|
|
взаимопревращений разных сортов нейтрино друг в друга.
|
|
между собой, то реализуются все способы одновременно, т. е. все спо- собы дают вклад в процесс.
|
|
|
Две ипостаси квантовойтеории
Квантовая механика — вероятностная теория. Однако это вернотолько наполовину. На самом деле квантовая механика состоит из двух частей со своими областями применимости (но обе части описываютпревращения):
|
|
– вычисление вероятностей различных исходов измерения (правило Борна),
– вычисление состояния системы послеизмерения:
|
|
Когда наблюдатель отвернулся . ..
Адальшеиде¨ткоридор.Еслираспахнутьдверьвнашейгостиной пошире, можно увидеть кусочеккоридора в том доме, он совсем такой же, как у нас. Но, кто знает, вдруг там, где его не видно, он совсем другой?
Льюис Кэрролл, «Алиса вЗазеркалье»
УравнениеШре¨дингеранесодержитничеговероятностного.Онопол- ностьюописывает,какменяетсясовременемволноваяфункция,аволновая
2.3. ДВЕ ИПОСТАСИКВАНТОВОЙТЕОРИИ 31
функция полностью описывает состояние системы. Более полное описа- ние невозможно, поэтому волновую функцию часто называют просто сос- тояние (или чистое состояние, см. ниже сноску 2). Кто-то может возра- зить, что как раз волновая функция описывает вероятности, но уравнение Шре¨дингераобэтом«незнает»,вэтомразделетеорииничтонепобуж- дает нас к использованию вероятностей, вероятности появятся, когда мы займе¨мсятеориейизмерений.
Волновая функция — максимально полное опи- саниесистемывквантовоймеханике.Приче¨мурав- нениеШре¨дингерапозволяетповолновойфункции, заданной в один момент времени, предсказывать ее¨ поведениекаквпере¨д,такиназадповремени,ес- ли система не подвергалась внешним возмущени- ям/измерениям (в данном случае это практически од- но и тоже).
Пока квантовая система эволюционирует сама по себе, квантовая механика даже более детерми- нистична, чем классическая, поскольку уравнение
Шре¨дингераустойчивопоначальнымданным:если вначальныймоментвремениволноваяфункциязада- на с некоторой ошибкой, то величина этой ошибки1 не меняется со временем. Только для этого система должна быть замкнутой, т. е. наблюдателю мало «от- вернуться», ему надо еще¨ и «выключить свет», изо- лировав систему отокружения.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 576; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!