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 похвальному отзыву.

Правда, ответа на занимающий меня вопрос я пока не нашла и там (но я еще не дочитала до конца). А вопрос такой: почему квантовой механике вообще потребовалась какая-то «интерпретация» – в то время как, например, не менее заковыристой общей теории относительности никакая интерпретация не нужна? Да, квантовые явления – очень странные, но ведь и искривление пространства-времени массивными телами – тоже видение из ночного кошмара?

Может, дело в том, что квантовая механика, хотя и выдает результаты, пригодные для сравнения с показаниями приборов, в процессе вычисления оперирует математическими объектами, не имеющими ясного физического смысла, вроде матриц Гейзенберга или волновой функции Шредингера? Но ведь «нормальная» физика тоже использует очень, очень невнятные понятия вроде энтропии или энергии, которые «ни съесть, ни выпить, ни поцеловать». Почему же никто не обеспокоен «интерпретацией» термодинамики?

Бор вроде бы считал, что физика вообще не должна описывать мир в период между наблюдениями – Беккер усматривает тут влияние махистского логического позитивизма. Хорошо бы понять, чем руководствовался Шредингер, когда придумывал свою загадочную функцию – но вот про это Беккер, увы, не рассказывает.

Нильс Бор и Альберт Эйнштейн в конце 1920-х
(фото Emilio Segre Visual Archives/AIP/SPL, использованное в книжке Беккера)

Comments

[egovoru.livejournal.com]

Но тут мы попадаем в ту же самую ловушку: мы вводим некое математическое обозначение для чего-то, что не имеет ясного физического смысла, разве нет?

[formerchild.livejournal.com]

Ну это смотря что Вы понимаете под ясным физическим смыслом. Я бы сказал, что гамильтониан всегда имеет вполне ясное теоретическое определение.

Рассмотрим простой пример, материальная точка в поле тяжести Земли. Полная энергия этой физической системы будет такой (правильную формулу гамильтониана я не выписываю, чтобы не запутать):

m·v²/2 + m·g·h

где m -- масса точки, v -- скорость, g -- ускорение свободного падения, h -- высота.

В чем ловушка?

[skogar.livejournal.com]

Думаю, что гамильтониан стал понятным через какое-то время после того, как стал привычным и вписался в существовавшую систему старых знакомых понятий.
Полная энергия - тоже штука сама по себе странная, если бы не выяснилось, что есть закон её сохранения. А так - представьте себе, что скорость надо возводить в квадрат - чтобы это прочувствовать, нужен уже некий уровень знаний, превышающий "бытовые" интуиции.

[formerchild.livejournal.com]

Конечно, как в любой другой науке. Но этот уровень знаний всегда есть у тех, кто придумывает интерпретации КМ. Ну если не рассматривать совсем уж запущенные случаи. Для них тут нет неразрешимой проблемы, о которой говорит уважаемая хозяйка этого журнала.

[skogar.livejournal.com]

Конструкции КМ - это значительно более сложный уровень абстракции по сравнению с энергией, но качественно видимо их объединяет то, что они и есть некие (неочевидные) абстракции.

[egovoru.livejournal.com]

"Для них тут нет неразрешимой проблемы"

Вынуждена не согласиться: сам факт того, что все время появляются все новые и новые интерпретации КМ, свидетельствует, мне кажется, что и многие профессионалы видят здесь проблему.

Что же касается меня, то я, конечно, в силу недостаточного образования не могу судить о проблемах внутри самой КМ; но мне кажется беспрецедентным сам факт необходимости поиска интерпретации для ее уравнений! Как я уже несколько раз написала по другим веткам, обычно любые вычисления начинаются с четкого определения переменных, которые мы собираемся использовать. Каким образом так получилось, что в этом случае это не так, для меня совершенная загадка.

[formerchild.livejournal.com]

>> Вынуждена не согласиться: сам факт того, что все время появляются все новые и новые интерпретации КМ, свидетельствует, мне кажется, что и многие профессионалы видят здесь проблему.

в этом конкретном ответе речь шла о классической физике, не о квантовой.

>> что в этом случае это не так, для меня совершенная загадка.

Опять же, смотря что Вы подразумеваете под четким определением. Чисто математически все переменные в КМ определены так же четко, как и в классике.

[egovoru.livejournal.com]

"Чисто математически все переменные в КМ определены так же четко"

Четкость математических определений не избавляет, как видно, от необходимости поиска физического смысла.

[formerchild.livejournal.com]

Не думаю, что кто-либо когда-либо всерьёз думал что избавляет.

[egovoru.livejournal.com]

Это, опять же, некий частный пример. Но, как я уже упомянула выше, мы используем то же самое слово, "энергия", и при рассмотрении ситуаций, где нет ни скорости, ни высоты. Сам факт использования того же самого слова подчеркивает, что мы имеем в виду нечто, имеющее тот же самый физический смысл, но вопрос, в чем именно состоит этот смысл, вроде бы так и остается без ответа. (Вопрос же, что такое "физический смысл", тоже не так прост - вот как, например, объясняет его автор учебника (http://mathemlib.ru/books/item/f00/s00/z0000035/st009.shtml)).

[formerchild.livejournal.com]

В каждой физической системе гамильтониан имеет свой частный вид, поскольку он и определяет характер движения этой системы. Если две системы разные то и гамильтонианы будут разные, соответственно формулы для энергии будут разные. Но никаких особенных физических интерпретаций это не требует. Или Вас смущает, что строгие определения в физике требуют привлечения математики? Но так устроена физика.

[egovoru.livejournal.com]

В моем представлении, используемая в физике математика - это просто придуманная нами модель. Тот факт, что одна и та же математическая структура годится для разных физических ситуаций, вовсе не означает еще, что эти ситуации как-то связаны по своей природе; количественное совпадение может быть чисто случайным.

[formerchild.livejournal.com]

Я тоже так думаю