Пользователь
0,0
рейтинг
4 марта 2013 в 11:18

Квантовая механика для всех, даром, и пусть никто не уйдёт обиженным: часть первая из песочницы

Здравствуйте! Я хотел бы представить вашему вниманию отличное введение в квантовую механику, написанное Элиезером Юдковским; быть может, он известен вам по своему сайту lesswrong.com, посвящённому рационализму, предрассудкам, когнитивным парадоксам и ещё многим интересным вещам.

читать вторую часть →

Введение во введение


Предупреждаю сразу: этот цикл статей заметно отличается от традиционного введения в квантовую механику.

Во-первых, я не буду цитировать Ричарда Фейнмана, однажды заявившего, что «это нормально — не понимать квантовую механику, потому что никто её не понимает». Когда-то это было так, но времена меняются.

Я не скажу: «Квантовую механику невозможно понять, к ней просто нужно привыкнуть». (Эту цитату приписывают Джону фон Нейману; он жил в те дремучие времена, когда никто и в самом деле не понимал квантовую механику.)

Нельзя заканчивать объяснение словами «Если что-то непонятно, так и должно быть». Нет, так не должно быть. Может, проблема в вас. Может — в вашем учителе. В любом случае, её надо решать, а не сидеть сложа руки и успокаивать себя тем, что все остальные тоже ничего не понимают.

Я не буду говорить, что квантовая механика — это нечто странное, запутанное или недоступное для человеческого понимания. Да, она контринтуитивна — но это беда исключительно нашей интуиции. Квантовая механика возникла задолго до Солнца, планеты Земля или человеческой цивилизации. Она не собирается меняться ради вас. Вообще, не существует обескураживающих фактов, есть только теории, обескураженные фактами; а если теория не совпадает с практикой, это не делает ей чести.

Всегда стоит рассматривать реальность как совершенно обыденную вещь. С начала времён во Вселенной не случилось ничего необычного.

Наша цель — научиться чувствовать себя как дома в этом квантовом мире. Потому что мы и так дома.

На протяжении всего этого цикла я буду говорить о квантовой механике как о самой обычной теории; а там, где интуитивное представление о мире не совпадает с ней, я буду высмеивать интуицию за несоответствие реальности.

Во-вторых, я не собираюсь следовать традиционному порядку изучения квантовой механики, копирующему порядок, в котором её открывали.

Обычно всё начинается с рассказа о том, что материя иногда ведёт себя как кучка маленьких бильярдных шаров, сталкивающихся между собой, а иногда — как волны на поверхности бассейна. Это сопровождается несколькими примерами, иллюстирующими оба взгляда на материю.

Раньше, когда всё это только зарождалось и никто не имел ни малейшего понятия о математических основах физики, учёные всерьёз считали, что всё состоит из атомов, ведущих себя примерно как бильярдные шары. А потом они стали считать, что всё состоит из волн. А потом они опять вернулись к бильярдным шарам. Всё это привело к тому, что учёные окончательно запутались, и только через несколько десятилетий — к концу девятнадцатого века — им удалось расставить всё по своим местам.

Если применить этот исторический достоверный подход к обучению современных студентов (как сейчас и поступают), с ними закономерно случится то же, что случилось с ранними учёными, а именно — они впадут в полное и абсолютное замешательство. Рассказывать студентам, изучающим физику, о корпускулярно-волновом дуализме, это то же самое, что начинать курс химии лекцией о четырёх стихиях.

Электрон не похож ни на бильярдный шар, ни на гребень океанской волны. Электрон — это совершенно другой объект с математической точки зрения, и он остаётся таким при любых обстоятельствах. А если вы будете упорствовать в своём стремлении считать его и тем, и тем, как вам удобнее, предупреждаю: за двумя зайцами погонишься — ни одного не поймаешь.

Это не единственная причина, по которой исторический порядок — не лучший выбор. Давайте проследим за гипотетическим процессом с самого начала: люди замечают, что они окружены другими животными — внутри животных, оказывается, есть органы — а органы, если присмотреться внимательнее, состоят из тканей — под микроскопом видно, что ткани состоят из клеток — клетки состоят из протеинов и прочих химических соединений — химические соединения состоят из атомов — атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов — а последние гораздо проще и понятнее животных, с которых всё началось, но были открыты на десятки тысяч лет позже.

Физику не начинают проходить с биологии. Тогда почему её нужно начинать с обсуждения лабораторных экспериментов и их результатов, которые даже в случае простейших опытов являются следствием множества сложных и запутанных процессов?

С одной стороны, я могу понять, почему во главу угла ставится эксперимент. Мы же о физике говорим, в конце концов.

С другой стороны, давать студентам в руки сложный математический аппарат только для того, чтобы они могли проанализировать простой опыт — это уже чересчур. Программистов, например, сначала учат складывать две переменные, а только потом — писать многопоточные приложения; и плевать на то, что вторые «ближе к реальной жизни».

Классическая механика не следует явным образом из квантовой механики. Более того, классическая механика находится на гораздо более высоком уровне. Сравните атомы и молекулы с кварками: миллионы известных науке химических веществ, сотня химических элементов, и всего шесть кварков. Сначала лучше понять простое, а только потом переходить к сложному.

Наконец, я буду рассматривать квантовую механику со строго реалистической позиции — наш мир является квантовым, наши уравнения описывают территорию, а не её карту, и привычный нам мир неявным образом существует в квантовом мире. Если среди моих читателей есть антиреалисты — пожалуйста, придержите свои комментарии. Квантовую механику гораздо труднее понять и представить, если сомневаешься в её справедливости. Я поговорю об этом подробнее в одной из следующих статей.

Я думаю, что той точки зрения, которую я буду излагать в этом введении, придерживается большинство физиков-теоретиков. Но вы всё же должны знать, что это не единственная возможная точка зрения, и немалая доля учёных сомневается в верности реалистической позиции. Хоть я и не собираюсь уделять внимание каким-либо другим теориям прямо сейчас, я чувствую себя обязанным упомянуть о том, что они есть.

Подводя итог, моя цель — научить вас думать как коренной житель квантового мира, а не как турист поневоле.

Покрепче вцепитесь в реальность. Мы начинаем.

Конфигурации и амплитуды


Посмотрите на рис. 1. В точке A находится полупосеребрённое зеркало, а в точках B и C — два детектора фотонов.

Рис. 1

Этот простой эксперимент в своё время заставил учёных поломать головы. Дело в том, что в половине случаев фотон, выпущенный в сторону зеркала, регистрировался первым детектором, а в половине — на вторым. И учёные — внимание, приготовьтесь смеяться — предполагали, что зеркало то пропускало фотон, то отражало его.

Ха-ха-ха, представьте себе зеркало, которое может само выбирать, пропускать ему фотон или не пропускать! Если вы и можете это представить, то все равно не делайте этого — а не то вы запутаетесь так же, как и те учёные. Зеркало ведёт себя абсолютно одинаково в обоих случаях.

Если бы мы попробовали написать компьютерную программу, симулирующую этот эксперимент (а не просто предсказывающую результат), она бы выглядела примерно так…

В начале программы мы объявляем переменную, хранящую в себе определённый математический объект — конфигурацию. Она представляет некое описание состояния мира — в данном случае, «один фотон летит в точку А».

На самом деле конфигурация описывается комплексным числом (напомню, что комплексные числа имеют вид (a + bi), где a и b — действительные числа, а i — мнимая единица, т.е. такое число, что i² = -1). Нашей конфигурации «фотон летит в точку A» тоже соответствует какое-то число. Пусть это будет (-1 + 0i). В дальнейшем мы будем называть число, соответствующее конфигурации, её амплитудой.

Введём ещё две конфигурации: «фотон летит из A в точку B» и «фотон летит из A в точку C». Мы пока не знаем амплитуды этих конфигураций; им будут присвоены значения в ходе выполнения программы.

Рис. 1

Посчитать амплитуды можно, применив правило, по которому работает зеркало, к начальной конфигурации. Не вдаваясь в подробности, можно считать, что правило выглядит так: «умножить на 1, когда фотон пролетает; умножить на i, когда фотон отражается». Применим правило: амплитуда конфигурации «фотон летит в B» равняется (-1 + 0i) × i = (0 + -i), а амплитуда конфигурации «фотон летит в C» равняется (-1 + 0i) × 1 = (-1 + 0i). Других конфигураций на рис. 1 нету, так что мы закончили.

В принципе, можно считать «первый детектор регистрирует фотон» и «второй детектор регистрирует фотон» отдельными конфигурациями, но это ничего не меняет; их амплитуды будут равны амплитудам двух предыдущих конфигураций соответственно. (На самом деле их ещё надо домножить на множитель, равный расстоянию от A до детекторов, но мы просто предположим, что все расстояния в нашем эксперименте являются множителями единицы.)

Итак, вот конечное состояние программы:

  • «фотон летит в A»: (-1 + 0i)
  • «фотон летит из A в B»: (0 + -i)
  • «фотон летит из A в C»: (-1 + 0i)


И, возможно:

  • «сработал первый детектор»: (0 + -i)
  • «сработал второй детектор»: (-1 + 0i)


Разумеется, сколько бы раз мы ни запускали программу, конечное состояние останется таким же.
Теперь, по довольно сложным причинам, в которые я пока не буду вдаваться, не существует простого способа измерить амплитуду конфигурации. Состояние программы скрыто от нас.

Что же делать?

Хоть мы и не можем измерить амплитуду непосредственно, кое-что у нас есть — а именно, волшебная измерительная штуковина, которая может сообщить нам квадрат модуля амплитуды конфигурации. Другими словами, для амплитуды (a + bi) штуковина ответит числом (a² + b²).

Точнее было бы сказать, что волшебная штуковина находит всего лишь отношение квадратов модулей друг к другу. Но даже этой информации оказывается достаточно, чтобы понять, что происходит внутри программы и по каким законам она работает.

С помощью штуковины мы можем легко узнать, что квадраты модулей конфигураций «сработал первый детектор» и «сработал второй детектор» равны. А проведя некоторые более сложные эксперименты, мы сможем также узнать отношение самих амплитуд — i к 1.

Кстати, а что это за волшебная измерительная штуковина такая?

Ну, когда такие эксперименты проводят в реальной жизни, в качестве волшебной штуковины служит то, что эксперимент проводят пару тысяч раз и просто считают, сколько раз фотон оказался в первом детекторе, а сколько — во втором. Отношение этих значений и будет отношением квадратов модулей амплитуд. Почему это будет так — вопрос другой, гораздо более сложный. А пока можно пользоваться штуковиной и без понимания того, как да почему она работает. Всему своё время.

Вы можете спросить: «А зачем вообще нужна квантовая теория, если её предсказания совпадают с предсказаниями „бильярдной” теории?» Есть две причины. Во-первых, реальность, что бы вы там ни думали, всё-таки подчиняется квантовым законам — амплитуды, комплексные числа и всё такое. А во-вторых, «бильярдная» теория не работает для любого мало-мальски сложного эксперимента. Хотите пример? Пожалуйста.

На рис. 2 вы можете видеть два зеркала в точках B и C, и два полу-зеркала в точках A и D. Позже я объясню, почему отрезок DE проведён пунктиром; на расчётах это никак не скажется.

Рис. 2

Давайте применим правила, которые мы уже знаем.

В начале у нас есть конфигурация «фотон летит в A», её амплитуда — (-1 + 0i).

Считаем амплитуды конфигураций «фотон летит из A в B» и «фотон летит из A в C»:

  • «фотон летит из A в B» = i × «фотон летит в A» = (0 + -i)
  • «фотон летит из A в C» = 1 × «фотон летит в A» = (-1 + 0i)


Интуитивно ясно, что обычное зеркало ведёт себя как половина полу-зеркала: всегда отражает фотон, всегда умножает амплитуду на i. Итак:

  • «фотон летит из B в D» = i × «фотон летит из A в B» = (1 + 0i)
  • «фотон летит из C в D» = i × «фотон летит из A в C» = (0 + -i)


Важно понять, что «из B в D» и «из C в D» — это две разные конфигурации. Нельзя просто написать «фотон летит в D», потому что от угла, под которым этот фотон приходит в D, зависит то, что с ним случится дальше.

Считаем дальше:

  • амплитуда конфигурации «фотон летит из B в D», равная (1 + 0i):
    • умножается на i, и результат (0 + i) засчитывается в пользу конфигурации «фотон летит из D в E»
    • умножается на 1, и результат (1 + 0i) засчитывается в пользу конфигурации «фотон летит из D в F»
  • амплитуда конфигурации «фотон летит из C в D», равная (0 + -i):
    • умножается на i, и результат (1 + 0i) засчитывается в пользу конфигурации «фотон летит из D в F»
    • умножается на 1, и результат (0 + -i) засчитывается в пользу конфигурации «фотон летит из D в E»


Итого:

  • «фотон летит из D в E» = (0 + i) + (0 + -i) = (0 + 0i) = 0
  • «фотон летит из D в F» = (1 + 0i) + (1 + 0i) = (2 + 0i)


Отношение квадратов модулей амплитуд — 0 к 4; из расчётов следует, что первый детектор вообще не будет срабатывать! Поэтому-то отрезок DE и был проведён пунктиром на рис. 2.

Рис. 2

Если бы полу-зеркала отражали или пропускали фотон случайным образом, оба детектора реагировали бы примерно с одинаковой частотой. Но это не совпадает с результатами экспериментов. Вот и всё.
Вы могли бы возразить: «А вот и не всё! Предположим, например, что когда зеркало отражает фотон, с ним происходит что-то такое, что второй раз он уже не отразится? И, наоборот, когда зеркало пропускает фотон, в следующий раз ему придётся отразиться.»

Во-первых, бритва Оккама. Не стоит выдумывать сложное объяснение, если уже существует простое (если, конечно, считать квантовую механику простой…) А во-вторых, я могу придумать другой опыт, который опровергнет и эту альтернативную теорию.

Поместим маленький непрозрачный объект между B и D, чтобы амплитуда конфигурации «фотон летит из B в D» всегда равнялась нулю.

Рис. 3

Теперь амплитуда конфигурации «фотон летит из D в F» равна (1 + 0i), а амплитуда конфигурации «фотон летит из D в E» — (0 + -i). Квадраты модулей равны 1. Это значит, что в половине случаев будет срабатывать первый детектор, а в половине — второй.

Это невозможно объяснить, если считать, что фотон — это маленький бильярдный шарик, который отражается от зеркал.

Дело в том, что об амплитуде нельзя думать, как о вероятности. В теории вероятностей, если событие X может произойти или не произойти, то вероятность события Z равна P(Z|X)P(X) + P(ZX)P(¬X), где все вероятности положительны. Если вы знаете, что вероятность Z при условии, что X случилось, равна 0.5, а вероятность X — 0.3, то полная вероятность Z по меньшей мере 0.15, независимо от того, что произойдёт, если X не случится. Не бывает отрицательных вероятностей. Возможные и невозможные события не могут аннулировать друг друга. А амплитуды — могут.

Рис. 2

Вот пример неправильного мышления: «Фотон летит в B или в C, но он мог полететь по-другому, и это влияет на вероятность того, что он полетит в E…»

События, которые не случились, не имеют никакого влияния на мир. Единственное, что может повлиять на мир — это наше воображение. «О боже, эта машина чуть не сбила меня», думаете вы, и решаете уйти в монастырь, чтобы больше никогда не встречаться с опасными машинами. Но реально по-прежнему не само событие, а лишь ваше воображение, содержащееся в вашем мозгу — который можно из вас достать, пощупать и положить назад, чтобы убедиться, что он вполне реален.

Реально всё, что влияет на мир. (Если вы полагаете, что это не так, попробуйте дать определение слову «реальный».) Конфигурации и амплитуды непосредственно влияют на мир, так что они тоже реальны. Сказать, что конфигурация — это «то, что могло случиться», так же странно, как сказать, что стул — это «то, что могло случиться».

А что это тогда — конфигурация?

Продолжение следует.




На самом деле всё немного сложнее, чем вам могло показаться после прочтения этой статьи.
Каждая конфигурация описывает все частицы во Вселенной. Амплитуда — это непрерывное распределение по всему пространству конфигураций, а не дискретное, как мы рассматривали сегодня. И в самом деле, фотоны же не телепортируются из одного места в другое мгновенно, а каждое различное состояние мира описывается новой конфигурацией. В конце концов мы и до этого доберёмся.

Если вы ничего не поняли из этого абзаца, не беспокойтесь, я всё объясню. Потом.



читать вторую часть →

Автор: Eliezer Yudkowsky. Вольный и сокращённый (совсем чуть-чуть) перевод: я. Ссылки на оригиналы: lesswrong.com/lw/pc/quantum_explanations, lesswrong.com/lw/pd/configurations_and_amplitude.
Артём Казак @ArtyomKazak
карма
44,7
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (149)

  • 0
    Мне интересно. С точки зрения практической физики в эксперименте по рисунку 2 действительно детектор 1 не будет регистрировать фотонов?
    • 0
      Именно так.
      • 0
        Очень интересно. Выглядит довольно странно. Возможно-ли повторить такой экперимент «в домашних условиях»? Я так понимаю, главная проблема — раздобыть зеркала с отражением в 50%?
        • +1
          Нужно взять хорошую лазерную указку, очень аккуратно расположить зеркала, увидеть в окрестности E интерференционную картинку, и поместить детектор точно в область «черной полосы». Но важно еще, чтобы зеркала были такими, чтобы яркость пучков, прошедших по путям ACDE и ABDE были одинаковы — иначе идеального провала не получится.
          Но я не понял, почему зеркало умножает амплитуду на i, а не, скажем, на -i. Это набег фазы фотона или игры с поляризацией?
          • 0
            Но я не понял, почему зеркало умножает амплитуду на i, а не, скажем, на -i. Это набег фазы фотона или игры с поляризацией?


            Это одна из немногих неточностей в оригинальной статье. Чуть позже постараюсь исправить.
          • 0
            Хм. Т.е. тут играет роль интерференция. Ясно.
            • 0
              Либо интерференция, либо поляризация — в зависимости от свойств зеркал.
              • 0
                Вряд-ли это поляризация, т.к. конфигурация симметричная.
                • 0
                  Если линейная поляризация да, но в случае с круговой все не так однозначно.
            • +1
              Нет. Тут нет интерференции, ибо фотон-то летит ОДИН! С чем же ему интерфрировать? Тут просто работает квантовая механика. Это невозможно понять, приходится верить.
              • 0
                Фотон интерферирует сам с собой. Совершенно обычное явление в нашем мире. Если угодно — со своими клонами из параллельных миров Эверетта (в момент слияния этих миров). Назвать можно как угодно, но суть одна — низкое значение амплитуды волновой функции при данных значениях координат фотона, и как следствие — низкая вероятность его обнаружения в данном месте.
                • –2
                  Он не может сам с собой интерферировать. Это доказано (ну, хотя бы показано) опытами на двух щелях с отложенной регистрацией. Остается только многомировой вариант. Ну или честно признать — что мы не понимаем, как работает квантовая механика. Формулы нарисовали — и они сходятся с результатами экспериментов.

                  Но что все это значит в своей сути — никто так до сих пор и не знает.
                  • +4
                    Опыт Юнга с интерференцией одиночных фотонов на двух щелях (я говорю о версии, описанной, например в википедии) как раз доказывает, что один фотон может сам с собой интерферировать. Отложенный выбор тут ни при чем.
                    • 0
                      Так фотон ведь не в пустоте «летит». Там есть с чем интерферировать.
                      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
              • 0
                Это если считать фотон «бильярдным шаром».
        • 0
          Может быть есть какие-нибудь зеркала с поляризяцией? Пропускающие, например, вертикально поляризованные фотоны и отражающие горизонтально поляризованные.
          • 0
            Даже если использовать такие зеркала, во всей схеме будет одна поляризация. Если оставить ее «плоской». Так что она никак не может повлиять на неприем сигнала детектором 1.
            • 0
              Ну первое зеркало можно сделать вертикальным, а следующее за ним — под углом в 45 градусов и т.д.
          • 0
            Есть, фотонный кристалл называется.
            • 0
              подобные тем, что используются в ЖК-дисплеях?
              • 0
                нет, это из другой оперы. К сожалению, на викидепии ужасающая статья на эту тему.

                Суть в том, что при прохождении через периодическую среду свет TE и TM поляризаций отражается по разному, поэтому можно сделать поляризующее зеркало.
  • +14
    — Квантовая механика возникла задолго до Солнца, планеты Земля или человеческой цивилизации
    Не согласен. Это абстракция (как и все остальные физические законы), которая имеет смысл лишь для человека.

    А статья неплохая, спасибо.

    — Рассказывать студентам, изучающим физику, о корпускулярно-волновом дуализме, это то же самое, что начинать курс химии лекцией о четырёх стихиях.
    Забавно, нам еще в школе о нем рассказывали. И вроде все понимали. Так что, пример плохой.
    • +6
      Да, еще момент.
      В целом, для популяризации не-исторический подход удобен, т.к. людям действительно проще. Но я уверен, что студентам следует преподавать именно так, как это происходит сейчас. Важно знать цепочку, которая привела к текущим теориям; все базируется на ранних исследованиях (даже совсем новые теории возникают отчасти под влиянием старых подходов).
    • +4
      о корпускулярно-волновом дуализме


      Когда о нём рассказывали мне, я именно так и понимал: «ну вот фотон… это и частица и волна одновременно… а как так получается? Непонятно. Пойду лучше математикой позанимаюсь». Может, плохо объясняли.
      • +4
        Так в реальности то его нет, дуализм это просто временный костыль для хоть какого-то объяснения. Но этот принцип носит лишь историческое значение, почему его еще преподают в ином ключе мне не понятно. Он же устарел, он только путаницу вносит.
        Объяснение через комплексные переменные проще и даже понятнее, чем любые костыли, которые стремятся обойти комплексность.
        • +2
          В реальности нет комплексных чисел, уж извините.

          Есть какие-то конкретные явления материи. И волна и частица к ним вполне относятся и «волночастица» тоже. А математика — это как раз и есть костыли, который подставляет человек, чтобы как-то с этим оперировать.
          • 0
            А вы попробуйте докажите, что проявления материи первичны, а математика изобретена людьми. А вдруг все наоборот?
            • 0
              Мечта о непротиворечивой математической системе, которая могла бы существовать и иметь смысл сама по себе, разбилась об теорему Геделя.
              • 0
                Мечта о непротиворечивой математической системе, с конечной аксиоматикой.
                Или вы о другой теореме говорите?
          • +2
            Дуализм к реальности имеет точно такое же отношение как и комплексные числа. Но последние куда удобнее и нагляднее.
            Можно воспринимать мнимую часть как нечто не совместное с действительной частью. Время в пространственновременном континиуме тоже мнимое и никого это не пугает.
            • 0
              >Но последние куда удобнее и нагляднее.

              Кому нагляднее? Дуализм можно наблюдать на практике, в эксперименте. Это абстракция первого уровня. Комплексные числа — нельзя, это абстракция более высокого порядка. Что тут еще нужно объяснять? Чтобы оценить это обобщение, нужно как минимум быть знакомым с данным разделом математики.
              • 0
                Мне лично не понятно как можно ежа с ужом скрещивать, как это еж может обладать свойствами ужа и не быть при этом ужом и наоборот.
                • +9
                  Чего же тут непонятного? Моток колючей проволки обладает и свойствами ежа, и свойствами ужа. При этом не является в чистом виде ни тем, ни другим. Вот и с фотоном то же самое. Но как часть комплекснозначной функции он, конечно, нагляднее, чем как ёж.
          • +5
            «В реальности нет комплексных чисел, уж извините»

            Тогда, уж извините, в реальности нет чисел вообще.
            А если мы допускаем, что хоть какие числа имеют отношение к реальности, то извольте и от комплексных не отказываться.

            Натуральные — целые — рациональные — иррациональные алгебраические — иррациональные трансцендентные — комплексные — гиперкомплексные.

            И никак эту цепочку не разорвать, из одного следует и другое.

            Ладно бы про кватернионы сказать, «что их нет», у них умножение некоммутативно.
            Хотя, вот извольте, процитирую википедию:
            «Кватернионы удобны для описания изометрий трёх- и четырёхмерного Евклидовых пространств, и поэтому получили широкое распространение в механике».

            Оно понятно, в быту только рациональными числами обойтись можно, но вот если захочется мост серьезный какой построить, или самолет, или уравнение какое решить, или АСУ запроектировать, то придется подучить и другие числа.

    • +6
      Согласен. КМ — это модель реальности. Создание такой модели — это творческий акт. Говорить, что КМ существовала всегда, некорректно. Реальность, которую описывает эта модель, существовала всегда, а модель гораздо моложе. Это как отражение в зеркале. Предмет, который отражается, мог существовать миллиарды лет, но само отражение возникает лишь после появления зеркала. От этого отражение не становится менее точным.
      • 0
        Наконец, я буду рассматривать квантовую механику со строго реалистической позиции — наш мир является квантовым, наши уравнения описывают территорию, а не её карту


        Или, другими словами, «давайте считать, что КМ — это реальность, а не её модель».

        Я тоже согласен с вами, но всё же автор нас предупредил.
    • –4
      Поставил бы плюс в карму за абстракцию, но мне уже самому ее слили за это :)
  • +8
    Тут всё просто, даже для не-студента типа меня.
    Если мы точно знаем частоту излучения, что оно когерентно, и расстояние до зеркала известно — то мы точно знаем срезонирует или нет волновой фронт в детектор B или C.
    В данном примере нет квантовой составляющей, есть лишь недостаток знаний о когерентности излучателя фотонов.
    Автора извиняет только то, что даже в абсолютно точном когерентном (до миллиардов нулей после запятой) излучении частота отдельных фотонов может «гулять» сама по себе, в силу квантовых эффектов и отражаться либо в одну либо в другую сторону из-за этих эффектов, и это внесёт некую сумятицу в общую картину эксперимента.
    Именно ЭТО является и квантовым эффектом, и наблюдаемым следствием.
    Но автор куда-то завернул…
    Все описаное в статье не имеет никакого значения, это лишь следствие. Весь научный мир уже давно считает, что неопределенность КМ состоит в неопределенности энергии того, что принято считать за частицы, а не в самих частицах. Подробнее — в инфляционной модели рождения вселенной, там это облизано со всех сторон.
    (Я нижайше прошу прощения, если это подразумевался цикл статей, приводящих именно к этой идее)
    • 0
      частота отдельных фотонов может «гулять» сама по себе, в силу квантовых эффектов и отражаться либо в одну либо в другую сторону из-за этих эффектов, и это внесёт некую сумятицу в общую картину эксперимента

      оччень интересно. «сама по себе»… а не потому, что это квантовые объекты..)
      • 0
        А разница?! =) Пока источник квантовых флуктуаций неизвестен, можно сказать — «сама по себе, фиг знает почему». Расколупаем хотя-б точное количество измерений на планковских величинах, можно будет какие-то модели строить. А пока да, «сама по себе».
        • 0
          т.е. вы их все-таки предполагаете детерминированными объектами, несмотря на стопяццот экспериментов подтверждающих обратное?
          это как раз, мне кажется, просто отказ воспринимать КМ и пытаться понять. не?
          • 0
            Хм, простой ответ — нет. Это простой ответ, чтобы дать зачетку на кафедре. Сложный ответ — объекты детерменированы либо как часть голографической экспозиции, либо как часть неизвестного 5-го взаимодействия. О сложном ответе пока только осторожные догадки, и оба его варианта пока равноправны в своей теории.
            • +2
              Незачот. НЕдетерминированность характеристик объектов микромира — экспериментально доказанный факт, а не погрешность измерений.
              И еще. «Осторожные догадки» — называются «гипотезы», а не «теории». Имя им легион, различной степени адекватности, и, к сожалению, в нете полно ньюэйдж-роликов проповедующих дурацкий соллипсизм и обосновывающих его выдранными из контекста такими вот гипотезами…
              Печально.
              • 0
                Отлично, я объявляю вам войну =). Битвааа~~~ (как кричал один глупый ангел).
                Расскажите пожалуйста, как ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО доказали факт недетеменированности, что она не погрешность измерений как вы выразились. А если сможете обосновать, что погрешность измерений вычислена и исключена, как по вашим словам, я Вам лично нобелевку обещаю и мировую славу.
                • +3
                  ru.wikipedia.org/wiki/Неравенство_Белла
                  Эксперименты: Фридман и Клаузер[2], Аспе и др.[3], Вайс и др.[4], Шайдл и др.

                  … Белл был номинирован на Нобелевскую премию по физике, но заявка была отозвана в связи со смертью номинанта. По правилам Нобелевского комитета премия вручается только живым.


                  Не надо никакой войны, просто прежде чем увлекаться гипотезами и красивыми понятиями из области фэнтези, вроде вселенской голограммы — нужно сначала четко понять основы классической науки. А то вы и планковские длины приплели, хотя они на множество порядков меньше чем рассматриваемые объекты, и в реальности сомневаетесь… несерьезно.
          • 0
            Вы кстати затронули потенциально 35-ю часть продолжения этого поста — существуют ли вообще хоть какие-то физические объекты? Это огромная проблема КМ, отчасти вследствие которой появилась струнная теория. Хотя в рамках чистой КМ формулировка проще — где разница между квантовой флуктуацией поля и частицей в виде физического объекта?
            • +3
              Проблемы такой, вообще, нет в КМ и даже во всей физике. Поскольку предметом ее изучения является физическая реальность и все ее части, объекты.
              Ответ на ваш вопрос в рамках КМ очень прост — разницы никакой нет, в частности виртуальные кванты являются полноценными, хоть и короткоживущими объектами, они, например, создают эффект казимира. Вполне измеряемый.
              • –1
                Чудесно, я не ждал, что мне так повезет, и вы упомянете Казимира.
                Раз уж вы знаете эффект Казимира, объясните пожалуйста как возникла наша вселенная, в любой модели, инфляционной или нет, когда эффект Казимира должен был Эту Вселенную схлопнуть в черную дыру?
                • +3
                  > эффект Казимира должен был Эту Вселенную схлопнуть в черную дыру?
                  Это ещё почему?
                  • –2
                    Потому-что кварки появились позже полей. Примитивно если — появилось вдруг два кусочка материи в очень плотном потоке фотонов — им хана.
                    • –2
                      Хотя есть варианты в инфляционной модели, но они сомнительные (из-за того-что кварки в одиночку не могут существовать и всегда взаимодействуют в триплетах, даже сверхсветовое расширение пространства в инфляционной модели тут кривое оправдание, потому-что подразумевало бы одиночные кварки без взаимодействия, глюонного поля)
                    • 0
                      А разве там кроме фотонов была какая-нибудь материя? Разве что пары частиц и античастиц, возникающие при столкновении фотонов — но они бы так же быстро исчезали.
                      • –2
                        С каких пор фотоны — это какая-нибудь материя? И что за столкновения фотонов. Бррр.
                        • +2
                          Столкновения фотонов — процесс, обратный аннигиляции. Приводит к образованию пары частиц и античастиц. И возможно, каких-нибудь мезонов.
                          А что такое фотоны, если не материя? Неужели они — сознание?
                          • –1
                            Что за ересь?!!! Или это такой троллинг, а я повелся?
                            • +2
                              Что конкретно вы считаете ересью? Что фотоны — часть материального мира? До такой степени солипсизма, чтобы это отрицать, я ещё не дошел.
                              Или вы не верите в аннигиляцию, скажем, электрон-позитронных пар? Или, может быть, считаете её необратимой?
                              • –2
                                Вы реально упоротый. Почитайте про разницу между бозонами и фермионами для начала!
                                Я просто в шоке от безграмотности минусующих. Эта страна наверное катится в пропасть в точных науках. У меня слов нет, все плохо, скоро дебилы и эту страну заполонят звонками в дверь с идеями креационизма.
                                • +1
                                  На вопрос, «что вы считаете ересью» ответа не было. А про взаимодействие фотонов я читал вот на этой страничке: en.wikipedia.org/wiki/Two-photon_physics. Выглядит правдоподобно, и никаких отсылок к креационизму там не видно.
                        • 0
                          Забавно. С точки зрения философов, излучение — это материя, поскольку она «дана человеку в ощущениях его, копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них». С точки зрения русской Вики, различается «вещественная» и «полевая» формы материи, и фотоны явно входят во вторую. А английская Вики пишет, что фотоны — это не «Matter», поскольку не имеют массы покоя.
                          Вероятно, Matter и Материя — это слегка разные термины.
                    • 0
                      > если — появилось вдруг два кусочка материи в очень плотном потоке фотонов — им хана.
                      А это почему? «Кусочки материи» не такие протяжённые предметы, как зеркала. Последние притягиваются из-за статистического характера эффекта ввиду своего размера. На кварки же фотоны по 1 будут действовать.
                      • 0
                        Видимо, речь о том, что фотоны прижмут их друг к другу.
                        • 0
                          Не вижу причин, по которым эффект Казимира действовал бы на частицы, тем более заряженные, всегда в эту сторону.
                          • 0
                            Причину-то я вижу — вероятность того, что фотон прилетит строго со стороны другой частицы, меньше, чем со всех остальных сторон — потому что у него будет шанс поглотиться этой частицей (или как-нибудь ещё провзаимодействовать). Так что давление с остальных сторон будет выше.
                            Вопрос в том, будет ли такое работать. И какую роль будет играть излучение самой частицы (если она находится в равновесии со средой).
                            • 0
                              У вас крайне примитивное представление об эффекте Казимира. Он работает совершенно не так.
                              www.physicum.narod.ru/vol_5/644.pdf
                              • 0
                                И где в этом эффекте используется «очень плотный поток фотонов»?
                                • 0
                                  В этом эффекте используется много вещей, которые к частицам не применимы.
                                  Во-первых, объекты должны взаимодействовать с фотонами (это справедливо не для всех частиц). Во-вторых — протяжёнными (иначе возникновение стоячей волны между ними будет бесконечно маловероятно).
                                  При чём тут «очень плотный поток фотонов» я вообще не понимаю.
                                • 0
                                  И да. Возьмём хоть пары электрон-позитрон. Вы хоть представляете себе, как на электрон действуют фотоны, летящие в определённом направлении? Вы что думаете, они как шары в боулинге толкаются?
                                  • 0
                                    Нет, я думаю, что электрон поглощает и испускает фотоны. И соответственно меняет импульс. А что, это не так?
                                    • 0
                                      Чёрт, надеялся найти ответ на этот вопрос в более-менее классическом представлении, но не нашёл. Если вкратце, то ответ — нет. Но чтобы понять, как это «нет» выглядит, нужно лезть в дебри…
                                      • 0
                                        Попробал посчитать частоту фотона — получился ноль. С законом сохранения энергии какие-то проблемы. Не может же у свободного электрона быть внутренней энергии?
                                        • 0
                                          Просто между поглощением и излучением квадрат 4-импулься не равен квадрату массы, электрон становится виртуальным. Кстати, возможно так, что сначала происходит излучение, а только потом поглощение.
              • –3
                (и знаете, некрасиво минусовать карму, которая и без того отрицательная. Даже если бы у меня было глупое желание, я вам итак ничего плохого бы не смог сделать)
                • 0
                  я никак не мог вам ничего минусовать. у меня положительная, но недостаточная для голосований.
                  • –1
                    Прошу прощения, что несправедливо заподозрил.
            • 0
              Откуда вы взяли противопоставление теории струн и КМ? Теория струн — это концептуально такая же квантополевая теория, как, скажем, стандартная модель или КЭД, только с другим фазовым пространством. Т. е. в ней справедливы все основные постулаты КМ.
              • 0
                Связь современной струнной теории и КМ примерно как связь водопроводной воды и водородной бомбы. И да, будем честны — кризис струнной теории в том, что в ней справедливы вообще какие угодно постулаты, а не только «основные постулаты КМ».
                Мы детерменировались до инфляционной теории — отлично, в ней существует вообще какая угодно вселенная.
                Эта часть науки убивает саму себя — нефальцифицируемость, последовательность, прогнозируемость — все эти три понятия отсутствуют в принципе в струнной теории.
                Нашли Хиггса на 125 ГэВ? Струнщики сказали: «Отлично, у нас на один миллиард вариантов наблюдаемой вселенной меньше, остался всего-лишь гуголплекс вариантов, а если измерений 11, то тогда полтора гуголплекса».

                На самом деле я верю в М-теорию, что из нее может быть толк, если человечеству будут подарены еще пара десятков Эйнштейнов и Фейнманов.
    • 0
      рассуждение времен ньютона: Ньютон предположил, что «скрытые переменные», характеризующие световые частицы, определяют, в какой из двух расщеплённых лучей пойдёт данная частица.[23]
      • 0
        Ну я не дебил надеюсь, намекнул про волновой фронт.
        (Прошу прощения! Я не считаю Ньютона дебилом, это я в другом смысле сказал)
    • 0
      Если бы полу-зеркала отражали или пропускали фотон случайным образом, оба детектора реагировали бы примерно с одинаковой частотой. Но это не совпадает с результатами экспериментов. Вот и всё.
    • 0
      В данном примере нет квантовой составляющей, есть лишь недостаток знаний о когерентности излучателя фотонов.

      Интерференция — это и есть прямое проявление квантовой механики. Она присутствует даже в случае единственного фотона. Другое дело, что фотоны — невзаимодействующие бозе-частицы и существует предел большого количества фотонов, соответствующий классической интерференции. Приведенный опыт будет работать для любых частиц, не только фотонов (однако сделать полупрозрачные зеркала для, скажем, электронов — нетривиальная задача).
      Весь научный мир уже давно считает, что неопределенность КМ состоит в неопределенности энергии того, что принято считать за частицы, а не в самих частицах. Подробнее — в инфляционной модели рождения вселенной, там это облизано со всех сторон.

      Все зависит от того, как вы определите «неопределенность». Лично я, например, как последователь многомировой интерпретации, считаю КМ абсолютно детерминистичной теорией. И причем тут инфляционная модель, совершенно не понятно.

      • 0
        >Интерференция — это и есть прямое проявление квантовой механики

        А мне вот всегда казалось, что это проявление волновых свойств ;) Скажем, в интерференции волн на воде никакой квантовой механики нет.
        • 0
          совершенно верно. но проявление одновременно волновых и корпускулярных свойств — как раз и есть проявление КМ. когда один фотон дает интерференцию — это волновые свойства, но такие же фотоны при других условиях покажут свойства частицы.
          • 0
            А при третьих условиях покажут свойства вообще непонятно чего (например, запутанные фотоны в ЭПР парадоксе). А все потому, что фотон — это не волна и не частица, а просто обычный квантовый объект. Поэтому я согласен с автором статьи, что корпускулярно-волновой дуализм — это пережиток прошлого, который только мешает пониманию.
    • +1
      Уважаемый коллега, не очень ясно, что вы понимаете под фразой «срезонирует или нет волновой фронт», и как это связано с данной задачей, где рассматривается один фотон. Резонанс в теории колебаний (или волновой теории) предполагает сложение двух или более периодических во времени (или пространстве) процессов. В схеме с одним зеркалом резонансу взяться неоткуда, поскольку она основана на одном единственном проходе одного единственного фотона от излучателя до детектора.

      Более того, если расстояния от зеркала до детекторов фиксированы и равны друг другу, то для фотона любой частоты оба детектора совершенно тождественны и «флуктуациями его частоты» нельзя объяснить тот факт, что фотон детектируется только в одном из детекторов.

      Ну и наконец, в научном мире нету никакой приоритетной точки зрения даже о трактовке квантовой механики, не говоря о том, что сама фраза «неопределенность КМ» бессмысленна. В качестве примера вот недавняя статья с ленты.ру, где приведен обзор некоего недавнего опроса авторитетных теоретиков о трактовке квантовой механики. Где-то внутри нее можно найти ссылку на статью с результатами оригинального опроса.
  • 0
    Мне кажется, или вы читали lesswrong.com? :)

    Упс, не заметил аннотации к статье.
    • 0
      Читал, читал. [offtopic] Даже весь Harry Potter and the Methods of Rationality прочитал. [/offtopic]
      • +1
        А он что, уже закончился? Я дочитал до 85-й, знаю, что появились ещё две, но дальше пока не следил
        • –1
          Весь написанный, конечно же.
        • 0
          Не кончился. Пару дней назад был progress report, говорит, что в главе 88 (или главах 88-89Б если решит разбить) уже 8000 слов.
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
      • 0
        High five! Я вот с месяц назад закинул Core Sequences на Kindle, прочитал пока 12%, где-то до октября 2007. Очень нравится.

        Рад, что могу случайно натолкнуться в интернете на того, кто тоже читал!
  • 0
    Спасибо, отличный перевод. С нетерпением жду продолжения.
  • +13
    В статье всё как-то перепутано и ясной схемы ну совершенно не видно. Начнём с того, что автор использует мнимые числа совершенно непотребным образом, в физике принято использовать мнимое число для одновременного обозначения фазы и амплитуды функции состояния в заданной точке (например в координатном представлении для света в вакууме им является амплитуда электрического поля), соответственно для описания одной частицы в первом приближении достаточно функции комплексного числа по всем координатам, данная функция как раз и называется волновой. Далее делается очень странное сопоставление направление движения и мнимого числа, автор применяет притянутый за уши интерференционный эксперимент, дабы обосновать эту схему, но по пути «случайно», либо по незнанию упускает момент, что если зеркало D будет толще чем A, то свет вполне начнёт приходить в Е, хотя оба зеркала останутся полупрозрачными, в то время как по формализму автора всё должно было остаться как раньше. Кроме того упускается из вида самая большая магия квантовой механики, а именно взаимодействие с макроскопическими телами, а ведь именно из него в основном проистекают наиболее известные странности квантмеха (думаю многим известны такие термины как «схлопывание волновой функции» и подобные), именно отсюда и рождаются всякие «фотон попал в один из детекторов, а не оба». Ремарка в конце конечно даёт некоторую надежду на хоть какую-то компетенцию автора в данном вопросе, но смотря на биографию автора верится в это ну очень слабо.

    В общем, по моему мнению, данная статья новичков в этом вопросе скорее будет запутывать, чем просвещать.
    • –1
      если зеркало D будет толще чем A, то свет вполне начнёт приходить в Е


      Если зеркало будет толще, то расстояния изменятся, разве не так? Предполагается, что расстояния симметрично равны.

      Корректность всего цикла уже обсуждалась, например, здесь. Один из ответов принадлежит Скотту Ааронсону, преподавателю факультета электротехники и информатики в MIT:

      … Я поздравляю Юдковски за то, что ему удалось написать этот занимательный цикл (во всяком случае, я насладился им :) ), объяснить КМ со своей позиции (он же всё-таки не физик), и не допустить значительных ошибок. …


      Я, к сожалению, не в состоянии самостоятельно оценить компетенцию Юдковски.
      • 0
        >Если зеркало будет толще, то расстояния изменятся, разве не так? Предполагается, что расстояния симметрично равны.
        И формализм автора основывается полностью на этом хрупком факте? Основной мой посыл был в том, что описание представленное в статье упускает всю суть происходящих процессов и если мы хоть немного усложним эксперимент, то автору придётся откатиться к обычному описанию с волновыми функциями и прочими «скучными» вещами. Т.е. автором в данной статье вводится лишний формализм, который новичка будет только запутывать, ибо он начнёт задавать вопросы: «А что если у нас три детектора?», «А что если мы поставим фазовую маску?», «А что если пластинка будет наклонена?» и т.д. и т.п Соответственно согласно упомянутой автором бритве Оккама, описанное в статье излишне, ибо оно не даёт ни полезного инструмента, ни понимания сверх того что получается обычным и более простым объяснением про амплитуду вероятности.

        >Корректность всего цикла уже обсуждалась
        Корректность всего цикла меня не очень волнует, я обсуждал только переведённую вами статью и не более того, возможно в дальнейшем автор будет излагать концепции более стройно и изящно, но в данной статье я вижу то что вижу. Кроме того Скот Андерсонн написал примерно о том же о чём и я:
        >That point, of course, is that we have to replace probabilities (which are nonnegative real numbers) by amplitudes (which are complex numbers)---and that unlike probabilities, amplitudes can «interfere» and cancel each other out.
        И далее он пишет, что без объяснения этой концепции стройным и понятным языком, объяснить ничего нельзя. Именно это следовало помещать во вводную статью, а не то окольное описание что представлено.
      • +1
        Ну расстояния можно и удержать прежними. Возражение было в том, что у состояния есть две составляющих — модуль и фаза (на самом деле, это тоже сильное упрощение, но для фотона сойдет), и сливать их вместе весьма не наглядно.
        • 0
          Для фотона в таком простом случае, как интерферометр Маха-Цендера, конечно. Не для ЭМ поля вообще.
    • +1
      Обнадёжили, а то я уж было совсем запутался и потерял надежду :)
      Быть может посоветуете что-нибудь более внятное?
      • +1
        Из научно-популярного вряд ли смогу что-либо толковое подсказать. Нормальное понимание легче всего получить в нормальном техвузе на курсах общефиза и теорфиза. (как вариант можно попробовать посмотреть видео лекций, например из Стэнфорда, но я их не смотрел, так что не ручаюсь) Без математики (в первую очередь линал) очень сложно рассказывать о квантовой механике и почти все попытки практически бесповоротно обречены на скатывание в те или иные интерпретации и философствования. Как пример проблематично рассказать что затасканный принцип неопределённости это в сущности простое следствие некоммутируемости операторов, для этого нужно рассказывать о самих операторах, о связи собственных чисел и функций оператора с «измерением» физических величин и т.д. и т.п. Кроме того признаю прямо, я не являюсь специалистом в квантовой механике и белых пятен у меня у самого хватает.

        Тем не менее, как вариант в развлекательно/образовательных целях могу предложит вот это видео, но к нему тоже нужно относиться осторожно и не принимать всё на веру.
        • 0
          Спасибо за развернутый ответ!
          Без математики и правда никуда, хоть сколько-нибудь значимые рассуждения о КМ ведутся на этом языке.
          Техвуз тут не помог (разгильдяйство всему виной!), остались лишь разрозненные знания, полнейшая каша.
          До всего придется дойти самому, начать заново с самых основ, подумываю о курсе Ландау и Лифшица.
          Возможно оно и к лучшему :)
  • 0
    «фотон летит из A в C»: (-1 + 0i) а разве не (+1 + 0i)?
    • 0
      Начальная конфигурация — (-1 + 0i), зеркало умножает на 1. А почему должно быть (+1 + 0i)?
  • 0
    > Квантовую механику гораздо труднее понять и представить, если сомневаешься в её справедливости

    Истину глаголишь, брат.

    Всех, кто сомневается отыскать мы должны и придать суду истинному. Жён, что мужчин познали сжечь, а невинных дев ихних себе забрать, для развлечений. Такого слово Его. Аминь.
    • –1
      Квантовую механику гораздо труднее понять и представить, если сомневаешься в её справедливости


      Это всего лишь один из выпадов в сторону антиреалистов и прочих философствующих личностей :)
  • +2
    Программисты матрицы, в которой мы живём, смеются над нашими теориями.
    • +1
      ага, значит, всё-таки, матрица?
      любопытненько-с
      а шаг какой?
      • –1
        Шаг — число «Пи».
  • +1
    Куда забористей он излагает идеи в «Гарри Поттер и Методы Рационального Мышления» — там вообще ад и израиль :)
  • 0
    Подскажите пожалуйста, я знаю что свет проявляет себя как волна (интерференция, дифракция, частота), а когда фотон (частичка света) проявляет себя как частица? Просто примеров найти не могу.
    • 0
      Давление света? Фотоэффект?
      • 0
        Давление есть и у звука, а Фотоэффект надо поизучать.
        • 0
          Не путайте. У звука есть вполне ощутимая среда в которой он распространяется. У ЭМ волны такой среды нет.
          • –1
            Как же нет? Электромагнитное поле.
            • +1
              Извините, но то что вы сказали сущий бред. Электромагнитные волны это состояние электромагнитного поля, никакая среда для их распространения не нужна.

              Ещё и плюсанул кто-то, ужас какой. :(
              • –2
                Волны — это возмущение электромагнитного поля. Среда для распространения ЭМ волн — поле, то же самое, что среда для распространения волн на воде — поверхность океана. Это и в определении так (загляните в словарик), да и просто, довольно очевидно.

                Далее. ЭМ поле существует не везде. Скажем, оно выталкивается сверхпроводниками. Поэтому вы вдвойне ошибаетесь, если считаете, что ЭМ полю не нужно никакой среды для своего существования (нужно, и эта среда — вакуум).

                Прежде чем возмущаться и минусовать, полезно иногда подумать.
                • +2
                  Про сверхпроводники, you made my day. Электроны там, видать, незаряженные бегают, бедные, раз электромагнитного поля нет.

                  После такого я обычно продолжаю общение на пересдаче…
                  • –1
                    Звездолёты между галактиками тоже массивные летают. Но гравитационного поля вокруг них нет (кроме той мелочи, которую создают они сами). Электронам же ещё проще — вокруг них протоны, которые прекрасно компенсируют их заряд. Так что пока заряд электрона — не аргумент.
                  • 0
                    И, если подходить с классической точки зрения… сверхпроводник => сопротивление равно нулю => разность потенциалов между любыми двумя точками равна нулю (по закону Ома) => потенциал поля во всех точках одинаков => его напряженность равна нулю => его нет. Где ошибка?
                    Хотя магнитное поле, может быть, и есть. Вокруг сверхпроводника — точно. А внутри? Электроны-то бегут со всех сторон.
                    • –1
                      Сверхпроводник != идеальный проводник. Это очень сложная квантовая штуковина. И поле там, конечно есть, более того именно электростатическое отталкивание электронов дает эффект сверхпроводимости.

                      Ну а в идеальном проводнике поле поверхностного заряда компенсируется внешнем полем. Это не значит, что там внутри «ничего нет».
                  • –1
                    Классика демагогии. Единственное к чему вы смогли прицепиться — к сложному вопросу о существовании ЭМ поля в разных средах.
                    Вопрос же со средой для ЭМ волн как-бы не заметили. Очевидно же, что вы были неправы. «Волна это состояние океана, нет никакой среды для распространения волн» — ваши слова. Но вместо того, чтобы признать свою ошибку, вы продолжаете размахивать пальцами по пересдачи и так далее.
                    • +3
                      Вы мешаете всё в одну кучу, не понимая из электродинамики (даже классической) вообще ничего. Микроскопические уравнения Максвелла имеют решения в виде распространяющихся волн без какой либо среды. Никакого «поля» им не нужно, они сами поле. Если бы так не было, то никакой теории относительности не было бы, не было бы инвариантности скорости света относительно инерциальных систем отсчета, как нет инвариантности скорости звука.

                      Вы приперли сюда какие-то сверхпроводники, причём совершенно не понимая их внутреннего устройства, и ещё меня в чем-то обвиняете.

                      Поле в сплошных средах вообще никакого отношения к рассматриваемому вопросу не имеет.

                      Я читаю электродинамику, в институте если чо :)
                • +1
                  Сверхпроводник выталкивает только магнитное поле (см. эффект Мейснера (или Мейсснера)).
          • –5
            Я ничего не путаю. Есть теория эфира которой более 4000 лет, согласно ей свет и любые другие электромагнитные волны распространяются в эфире. Вот мне и интересно почему ученые решили что существуют фотоны, электроны (ионы). Пока я знаю про фотоэффект, истинность законов которого весьма сомнительна. Есть ли еще какие нибудь доказательства истинности этих утверждений (существования фотонов, электронов)?
            • +2
              Есть теория эфира которой более 4000 лет

              Все теории эфира, которые существенно старше СТО, разбиваются хотя бы об эфирный ветер и схожие эффекты.
              Те, что моложе СТО (4000 лет? ну-ну), скорее подгоняются под проведенные эксперименты, чем предсказывают их результаты.

              А ссылка на сокращенный перевод заметки о статье, в которой хоть и приводятся довольно интересные результаты, но дается предположение об их трактовке в рамках существующей теории, как на нечто, делающее законы фотоэффекта «весьма сомнительными» — это как минимум странно.
              • –2
                «весьма сомнительными» — это я погорячился.
                «разбиваются хотя бы об эфирный ветер и схожие эффекты.» — да нет никакого эфирного ветра (точнее есть, но это не то что вы подразумеваете под словосочетанием «эфирный ветер») и статического эфира (именно его и опровергал Эйнштейн), это все частные выводы, предположения не более. Почитайте хотя-бы Густава Ми (человек сделавший огромный вклад в развитие принципа относительности), ну или Менделеева.

                Я хочу написать подробную статью об эфире, поэтому я и спрашиваю, есть ли еще какие нибудь доказательства истинности этих утверждений (существования фотонов, электронов как частиц)? Какие еще были опыты, теории, все что угодно, ужасно интересно. Или теория фотонов основана только на одном фотоэффекте?
                • 0
                  да нет никакого эфирного ветра

                  Так я и не утверждаю, что нет теорий эфира, объясняющих отсутствие эфирного ветра. Я лишь придираюсь к «4000 лет». Теории эфира до 20 века и теории эфира, конкурирующие с СТО, — как, якобы, говорят в Одессе, две большие разницы.

                  Есть еще участие фотонов в гравитационном взаимодействии (гравитационное линзирование).

                  А вообще пишите.
                  Я бы почитал о области применения, сведении к СТО или квантмеху (эти теории верно предсказывают результаты экспериментов, значит более общая теория должна в определенных приближениях сводиться к ним). Или хотя бы вывод преобразований Лоренца в рамках теории эфира (не только для оптики).

                  Только желательно не в таком стиле, как написана статья по вашей ссылке — она затянута и совершенно не читабильна.
                  • –3
                    По поводу 4000 лет, в те времена не было понятия науки, но были мифы. Понятие эфира было взято именно из древнегреческой мифологи, и довольно популярно описывает его суть.
                    В частности так описывают его свойства древние греки: «прозрачный и лучезарный слой воздуха, верхний слой неба, которым дышат и в котором живут боги» и «эфир является одной из пяти божественных субстанций, из которых слагается все материальное».
                    Богами в древнегреческих мифах принято считать планеты.
                    • +1
                      Это люди обозвали планеты богами.
              • +3
                Вся теория эфира разбивается об одно элементарное механическое рассуждение. Эфир всегда рассматривается как упругая среда, распространение волн в которой — сродни звуку. Известная формула для скорости звуковых колебаний в среде:

                скорость = корень( модуль сдвига / плотность )

                при подстановке в неё скорости света и любой малой плотности показывает, что модуль сдвига должен быть огромной величиной, так что фактически эфир — абсолютно твёрдое тело (в пределе нулевой плотности). А если нет сжимаемости — то как ни извращайся, а волны в такой среде не возбудить.
                • 0
                  Корректирую собственный ответ, искренне извиняюсь за допущенную грубую неточность в разгар рабочего дня из-за увлечённости другой задачкой. Абсолютно твёрдого тела при нулевой плотности, конечно, не выйдет, скорее напротив — нужна неопределённость вида 0/0 в таком случае, но тогда и нет ответа о том, откуда берётся упругость в теле, не имеющем инертности.

                  Факт же того, что модуль сдвига для эфира должен быть заведомо большим — противоречит возможности как элементарного возбуждения волн в нём, так и факту движения якобы в эфире небесных тел.
                  • –1
                    Я не буду сейчас оперировать цифрами, так как сам не убежден в их точности. Понять сущность эфира и его свойства вам поможет Тесла:
                    «Известно, что чем плотнее вещество, тем выше скорость распространения в нём волн. Сравнивая скорость звука в воздухе, со скоростью света, я пришёл к выводу, что плотность эфира в несколько тысяч раз больше плотности воздуха. Но, эфир электрически нейтрален, и поэтому он очень слабо взаимодействует с нашим материальным миром, к тому же, плотность вещества, материального мира, ничтожна, по сравнению с плотностью эфира. Это не эфир бесплотен — это наш материальный мир, является бесплотным для эфира. Несмотря на слабое взаимодействие, мы всё же ощущаем присутствие эфира. Пример такого взаимодействия, проявляется в гравитации, а также, при резком ускорении или торможении. Я думаю; что звёзды, планеты и весь наш мир возникли из эфира, когда по каким то причинам, часть его стала менее плотной. Это можно сравнить с образованием пузырьков воздуха в воде, хотя такое сравнение очень приближённое. Сжимая наш мир, со всех сторон, эфир пытается вернуться в первоначальное состояние, а внутренний электрический заряд, в веществе материального мира, препятствует этому. Со временем, потеряв внутренний электрический заряд, наш мир будет сжат эфиром и сам превратится в эфир. Из эфира вышел — в эфир и уйдёт. Каждое материальное тело, будь то Солнце или самая маленькая частица, это область пониженного давления в эфире. Поэтому, вокруг материальных тел, эфир не может оставаться в неподвижном состоянии. Исходя из этого, можно объяснить, почему эксперимент Майкельсона-Морли закончился неудачно.»
                    • +2
                      Я не буду сейчас оперировать цифрами, так как сам не убежден в их точности.

                      А вот это зря.

                      Тесла был не только выдающимся ученым, но и феерическим троллем. Хотя существует мнение, что наведение таинственности, мистификации без обязательств и прочие забавные действия при выбивании финансирования троллингом не являются.

                      Вы выше собирались писать о теории эфира как о конкурентоспособной научной теории. Очень не рекомендую этого делать пока вы не сможете вывести в рамках теории эфира хотя бы преобразования Лоренца, сведя ее тем самым к СТО — заминусуют.
                      • –2
                        «Заминусуют» — это да.
                        Работы надо проделать много, но есть семья и бизнес, выделяю время по мере возможности. Пока все сводится к теоретическим представлениям и практическим работам. Я думаю в течении двух лет поделится своими экспериментами и закончить производить математическое описание, благо единомышленников достаточно.
        • 0
          В вакууме фокус со звуком не прокатит, а с фотонами работает везде.
    • 0
      В фотохимических реакциях, например.
    • +1
      Также эффект Комптона (рассеяние фотона на электроне).
  • +6
    Стало ещё запутанней. Каким-то непонятным образом привлекли комплексные числа (почему не гиперкомплексные?). Без всяких объяснений пусть в эту сторону — такое число, а в эту — такое. А зеркало пусть с этими числами вот так делает. «по довольно сложным причинам, в которые я пока не буду вдаваться».
    Зачем нам «штуковина», возвращающая (a² + b²)? Ну да, она скажет, что 0-1*i и -1+0*i равны. Но ведь это мы сами выбрали эти числа и эту формулу.
    Много читал о квантовой механике на википедии и эта статья — наиболее запутанная из прочитанного.
    • 0
      Что ж, давайте почитаем, что Википедия говорит по поводу квантовой механики. Например, про уравнение Шрёдингера:

      В квантовой физике вводится комплекснозначная функция, описывающая чистое состояние объекта, которая называется волновой функцией. В наиболее распространенной копенгагенской интерпретации эта функция связана с вероятностью обнаружения объекта в одном из чистых состояний (квадрат модуля волновой функции представляет собой плотность вероятности). Поведение гамильтоновой системы в чистом состоянии полностью описывается с помощью волновой функции.


      Пожалуйста, в одном абзаце то, что в посте расписывается на несколько страниц и повторяется много раз. Но а) комплексные числа и модульные штуковины привлекаются всё тем же «непонятным» образом (ну «вводится» функция, а почему она вводится?.. ответа нет); б) Википедия — это энциклопедия, а не учебник, и она помогает только тем, кто умеет задавать правильные вопросы (как известно, в правильно поставленном вопросе содержится половина ответа). Этот пост (как и весь остальной Хабр, в общем-то), рассчитан на тех, кто только смутно представляет себе, что именно он хочет узнать.
  • 0
    Когда-то в передаче «Гордон» (которая по ночам шла), рассказывали про эти самые «отрицательные вероятности» упоминаемые в вашей статье.
    И вот что-то я так припоминаю, что в «возможные маршруты фотона» включаются не только маршруты в пространстве, но и маршруты во времени, т.е., насколько я понял, фотон «летит» к какой-то конкретной точке не только «везде», но ещё и «всегда», собственно поэтому и запомнился тот выпуск передачи.
    Сейчас даже посмотрю ещё раз, интересно, может чего упустил.
    Кому интересно, вот ссылка www.youtube.com/watch?v=MzeTIFgO3jc&list=PLe8qxBNrHNqT1qASH7w4r4S1UWEjutLop

    Только вот какие-то уж слишком фантастические предположения у меня возникают по поводу следствий из «фотон ВЕЗДЕ и главное — ВСЕГДА», посему сделал вывод что чего-то недопонял.
    • 0
      А по поводу комплексных чисел там говорилось, что отрицательная вероятность ничем не хуже, чем мнимая единица (по мне так тоже — отрицательная вероятность не удивительнее мнимой единицы)
      • 0
        Насколько я понимаю, так и есть — он летит «всегда». Путь фотона может проходить по любой траектории, а в процессе движения фотон может двигаться быстрее скорости света, проходить через препятствия и всё такое. Только вот значения амплитуды у этого всего безобразия будут такие, что после взятия интеграла над всем бесконечным полем конфигурации мы придём к чему-то более-менее реалистичному, а «мусор» на результат особого влияния не окажет. Почитайте про фейнмановскую формулировку через интегралы по траекториям.
  • +3
    А мне статья не понравилась. Осталось ощущение, что автор сам весьма и весьма плавает в это вопросе (что, при отсутствии соответствующего образования — да и вообще какого-либо структурированного образования! — неудивительно).

    (Это не претензия к переводчику! За перевод, в любом случае, спасибо!)
  • –2
    Безумно круто, что дали ссылку на автора. Спасибо большое.

    Возможно, что это аукнется в довольно большую движуху в Москве. :)
  • 0
    «А во-вторых, я могу придумать другой опыт, который опровергнет и эту альтернативную теорию.» — выводы из приведённого примера про равность амплитуд никак не опровергают теорию про «хитрые» зеркала, которые переключают своё состояние после пропускания/отражения.
  • 0
    Будучи счастливым обладателем настольной игры Khet (В России выпущена по лицензии «Звездой», и называется «Фараон»), попробовал повторить опыт, и не получилось. Буду рад, если разъясните, почему так выходит.

    image
    • 0
      Упс, только что заметил, что последнюю фотографию приложил не ту. Нужна другая, которая точно повторяет эксперимент, описанный в посте. Но результат от этого не меняется:

  • 0
    В ФЛФ неплохо изложено. Читайте Ландау, он в самом начале говорил что не будет следовать чисто историческому ходу событий.
    Почему в статье, нет ни одного слова «вероятность», КМ изначально вероятностная наука. И начинать нужно в первую очередь с этого. И принципа Гейзенберга в частности. Ну потому что это основа… Что касается статьи то она больше смахивает на «C++ для чайников». Если действительно есть желание разобраться в этом вопросе, а именно КМ, то берите книжку и читайте. А если нет желания разбираться серьёзно то можно почитать научно популярную литературу. Сам когда-то пытался взять с наскоку КМ, ничего так и не вышло, только путаница в голове была. В итоге пришлось вернуться к основам и достать обычный учебник по физике.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.