Похоже, хорошая книга по квантовой механике в современном изложении. Фактически, начинается с рассмотрения поведения/свойств кубита. В чем-то похожа по происхождению на "Фейнмановские лекции по физике". Тоже студент записал и оформил курс лекций.
Л. Сасскинд, А. Фридман. Квантовая механика. Теоретический минимум.
Классическая механика интуитивна: она ежедневно и многократно используется людьми для выживания. Но до двадцатого века никто и никогда не использовал квантовую механику. Она описывает вещи столь малые, что они полностью выпадают из области восприятия человеческих органов чувств. Единственный способ понять эту теорию, насладиться ее красотой — перекрыть нашу интуицию абстрактной математикой.
Леонард Сасскинд — известный американский ученый — приглашает вас отправиться в увлекательное путешествие в страну квантовой механики. В пути вам пригодятся базовые знания из школьного курса физики, а также основы математического анализа и линейной алгебры. Также необходимо знать кое-что о вопросах, которые рассматривались в первой книге «теоретического минимума» Сасскинда — «Все, что нужно знать о современной физике». Но нестрашно, если эти знания несколько подзабылись. Многое автор напомнит и пояснит по ходу дела.
Квантовая механика — необычная теория: согласно ее постулатам, например, мы можем знать все о системе и ничего о ее отдельных частях. По поводу этого и других противоречий в свое время много спорили Эйнштейн и Нильс Бор. Если вы не боитесь сложностей, обладаете пытливым умом, технически грамотны, искренне и глубоко интересуетесь физикой, то этот курс лекций Леонарда Сасскинда придется вам по душе. Книга концентрируется на логических принципах квантовой теории и ставит целью не сгладить парадоксальность квантовой логики, а вытащить ее на дневной свет и попытаться разобраться с непростыми вопросами, которые она поднимает.
Раз уж речь прошла про квантовую теорию, то обязательно надо упомянуть канал https://www.youtube.com/@LightCone
всего 11 тыс подписчиков, но только из-за того, что автор рассказывает как есть и не пытается популяризировать. в тоже время после просмотра становится понятно, что физики на самом деле довольно неплохо понимают квантовую теорию, а те кто говорит про парадоксы, типа кота Шредингера (35я лекция), как раз ничего не понимают.
П.С. смотреть рекомендую с самого начала, т.е. видео 5 летней давности, иначе будет совсем грустно
Комментарии
На каникулах почитаем, укрепим теоретическую базу. Спасибо !
Вот это спорно...
Боюсь за праздники можете не успеть все освоить
Часть в Политехе, часть в Ютрубе, стандартная модель и т.п.
Ну, тады, ой!
Конечно, академиев нам не дали - просто физик заинтересовал темой, когда рассказал, как бонбу урановую сделать на коленке.
да, это спорно... потому что ее до сих пор никто не применяет и не использует на практике
кот шредингера либо уже сдох в своей коробке, либо живет в ожидании будущего
А мне интересно, возможны там квантовые колебания состояния кота, или все монотонно?
то потухнет, то погаснет?
Типа того.
Зависит от температуры кота, если она выше 0 кельвина то да, колебания должны быть, если ниже 0 то, глубокая статика...... Но, я как то себе слабо представляю 0 кельвина и ниже....
Проблема кота Шрёдингера уже разрешена давно. Поэтому уже бесполезно о нем думать
Кем и где именно разрешена? И в чем суть этого разрешения?
Откройте учебник, для разрешения проблемы кота достаточно введения, не обязательно даже вникать в математику.
Есть волновая функция, при попытке измерить ее классическим прибором (посмотреть на кота классическими глазами) волновая функция коллапсирует: принимает одно из возможных значений с вероятностью пропорционально амплитуде данного значения. То есть если бы у нас было миллион котов в миллионе одинаковых коробок, количество живых/мертвых котов было бы пропорционально квантовой вероятности.
По поводу того, как квантовая функция коллапсирует, есть разные интерпретации, но они не влияют на итоговый результат измерений.
Вы заметили, что я обращался не к Вам? Я задал уточняющий вопрос по поводу высказывания, сформулированного оппонентом.
Хорошо, задам уточняющий вопрос Вам.
Сформулируйте для начала "проблему кота", о разрешении которой говорите. В чем проблема?
Проблема в том, что такой явно классический объект, как кот, проявляет квантовые свойства.
Теперь продолжайте вы, что из этого, по-вашему, следует?
Да нет никакой проблемы. Тому же макроскопическому летящему камню соответствует волна де Бройля с длиной волны h/p. Так же и с суперпозицией состояний макробъекта. Я подробнее ответил ниже.
Кем именно разрешена, не знаю. Просто решение – это уже давно часть современной квантовой парадигмы.
В чем суть? Как бы без полотна текста.... Попробую.
Суть парадокса кота Шрёдингера:
1. Берём два атома. Ставим второй атом в зависимость от состояния первого. Тогда волновая функция второго атома зависит от первого.
2. Шрёдингер для описания неинтуитивности квантовой механики заменил второй атом на кота.
Объяснение:
Замена второго атома на кота не валидна. Кот состоит из триллионов триллионов атомов. Состояние кота мертвый-живой не является квантовым – это бесчисленные разные варианты функций всех атомов кота.
Атомы кота постоянно взаимодействуют друг с другом, с воздухом, с излучением внутри коробки. Это приводит к моментальному разрушению запутанности с состоянием первого атома, от которого все зависит в этом мысленном эксперименте.
Для схлопывания состояния не нужен наблюдатель. Само количество атомов кота и окружающей его среды более чем достаточно для схлопывания и разрушения когерентности.
Более того, изначальный парадокс кота – это была попытка с помощью аналогии объяснить, что такое состояние квантовой системы. Аналогия была принята публикой буквально и попала в массовую культуру.
Респект за такой обстоятельный ответ.
Не так все однозначно Как я понимаю, метафора кота в коробке - это к теме возможности суперпозиции устойчивых состояний макроскопического объекта. Например, Фейнман (в восьмом томе, стр. 145) рассматривает суперпозицию двух положений молекулы аммиака относительно магнитного поля: атом азота над и под плоскостью атомов водорода. И из такого рассмотрения вытекают вполне наблюдаемые и нетривиальные проявления. То, что Вы привели в качестве "обоснования" это голое бла-бла, поскольку и молекула аммиака имеет много параметров кроме положения азота относительно плоскости (сами почитайте). Попробуйте обосновать, где тот "порог макроскопичности", когда интерференция уже не работает.
Правильная ссылка http://t-z-n.ru/archives/tom8.pdf
Чёткого порога макроскопичности нет. 100 атомов нужно или 1000 - непонятно. (Это как спросить меня, в какой момент функция арктангенса превращается в единицу. Я не знаю, а Вы?)
Но точно понятно, что триллиона триллионов атомов достаточно.
Пример с одним атомом аммиака для меня не новость. Молекулы белков величиной в 1000 атомов научили интерферировать, например, уже давно. Ну и что?
Спорить у меня с Вами желания нет, я всего лишь рассказал три факта
А) научный консенсус в квантовой теории поля на данный момент
Б) в том числе объяснение, почему, помимо кота Шрёдингера, мы также не наблюдаем других квантовых явлений с макро объектами
В) это не бла бла. Возьмите и смешайте 1000 простеньких волновых функций, пусть там будет 10 разных. Можно не решать многочастичный случай. Сначала смешайте 2. Потом к этим двум подмешайте третью. И так далее до 1000. Посмотрите сколько останется в конечном результате чего нибудь похожего на результат от первых двух. Убедитесь что очень мало. Если вы физтех заканчивали, справитесь легко.
?
Помнится, в конце позапрошлого века тоже в физике был консенсус...
Может, просто смотреть правильно не умеем?
А сколько волновых функций участвует в процессе рассеяния пучков на кристаллах? А интерференция налицо. Может, просто смотреть нужно иначе?
И куда же надо смотреть?
Про атом аммиака я, очевидно, оговорился.
Это, конечно, "научный" аргумент. Но и щас консенсус неполный.
Это, конечно, тоже "научный" аргумент))
Тут важно, сколько коггерентных фотонов участвует. Если для большинства из них коггерентность нарушается, то интерференции не наблюдается.
Посмотрите иначе, почему нет.
Кстати, в том году, по моему, какая-то группа утверждала, что им удалось "запутать" тихоходку целиком. Что якобы сделало ее первым многоклеточным организмом, испытавшим квантовый эффект. Подтверждений не помню. Это был препринт статьи. И для эксперимента тихоходного "кота" пришлось охладить до каких-то миликельвин. Тихоходка пережила эксперимент. Интересно, получится ли с обычным котом.
Где я говорил про фотоны? Про дифракционное рассеяние нейтронов, например, на кристаллах не слышали?
Я не знаю, кто такая тихоходка, и я не говорил о запутывании (разных объектов), а только об интерференции состояний одного объекта.
При чем здесь конкретно кот и "пережила"? Кот - метафора макрообъекта, в т. ч. неодушевленного.
Фотоны, нейтроны... Квантовые свойства есть и тех, и у других.
Никогда не слышал употребления слова "интерференция" по отношению к связанным состояниям волновых функций. В связанных состояниях происходит суперпозиция. Мне непонятно, почему вы взаимозаменяете интерференцию и суперпозицию (по простому запутывание). Может, я чего не понимаю, допускаю.
Но это немного разной природы явления. Для интерференции нужно лишь, чтобы рассматриваемые объекты имели одинаковые функции с точностью до фазы. Суперпозиции у них обычно и нет.
Я про тихоходку привёл пример именно эксперимента. Потому что там произошло именно то, что нас интересует с котом. Якобы удалось достичь суперпозиции простого квантового объекта с многоклеточным организмом (в теле тихоходки около 1000 клеток).
Эксперимент, если он подтвердится, действительно максимально близкий к коту (или вообще макрообъекту). Однако для эксперимента понадобилось охлаждение до 0, что сводит взаимодействия между частицами к нулевым уровням, то есть, препятствует декогерренции. Ну там все равно сомнения есть в этом эксперименте.
Это не мнения, а экспериментальный факт. Неконтролируемые взаимодействия между частицами нарушают суперпозицию.
Разница принципиальная. Нейтроны - это фермионы (фотоны - бозоны), у фермионов нет когерентности, а Вы ранее писали.
И суть квантовых эффектов именно в том, что интерференция происходит даже у единичных частиц (самих с собой!).
Вы правы, тут уместнее "суперпозиция" (лучше отражает смысл), но суть дела именно в том, что интерференция возникает только при возможности суперпозиции.
Давайте на этом закончим. Мне кажется, тут Вы вступили в область, где не очень хорошо владеете матчастью, и сейчас спор не на предмет выяснения истины, а на предмет "кто прав"/"у кого длинее".
Если тема интересна, посмотрите 8 том Фейнмана. Он подробно рассматривает тему суперпозиции/интерференции частицы с собой (той же молекулы аммиака, стр. 145).
Я учил квантовую теорию поля по Ландавшицу )
И это моя специальность, по которой я даже работал.
Если уж я не владею матчастью, то у нас тогда все не очень с наукой )
Ок, давайте закончим
Проблема Ландавшица в том, что там за формулами часто теряется способность понимания сути процессов. У моего приятеля сын в свое время поступил (и закончил) теоргруппу на ФОПФ физтеха. Я потирал руки, ожидая, когда он станет специалистом и можно будет с ним поговорить об основах квантовой теории. А оказалось: формулы он знает, а привязать это свое знание к реальным процессам не умеет. А он какое-то время тоже работал по специальности. Короче советую для общего развития Фейнмана, все-таки, почитать.
Вы в курсе, что интерференционная картина наблюдается даже у пучка очень низкой эффективности, когда частицы пролетают "поштучно", без всякой "когерентности"?
Конечно. А что в этом удивительного?
Можно пускать частицы даже по одной.
У каждой из них есть волновая функция, которая определяет "геометрию" и вероятности обнаружения.
Если у частиц одинаковые волновые функции, то они попадают в "одинаковые" места на экране и наблюдается интерференционная картина. Их можно пускать по одной со сколь угодно большой задержкой. Все равно, если собрать все попадания частиц в экран, красивая картинка будет, никакой мистики в этом нет. Просто геометрия такая.
(Кстати, есть люди, которые ошибочно думают, что даже одна частица может дать на экране интерференционную картину. Надеюсь вы не из таких) все таки для картины нужно много частиц. Потому что каждое попадание частицы на экран – это точка. Просто их можно запускать по одной, но много штук.)
Но когерентность все таки нужна. Когерентность это не более чем умное слово для синфазности и одинаковых длин волн.
Если волновые функции будут разные, то на экране будет белый шум просто. И картинки не будет.
Применили в ядерном взрыве и АЭС же.
Кота Шрёдингера реально никто в коробку не всадил, потому как разбежались они в предчувствии.
Как же ?
Вся теория полупроводников, с её квантовыми энергетическими уровнями, построена именно на этом. В итоге, это не является чем-то окончательно завершённым, но, развитая на данный момент теория успешно используется на практике.
Это и есть критерий полезности. То, насколько это полезно на реальной практике. А не рассуждения на уровне - "Никто до сих пор не знает как это работает".
То есть изучили какую-то часть, и это могут использовать на практике. Пусть, даже, это и является, на данный момент, чем-то ошибочным. Как бы странно это не звучало. Те же электроны(или атомы...) в одной ситуации можно рассматривать как частицы, а в другой как волну. Всё зависит от практического применения.
А кот Шредингера - пример из реальной жизни лотерея. Никто не знает есть ли выигрышь до тех пор пока не сотрёт краску которая скрывает код. Пока не стёрли - выигрышь, он есть и его нет, одновременно.
О математике - без неё невозможна любая из наук. Ни физика, ни химия... Экономика,история... и прочие гуманитарные направления, в текущем виде, это не науки. Это из области психологии, которая ближе к фантазиям. И, тем не менее, как это не парадоксально, без фантазий не возможна человеческая жизнь.
Не интуитивность, для человека, квантового мира, на мой взгляд, связана с тем что нужно учитывать большое количество параметров одновременно. А человек не способен увязывать между собой, в один момент, большое количество переменных. На это способен абстрактный демон Лапласа.
Имеет смысл затем (или вначале) прочесть Заречного "Квантово-мистическая картина мира"
Лучшее изложение квантовой теории -- это фильм "Матрица"
Весь мир состоит из пикселей.
Дураку лубок - лучший учебник.
Нет ума -- считай калека.
Уничижение паче гордости.
а я соглашусь - про матрицу... только поспорю с мыслями про пиксели.... мы не знаем в каком мире мы живем...мы понятия не имеем о реальности вследствие своей биологической ограниченности
Никак сына не могу заставить начать изучать.
Как уговорить , кто посоветует ?
Квантмех или вообще?
Ютуб :) "Физика от Побединского", "Космос просто", "DS astro", "Улица Шкловского". Я во взрослом возрасте с этого начал втягиваться, хотя вообще никаких предпосылок не было и в школе "двояк" был.
Сейчас уже не вспомню названий , но, были очень интересные книги ещё советских авторов. Которые в популярной форме давали введение в тему. Я в свое время раздал эти книжки племянникам. Даже не знаю, сейчас, целы эти книги или нет.
Не надо. Просто объясните -система Птолемея с Землей в центре работала до определенного времени. В почете ранее были геометры, делившие геометрию с пространными рассуждениями. Скачок произошел в 18 веке, и уж точно в 19 веке. Геометрия уже не считалась престижной наукой, зато пошла чистая математика. Это дало физикам описывать все природные явления. Когда углубились в строение атома -придумали новые модели и даже "химеру" СТО и ОТО. Там и квантовой нашлось место. На самом деле все как раньше -технологи делают практические вещи-физики подгоняют модели. Стремится познать это каждому -совершенно не нужно. И какое счастье, что у нас не влезли в строительство в России БАКа. Зато поимели не плохие деньги на поставке супермагнитов и больших установок для регистрации частиц.
Доказательства -бомбу сделали не зная кварковой модели строения атома!
У нас в колхозе все с точностью до наоборот - мы знаем все об отдельных частях, но ничего не знаем о системе.
Будет время почитаю обязательно. Спасибо.
Раз уж речь прошла про квантовую теорию, то обязательно надо упомянуть канал https://www.youtube.com/@LightCone
всего 11 тыс подписчиков, но только из-за того, что автор рассказывает как есть и не пытается популяризировать. в тоже время после просмотра становится понятно, что физики на самом деле довольно неплохо понимают квантовую теорию, а те кто говорит про парадоксы, типа кота Шредингера (35я лекция), как раз ничего не понимают.
П.С. смотреть рекомендую с самого начала, т.е. видео 5 летней давности, иначе будет совсем грустно
скажем так, некоторые физики считают, что они что-то понимают в квантовой механике и это создает иллюзию у слушателей, что физики что-то понимают в квантовой механике
Эффект наблюдателя - это тот самый кот шредингера, с него началось понимание, что мы ничего не знаем о реальности, но ПЫТАЕМСЯ разобраться
Это важно помнить... пока никто ничего не знает, но стараются объяснить и понять, что конечно, вызывает и уважение и стремление самому что-то понять... и это хорошо, мы определили проблему...
но решения проблемы ограниченности человеческого разума пока не решена
Посмотрел вчера вечером. На мой вкус, троечка с минусом.
Смотрел ролик "История квантовой механики, часть 1-я". Ролик 12 минут, первые 3 с половиной минуты показывали, натурально, как паровозы бороздят просторы 1900-го года. Что квантовую механику развили за 2 года с 25-го до 27-го, а вы-то, дурни, уже готовую квантовую механику за 2 года не выучите, даже пользуясь интернетом.
Все полезное содержание 12-минутного ролика укладывается в 2 фразы:
1. Планк предложил кванты, чтобы решить проблему "ультрафиолетовой катастрофы".
2. А потом Эйнштейн применил тот же подход для объяснения фотоэффекта.
Что такое ультрафиолетовая катастрофа, не объяснялось. Почему идея квантов света была революционной, упомянуто очень вскользь. Визуальный ряд отвратительный: в основном какие-то бытовые съемки, немного изображений экспериментов, сделаных по принципу: "что-то научное, все мелькает, ничего не понятно".
Не рекомендую.
Я четыре ролика на двойной скорости прослушал. У меня чувства протеста не вызвало, излагает, как умеет. Можно, наверное, лучше, но ни Вы, ни я не сделали.
- Я когда-то изучал весь вузовский физ-мат именно по лекциям Р. Фейнмана...
И это было - прекрасное времяпровождение!
Всё-таки Фейнман - прекрасный педагог, умеющий ТАК подать материал, что он захватывает всё больше и больше!
Не то что у Ландау и Лифшица, где всё начинается сразу с восьмиэтажных формул принципа наименьшего действия...
А у Фейнмана всё ясно и - понятно, и самое главное - доступно и интересно!
Больше я нигде не встречал, где настолько органично математика увязана с физикой...
Квантмех, это - чистая абстрактная математика, от физики в ней - только термины, так что - полезно для научного поиска...
И суть всей квантмех - исследование именно ВЕРОЯТНОСТНЫХ процессов, где невозможны - никакие ассоциации...
Страницы