Aktywne Wpisy
GrzegorzPpoz +101
#!$%@? rzygam już tym portalem. Od kilku tygodni całe gorące permanentnie #!$%@? waleniem konia do rozliczeń pisowców albo podniecaniem się najpierw chadem kotłownią, a teraz tuskiem. To już nie jest portal ze śmiesznymi obrazkami tylko czysty propagandowy ściek. Dosłownie nie ma się nawet do czego uśmiechnąć na tej smutnej jak #!$%@? stronie. Serio wam się jeszcze nie przejadło czytanie kolejnego wpisu zaczynającego się od "gdyby nie tusk to błe błe błe węgry
adi0 +863
(tak, sam napisałem :))
Popularne wprowadzenie do mechaniki kwantowej powinno zaczynać się od przedstawienia historycznej genezy teorii. Okoliczności jej powstania składają się bowiem na niezwykle zajmującą opowieść, w której nie brak wybitnych nazwisk, zażartych sporów i przełomowych koncepcji. (Nie)stety, gdybym choć pobieżnie chciał omówić tu historię powstania fizyki kwantowej, skończyłoby się na osobnej notce. Ograniczę się zatem tylko do niezbędnego minimum:
Za symboliczną datę narodzin teorii zwykło przyjmować się 14 grudnia 1901, kiedy to Max Planck w swoim odczycie dla Niemieckiego Towarzystwa Naukowego postulował istnienie kwantów energii. Do ich odkrycia doprowadziły go badania nad tzw. promieniowaniem ciała doskonale czarnego[1]. Dalszy rozwój prawideł mechaniki kwantowej motywowała konieczność udoskonalenia istniejącego modelu atomowego. Struktura nowej gałęzi fizyki krzepła przez mniej więcej 30 lat[2]. Gdy w 1930 r. ukazał się kanoniczny podręcznik Paula Diraca pt. Principles of Quantum Mechanics, „kwantówka” była już w pełni ukształtowaną teorią.
Źródłem wszystkich niezwykłości w mechanice kwantowej jest sposób, w jaki teoria ta opisuje stany systemów fizycznych. Rozważmy najprostszą sytuację: w pustej przestrzeni porusza się oto materialna cząsteczka, na którą nie oddziałują żadne siły. Według fizyki klasycznej stan cząstki w dowolnej chwili określa sześć liczb — trzy koordynaty przestrzenne precyzujące jej położenie i trzy składowe wektora pędu opisujące jej prędkość (oraz masę).
Chcąc przewidzieć dalszy ruch cząsteczki, należy sięgnąć po słynne prawa Newtona kodyfikujące jej ruch „po wsze czasy”. Akurat w powyższej sytuacji żadnych sensacyjnych rezultatów się nie doliczymy, bo cząsteczka, dopóki nie natknie się na inne cząstki i nie padnie ofiarą oddziaływań elektromagnetycznych i grawitacyjnych, dopóty będzie poruszać się ruchem jednostajnie prostoliniowym.
W ujęciu fizyki klasycznej powyższe podejście stosuje się jednak do wszystkich systemów, także tych o nieporównywalnie większym stopniu skomplikowania — kluczem do całkowitej wiedzy o systemie jest więc zawsze położenie i pęd każdego z jego elementów, a rolę zamku pełnią prawa Newtona[3].
Metoda stosowana przez mechanikę kwantową wygląda zupełnie inaczej, gdyż tutaj położenie i pęd odgrywają drugorzędne znaczenie. Tym razem stan fizyczny opisywany jest przez kwantowy wektor stanu oznaczany zazwyczaj jako |Ψ>. Kwantowy wektor stanu to obiekt matematyczny zamieszkujący tzw. przestrzeń Hilberta.
Jak sugeruje sama nazwa, jest tworem wysoce abstrakcyjnym, więc nie będziemy nawet starali się „przetłumaczyć” jego istoty na codzienny język. Liczy się bowiem to, że — w założeniu — kwantowy wektor stanu zawiera w sobie kompletną informację o opisywanym stanie fizycznym. Wszystkie właściwości stanu, o jakie jest sens pytać, są zawarte w obiekcie oznaczonym przez niepozorny symbol |Ψ>.
Brzmi nieźle. Niestety, natychmiast pojawia się pierwsza implikacja poważnie kłócąca się ze zdrowym rozsądkiem. Załóżmy, że opisujemy w sposób kwantowomechaniczny system składający się z cząstki uwięzionej między nieskończonymi potencjałami (czyli, po ludzku mówiąc, mowa o cząstce zamkniętej „na amen” w jakimś pojemniku) i że z kwantowego wektora stanu chcemy uzyskać informację dotyczącą położenia cząstki w danej chwili. Niestety, nie da się. Najlepsze, co można zrobić, to przekształcić wektor stanu w
funkcję falową,
która opisuje prawdopodobieństwo, z jakim cząstka może znajdować się w danym regionie systemu. Podkreślmy: „może znajdować się”, a nie „znajduje się”. To pozornie banalne rozróżnienie odgrywa tu wysoce niebanalną rolę. Zgodnie ze standardową interpretacją[4] mechaniki kwantowej, cząstka znajduje się bowiem nigdzie i wszędzie jednocześnie — chociaż w niektórych miejscach jest „bardziej”, a w innych „mniej”. Prawdopodobieństwo, o jakim była mowa cztery zdania wcześniej, nie wynika z naszej niewiedzy, lecz z wewnętrznej nieokreśloności systemu kwantowego. Cząstka jest „rozmazana” po całym systemie; pytanie o jej położenie w klasycznym sensie tego słowa to jak pytanie, co wydarzyło się trzydziestego pierwszego kwietnia.
cdn.
____________________
[1] Pod tą nieco podejrzaną nazwą kryje się po prostu każde ciało, które w ogóle nie odbija padającego na nie promieniowania elektromagnetycznego (czyli zwykłego światła oraz całej reszty elektromagnetycznego spektrum). Ciało doskonale czarne to fizyczna idealizacja, podobnie jak ten koń z dowcipu, który ma kształt kuli i porusza się ruchem harmonijnym. W praktyce teoria ciała doskonale czarnego daje się na szczęście z powodzeniem stosować do „zwyczajnych” ciał, np. do Słońca. Fizycy wykorzystują ją do przewidywania, w jaki sposób rzeczone ciała będą reemitować uprzednio pochłonięte, lub nawet samodzielnie wytworzone, promieniowanie.
[2] Najbardziej skoncentrowane prace nad aparatem matematycznym nowej teorii przypadają jednak na drugą połowę lat dwudziestych.
[3] Mówimy tutaj o mechanice, czyli gałęzi fizyki zajmującej się ruchem materii, lecz w ten sam schemat wpisuje się także klasyczny elektromagnetyzm. „Jedyna” różnica polega na tym, że rolę położenia i pędu przejmują wektory pola elektrycznego i pola magnetycznego, a rolę praw Newtona — równania Maxwella. Warto dodać, że synteza newtonowskiej mechaniki i maxwellianskiego elektromagnetyzmu nie nastręcza teoretycznych trudności, choć do pełnego zrozumienia pewnego szalenie istotnego niuansu związanego z prędkością światła niezbędna była szczególna teoria względności Einsteina ze wszystkimi jej implikacjami.
[4] Standardową nie znaczy jedyną. Formalizm mechaniki kwantowej można interpretować na różne sposoby i niektóre z nich (w szczególności tzw. ontologiczna interpretacja Bohma) dopuszcza dużo bardziej zdroworozsądkowe podejście do zjawisk kwantowych. Standardowa interpretacja jest jednak... standardowa, chociaż niewykluczone, że zadecydowały o tym nie obiektywne walory, a ogromny autorytet Nielsa Bohra, jej zażartego obrońcy. Przegląd poszczególnych interpretacji formalizmu mechaniki kwantowej to doskonały temat na zupełnie osobny artykuł.
#gruparatowaniapoziomu #fizyka #fizykakwantowa
@eagleworm: A najpewniej zadecydowało tym to, że mechanika bohmowska jest niepoprawna ( ͡° ͜ʖ ͡°)
"...potem nieuchronnie prowadzi do nielokalności i się rozkracza" -- ale przecież "zwyczajna" mechanika kwantowa też jest nielokalna (paradoks EPR, twierdzenia Bella). Jeżeli przez "rozkraczenie się" masz na myśli coś jeszcze poważniejszego, proszę o jakiś konkret.
"Tymczasem nie ma żadnego powodu, by świat na najbardziej fundamentalnym poziomie miał działać zgodnie z intuicją człowieka." -- Nie ma też
@eagleworm: Mechanika kwantowa nie jest nielokalna. W splątaniu kwantowym nie ma przesyłania informacji szybciej niż światło, jest tylko kwantowa korelacja. A twierdzenie Bella mówi tylko tyle, że nie da się pogodzić realizmu (zmiennych ukrytych) z lokalnością, i nie rozstrzyga, co wybrać. Natomiast znając szczególna teorią względności, wiedząc o przyczynowości i niezmienniczości lorentzowskiej, wiemy, że trzeba odrzucić zmienne ukryte, a lokalność zostawić.
@Clermont: Dobrze, zgoda, ale czy mechanika bohmowska narusza szczególną teorię względności? To w zasadzie ciągle otwarte pytanie. Zerknij na przykład tutaj https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3896068/ i przeczytaj dwa ostatnie akapity (artykuł sprzed trzech lat).
@Clermont: Mają. Już o nich wspomniałem: problem pomiaru, fundamentalna niezgodność z
@eagleworm: Skoro jest nielokalna, to narusza. Jak pisałem, różni ludzie machają rękami, żeby wytłumaczyć, że to jakaś inaczej zdefiniowana nielokalność, ale nie przekonuje mnie to.
@eagleworm: Fikcyjny problem. Polecam ten artykuł: https://arxiv.org/pdf/1308.5290.pdf, który przy okazji będzie komentarzem do całej dyskusji.
@eagleworm: W którym miejscu? To tak jakbyś powiedział, że termodynamika fenomenologiczna albo
@Clermont: "Fikcyjny problem"? Ty na poważnie czy trollujesz? ( ͡° ͜ʖ ͡°)
Ciekawe, co na to np. Wojciech Żurek, który temu "fikcyjnemu problemowi" poświęcił sporą część swojego naukowego życia.
https://arxiv.org/abs/quant-ph/0306072
W tym, w którym QM kwantyzuje, a GR jest ciągła.
Przecież te rewolucje strunowe to
@eagleworm: xD Poleć jeszcze Lucjana Łągiewkę albo innego crackpota. Ja ci polecam lekturę prac i książek ludzi rozumiejących teorię strun, np. Wittena, Schwarza, Polchinskiego, Maldaceny albo Susskinda.
@eagleworm: OMG, już nie chce mi się przeprowadzać kolejnego wywodu o odróżnianiu falsyfikowalności od technologicznej dostępności.
@eagleworm: ?
Pardon, że odgrzewam półstary wątek, ale bywam tu ostatnio nieregularnie.
Powyższą dyskusję widziałem już dziesiątki razy, niemal co do słowa. Mechanika kwantowa ma w sobie coś takiego, że osoby, które przeszły przez jej formalizm matematyczny, dostają jakieś dziwnej jednostki chorobowej i robią się okropnie aroganccy w jej sprawie.
Nie zliczę, ile godzin spędziłem, zmagając się z "betonem partyjnym", tj. osobami, które są tak dumne z tego, że studiowały matematykę,
Krauss stwierdził, że fizyka potrafi odpowiedzieć na odwieczne filozoficzne pytanie „Jak Wszechświat mógł powstał z niczego?”, bo przecież „nic” zawiera tzw. kwantową pianę i przy pomocy praw fizyki można wydedukować, jak z
@Clermont
@eagleworm
Czytajac dyskusje - jak wasza, mozna zapomniec ze wykop to glownie portal ze smiesznymi obrazkami. Szacun. Co do laczenia filozofii i fizyki. Co sadzicie o prof. ks. Hellerze? Lubie posluchac sobie jego wykladow (przynam ze takich na poziomie pop-science). Z tego co sie orientuje jest zwolennikiem oddzielenia filozofii od fizyki choc uprawia obie. Nie jestem na poziomie by ocenic jego kompetencje, ale bije od niego taka pokora i skromnosc
Jest