# Квантовая механика - сто лет противостояния классической механике

Ю И Гребенченко

ЧИТАТЕЛИ. Квантовая механика имеет чрезвычайно строгую логику математической модели, аксиом и постулатов квантовых принципов-законов - априорно принятые их авторами. Принятые математические модели существовали и до рождения квантовой механики. Они изначально не имели исходного физического содержания, но были априорно назначны учёными в качестве вероятностных квантовых принципов квантовой механики, которые при этом были априорно возведены учёными в статус законов математической логики квантовой механики. Квантовые вероятностные принципы-законы не обрели физических содержаний и в течение ста лет со дня рождения квантовой механики, несмотря на усилия многих апологетов квантовой механики. НЕЙРОСЕТЬ. Представленное утверждение содержит ряд спорных и неоднозначных положений, которые требуют критического осмысления. Рассмотрим ключевые моменты: 1. Строгость математических моделей и аксиомы квантовой механики. Квантовая механика действительно строится на наборе постулатов и аксиом, которые принимаются как базовые положения теории. Эти постулаты включают, например, описание состояния квантовой системы вектором в гильбертовом пространстве, соответствие наблюдаемых величин эрмитовым операторам и принцип суперпозиции. Математический аппарат теории разработан специально для описания квантовых систем и обеспечивает высокую степень формализации. nuclphys.sinp.msu.ruru.wikipedia.org*bigenc.ru 2. Существование математических моделей до появления квантовой механики. Хотя квантовая механика сама по себе стала результатом развития идей, объясняющих явления, не укладывавшиеся в рамки классической физики (например, проблему излучения абсолютно чёрного тела, фотоэффект), её математический формализм во многом был создан специально для описания квантовых эффектов. До этого в физике использовались другие математические структуры и подходы. bigenc.ruru.wikipedia.org*ru.ruwiki.ru 3. Отсутствие изначального физического содержания у некоторых математических моделей. Например, волновая функция в квантовой механике, будучи абстрактной комплекснозначной математической функцией, сама по себе не имеет прямого физического смысла, а квадрат её модуля, освобождающий функцию от комплексности, априорно интерпретируется как плотность вероятности обнаружения микрообъекта в определённой точке пространства. Это стало результатом вероятностной интерпретации, предложенной Максом Борном. cyberleninka.runuclphys.sinp.msu.ru 4. Априорное принятие принципов и аксиом. Постулаты квантовой механики не выводятся из каких-либо более общих принципов, а принимаются как исходные положения, справедливость которых проверяется через гипотетические сравнение предсказаний теории с мысленным экспериментом. nuclphys.sinp.msu.ruvinoglyadov.ucoz.ru 5. Отсутствие единого понимания физического содержания квантовых принципов за сто лет. Несмотря на длительную историю развития квантовой механики (около ста лет), до сих пор не существует общепризнанной интерпретации, которая бы полностью разрешила все философские и концептуальные вопросы, связанные с этой теорией. Существуют различные интерпретации (копенгагенская, многомировая, бомовская и др.), которые по-разному трактуют природу физической реальности, роль измерения и другие аспекты квантовой механики. ru.wikipedia.org* Таким образом, хотя квантовая механика и имеет строго математический характер, её физическая интерпретация и понимание остаются предметом дискуссий и различных подходов. ЧИТАТЕЛИ. Квантовая механика была изначально предназначена её авторами не для объяснения в классической физике ранее необъяснимых свойств микромира, явлений и физико-химических эффектов, как это повсеместно трактуется апологетами новой науки, а для введения в научное обращение новых свойств-проявлений-содержаний микромасштабных форм энергии, по-прежнему остающихся необъяснимыми. Эту задачу авторы квантовой механики решили исключительно с помощью известных математически строгих логических законов математических моделей, апробированных и широко применяемых в классической физике. Авторы квантовой механики априорно ввели в квантовую механику вероятностные квантовые принципы - как законы математической логики - специально разработанные математические формализмы.

Гребенченко Ю.И., Читатели, Нейросеть "Яндекс-Алиса".


Квантовая механика - сто лет противостояния классической механике.


ЧИТАТЕЛИ. Квантовая механика имеет чрезвычайно строгие математически модели, аксиомы и постулаты квантовых принципов-законов - априорно принятые их авторами. Принятые математические модели существовали и до рождения квантовой механики. Они изначально не имели исходного физического содержания, но были априорно назначны учёными в качестве вероятностных квантовых принципов квантовой механики, которые при этом были априорно возведены учёными в статус законов математической логики. Квантовые вероятностные принципы-законы не обрели физических содержаний и в течение ста лет со дня рождения квантовой механики, несмотря на усилия многих апологетов квантовой механики.

НЕЙРОСЕТЬ. Представленное утверждение содержит ряд спорных и неоднозначных положений, которые требуют критического осмысления. Рассмотрим ключевые моменты:

1. Строгость математических моделей и аксиомы квантовой механики. Квантовая механика действительно строится на наборе постулатов и аксиом, которые принимаются как базовые положения теории. Эти постулаты включают, например, описание состояния квантовой системы вектором в гильбертовом пространстве, соответствие наблюдаемых величин эрмитовым операторам и принцип суперпозиции. Математический аппарат теории разработан специально для описания квантовых систем и обеспечивает высокую степень формализации. nuclphys.sinp.msu.ruru.wikipedia.org*bigenc.ru

2. Существование математических моделей до появления квантовой механики. Хотя квантовая механика сама по себе стала результатом развития идей, объясняющих явления, не укладывавшиеся в рамки классической физики (например, проблему излучения абсолютно чёрного тела, фотоэффект), её математический формализм во многом был создан специально для описания квантовых эффектов. До этого в физике использовались другие математические структуры и подходы. bigenc.ruru.wikipedia.org*ru.ruwiki.ru

3. Отсутствие изначального физического содержания у некоторых математических моделей. Например, волновая функция в квантовой механике, будучи абстрактной комплекснозначной математической функцией, сама по себе не имеет прямого физического смысла, а квадрат её модуля, освобождающий функцию от комплексности, априорно интерпретируется как плотность вероятности обнаружения микрообъекта в определённой точке пространства. Это стало результатом вероятностной интерпретации, предложенной Максом Борном. cyberleninka.runuclphys.sinp.msu.ru

4. Априорное принятие принципов и аксиом. Постулаты квантовой механики не выводятся из каких-либо более общих принципов, а принимаются как исходные положения, справедливость которых проверяется через гипотетические сравнение предсказаний теории с мысленным экспериментом. nuclphys.sinp.msu.ruvinoglyadov.ucoz.ru

5. Отсутствие единого понимания физического содержания квантовых принципов за сто лет. Несмотря на длительную историю развития квантовой механики (около ста лет), до сих пор не существует общепризнанной интерпретации, которая бы полностью разрешила все философские и концептуальные вопросы, связанные с этой теорией. Существуют различные интерпретации (копенгагенская, многомировая, бомовская и др.), которые по-разному трактуют природу физической реальности, роль измерения и другие аспекты квантовой механики. ru.wikipedia.org*

НЕЙРОСЕТЬ. Общепринято, что квантовая механика зарекомендовала себя как чрезвычайно успешная и проверенная математическая теория, дающая точные предсказания в пределах области применимости её математических формализмов. Попытки её модификации или замены не привели к изменению её фундаментальной структуры, хотя и способствовали развитию новых областей науки (квантовая электродинамика, квантовая теория поля и др.). bigenc.rudep_pribor.pnzgu.ru

Таким образом, хотя квантовая механика и имеет строго математический характер, её физическая интерпретация и понимание остаются предметом дискуссий и различных подходов.

ЧИТАТЕЛИ. Квантовая механика была изначально предназначена её авторами не для объяснения в классической физике ранее необъяснимых свойств микромира, явлений и физико-химических эффектов, как это повсеместно трактуется апологетами новой науки, а для введения в научное обращение новых свойств-проявлений-содержаний микромасштабных форм энергии, по-прежнему остающихся необъяснимыми. Эту задачу авторы квантовой механики решили исключительно с помощью известных математически строгих логических законов математических моделей, апробированных и широко применяемых в классической физике. Авторы квантовой механики априорно ввели в квантовую механику вероятностные квантовые принципы - как законы математической логики - специально разработанные математические формализмы.

НЕЙРОСЕТЬ. Представленное утверждение содержит определённую логику, но требует уточнения и коррекции с точки зрения современного понимания истории и основ квантовой механики.

Квантовая механика действительно была создана не просто для объяснения явлений, которые ранее не находили объяснения в рамках классической физики. Не имеют объяснения и в настоящее время, но обрели статус новых свойств-проявлений энергии, пополнив список. Её появление стало ответом на ряд фундаментальных проблем и экспериментальных данных, которые не могли быть адекватно описаны с помощью классических представлений. bigenc.ruru.ruwiki.ruru.wikipedia.org*

Некоторые ключевые моменты, которые привели к разработке квантовой механики:

Проблема излучения абсолютно чёрного тела. В 1900 году Макс Планк предложил гипотезу о том, что энергия испускается и поглощается не непрерывно, а дискретными порциями - квантами. Это позволило решить проблему ультрафиолетовой катастрофы в классической теории. inp.nsk.suru.ruwiki.rustudfile.neten.wikipedia.org

Фотоэффект. В 1905 году Альберт Эйнштейн развил идею Планка и предположил, что свет состоит из частиц-квантов (фотонов), что объяснило особенности фотоэффекта. inp.nsk.suscience.mail.ru

Неустойчивость атома и спектральные закономерности. Классическая физика не могла объяснить устойчивое существование атома и его спектральные линии. studfile.net

Корпускулярно-волновой дуализм. Эксперименты показали, что микрообъекты (электроны, фотоны) проявляют свойства и частиц, и волн в зависимости от условий эксперимента. science.mail.rustudfile.net

Авторы квантовой механики не просто адаптировали классические математические модели для объяснения новых явлений. Они разработали принципиально новый математический аппарат, предназначенный для изучения новых свойств-проялений энергии, который радикально отличался от классического. В состав этого аппарата вошли:

Комплекснозначная, поэтому физически бессмысленная волновая функция - центральный математический объект, описывающий состояние квантовой системы; её квадрат модуля, избавляющий функцию от бессмысленной комлексности, априорно наделён "плотностью вероятности", что даёт вероятность найти частицу в определённом месте или состоянии. science.mail.ruavtor24.ru

Операторы - математические объекты, аббревиатуры которых отображают гипотетически возможные вероятные физические величины (энергию, импульс, спин и др.). nsu.rustudme.org

Гильбертовы пространства - абстрактные математические структуры, в которых формулируется теория. study.urfu.ruen.wikipedia.org

Вероятностные принципы (например, статистическая интерпретация волновой функции Макса Борна) стали неотъемлемой частью квантовой механики. Они отражают неопределённость в предсказании точных значений физических величин до их измерения. bigenc.ruwww2.bigpi.biysk.ruavtor24.ru

ЧИТАТЕЛИ, Но даже попытки измерений приводят к коллапсу волновой функции - не существующему гипотетическому явлению, в котором математические формализмы преобразуются в физические реальности, вернее, квантовая микросистема необъяснимо обращается в макромасштабную систему классической физики с заранее неизвестными параметрами.

НЕЙРОСЕТЬ. Коллапс волновой функции - это концепция в квантовой механике, в которой математический формализм описывающий квантовое состояние квантового объекта при измерении мгновенно и необъяснимо преобразуется в макромасштабную физическую реальность - заранее неизвестную. При этом волновая функция, которая до измерения может находиться в суперпозиции нескольких состояний, мгновенно переходит в одно определённое состояние. Таким образом, квантовая микросистема "обращается" в макромасштабную систему, которая проявляет свойства классической физики. hightech.fmru.wikipedia.org*externat.foxford.ruixbt.comen.wikipedia.orgcyberleninka.ru

Суть явления коллапса.

В стандартной квантовой теории состояние системы описывается волновой функцией, которая содержит информацию о всех возможных состояниях, в которых может находиться система. При измерении происходит взаимодействие квантовой системы с внешним миром (например, с измерительным прибором или наблюдателем), что приводит к коллапсу - переходу из суперпозиции множества возможных состояний - в одно собственное состояние. Например, при измерении положения электрона его волновая функция, которая до измерения была "размазана" по пространству, "схлопывается" в одну точку, соответствующую измеренному положению неожиданно рождённому электрону. ixbt.comen.wikipedia.org

Эта концепция помогает объяснить, почему в макроскопическом мире, где объекты обладают чётко определёнными свойствами, квантовые эффекты (например, суперпозиция) не наблюдаются. ixbt.com

Проблема измерения

Стандартная квантовая теория не даёт ответа на вопрос о том, что именно вызывает коллапс и как он происходит. Это порождает так называемую проблему измерения - фундаментальную загадку, которая ставит под сомнение понимание границы между квантовым миром и классическим. ixbt.com

ЧИТАТЕЛИ. Нейросеть выступает от имени академической науки, которая держит нас и вас, уважаемые читатели, за дураков. Коллапс волновой функции - теоретическая проблема квантовой механики. Апологеты квантовой механики предлагают для теоретического разрешения альтернативные модели.

НЕЙРОСЕТЬ. Да, коллапс волновой функции действительно является теоретической проблемой квантовой механики, так как стандартная теория не даёт объяснения механизма этого процесса при измерении, а лишь постулирует его существование. Это порождает вопрос о том, как и почему квантовая система переходит из множества возможных состояний суперпозиции - в одно определённое состояние. studme.orgixbt.com

Для решения этой проблемы физики предложили ряд альтернативных моделей и интерпретаций, которые выходят за рамки стандартной квантовой теории, и уже сто лет безуспешно ищут физические механизмы, ответственные за коллапс. ixbt.com

Некоторые альтернативные модели

1. Модели спонтанного коллапса. Они предполагают, что коллапс волновой функции происходит спонтанно, без необходимости наблюдения или измерения. Например:

o Модель Диоси - Пенроуза связывает коллапс с гравитацией. Согласно этой идее, каждая квантовая система постоянно взаимодействует с классическим стохастическим (случайным) полем, природа которого связана с гравитацией. Эффект этого взаимодействия крайне мал для микрочастиц, но становится значительным для макроскопических объектов. habr.com

o Модель GRW (предложена Гирарди, Римини и Вебером в 1986 году) - одна из первых математически строгих теорий спонтанного коллапса. Согласно ей, волновые функции периодически схлопываются сами по себе, без участия наблюдателя. dzen.rudzen.ru

2. Декогеренция. Это процесс, при котором квантовая система, взаимодействуя со сложной средой, теряет способность проявлять свои квантовые свойства (например, интерференцию). Декогеренция объясняет, почему мы не наблюдаем квантовые эффекты в макромире. При этом она не является самостоятельной интерпретацией, а может работать в рамках копенгагенской или многомировой теории. dzen.rudzen.ru

3. Теория де Бройля - Бома (теория волны-пилота). В этой интерпретации частицы всегда имеют определённые положения и траектории, а их движением управляет особое квантовое поле. Случайность в ней объясняется неизвестными значениями скрытых переменных. dzen.ruen.wikipedia.org

4. Транзакционная интерпретация. Предполагает, что квантовые взаимодействия включают волны, путешествующие как вперёд, так и назад во времени. Когда эти волны встречаются, они создают то, что мы наблюдаем как квантовое событие. dzen.ru

Почему это проблема?

Стандартная квантовая теория лишь констатирует, что коллапс происходит при измерении, но не объясняет, как и почему это происходит. Это порождает вопрос о том, где проходит граница между квантовым миром и классическим, и почему в итоге наблюдается только один исход. ixbt.comdzen.ru

Таким образом, альтернативные модели пытаются заполнить этот пробел, предлагая различные физические механизмы или альтернативные способы интерпретации квантовых явлений. Однако на сегодняшний день ни одна из них не получила окончательного экспериментального подтверждения, и проблема вот уже сто лет остаётся предметом активных дискуссий в научном сообществе. ixbt.comdzen.ru

В попытках разрешить проблему коллапса при измерениях физики разработали ряд альтернативных моделей, которые выходят за рамки стандартной квантовой теории. Некоторые из них предлагают даже физические механизмы, которые могут быть ответственны за коллапс волновой функции:

Гравитационная гипотеза. Согласно этой идее, гравитационное поле объекта сопротивляется его помещению в "неестественные" комбинации разных состояний (суперпозицию). Чем больше масса объекта, тем сильнее его гравитационное поле, и тем быстрее происходит коллапс волновой функции, устраняя суперпозицию. Эта идея отчасти сопрягается с теорией времения Н.А. Козырева.

Универсальный "шум". Предполагает существование некоего универсального "шума", который непрерывно воздействует на все квантовые системы, вызывая их спонтанную локализацию. Это может быть связано с флуктуациями вакуума или взаимодействием с гипотетическими частицами тёмной материи. Эта идея отчасти сопрягается с теорией резонанса Г.Я. Зверева в которой взаимодействуют только попарно взаимосвязанные разнородные параметры энергии, несмотря на разнородность взаимосвязанные необъяснимо резонансно, т.е. единственно возможные пары в вещественном мире.

22century.ruixbt.com Samlib.ru/

Также существуют теории скрытых переменных (например, теория де Бройля - Бома), где случайные результаты являются результатом ltqcndbq неизвестных значений скрытых переменных. en.wikipedia.org

Интерпретации квантовой механики

Концепция коллапса волновой функции по-разному трактуется в разных интерпретациях квантовой механики:

Копенгагенская интерпретация. В ней коллапс связывает квантовую модель с классическими моделями, при этом особая роль отводится наблюдателю.

Многомировая интерпретация. Здесь коллапса не существует: все исходы волновой функции реализуются в отдельных ветвях реальности, а появление коллапса объясняется квантовой декогеренцией.

Интерпретации, исключающие наблюдателя. В них проблема коллапса - объективное явление, требующее отдельного объяснения.

en.wikipedia.org22century.ru

Эксперименты и дискуссии

Физики ищут экспериментальные доказательства, которые могли бы свидетельствовать о наличии механизма коллапса. Например, модели коллапса предсказывают, что атомные системы должны спонтанно испускать слабое электромагнитное излучение в рентгеновском диапазоне. Характеристики этого излучения зависят от конкретной модели коллапса и от вида атома, что открывает возможность для экспериментальной проверки. ixbt.com

Однако на данный момент нет единого мнения о том, какой из механизмов коллапса является правильным. Эксперименты по проверке гравитационных гипотез не дали однозначных результатов. 22century.rutrinitas.ru

Таким образом, коллапс волновой функции остаётся одной из самых загадочных и дискуссионных проблем в квантовой механике.


ЧИТАТЕЛИ. Квантовая механика не была расширением классической физики, а представляла собой самостоятельную чисто математическую научную дисциплину, введённую в научное обращение, построенную на дополнительных математических принципах и постулатах, которые авторы квантовой механики априорно вводили, с помощью которых в ввели научное обращение новые, реально не существующие свойства-проявления энергии, с помощью которых описывали явления микромира. Описания не имели физического содержания. Они введены в предположении, что это те самые свойства-явления энергии, не поддававшиеся объяснению в рамках представлений классической физики. Апологеты квантовой механики утверждают, что современная квантовая механика представляет собой законченную научную теорию, которая даёт правильные предсказания эволюции квантовой системы, в границах своей применимости, т.е. предсказывают эволюции математических формализмов - коллапсирующие фантастическим образом в физические реальности.

Инженеры приняли бы квантовые принципы-законы и математический аппарат квантовой механики, помятуя о необъяснимой эффективности математических моделей в экспериментальных исследованиях, если бы не эта фантастика - коллапсирование математических формализмов в заранее неизвестную физическую реальность - основа квантовой механики. bigenc.ruru.ruwiki.ruru.wikipedia.org

НЕЙРОСЕТЬ. Представленное утверждение содержит ряд спорных и не вполне точных утверждений о природе квантовой механики. Рассмотрим ключевые моменты:

1. Квантовая механика не была полностью самостоятельной дисциплиной, полностью отделённой от классической физики. Напротив, она возникла как синтез классических концепций с новыми неклассическими идеями. Например, при её создании использовались некоторые принципы и математические методы классической физики, а также принцип соответствия Бора, который требовал, чтобы квантовая механика переходила в классическую в предельном случае (например, при стремлении постоянной Планка к нулю). cyberleninka.ruarxiv.org

2. Квантовая механика не была просто "чисто математической дисциплиной". Хотя в её основе лежит сложный математический аппарат (матричная механика Гейзенберга, волновая механика Шрёдингера, понятие волновой функции и операторов), теория также включала принципиально новые физические идеи:

o Квантование - предположение о том, что некоторые величины (энергия, момент импульса) могут принимать только дискретные, а не произвольные значения. science.mail.ruru.wikipedia.org*

o Корпускулярно-волновой дуализм - предположение о том, что микрообъекты проявляют свойства и частиц, и волн в зависимости от эксперимента. science.mail.ruru.wikipedia.org*

o Принцип неопределённости Гейзенберга, устанавливающий предел точности одновременного измерения пары взаимодополняющих величин. science.mail.ru

3. Утверждение о том, что описания не имели физического содержания, неверно. Центральный математический объект квантовой механики - волновая функция - полностью описывает состояние системы, а квадрат её модуля даёт вероятность обнаружения частицы в определённом месте или состоянии. science.mail.ru

4. Идея о "коллапсе" волновой функции в физическую реальность - это часть интерпретации Копенгагена (которую развивали Бор и Гейзенберг), но она не означает, что математические формализмы "коллапсируют" в физическую реальность каким-то "фантастическим" образом. Это интерпретация, которая описывает процесс измерения и его результат.

5. Квантовая механика не является законченной теорией в полном смысле. Хотя она считается законченной теорией, которая даёт правильные предсказания в своих границах применимости, её интерпретационные аспекты и философские вопросы (например, природа реальности, коллапс волновой функции) остаются предметом дискуссий в научном сообществе. bigenc.ru

Таким образом, квантовая механика не была просто "расширением" классической физики, а представляла собой революционный прорыв, предложивший новый способ описания микромира, основанный на синтезе классических и неклассических идей, а также на сложном математическом аппарате. Её эффективность в априорном наделении новыми физическими сущностями необъяснимых экспериментальных данных и предсказании результатов в определённых условиях подтверждает её теоретическую значимость, несмотря на философские и интерпретационные сложности. cyberleninka.ruscience.mail.ruru.wikipedia.org*


ЧИТАТЕЛИ. Рождение квантовой механики было инициировано необходимостью объяснить явления в микромире, которые не находили удовлетворительного объяснения в рамках классической физики.

НЕЙРОСЕТЬ. Вы верно подметили ключевые аспекты истории и сути квантовой механики. Её создание действительно было вызвано необходимостью объяснить явления в микромире, которые не находили удовлетворительного объяснения в рамках классической физики. bigenc.ruru.wikipedia.org*

Квантовая механика возникла в первые десятилетия XX века как теория для описания специфических явлений атомной физики. Её появление стало ответом на ряд экспериментальных данных и теоретических проблем, с которыми классическая физика не могла справиться. bigenc.ruru.wikipedia.org*dzen.ru

Некоторые ключевые моменты:

Излучение абсолютно чёрного тела. В 1900 году Макс Планк предложил идею квантования энергии, предположив, что энергия излучается и поглощается порциями (квантами). Это позволило объяснить спектр излучения чёрного тела. bigenc.ruwork5.ruru.wikipedia.org*

Фотоэффект. В 1905 году Альберт Эйнштейн, развивая идеи Планка, объяснил фотоэффект, предположив, что свет состоит из квантов энергии - фотонов. work5.ruscience.mail.rudzen.ru

Модель атома Нильса Бора (1913 год). В ней электроны движутся по дискретным орбитам вокруг ядра, и только определённые энергии возможны для этих орбит. work5.ru

Развитие в 1920-х годах. В этот период Вернер Гейзенберг предложил матричную механику (1925 год), Эрвин Шрёдингер разработал волновую механику и представил уравнение Шрёдингера (1926 год). bigenc.ruwork5.ru

Квантовая механика сформулирована с использованием специально разработанных математических формализмов. Среди ключевых математических объектов и понятий:

Волновая функция - центральный объект, описывающий состояние квантовой системы. Её квадрат модуля даёт вероятность нахождения частицы в определённом месте или состоянии.

Эрмитовы операторы, которые соответствуют наблюдаемым величинам системы.

Гильбертово пространство - пространство состояний квантовой системы.

science.mail.ruru.wikipedia.org*

Вероятностные принципы - одна из ключевых особенностей квантовой механики. Они отражают неопределённость в предсказании точных значений физических величин до их измерения. work5.ruscience.mail.ru

Со временем квантовая механика вышла за рамки объяснения только атомных явлений и стала основой для описания субатомных частиц, ядер, элементарных частиц и их взаимодействий. Позже были разработаны более сложные теории, такие как квантовая электродинамика и квантовая теория поля. bigenc.ru

Таким образом, квантовая механика стала революционной теорией, которая радикально изменила представления о природе реальности в микромире, используя строгий математический аппарат. work5.ruscience.mail.ru

Ключевые фрагменты математического инструментария, априорно введённого в квантовую механику её авторами.

Состояние квантовомеханической системы представляется вектором ψ в комплексном (сепарабельном) гильбертовом пространстве. ru.wikipedia.org*руни.рф

ЧИТАТЕЛИ. Как понять это высказывание:

НЕЙРОСЕТЬ. Фраза "Состояние квантовомеханической системы представляется вектором ψ в комплексном (сепарабельном) гильбертовом пространстве" означает, что для описания состояния квантовой системы используется вектор в специальном математическом пространстве - гильбертовом. Это один из фундаментальных постулатов квантовой механики. ru.wikipedia.org*ru.ruwiki.ruphysics42.ruru.wikipedia.org*

Основные аспекты

1. Гильбертово пространство - это полное линейное пространство с определённым скалярным произведением, которое индуцирует норму. В квантовой механике обычно используются сепарабельные пространства, то есть содержащие счётный ортонормированный базис. Это позволяет раскладывать любой вектор состояния в виде суммы базисных векторов. physics42.ru

2. Комплексное пространство означает, что линейная структура определена над полем комплексных чисел. Это важно, так как многие квантовые системы описываются с использованием комплексных чисел. bigenc.ru

3. Вектор состояния ψ - это элемент гильбертова пространства, который характеризует возможное состояние квантовой системы. В обозначениях Дирака вектор обозначается как |ψ⟩. bigenc.ruold.mccme.ruhomepage.mi-ras.ru

4. Условие нормировки: вектор состояния нормирован относительно скалярного произведения, то есть выполняется условие ⟨ψ|ψ⟩= 1. Это позволяет ввести понятие вероятности. ru.wikipedia.org*ru.ruwiki.runuclphys.sinp.msu.ru

5. Вектор состояния определён с точностью до комплексного числа по модулю 1 (глобальной фазы). То есть состояния ψ и e^(iα)ψ (где α - произвольное комплексное число) описывают одну и ту же физическую систему. ru.wikipedia.org*ru.ruwiki.ru

6. Возможные состояния - это точки проективного гильбертова пространства, часто называемого комплексным проективным пространством. ru.wikipedia.org*ru.ruwiki.ru

Примеры

Для описания координаты и импульса частицы гильбертово пространство - это пространство комплексных функций, интегрируемых с квадратом L^2(C). ru.ruwiki.ru

Для спина одиночной частицы - это пространство двумерных комплексных векторов C^2 с обычным скалярным произведением. ru.ruwiki.ru

Для квантовых гауссовских систем также используется сепарабельное гильбертово пространство. old.mccme.ruhomepage.mi-ras.ru

Дополнительные сведения

Наблюдаемые величины (координата, импульс, энергия, спин и т. д.) соответствуют самосопряжённым (эрмитовым) операторам, действующим в гильбертовом пространстве. ru.wikipedia.org*ru.wikipedia.org*ru.wikipedia.org*

При описании составных систем используется тензорное произведение гильбертовых пространств отдельных компонент. ru.wikipedia.org*ru.ruwiki.ru

Эволюция квантовой системы во времени описывается унитарным оператором. nuclphys.sinp.msu.ru

Таким образом, гильбертово пространство служит центральной структурой квантовой механики, обеспечивая строгую математическую основу для описания состояний, измерений, симметрий и эволюции квантовых систем. physics42.ru


Наблюдаемым величинам соответствуют эрмитовы операторы, действующие на эти векторы. ru.wikipedia.org*

ЧИТАТЕЛИ. Как понять это высказывание?

НЕЙРОСЕТЬ. Это высказывание - один из ключевых постулатов квантовой механики. Оно означает, что каждой физической величине, которую можно измерить (наблюдаемой), в квантовой теории сопоставляется определённый линейный эрмитов (самосопряжённый) оператор, действующий в гильбертовом пространстве векторов состояния. mipt1.rufn.bmstu.runuclphys.sinp.msu.rumipt1.ruруни.рф

Что означает это утверждение

Наблюдаемая величина - это физическая характеристика системы, которую можно экспериментально определить и измерить (например, координата, импульс, энергия, спин, угловой момент и т. д.). ru.eitca.orgруни.рфteach-in.ru

Эрмитов оператор - это линейный оператор, который совпадает со своим эрмитово сопряжённым (то есть равен самому себе). В математическом смысле это означает, что для любых векторов x и y из области определения оператора выполняется равенство: ru.eitca.orgstudy.urfu.rudic.academic.ru

(Ax, y) = (x, Ay),

где ( , ) - скалярное произведение в гильбертовом пространстве. dic.academic.ruru.wikipedia.org*

Действие оператора на векторы означает, что он преобразует вектор состояния системы (кет-вектор) в другой вектор по определённому закону. Гильбертово пространство - это математическая структура, в которой описываются состояния квантовой системы. kpfu.ruруни.рф

Почему именно эрмитовы операторы?

Это требование вытекает из фундаментальных принципов квантовой механики. Вот ключевые причины:

1. Вещественность собственных значений. Эрмитовы операторы имеют вещественные собственные значения. Это важно, так как результаты измерений должны быть действительными числами. mipt1.ruru.eitca.orgphysics.spbstu.ru

ЧИТАТЕЛИ. Эрмитовы операторы не имеют вещественные собственные значения, они априорно наделены этим качеством.

НЕЙРОСЕТЬ. Эрмитовы операторы (самосопряжённые операторы) априорно обладают свойством иметь вещественные собственные значения. Это одно из ключевых их свойств, которое имеет важное физическое значение, например, в квантовой механике, где эрмитовы операторы соответствуют наблюдаемым величинам, а их собственные значения соответствуют возможным результатам измерений этих величин. physics.spbstu.ruphys.nsu.rugithub.comteach-in.ru

Доказательство вещественности собственных значений

Рассмотрим уравнение на собственные значения для эрмитова оператора F: F ψ_n = λ_n ψ_n. Также запишем комплексно сопряжённое уравнение: F^* ψ_n^* = λ_n^* ψ_n^*.

Умножим слева первое уравнение на ψ_n^* (или второе на ψ_n), проинтегрируем по всему пространству и воспользуемся свойством эрмитовости оператора: ∫ ψ_n^* F ψ_n dV = λ_n ∫ ψ_n^* ψ_n dV = λ_n ∫ |ψ_n|^2 dV, а также ∫ ψ_n F ψ_n^* dV = λ_n^* ∫ ψ_n ψ_n^* dV = λ_n^* ∫ |ψ_n|^2 dV.

Отсюда следует равенство λ_n = λ_n^*, из которого следует, что собственные значения эрмитовых операторов вещественны. physics.spbstu.ru

Физический смысл

Вещественность собственных значений эрмитовых операторов связана с тем, что измеряемые физические величины должны быть вещественными. Если система находится в состоянии, описываемом собственной функцией оператора, то при измерении соответствующей физической величины получится одно из её собственных значений. physics.spbstu.ru

Таким образом, свойство вещественности собственных значений - это не просто математическое утверждение, а фундаментальное требование, вытекающее из физического смысла наблюдаемых величин в квантовой механике.

2. Ортогональность собственных векторов. Собственные векторы эрмитова оператора, соответствующие различным собственным значениям, априорно ортогональны. Это свойство позволяет использовать их для спектрального разложения и разложения произвольного состояния системы. study.urfu.ruphysics42.ru

3. Связь с измерением. При измерении наблюдаемой величины результатом будет одно из собственных значений соответствующего эрмитова оператора. Если состояние системы описывается собственным вектором оператора, то измерение даст соответствующее собственное значение с вероятностью 1. ru.eitca.orgphysics42.ru

ЧИТАТЕЛИ. Но почему и как эрмитовы операторы связаны с коллапсом волновой функции?

НЕЙРОСЕТЬ. Эрмитовы операторы в квантовой механике тесно связаны с понятием коллапса волновой функции, но эта связь проявляется через их роль в описании измерений и физических наблюдаемых. books.ifmo.ruteach-in.rubaumanka.pashinin.com

Эрмитовы операторы и наблюдаемые величины

Каждой физической наблюдаемой величине в квантовой механике сопоставляется линейный самосопряжённый (эрмитов) оператор. Это означает, что для любых волновых функций ψ и ϕ выполняется условие:

∫ ψ^* A ϕ dξ = ∫ (A ψ)^* ϕ dξ,

где * обозначает комплексное сопряжение, а dξ - элемент объёма интегрирования. books.ifmo.ru

Ключевые свойства эрмитовых операторов:

их собственные значения вещественны; physics.spbstu.ruru.wikipedia.org*

из собственных векторов можно построить полный ортонормированный базис в гильбертовом пространстве. teach-in.ruru.wikipedia.org*

Примеры эрмитовых операторов: оператор координаты x, оператор импульса p, гамильтониан (оператор полной энергии). books.ifmo.rufn.bmstu.rukpfu.ru

Связь с коллапсом волновой функции

Коллапс волновой функции - это концепция, связанная с процессом измерения в квантовой механике. В рамках стандартной интерпретации при измерении система переходит в состояние, описываемое собственным вектором соответствующего эрмитова оператора, а результат измерения совпадает с соответствующим собственным значением. teach-in.ru

Эрмитов оператор в этом контексте выступает как инструмент описания измерительной процедуры. Если оператор не имеет вырожденных собственных значений (то есть каждое собственное значение соответствует уникальному собственному вектору), то при измерении волновая функция системы "коллапсирует" в один из этих собственных векторов. Если же волновая функция уже была собственным вектором оператора, то её действие на себя (то есть применение оператора) не изменит состояние. physicsforums.com

В случае вырождения (когда несколько собственных значений соответствуют одному и тому же собственному вектору) система после измерения остаётся в вырожденном подпространстве, возможно, с изменением фазы. physicsforums.com

Почему именно эрмитовы операторы?

Это связано с тем, что только для эрмитовых операторов возможно получение вещественных результатов измерений. Вещественность собственных значений - ключевое требование, чтобы физические величины были реально измеримы. fn.bmstu.ruteach-in.ru

Таким образом, эрмитовы операторы не только математически описывают наблюдаемые величины, но и играют роль в интерпретации процессов измерения, включая тот, который в квантовой механике ассоциируется с коллапсом волновой функции.

4. Гарантия физического смысла. Эрмитовы операторы изображают вещественные (наблюдаемые) величины. В современной англоязычной литературе часто эрмитовы операторы сами называют наблюдаемыми (observables). mipt1.rumipt1.ru

Примеры

Оператор координаты - эрмитов, его действие сводится к умножению волновой функции на координату.

Оператор импульса - эрмитов, определяется через дифференцирование по координатам.

Гамильтониан (оператор полной энергии) - эрмитов, играет ключевую роль в квантовой механике.

fn.bmstu.ru

Таким образом, утверждение о соответствии наблюдаемых величин эрмитовым операторам - это математическая основа для описания и предсказания результатов измерений в квантовой механике. ru.eitca.orgphysics42.ruруни.рф


ЧИТАТЕЛИ. В квантовой механике нет наблюдаемых физических величин, которые можно измерить, есть только априорно присвоенные авторами квантовой теории - вероятные, и иные математические величины, которые измерить нельзя, поскольку они не существуют физически, но им также априорноно можно присвоить путём мифического коллапса математического формализма в виде реально не существующего квантового принципа - априорной комплекснозначной волновой функции.

НЕЙРОСЕТЬ. Приведённое утверждение содержит ряд спорных и неоднозначных утверждений, которые не полностью соответствуют основам квантовой механики. Рассмотрим ключевые моменты, чтобы прояснить ситуацию.

Наблюдаемые величины в квантовой механике

В квантовой механике наблюдаемые физические величины - это линейные самосопряжённые (эрмитовы) операторы, действующие в гильбертовом пространстве состояний системы. Им сопоставляются математические объекты, которые математически описывают физические величины (например, положение, импульс, спин). baumanka.pashinin.comru.wikipedia.org*

Измерить можно только собственные значения соответствующего оператору оператора наблюдаемой. В состоянии, которое называется собственным для оператора наблюдаемой, эта величина имеет определённое значение; в других состояниях она имеет лишь среднестатистическое значение. baumanka.pashinin.comcyberleninka.ru

Вероятностный характер измерений

Результаты измерений наблюдаемых величин в квантовой системе обычно имеют вероятностный характер. Вероятность получения конкретного значения при измерении определяется квадратом модуля волновой функции. Волновая функция (вектор состояния) задаёт распределение вероятностей всех наблюдаемых величин, соответствующих определённому состоянию системы. baumanka.pashinin.comcyberleninka.ruhabr.com

ЧИТАТЕЛИ. Какое значение "коллапс волновой функции" имеет в науке и в инженерной практике?

НЕЙРОСЕТЬ. Коллапс волновой функции - ключевое понятие в квантовой механике, которое описывает процесс перехода квантовой системы из состояния суперпозиции нескольких возможных состояний к одному конкретному состоянию при измерении. Это понятие имеет важное значение как в фундаментальной науке, так и в инженерной практике, хотя его трактовка и механизмы остаются предметом дискуссий. en.wikipedia.orgcyberleninka.ru

Значение в науке

В квантовой механике коллапс волновой функции - один из способов описания эволюции квантовой системы во времени наряду с непрерывной эволюцией, управляемой уравнением Шрёдингера. Он объясняет, как система, изначально находящаяся в суперпозиции, при взаимодействии с внешним миром (измерении) принимает определённое состояние. en.wikipedia.org

В копенгагенской интерпретации коллапс связывает квантовую модель с классическими представлениями, при этом особая роль отводится наблюдателю. Однако не все физики разделяют эту позицию: существуют и другие интерпретации, где коллапса как отдельного физического процесса не существует, а его появление объясняется квантовой декогеренцией. en.wikipedia.orgcyberleninka.ru

В современной научной картине мира коллапсу как онтологическому механизму, превращающему квантовую реальность в классическую, противопоставляется явление декогеренции, при котором в матрице плотности остаются только диагональные элементы, отражающие классические вероятности. cyberleninka.ru

Значение в инженерной практике

В квантовых технологиях концепция коллапса волновой функции играет ключевую роль. Например, в квантовых компьютерах "вычисление" происходит через эволюцию волновой функции. Кубиты (квантовые аналоги битов) могут находиться в состоянии суперпозиции, и задача инженера - настроить процесс так, чтобы нужный результат усиливался, а другие варианты "гасились". Это позволяет с высокой вероятностью получить желаемый результат при финальном измерении. externat.foxford.ru

Термин "инженерия волновой функции" (wavefunction engineering) используется в контексте практической работы с квантовыми системами. Он подразумевает целенаправленное формирование квантового состояния системы, что важно для разработки и оптимизации квантовых устройств. cyberleninka.rustroycab.ru

Однако сам механизм коллапса и его связь с физическими процессами остаются предметом научных дискуссий. Некоторые исследователи предлагают новые теории, которые пытаются объяснить коллапс объективными физическими процессами, например, связанные с гравитацией. Однако экспериментальные проверки таких гипотез пока не дали однозначных результатов. ru.wikipedia.org*trinitas.ru

Таким образом, коллапс волновой функции остаётся сложной и неоднозначной концепцией, которая продолжает вызывать дискуссии в научной среде, но при этом играет важную роль в развитии квантовых технологий.

ЧИТАТЕЛИ. Теория измерений в квантовой механике

НЕЙРОСЕТЬ. Теория измерений в квантовой механике - это раздел теории, который описывает закономерности квантовых измерений, то есть измерений, при которых проявляются квантовые эффекты. Её цель - предсказать результаты измерений физических величин и состояние системы после них, даже если начальное состояние известно точно. static2.my-shop.rufn.bmstu.ru

Основные положения

Третий постулат квантовой механики устанавливает, что в результате измерений физической величины в любой квантовой системе могут быть получены только такие значения, которые являются собственными значениями соответствующего оператора этой величины. Это устанавливает связь между теорией и возможностью её экспериментальной проверки. fn.bmstu.rufn.bmstu.ruphys.bspu.by

Процесс измерения можно описать так:

1. Сначала система находится в суперпозиции состояний.

2. При измерении система "коллапсирует" в одно из возможных состояний с вероятностью, пропорциональной квадрату амплитуды соответствующего состояния.

3. После измерения система перестаёт быть в суперпозиции и переходит в состояние, соответствующее измеренному результату.

physics42.ru

Если волновая функция системы является собственной функцией оператора соответствующей физической величины, то в этом квантовом состоянии физическая величина имеет определённое значение. В таком случае при измерении в различных системах квантового ансамбля (совокупности большого числа одинаковых квантовых систем) всегда будет получаться одно и то же значение. fn.bmstu.ruphys.bspu.by

Если волновая функция не является собственной функцией оператора, то в таком квантовом состоянии физическая величина не имеет определённого значения. При измерении в системах квантового ансамбля будут получаться различные значения из спектра собственных значений оператора, причём каждое из них будет обнаруживаться с определённой вероятностью. В таких случаях имеет смысл находить математическое ожидание (среднее значение) результатов измерений в серии из большого числа измерений. fn.bmstu.ruphys.bspu.by

Проблема измерения

Проблема измерения - это вопрос о том, когда и как происходит коллапс волновой функции, и как суперпозиция множества возможных значений превращается в единый измеренный результат. Неспособность напрямую наблюдать этот коллапс породила разные интерпретации квантовой механики и сформулировала ключевой набор вопросов, на которые должна дать ответы каждая из них. ru.wikipedia.org*

Например, в копенгагенской интерпретации постулируется, что акт наблюдения приводит к коллапсу волновой функции, но механизм этого процесса остаётся предметом споров. В многомировой интерпретации Хью Эверетта предполагается, что существует только одна волновая функция - суперпозиция всей Вселенной, и она никогда не коллапсирует. Теория де Бройля - Бома включает не только волновую функцию, но и дополнительные данные о траектории частиц. ru.wikipedia.org*

Дополнительные аспекты

Квантовая теория измерений позволяет предсказывать не только результаты измерений, но и состояние, в котором система окажется после них. Также существуют исследования, посвящённые влиянию измерений на излучение фотонов. Например, показано, что проективное измерение (тип квантового измерения, приводящий к коллапсу волновой функции) может вызывать излучение фотонов. static2.my-shop.ruff.tsu.ru

Таким образом, теория измерений формирует основу для понимания микроскопических явлений, которые не могут быть описаны классическими методами. physics42.ru

В теории измерения квантовой механики используется понятие коллапса волновой функции (редукции фон Неймана). Это понятие описывает мгновенный необратимый процесс при взаимодействии системы с измерительным прибором. В результате коллапса волновая функция трансформируется (преобразуется из микромасштабной квантовой функции - в макромасштабную классическую функцию классической механики, концентрируя вероятности вокруг полученного Наблюдателем результата. Однако принято, что в природе такие явления не невозможны, поэтому вопрос о том, как именно происходит этот коллапс и есть ли в природе соответствующий ему реальный физический процесс, остаётся предметом дискуссий. habr.com

Другие математические объекты

В квантовой механике используются и другие математические объекты, например, волновая функция, которая определяется с точностью до несущественного фазового множителя. Также в вычислениях могут применяться вспомогательные, принципиально ненаблюдаемые величины, но их роль и статус в разных подходах могут различаться. nsu.ru

Критика и спорные утверждения

Утверждение о том, что в квантовой механике "нет наблюдаемых физических величин, которые можно измерить, есть только априорно присвоенные... математические величины, которые измерить нельзя, поскольку они не существуют физически", не соответствует действительности. Квантовая механика как раз позволяет вычислять значения наблюдаемых физических величин, сопоставляемых с квантовой частицей или системой частиц. books.ifmo.ru

Кроме того, в физике нет единого мнения о том, что именно подразумевается под "коллапсом математического формализма" и насколько он "мифичен". Существуют различные интерпретации квантовой механики, которые по-разному трактуют эти понятия. cyberleninka.ruiphlib.ru

НЕЙРОСЕТЬ. Таким образом, квантовая механика действительно имеет особенности в описании измерений и статуса наблюдаемых величин, но не сводится к тому, что в ней "нет наблюдаемых физических величин, которые можно измерить, есть только априорно присвоенные... математические величины, которые измерить нельзя, поскольку они не существуют физически".


ЧИТАТЕЛИ. Свойства коллапса волновой функции.

НЕЙРОСЕТЬ. Коллапс волновой функции (редукция фон Неймана) - это понятие из теории измерения квантовой механики, которое описывает мгновенное изменение описания квантового состояния (волновой функции) объекта при измерении. В результате волновая функция трансформируется: из состояния суперпозиции система переходит в определённое состояние, а вероятности концентрируются вокруг результата, полученного наблюдателем. ru.wikipedia.org*kartaslov.ruvital.lib.tsu.ruhabr.com

Основные аспекты понятия

Мгновенность и необратимость. Коллапс рассматривается как необратимый процесс, который не описывается уравнением Шрёдингера, лежащим в основе эволюции квантовой системы. vphil.rustudme.org

Нелокальность. Из мгновенности изменения формально следует распространение взаимодействий быстрее скорости света, что вызывает сомнения в физическом характере этого процесса. ru.wikipedia.org*kartaslov.ru

Роль наблюдателя. В копенгагенской интерпретации коллапс связывается с взаимодействием квантовой системы с классическим измерительным прибором и наблюдателем. Однако вопрос о том, зависит ли коллапс от наличия сознания наблюдателя, остаётся предметом дискуссий. vital.lib.tsu.rutm.kostromka.ruhightech.fm

Дискуссии и разные подходы

Вопрос о том, как именно происходит коллапс и есть ли ему реальный физический процесс в природе, остаётся предметом дискуссий в квантовой механике. Некоторые точки зрения:

Копенгагенская интерпретация. Постулирует коллапс как реальный процесс, при котором система "выбирает" одно из возможных состояний из допустимых волновой функцией. При этом измерение рассматривается как взаимодействие квантовой системы с классической. scs-bars.comtm.kostromka.ru

Декогеренция. В современной науке этому понятию противопоставляется декогеренция - процесс нарушения когерентности, который возникает при взаимодействии квантовомеханической системы с окружающей средой. Декогеренция элиминирует суперпозицию, и в матрице плотности остаются только диагональные элементы, отражающие классические вероятности. vital.lib.tsu.rukartaslov.ru

Теории объективной редукции. Некоторые исследователи, например Роджер Пенроуз, предлагают гипотетические модели, в которых коллапс волновой функции связан с физическими процессами, например гравитационными эффектами на микроуровне. scs-bars.comru.wikipedia.org*kartaslov.ru

Квантовое байесианство. Согласно этому подходу, квантовое состояние (волновая функция) отражает степень уверенности агента (антропного Наблюдателя) в возможных результатах измерений, а коллапс - это перераспределение агентом своих субъективных вероятностей при получении новой информации. Квантовое байесианство (квантовый байесианизм, QBism, Quantum Bayesianism) - это интерпретация квантовой механики, в центре которой находятся действия и опыт агента (наблюдателя). Она отличается применением субъективной байесовской интерпретации вероятностей и рассматривает квантовое состояние не как объективный элемент реальности, а как выражение субъективных убеждений и степеней уверенности конкретного агента относительно возможных результатов измерений. journal.iphras.ruru.wikipedia.org*ru.ruwiki.ruunfinishablemap.org

Основные положения

Квантовое состояние - это состояние наблюдателя. Состояние квантовой системы - это состояние того субъекта, который создаёт квантовомеханическую модель природы. Другой наблюдатель может присвоить той же системе другое квантовое состояние. journal.iphras.rucyberleninka.ru

Измерение - это обновление убеждений агента. Когда агент проводит измерение и получает результат, он просто обновляет свои будущие ожидания и вероятности. "Коллапс" волновой функции - это не физический процесс в мире, а лишь изменение внутренних убеждений агента. unfinishablemap.orgdzen.ru

Правило Борна имеет нормативный характер. Это не описывающий, а нормативный принцип - отношение, к которому должен стремиться агент, чтобы придерживаться своих назначений вероятностей и квантового состояния. ru.wikipedia.org*ru.ruwiki.ru

Измерительный прибор - продолжение органов чувств агента. Его следует рассматривать как инструмент и часть индивидуума. ru.ruwiki.ru

Квантовая теория - инструмент для управления ожиданиями агента. Это руководство для принятия решений, которое "отшлифовано" некоторыми аспектами физической реальности. ru.wikipedia.org*ru.ruwiki.ru

Истоки и развитие

QBism возник в начале 2000-х годов благодаря работам Картлона Кейвза, Кристофера Фукса и Рюдигера Шака. Позже к нему присоединился Дэвид Мермин. Основами для квантового байесианства служат теория квантовой информации и байесовская теория вероятностей. ru.wikipedia.org*ru.ruwiki.ru

Решаемые проблемы

Эта интерпретация пытается решить общие вопросы интерпретации квантовой теории, связанные с природой суперпозиции волновой функции, проблемой измерения и квантовой запутанностью. ru.wikipedia.org*ru.ruwiki.ru

Критика и споры

Многие философы науки восприняли квантовое байесианство как форму антиреализма. Однако авторы интерпретации не признают такую характеристику, предполагая, что она более сочетается с так называемым "реализмом с широким участием", в котором реальность включает больше, чем может охватить любая оценка третьего лица. ru.wikipedia.org*ru.ruwiki.ru

Также существуют дискуссии относительно роли сознания, интерсубъективности и метафизических последствий подхода. unfinishablemap.orgphilsci-archive.pitt.edu

Таким образом, QBism предлагает нестандартный взгляд на квантовую механику, акцентируя внимание на субъективном опыте агента и байесовском обновлении его убеждений. habr.com

Многомировая интерпретация (Хью Эверетта). Утверждает, что коллапса волновой функции вообще не происходит: любое квантово-механическое измерение "расщепляет" Вселенную на реально существующие макроскопические копии, в каждой из которых реализуются те или иные возможности, содержащиеся в исходной суперпозиции. tm.kostromka.ru

Таким образом, вопрос о природе коллапса волновой функции и его реальном существовании остаётся открытым и активно обсуждаемым в научной среде. Разные интерпретации предлагают различные способы осмысления этого феномена.

Несколько важных аспектов этого подхода:

1. Соответствие операторов и наблюдаемых. Каждой наблюдаемой физической величине в квантовой теории сопоставляется линейный самосопряжённый (эрмитов) оператор. Собственные значения этого оператора - единственно возможные результаты измерения соответствующей величины. baumanka.pashinin.comru.wikipedia.org*fn.bmstu.ru

2. Вероятностный характер измерений. Если волновая функция системы не является собственной функцией оператора наблюдаемой величины, то в этом состоянии физическая величина не имеет определённого значения. При измерении система с определённой вероятностью получит одно из собственных значений оператора. baumanka.pashinin.comfn.bmstu.ru

3. Роль волновой функции. Состояние квантовой системы описывается волновой функцией Ψ. Её квадрат модуля |Ψ|^2 имеет смысл плотности вероятности того, что частица будет обнаружена в определённой точке пространства в определённый момент времени. portal.tpu.ruphys.bspu.by

4. Принцип неопределённости. Он устанавливает фундаментальный предел точности одновременного измерения пары некоммутирующих наблюдаемых величин (например, координаты и импульса). Чем точнее измеряется одна характеристика, тем менее точно можно определить другую. ru.wikipedia.org*scorcher.ru

5. Статистическая интерпретация. Согласно правилу Борна, вероятность получения конкретного результата при измерении определяется квадратом модуля коэффициента в разложении волновой функции по собственным функциям оператора наблюдаемой величины. habr.commath.hse.ru

Таким образом, в квантовой механике наблюдаемые величины существуют как математические объекты (операторы), а их измерение даёт вероятностные результаты. Это отражает фундаментальную неопределённость, присущую микромиру, и отличает квантовое описание от классического. nsu.ruscorcher.ru

Волновая функция - центральный математический объект, который полностью описывает состояние системы. Её квадрат модуля даёт вероятность обнаружить частицу в определённом месте или состоянии. science.mail.ru

Эволюция математической модели квантовой системы во времени описывается и определяется уравнением Шрёдингера. ru.wikipedia.org*science.mail.ru

Постулаты квантовой механики не конкретизируют конкретное гильбертово пространство и операторы - их нужно выбирать для решения конкретных задач, наделяя математический инструменталий безупречной математической логикой. ru.wikipedia.org*


ЧИТАТЕЛИ. Новые физические сложности, неопределённости, неоднозначности и споры о месте квантовой механики в естествознании.

НЕЙРОСЕТЬ. За чрезвычайно избирательной математической строгостью скрываются ряд физических сложностей и неоднозначностей, необъяснимых в классической физике, по-прежнему не имеющих физических аналогий в макромасштабной физике:

Вероятностный характер теории. Квантовая механика обычно не предсказывает точные значения физических величин, а даёт лишь вероятности их измерения. Это связано с процессом измерения: квадрат модуля волновой функции определяет плотность вероятности. ru.wikipedia.org*руни.рф

Принцип неопределённости Гейзенберга. Он утверждает, что принципиально невозможно одновременно точно предсказать координату и импульс частицы. Однако его интерпретация и место в общей картине квантовой теории остаются предметом дискуссий. ru.wikipedia.org*science.mail.ruруни.рф

Квантовая запутанность и нелокальность. Состояния запутанных частиц неразделимы и описываются единой волновой функцией. Измерение состояния одной частицы мгновенно определяет состояние другой, что противоречит классической интуиции и порождает философские дискуссии о природе реальности. science.mail.ru

Роль измерения. Акт измерения играет особую роль: он "схлопывает" (коллапсирует) волновую функцию из суперпозиции в одно конкретное наблюдаемое состояние. Это порождает споры о природе реальности и роли наблюдателя. science.mail.ru

Отсутствие единого физического смысла у некоторых понятий. В квантовой механике используются абстрактные объекты (гильбертово пространство, операторы, векторы состояния), которые не всегда интуитивно связаны с привычными физическими понятиями (траектория, сила). dep_pribor.pnzgu.ru

Таким образом, хотя математический аппарат квантовой механики строг и последователен, её физический смысл и интерпретация остаются предметом активных дискуссий и не имеют универсального, общепринятого объяснения, которое удовлетворяло бы всех исследователей.

Математический аппарат квантовой механики является строгим математическим инструментом антропного логического анализа, данного человеку свыше, и позволяет задавать и вычислять необходимые, но реально недоступные физические величины. Поэтому физическая интерпретация и строгость в понимании её базовых принципов становятся предметом дискуссий. ru.wikipedia.org*ru.ruwiki.rudep_pribor.pnzgu.ru

Повторимся, математическая основа квантовой механики строится на следующих ключевых элементах:

Гильбертово пространство - абстрактное пространство, в котором описывается состояние квантовомеханической системы. Состояние системы представлено вектором (волновой функцией) в этом пространстве. ru.wikipedia.org*en.wikipedia.orgru.ruwiki.ru

Операторы - каждой физической наблюдаемой величине соответствует линейный эрмитов оператор, действующий в пространстве состояний. Например, импульсу частицы соответствует оператор p = -iℏ∇, а радиусу-вектору - оператор умножения на координату. mipt1.ruru.ruwiki.ru

Уравнение Шрёдингера - фундаментальное уравнение, описывающее эволюцию волновой функции во времени. ru.wikipedia.org*avtor24.ru

Этот формализм позволяет проводить точные расчёты свойств квантовых систем и подтверждён экспериментально с высокой точностью. dep_pribor.pnzgu.ruru.wikipedia.org*

Физическая сторона вопроса связана с интерпретацией этих математических конструкций:

Волновая функция - не прямой индикатор физической реальности, а инструмент для расчёта вероятностей. Квадрат модуля волновой функции даёт вероятность обнаружить частицу в определённой точке или состоянии (правило Борна).

Принцип неопределённости Гейзенберга показывает, что принципиально невозможно одновременно точно предсказать значения пары взаимодополняющих величин (например, положения и импульса). Это не погрешность приборов, а фундаментальное свойство реальности.

Квантовая суперпозиция - система может одновременно пребывать в нескольких состояниях, описываемых разными волновыми функциями.

Измерение влияет на систему и может приводить к коллапсу волновой функции, что порождает философские и философско-методологические дискуссии о природе измерения и реальности.

ru.wikipedia.org*science.mail.ru

Таким образом, хотя математический аппарат квантовой механики строг и позволяет делать точные предсказания в отношении эволюции математических формальностей, его физическая интерпретация и строгость в понимании базовых принципов и через сто лет остаются предметом дискуссий. Это связано с тем, что микромир и его законы принципиально отличаются от привычных нам макроскопических представлений. Микромир обладает необычайными свойствам, которые учёные ввели в научное обращение. Но интуитивное понимание некоторых квантовых явлений (например, корпускулярно-волнового дуализма или квантовой запутанности) затруднено. dep_pribor.pnzgu.ruscience.mail.ru

ЧИТАТЕЛИ. Квантовые принципы-законы не имеют аналогий в классической физике.

НЕЙРОСЕТЬ. Да, многие ключевые принципы квантовой механики действительно не имеют прямых аналогий в классической физике, которые были бы привычны для инженеров и молодых учёных-физиков. Это связано с фундаментальными различиями в описании природы в микро- и макроскопических масштабах. ru.wikipedia.org*science.mail.ruru.ruwiki.ru

Примеры квантовых принципов и их отсутствия в классической физике (снова повторы).

1. Квантование. В квантовой механике такие величины, как энергия, импульс, угловой момент, могут принимать только дискретные, а не произвольные значения. В классической физике величины обычно описываются непрерывными функциями. ru.wikipedia.org*science.mail.ruru.ruwiki.ru

2. Корпускулярно-волновой дуализм. Микрообъекты (электроны, фотоны) в зависимости от условий эксперимента проявляют свойства и частицы, и волны. Классическая физика не объединяет эти два понятия в едином описании. Например, в эксперименте с двумя щелями свет может демонстрировать интерференцию (волновое поведение), а при отслеживании пути частицы - вести себя как частица. ru.wikipedia.org*science.mail.runews.itmo.ruspravochnick.ruphl.spbu.ru

3. Принцип неопределённости Гейзенберга. Невозможно одновременно точно предсказать пару взаимосвязанных физических величин, например положение и импульс частицы. В классической физике предполагается, что можно с произвольной точностью измерить обе величины одновременно. ru.wikipedia.org*science.mail.ruru.ruwiki.ru

4. Суперпозиция. Квантовая система может одновременно пребывать в нескольких состояниях, описываемых разными волновыми функциями. В классической физике системы обычно находятся в одном определённом состоянии. science.mail.ruavtor24.ru

5. Квантовая запутанность. Состояния двух или более частиц могут быть взаимосвязаны так, что изменение состояния одной мгновенно влияет на состояние другой, даже на большом расстоянии. Это явление не имеет прямого аналога в классической физике. science.mail.runews.itmo.ru

6. Волновая функция и вероятностный характер предсказаний. Волновая функция полностью описывает состояние квантовой системы, а квадрат её модуля даёт вероятность обнаружить частицу в определённом месте или состоянии. В классической физике физические величины обычно точно определены, а предсказания носят детерминированный характер. science.mail.ruru.ruwiki.ruavtor24.ru

Почему всё это важно знать инженерам - конструкторам и технологам.

Хотя многие квантовые принципы не имеют прямых аналогов в классической физике, их принципы объясняют ранее необъяснимые физико-химические эффекты, рождённые до квантовой механики и вопреки базовым положениям классической физико-химии. Например, по-прежнему необъяснимые, названные квантовыми, узаконенные математическим аппаратом квантовой механики.:

Сверхпроводимость - квантовое явление, при котором определённые материалы при очень низких температурах проводят электричество с нулевым сопротивлением. news.itmo.ru

Квантовый туннельный эффект - способность частиц проходить через препятствия, которые классически кажутся непреодолимыми. spravochnick.ru

Квантовые компьютеры - устройства, использующие принципы квантовой механики для выполнения вычислений быстрее классических. news.itmo.ru

Магнитно-резонансная томография - технология, основанная на явлении ядерного магнитного резонанса, где используются спиновые свойства ядер атомов. science.mail.ru

НЕЙРОСЕТЬ. Таким образом, хотя квантовая механика и отличается от классической, её принципы и эффекты активно применяются в инженерных решениях, оставаясь за рамки классических аналогий.


PS. Вопросы Нейросети от имени Читателей излагал Гребенченко Ю.И. Ответы от имени академической науки сообщала Нейросеть "Яндекс-Алса" - для размещения в Интернет-журнале М.Е. Мошкова "Самиздат". Волгоград, 2026, 14 июня, 12:20