Живо по коням - в погоню за квантами!

[egovoru]

Неизвестно, можно ли толково объяснить существо научных концепций человеку, не имеющему специального образования - или это задача заведомо невыполнимая. Преподавателям физики на биофаке это не удалось: представления о квантовой механике у меня самые туманные. За книжку Адама Беккера я взялась по рекомендации уважаемого thedeemon - и присоединяюсь к его

Comments

[lj_frank_bot]

Hello!
LiveJournal categorization system detected that your entry belongs to the category: Наука.
If you think that this choice was wrong please reply this comment. Your feedback will help us improve system.
Frank,
LJ Team

[egovoru]

Правильно, Фрэнк!

[lj_frank_bot]

Замечательно

[formerchild]

Наверное потому, что квантовая механика предсказывает лишь вероятность измерения, в отличие от всего остального. Поэтому возникает соблазн попытаться угадать "истинную" динамику, которая не была бы вероятностной, а описывала бы мир так, как мы привыкли, т.е. детерминированно. Т.е. избавиться о неприятной неопределённости или хотя бы объяснить её причины. И возникает миллион таких интерпретаций, а в противовес им копенгагеновская -- "давайте не будем излишне интерпретировать".

[egovoru]

"которая не была бы вероятностной, а описывала бы мир так, как мы привыкли, т.е. детерминированно"

Ну да: "Бог не играет в кости" и все такое. Но Беккер, кстати, пишет, что Эйнштейн никогда не возражал против собственно гейзенберговского принципа неопределенности; что ему не нравилось, так это нелокальность - и понятно, почему: нелокальность нарушает открытую им предельность скорости света.

Для меня совершенная новость, что Бор и Ко полагали, что фотон вообще не существует между измерениями, и что задача физики - не описание реального мира, а предсказание результатов измерений. (Мне трудно представить, что стол перестает существовать, когда мы отворачиваемся от него). Кроме того, я не знала, что Бор полагал - прямо как Аристотель, с его земными и небесными телами! - что в микромире действуют свои законы, а в макромире - свои. Вообще чувствуется, что автор здорово недолюбливает Бора - он подробно описывает, как тот туго соображал, невнятно говорил и т.д. :)

[formerchild]

Ну, Бор и Энштейн гении и небожители. Даже и не возьмусь обсуждать что-то об их мнениях. Я тут говорю о далеко-не-гениях (вроде меня, я когда-то тоже мечтал об интерпретации), которые приходят со своими модельками а им говорят "это ненаучно, потому что у нас нет способа это как-то покритиковать". А они продолжают канючить "вы чо, ну я же свой, я же физик, ну может когда-нить опыт появится фальсифицирующий". А им "ну вот когда появится тогда и поговорим, а пока довольствуйтесь копенгагеном".

[egovoru]

"Бор и Энштейн гении и небожители"

Ну, Беккер пытается показать в своей книжке, что от чрезмерного преклонения перед гениями происходит один только вред :)

Книжка, кстати, захватывающе интересная - только, похоже, пока еще не переведенная на русский язык - по всяком случае, в сети перевода я не нашла :(

[mynine]

Хм, искривление пространства-времени в ОТО это, скорее, интерпретация того что мы наблюдаем как тяготение. Оно в общем-то не сильно расходится с нашим обыденным опытом. Мы вполне хорошо представляем себе что такое пространство, что такое время и что такое искривление.

В квантовой механике математически объясняются экспериментальные явления на квантовом уровне, но эти явления кардинально расходятся с нашим здравым смыслом, противоречат физическим теориям макромира.

Математика в КМ похожа на астрономические таблицы древних народов - можно точно сказать когда и где будет то или иное небесное тело, но не объясняется что такое эти тела и почему они движутся именно так, а не иначе. И это раздражает :)

[egovoru]

"Мы вполне хорошо представляем себе что такое пространство, что такое время и что такое искривление"

Слово "хорошо" здесь - по-моему, преувеличение: можете ли Вы, например, представить себе ситуацию, когда времени не было (до Большого взрыва)? Мы легко представляем расширение, например, металла при нагревании - но расширение самого пространства? Наконец, мы хорошо представляем себе провисание батута (или там натянутого одеяла), когда на него положили груз, но искривление пространства-времени?

"можно точно сказать когда и где будет то или иное небесное тело, но не объясняется что такое эти тела и почему они движутся именно так, а не иначе"

Но зачем же придумали такую математику? Конкретно, меня интересует, как Шредингер додумался до своей функции? Что именно он пытался объяснить, какие физические явления? В учебниках, кажется, писали, что это была интерференция света на двух щелях, но ее ведь описывает и максвелловская электродинамика, или я ошибаюсь?

[mynine]

Что было ДО, мы не знаем. И расширение пространства тоже к ОТО не относится. Это все астрофизика. Но все равно, все это имеет какие-то аналогии, как кто-то говорил про многомерность в математике : "представьте себе пространство размерности три, представили, а теперь волевым усилием скажите себе: положим что размерность пространства N

[egovoru]

"кто-то говорил про многомерность в математике

[vida_louca]

Желаю успеха. Ещё никому не удавалось понять, как умудряется квантовая механика Шрёдингера описывать явления природы. Даже тем, кто пишет об этом книжки. Поскольку они описывают на самом деле математическую структуру квантовой механики. С эти проще: существует система аксиом и правила работы с математическими объектами. А вот с физической интерпретацией дело швах. Даже популяризатор физики Сабина Хоссенфельдер наконец-то прочитала лекцию (http://backreaction.blogspot.com/2020/04/understanding-quantum-mechanics-1-its.html) о том, что квантовая механика - это не про дискретное описание природы. И по крайней мере в этом она оказалась права.

[egovoru]

Меня занимает, как создалась такая ситуация? Беккер немного помогает в этом смысле: он пишет, что тогдашние физики находились под сильным влиянием логического позитивизма Венской школы, то есть, идеи (в своем крайнем выражении), что мир не существует, когда мы на него не смотрим. Из сегодняшнего дня это кажется совершенным абсурдом, но, похоже, тогда так не казалось.

"квантовая механика - это не про дискретное описание природы"

А разве то не было очевидно с самого начала? Ведь функция Шредингера - явно не про дискретное описание? Не могли бы Вы мне напомнить, что именно, какие физические явления пытался объяснить Шредингер, когда предложил свою функцию? А то Беккер как-то проскакивает этот момент.

[vida_louca]

"квантовая механика - это не про дискретное описание природы

[egovoru]

"в классической физике энергия электрона, движущегося по круговой орбите должна была непрерывно уменьшаться, а сам он должен был "упасть на ядро"

Да, про это, а также про линейчатые спектры атомов, я помню. Но, если я правильно понимаю, для их объяснения нужно всего лишь представление о квантованности энергии, функция Шредингера тут не нужна.

"Что было равносильно признанию существования в микромире иных законов, чем в макромире"

Но почему законы макромира не могут быть просто частным случаем всеобщего закона - случаем для малых масс и больших скоростей? Подобно тому, как законы Ньютона являются частным случаем теории относительности? Мне казалось, эта идея - что новые теории могут включать прежние в виде частных случаев - была уже вполне распространена в то время?

"ему нужно было получить в конечном итоге ВОЛНОВОЕ УРАВНЕНИЕ"

А напомните, пожалуйста, почему его не устраивали волновые уравнения Максвелла?

[alex_new_york]

«Хорошо бы понять, чем руководствовался Шредингер, когда придумывал свою загадочную функцию - но вот про это Беккер, увы, не рассказывает

[egovoru]

"написать волновое уравнение, соответствующее классическому уравнению движения электрона было как раз просто"

Я что-то забыла, а почему максвелловских-то уравнений было недостаточно для описания распространения света? Зачем потребовалось какое-то другое, но тоже волновое уравнение? Еще я не очень понимаю, почему Вы говорите именно о "волновом пакете", а не просто о волне :(

[alex_new_york]

Создатели квантовой механики пытались описать движение не света, а электрона возле атомного ядра. До них в этих целях безуспешно пытались применять обычные уравнения механики, но ничего хорошего не выходило. А когда Шрёдингер написал волновой аналог этих уравнений, сразу же удалось получить решения, объясняющие экспериментальные наблюдения

Одна волна с постоянной частотой не позволяет описать факт перемещения квантовой частицы из одной области пространства в другую. Для этого нужен пакет волн, интерференция которых будет приводить к перемещению участка с максимальной амплитудой - маркера положения частицы - в пространстве

[egovoru]

"когда Шрёдингер написал волновой аналог этих уравнений, сразу же удалось получить решения"

Мне непонятно, как он вообще сумел написать какое-то уравнение, не определив сначала физического смысла переменных, в него входящих? Скажем, формулировка законов Ньютона начинается с определения переменных: "пусть M - масса тела, а A - его ускорение" и т.д. Почему же у Шредингера было не так?