Проблемы с квантами

mikeura — 14.11.2024

Добрый день! Я время от времени с переменным неуспехом пытаюсь разобраться в квантовой механике. Вот и сейчас возник удачный повод, так как вышла очередная книга Алексея Семихатова, на этот раз полностью про квантовую механику – «Сто лет недосказанности. Квантовая механика для всех в 25 эссе». Понятно, что без формул растолковывать эту науку нелегко, но Алексей Семихатов постарался. Впрочем, уже на втором эссе, я, что называется, поплыл. Далее я приведу его рассуждения со своими вопросами, может быть кто-нибудь мне растолкует лучше. Речь там идет о знаменитом принципе одновременной несовместимости для квантовых объектов таких характеристик как скорость и положение в пространстве. Согласно Семихатову этот принцип ключевой, так как именно он определяет эффект квантованности энергетических состояний электронов в атоме.

«От квантовой механики требуется ответ, почему так устроена жизнь электронов в атомах, что атом можно собрать из ядра и электронов, только если соблюдены жесткие требования дискретности (т.е. разрешенность для электронов лишь конкретных орбит). Этим ответом не могут быть слова «потому что таковы свойства атома». Это никакое не объяснение. Но ответ может опираться на фундаментальные законы природы, применимые к электронам, протонам и т.п.»

К таким фундаментальным квантовым законам Семихатов относит то, что «некоторые используемые для описания мира величины – такие как положение в пространстве и скорость – ВРАЖДУЮТ друг с другом. Враждуют в том смысле, что не могут одновременно иметь точно определенное значение для одного и того же квантового объекта. Практически так же, как невозможно равенство 0=1, невозможно и одновременно снабдить, скажем, электрон точным положением в пространстве и точным значением скорости. Или одно, или другое. Это фундаментальный закон природы».

В комментариях Семихатов поясняет, что термин ВРАЖДА – это его изобретение, в общепринятой же терминологии – это «некоммутативность эрмитовых операторов в гилбертовом пространстве для соответствующих физических величин». Из того, что в математической модели некие операторы некоммутативны, как следует из дальнейших объяснений, и вытекает несовместимость для квантовых объектов таких характеристик, как положения и скорости. На первый взгляд такая аргументация смахивает на ПЛАТОНИЗМ.

Насколько я помню из копенгагенской интерпретации несовместимость скорости и положения вытекает из нашей физической невозможности одновременно наблюдать эти две характеристики. То есть эта несовместимость ГНОСЕОЛОГИЧЕСКАЯ. Семихатов же уверен, что она ОНТОЛОГИЧЕСКАЯ. Это фундаментальный закон природы. И из этого фундаментального закона, то есть закона вражды между положением в пространстве и скоростью вытекают многочисленные последствия.

«Для начала, в квантовом мире запрещен покой. Покой означал бы, что положение и скорость (равная в данном случае нулю) определены одновременно». Но как убедиться, что, скажем, электрон остановлен? «Можно попробовать облучать электрон светом, чтобы узнать, где он находится. Для хорошей точности потребуется свет с очень малой длиной волны, но тогда даже один фотон окажется таким энергичным, что передаст электрону некоторую скорость». Из того, что нет процедуры, позволяющей обеспечить полную неподвижность квантового объекта, Семихатов делает вывод, что неподвижность невозможна как таковая. То есть из ГНОСЕОЛОГИЧЕСКОГО факта он делает ОНТОЛОГИЧЕСКИЙ вывод. Почему при этом не замечается логическая ошибочность такого рассуждения? Из того, что мы нечто не можем измерить, вовсе не выводится, что это нечто не существует.

Далее, Семихатов отмечает, что не только покоя нет, но для квантовых объектов запрещено еще и перемещаться из одной точки к другой по траектории. «Да, в квантовом мире невозможно движение по траектории… Каждая точка траектории – это определенное положение в некоторый момент времени. А поскольку это положение плавно меняется с течением времени, в каждой точке траектории определена еще и скорость. Но именно это в силу квантовой вражды и невозможно». Но, вообще говоря, это не совсем так. Фотоны светового луча имеют вполне определенную прямолинейную траекторию. И скорость их тоже вполне определена как 300 000 км в секунду. Но главное, мне не нравится сам способ аргументации, - от невозможности познать к невозможности существовать.

Я думаю, что в основе таких рассуждений лежит абсолютное доверие к математическим формализмам, лежащих в основе квантовой теории. Некоммутативность в этой теории соответствующих операторов убеждает физиков в невозможности для квантовых объектов одновременно обладать характеристиками скорости и положения. Хотя на интуитивном уровне скорость без положения, и положение без скорости, - кажутся оксюмороном.

Тем не менее онтологизация этой скандальной несовместимости скорости и положения позволяет физикам объяснить дискретность внутри атома.

Оставить комментарий

Популярные посты:

figunet

Потерял ключи от квартиры — кому звонить и что делать

• Архив