Лектор: Алексей Семихатов, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией Теории фундаментальных взаимодействий, Физический ин-т им. Лебедева РАН.
Основное средство описания квантового мира — волновая функция, а центральное свойство, отличающее квантовую теорию от классической механики — идея комбинирования состояний (суперпозиции). Эти понятия составляют ядро квантовой идеи. Знакомство с ними позволит увидеть подробности явлений, качественно обсуждавшихся в предыдущей лекции. Следующий принципиальный шаг состоит в введении квантового динамического принципа — уравнения Шрёдингера. Эволюция под управлением уравнения Шрёдингера отличается от привычной картины тем, что волновая функция не определена в физическом пространстве; эта эволюция вовлекает взаимодействующие системы в новый вид отношения части и целого — запутанность. Вместе с тем уравнение Шрёдингера позволяет понять, как возникает квантовая дискретность, включая самые важные ее проявления: строение атомов и колебательных систем. Однако уравнение Шрёдингера не содержит в себе механизмов, порождающих случайность; приспособление к индетерминистскому миру требует дополнения в схему квантовой механики, известного как правило Борна. Именно оно определяет контакт вычислений с наблюдениями, но оно же приводит к череде вопросов о «смысле» квантового формализма
Объяснение Квантовой Механики гуманитарию от Chat GPT:
Квантовая механика — это ветвь физики, которая изучает поведение частиц на микроскопическом уровне, на уровне атомов и молекул. Несмотря на свою сложность, можно попытаться объяснить основные идеи квантовой механики гуманитарию, используя аналогии и упрощенные понятия.
1. **Волны и частицы:**
- В классической физике мы привыкли рассматривать объекты как частицы или волны. В квантовой механике частицы (например, электроны) также могут обладать волновыми свойствами. Это нечто аналогичное тому, как свет иногда ведет себя как волна, а иногда как поток частиц (фотонов).
2. **Принцип неопределенности Гейзенберга:**
- Этот принцип утверждает, что нельзя одновременно точно измерить местоположение и импульс (скорость умноженную на массу) частицы. Чем точнее мы знаем одну из этих величин, тем менее точно мы можем знать другую. Это создает некоторую степень неопределенности в мире микрочастиц.
3. **Квантовая суперпозиция:**
- В квантовой механике объекты могут существовать в неопределенных состояниях до тех пор, пока не будет произведено измерение. Например, электрон может существовать в нескольких местах одновременно, образуя так называемую квантовую суперпозицию, пока не будет сделано измерение его положения.
4. **Квантовая связь:**
- Существует явление, известное как квантовая связь, которое описывает специальные взаимоотношения между частицами, такие как электроны. Когда две частицы становятся связанными, изменение состояния одной из них мгновенно влияет на состояние другой, даже если они находятся на больших расстояниях друг от друга.
5. **Квантовый скачок:**
- Частицы в квантовой механике не могут изменять свои характеристики плавно и непрерывно, как это происходит в классической механике. Вместо этого они могут переходить между дискретными энергетическими состояниями через квантовые скачки.
Эти аналогии не являются точными, но они могут помочь гуманитариям понять основные концепции квантовой механики без использования сложных математических формул.
А как же без квантовой механики в Журнале о прогрессе и высоких технологиях?
Тем более с такими преподавателями!