Алексей Семихатов: Принципы квантовой теории. Необходимое напоминание о самом главном

• Осенние вечера способствуют интеллектуальной деятельности.  

• Квантовая теория поля - это концептуальная перемена в нашем взгляде на мир.  

• Современная концепция мира основана на полях, особенно квантовых полях.  

• Ранее считалось, что существуют частицы материи.  

• Ньютон понимал, что гравитация не может передаваться через пустоту.  

• Он предположил существование агентов, передающих воздействие.  

• Электричество и магнетизм показали существование физической сущности, отличной от электрических зарядов.  

• Максвелл и другие ученые предположили существование полей, которые передают воздействие.  

• Поля визуализируются через магнитные силовые линии.  

• Поля - это физическая сущность, готовая произвести воздействие.  

• Электрическое поле требует электрического заряда для взаимодействия.  

• Гравитационное поле действует на все, что имеет массовую энергию.  

• Поля описываются набором чисел в каждой точке пространства.  

• Эти числа можно измерить, чтобы понять их воздействие.  

• Пример: ускорение свободного падения на Земле.  

• Энергия и импульс сохраняются в природе.  

• Электромагнитное поле несет энергию и импульс.  

• Эти величины сохраняются, что является фундаментальным знанием.  

• Поля, такие как электромагнитное, являются физической сущностью.  

• Они могут толкать и взаимодействовать с материей.  

• Пример: изменение орбиты астероида из-за окрашивания в белый цвет.  

• К концу XIX века сформировалась картина мира, включающая частицы материи и поля.  

• Поля играют ключевую роль в передаче воздействия и сохранении энергии и импульса.  

• Материальные точки - это абстракция, используемая в классической физике.  

• Звезды и другие объекты на больших расстояниях ведут себя как точки.  

• В квантовой механике материальные точки не переносятся, так как они не существуют в реальности.  

• Жидкости и другие сложные системы описываются через материальные точки и поля.  

• Поля, такие как электрическое, связывают материальные точки.  

• Квантовые поля - это абстрактные математические схемы, а не числа в каждой точке пространства.  

• Квантовые поля - основа всего в мире.  

• Они не описывают конкретные объекты, такие как кошки или стулья.  

• Квантовые поля обеспечивают уникальное согласие теории с экспериментом.  

• Квантовая теория поля требует более глубокого понимания квантовой механики.  

• Квантовая механика отказывается от интуиции материальных точек и траекторий.  

• Волновая функция воплощает главный принцип квантовой механики - линейность.  

• Волновая функция позволяет складывать и вычитать состояния системы.  

• Пример: кошка плюс собака минус кошка плюс капибара.  

• Все состояния сохраняют свою индивидуальность при сложении и вычитании.  

• Обсуждение реальности квантовой механики.  

• Пример с кошкой и двумя собаками.  

• Правила сложения и умножения в квантовой механике.  

• Обозначения в квантовой механике.  

• Примеры с кошкой и собакой.  

• Правила сложения и умножения в квантовой механике.  

• Волновая функция в квантовой механике.  

• Описание квантовой системы.  

• Волновая функция как абстрактная картина.  

• Метафора волшебной игральной карты.  

• Волновая функция как сумма возможностей.  

• Пример с электроном в атоме.  

• Описание состояния электрона в атоме.  

• Волновая функция и её значение.  

• Электрон в атоме не движется по орбите.  

• Электрон в атоме описывается волновой функцией.  

• Электрон не находится в одной точке пространства.  

• Вопрос о том, что делает электрон, остается без ответа.  

• В казино есть карта, которая мерцает разными значениями.  

• Если выложить карту на стол, она принимает одно из перечисленных значений.  

• Карта становится одной из перечисленных карт, независимо от воли игрока или других людей.  

• Карта превращается в разные значения при повторных выкладках.  

• Некоторые превращения происходят чаще, другие реже.  

• Вероятности зависят от исходных значений карты и повторяются в одной и той же ситуации.  

• Волновая функция электрона не наблюдаема напрямую.  

• Измерение с помощью света приводит к коллапсу волновой функции.  

• Вероятности определяются квадратами чисел, отражающими частоту появления электрона в разных точках.  

• Квантовая механика допускает разные исходы событий без внутренних причин.  

• Случайность в квантовой механике не связана с незнанием, а с вероятностями.  

• Примеры: распад нестабильных частиц и радиоактивных атомов.  

• Любое измерение в квантовой механике является вмешательством.  

• Измерение изменяет состояние системы, что приводит к коллапсу волновой функции.  

• Квантовые объекты лишены самоочевидности и требуют вмешательства для наблюдения.  

• Измерение создает результаты, которых не было до измерения.  

• В квантовой механике вероятности равны нулю для некоторых состояний.  

• Атомы описываются волновой функцией, где электрон не имеет определенного положения или скорости.  

• Волновая функция применима к системе двух частиц, как в примере с картами в казино.  

• Невозможно определить значение волновой функции до измерения.  

• Волновая функция описывает возможные состояния двух частиц, а не их конкретные положения.  

• Волновая функция не является функцией на пространстве, а живет в другом математическом пространстве.  

• Для определения значения волновой функции нужно указать две точки в пространстве.  

• Волновая функция не определена в физическом пространстве, а в конфигурационном пространстве.  

• Волновая функция эволюционирует во времени, что важно для предсказания событий.  

• Уравнение Шредингера описывает изменение волновой функции во времени.  

• Энергия определяет, как волновая функция меняется со временем.  

• Энергия в квантовой механике становится оператором, который изменяет волновые функции.  

• Оператор может заменить числа в волновой функции на нули или изменить их значения.  

• Волновая функция меняется со временем, и измерения показывают результаты этих изменений.  

• Волновая функция сравнивается с колодой карт, где числа перед картами меняются.  

• Если число равно нулю, карты как бы нет.  

• Энергия меняет числа в волновой функции, что приводит к изменению вероятностей.  

• В квантовой механике физические величины делятся на пары, которые не могут иметь точные значения одновременно.  

• Пример: положение в пространстве и скорость враждуют и не могут быть точно определены одновременно.  

• Квантовая механика не говорит, что объекты делают, а только о вероятностях их обнаружения.  

• Энергия состоит из кинетической энергии движения и энергии взаимодействия.  

• Кинетическая энергия связана с движением, а энергия взаимодействия — с взаимным расположением объектов.  

• Энергия взаимодействия зависит от взаимного расположения, что делает её антагонистической с кинетической энергией.  

• Энергия меняет волновую функцию, что приводит к новым вероятностям.  

• Уравнение Шредингера описывает, как волновая функция меняется со временем под воздействием энергии.  

• Энергия движет мир вперед, и система развивается во времени без траекторий.  

• Энергия играет ключевую роль в квантовой механике.  

• Волновая функция атома водорода меняется под действием энергии, но незначительно.  

• Атомы водорода имеют фиксированные энергетические уровни, которые не меняются.  

• Атомы могут переходить между уровнями энергии, излучая фотоны.  

• Основное состояние атома фиксировано и одинаково для всех атомов одного элемента.  

• Волновая функция атома меняется незначительно под действием энергии.  

• Квантовые колебательные системы описываются иначе, чем классические.  

• Волновая функция колебательной системы также меняется незначительно под действием энергии.  

• Квантовые колебательные системы имеют дискретные уровни энергии.  

• Квантовые системы ограничены в пространстве и могут принимать только дискретные значения энергии.  

• Двухатомные молекулы и атомы имеют фиксированные энергетические уровни.  

• Квантовое поле состоит из колебательных систем с дискретными уровнями энергии.  

• Квантовую колебательную систему нельзя полностью остановить.  

• Система имеет определенный уровень энергии, даже если вся энергия удалена.  

• Вакуум не является пустотой, а содержит некоторую энергию.  

• Нулевые колебания — это внутреннее свойство системы.  

• Вакуум — это состояние с нулевыми колебаниями.  

• Квантовая теория поля использует нулевые колебания для описания объектов.  

• Если система не возбуждена, она имеет определенные числа.  

• Добавление энергии изменяет эти числа, создавая новые состояния.  

• Квантовые колебательные системы имеют дискретные уровни энергии.  

• Волновая функция мало меняется под действием энергии.  

• Это важно для квантовой теории поля и спина.  

• Время на обсуждение ограничено, но обсуждение продолжается.  

• Демонстрация фокуса с ремнем и книгой.  

• Ремень выпрямляется после двух полных оборотов пряжки.  

• Один полный оборот не приводит к выпрямлению ремня.  

• Объекты не переходят сами в себя после одного полного поворота.  

• Электрон ведет себя как маленький магнит.  

• Электрон имеет заряд и проявляет себя как магнит.  

• Электрон имеет свойство быть магнитом.  

• Спин электрона проявляется в магнитном поле.  

• Прибор Штерна-Герлаха помогает определить ориентацию спина электрона.  

• Измерительный прибор Штерна-Герлаха показывает только два возможных направления спина электрона.  

• Спин электрона всегда либо вверх, либо вниз.  

• Спин электрона ведет себя как стрелка, показывающая направление.  

• Каждое измерение спина электрона непредсказуемо.  

• Вероятности измерений оцениваются в целом.  

• Спин электрона ведет себя странно и непредсказуемо.  

• Электрон живет в своем собственном математическом пространстве.  

• Это пространство двумерное, с двумя опорными направлениями.  

• Повороты электрона в физическом пространстве влияют на его математическое пространство.  

• Спиноры не переходят в себя после полного оборота электрона.  

• Они меняются при поворотах электрона в физическом пространстве.  

• Спиноры определяют форму периодической таблицы элементов.  

• Волновая функция электрона описывает его состояние в пространстве.  

• У квантовых объектов есть внутренние свойства, не связанные с пространством.  

• Эти свойства связаны с вращениями в физическом пространстве.  

• Спин электрона важен для существования элементов в периодической таблице.  

• Без спина не было бы ни железа, ни золота, ни других элементов.  

• Спин электрона определяет вероятности его измерений.  

• Внутренние степени свободы электрона станут характеристикой квантового поля.  

• Волновая функция описывает сложение всех возможных состояний.  

• Эволюция волновой функции описывает все возможные исходы одновременно.  

• Волновая функция является основой квантовой теории.  

• Она описывает возможности и эволюцию состояний.  

• Это резюме квантовой механики на сегодняшний день.