Полная версия


Магазин телескопов

Вероятности и квантовая механика

Астрономия для любителей Квантовая физика и Вселенная Вероятности и квантовая механика

Основной идеей всей квантовой механики служит то, что все в мире частиц описывается только вероятностно. Например, фотон преодолевает пластину с двумя щелями. Невозможно ответить на вопрос, через какую из двух щелей прошел фотон. Сама постановка вопроса с точки зрения квантовой механики неправильна. Можно лишь говорить о вероятностях прохождения фотона через какую либо из щелей.

Любые попытки измерения в квантово механическом эксперименте приводят к изменению условий самого эксперимента. Например, если мы поставим детектор и будем пытаться точно ответить на вопрос через какую именно щель прошел фотон, то столкнемся с проблемой - интерференционная картина пропадет. Таким образом, детектор повлиял на ход эксперимента.

Неопределенность в квантовой механике выражается формулой
Соотношение неопределенности
и называется соотношением неопределенности.

Существует множество способов объяснить и понять эту неопределенность. Так, например, всякий раз можно сказать что фотон есть отчасти волна. А потому положение волны в пространстве несколько размыто, так как волна не точечный объект. Можно привести и другое более наглядное объяснение.

Вероятности и квантовая механика.

Представьте себе что мы смотрит на что-то под микроскопом. Для того, чтобы смотреть нам нужен свет, так как в темноте мы ничего не увидим. Для тех, кто хоть раз смотрел что либо под микроскопом знает, что чем больше увеличение, тем больше может понадобится света. А теперь представим, что мы хотим посмотреть на атом под микроскопом. Как только мы его осветим, часть электронов оторвется под действием фотоэффекта, и мы уже увидим не тот атом, который был в темноте. Ситуация с элементарными частицами еще хуже. Стоит нам посветить на электрон, как он тут же изменит свое первоначальное состояние. Это рассуждение еще раз подтверждает соотношение неопределенностей.

Соотношение неопределенностей делает квантовую механику совершенно непохожей на классическую. Здесь мы уже не может точно определить координаты и импульс тела. Кроме того, в квантовой механики уже не существует такого понятия как траектория! Как же это себе представить. Оказывается довольно легко. В сущности, мы никогда и не наблюдаем никакой траектории, есть только взаимодействие. Действительно, мы ставим детектор и может обнаружить электрон. Ставим его в другом месте и может обнаружить его там. Но совершенно нельзя сказать где находится электрон и как он двигался между двумя этими детекторами. Можно лишь посчитать вероятность нахождения электрона в том или ином месте.

Остается понять лишь один вопрос. Что происходит с макротелами? Почему для микротел мы применяем квантовые законы, а для макротел классические? Все дело в малости постоянной Планка. Так соотношение неопределенностей даже для песчинки ничтожно мало, и потому, приближенно, можно говорить что ее координаты и импульс можно измерить точно. Также для песчинки существует дуализм волна-частица, но волновые свойства в ней проявляются столь слабо, что их никак нельзя обнаружить.

Автор статьи: Михаил Карневский

Квантовая механика  <-- *       * -->  Элементарные частицы

Вячесав 15.01.2016 23:29 Рейтинг: 3Рейтинг: 3Рейтинг: 3Рейтинг: 3Рейтинг: 3
А нет ли какой-то другой структуры фотона, которая бы могла объяснить его поведение без принципа неопределённости?
Вячеслав 15.01.2016 23:26 Рейтинг: 3Рейтинг: 3Рейтинг: 3Рейтинг: 3Рейтинг: 3
А нет ли другой (хотя бы сказачной )  структуры, которая бы объясняла такое поведение фотона?  Или такой вопрос сейчас не актуален?
роман 10.07.2011 21:45
импульс за 100 нано секунд координаты за бесконечность +сопротивление атомов 0.000000001 в геометрической прогрессии.ещо надо вставить 3х мерное пространство в движении.
роман 10.07.2011 21:37
квантовая механика пока не совершенна . их можно взвесипь и подсчитать но проследить льную скорость за 10троекторию кванта в материи очень сложно кождый о атом влияет на его скорость и троекторию я не говорю о вселенной, нам мозгов и через 300 лет не хватит.
Юрий 12.10.2010 17:48 Рейтинг: 2Рейтинг: 2Рейтинг: 2Рейтинг: 2Рейтинг: 2
Такое описание квантовой механики, выставляющее на передний план соотношение неопределенности, не дает практически никакой информации о реальном смысле и сущности этой замечательной теории, которая является одним из самых больших достижений человечества в познании устройства мира. Хотя такой подход является в какой-то мере традиционным и имеет своими корнями курс "Общей физики", но сегодня этот подход безнадежно устарел. Соотношение неопределенности - это всего лишь следствие, хотя и безусловно очень важное, из фундаментальных законов квантовой теории. У неискушенного же читателя, может сложиться впечатление, что квантовая теория - это всего лишь отрицание возможности узнать "истинную траекторию" частиц или измерить ее импульс и координаты одновременно, и, следовательно, физики-теретики лишь занимаются "гаданием на кофейной гуще". Я не готов сейчас написать собственное введение в КТ (квантовую теорию), но, безусловно, оно должно быть в первую очередь основано на изложении основных понятий: квантовое состояние, суперпозиция, проблема измерения и ее решение с позиций современного понимания КТ. Объяснение декогеренции, как механизма, обеспечивающего переход к "классической картине" мира, а также о многомировой интерпретации, которая (на мой взгляд) является самым правильным объяснением подлиной сущности КТ.