Раздел: Квантовая механика

Почему нельзя обойтись без математики

Декабрь 5, 2017

Пятая часть серии видео элементарного введения в квантовую механику. Квантовая механика отличается от Ньютоновской механики одним интересным аспектом – она неинтуитивна. Фундаментальные понятия классической механики, такие как сила, ускорение, траектория мы понимаем на уровне интуиции. Нам не составляет труда представить поведение тех или иных классических систем в различных ситуациях. Переходя дорогу мы интуитивно оцениваем скорости… Читать дальше »

Спин в магнитном поле

Ноябрь 16, 2017

Четвертая часть серии видео с элементарным введением в квантовую механику. Текстовая версия здесь. Выводы, сделанные из предыдущего анализа приборов Штерна-Герлаха можно подтвердить и другими экспериментами. Поместим электрон в сильное однородное магнитное поле. Изначально его спин может быть произвольно ориентирован. Спин будет совершать прецессию по аналогии с прецессией вектора момента количества движения обычного гироскопа в гравитационном… Читать дальше »

Последовательное соединение приборов Штерна-Герлаха

Ноябрь 16, 2017

Третья часть серии видео с элементарным введением в квантовую механику. Текстовая версия здесь. Прибор Штерна-Герлаха можно рассматривать как некий фильтр. Спин поступающих электронов произвольно ориентирован. Но пройдя прибор, электроны отклонившиеся вверх будут иметь спин вверх относительно оси прибора, а отклонившиеся вниз – спин вниз. Если, например, блокировать электроны, отклоняющиеся вниз, то получим фильтр, пропускающий только… Читать дальше »

Эксперимент Штерна-Герлаха. Спин электрона.

Ноябрь 16, 2017

Вторая часть серии видео элементарного введения в квантовую механику. Текстовая версия здесь. Простейшая классическая система, которую только можно вообразить – это система с двумя состояниями. Монетка является примером такой системы. Конечно реальная монета обладает множеством характеристик: форма, масса, положение в пространстве. Но если пренебречь всеми свойствами кроме стороны, то мы получим систему с двумя состояниями:… Читать дальше »

Несостоятельность классической физики

Октябрь 19, 2017

Планирую сделать серию роликов с элементарным введением в квантовую механику. Вот первый из них. Очень кратко рассмотрены: проблема стабильности атомов, проблема интерпретации спектров атомов, ультрафиолетовая катастрофа.   Квантовая механика настолько кардинально изменила научное мировоззрение, что сейчас все физические теории делятся на два типа: классические и квантовые. Квантовая механика является фундаментом всех современных теорий элементарных частиц… Читать дальше »

Теорема о запрете клонирования

Сентябрь 5, 2017

Теорема о запрете клонирования является еще одним примером несовместимости повседневной интуиции и квантовой механики. Мы все привыкли, что любой объект можно скопировать, будь то реальный физический предмет или просто информация в виде набора битов. Нам даже уже привычно отделять носитель информации (флэшка, винчестер…) от самой информации. Как только данные оцифрованы, их можно копировать неограниченное число раз… Читать дальше »

Квантовые компьютеры. Алгоритм Дойча.

Август 30, 2017

Логика квантовой механики отличается от классической логики теории множеств которой мы пользуемся повседневно (см. загадку квантовых пирожков или теорему Белла). Квантовые компьютеры принципиально отличаются от классических именно логикой работы, а не просто переходом от транзисторов к чему-то наноразмерному. Классический бит заменяется квантовым битом — кубитом, вектор состояния которого может принимать значение ноль: Может принимать значение… Читать дальше »

Многомировая интерпретация квантовой механики

Август 24, 2017

Квантовая механика является согласованной физической теорией, проверенной с беспрецедентной точностью. За 100 лет существования не было найдено ни единого отклонения экспериментальных данных от предсказаний теории. Между тем она оперирует абстрактными математическими объектами и их связь с наблюдаемой вокруг реальностью не очевидна. Предложенная отцами-основателями Копенгагенская интерпретация до сих пор является наиболее популярной среди профессиональных физиков-теоретиков. Но… Читать дальше »

Гамильтониан. Оператор энергии.

Май 4, 2017

Напомним основные постулаты квантовой механики, связанные с эрмитовыми операторами: Все величины, которые можно экспериментально измерить, в квантовой механике выражаются эрмитовыми операторами (матрицами). Результатом измерения величины, описываемой оператором, может являться только одно из собственных значений данного оператора. Собственные векторы эрмитовых операторов формируют базис по которому можно разложить исходный вектор состояния. Вектор состояния, описывающий систему, после измерения… Читать дальше »

Уравнение Шредингера. Оператор эволюции во времени.

Апрель 27, 2017

Все физически наблюдаемые величины в квантовой механике описываются эрмитовыми операторами (матрицами). Матрицы Паули в случае спина могут служить примером. В общем случае вероятности при измерении того или иного результата могут изменятся со временем. Существуют две эквивалентные картины описания временной эволюции квантовых систем: Представление Гейзенберга. Операторы изменяются во времени, а вектор состояния постоянен. Представление Шредингера. Вектор… Читать дальше »