РЕЛИГИЯ НЕНУЖНЫХ

 К сожалению, хотел бы я ошибиться, но похоже я знаю её типаж. Подобного ей, я в свое время нарек Ротаном - маленький, жадный, наживку пытается заглодить до задницы. 

 

 Вы забываетесь, Кира, вы тут новенькая. То что вы нахрапистая ровным счетом не делает вас частью команды. И вы ошиблись в своем предположении, здесь не команда, здесь обсуждаются идеи а не собирается команда обезъянок-космонавтов. Вы случаем не жена Зверобоя, того что с псевдонимом Сосичленов? 

 

   Вы правы, возьмите тайм-аут. При всём уважении к объёму Вашей работы на форуме, к пониманию она нас не приближает. Возможно, это и не было Вашей целью. То, что Вы реально здесь сделали и за что Вам огромный респект -- Вы зажгли звезду Сергея. Отличный результат! Оправдывает любые перегибы.

   Но теперь, когда он достигнут, нельзя ли сменить имидж? Героиня Шерон Стоун в "Основном инстинкте" -- это ведь не женщина. Это суккуб. Разрушитель. А вроде бы Ваша цель - в созидании?

 

 "Пара слов по делу: я не в том смысле сказал "не помощники", что мы отказываемся помогать. Просто мы не рубим в технологиях, и в изобретении всяческих приборов с нас толку ноль. Разве что в процессе общения можем нечаянно натолкнуть на нетривиальную идею. "

Здесь как раз кстати призыв для нас для всех (кто не рубит) от физика Ричарда Феймана (Р. Фейман. Характер физических законов. Лекция 7: "В поисках новых законов" vivovoco.astronet.ru/VV/Q_PROJECT/FEYNMAN/LECTURE7.HTM):

"Что нам действительно нужно, так это воображение, но воображение в надежной смирительной рубашке. Нам нужно найти новую точку зрения на мир, которая должна согласоваться со всем, что уже известно, но кое в чем расходиться с нашими установившимися представлениями, иначе это будет не интересно. И расхождения должны соответствовать тому, что происходит в природе. Если вам удастся придумать точку зрения на мир, которая согласуется со всем тем, что уже выяснено, и приводит где-то к другим результатам в сомнительных областях, вы делаете великое открытие."

 

 

 

Для понимания сущности волнового пакета, КМК, понадобиться экскурс в историю вопроса о создании квантовой механики.

Ниже дам компиляцию по этому вопросу из разных мест книги Василия Янчилина «Неопределенность, Гравитация, Космос». Изд. 3-е. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2013 – 248с.

«…
В 1900 году Макс Планк, исследую различные эмпирические формулы для излучения, смог интуитивно угадать закон излучения абсолютно черного тела. Планк предположил, что энергия излучается порциями (квантами).

При этом энергия каждого кванта равна:

ε=hν,

где ν – частота излучения, h = 6,63E-34 Дж·с новая постоянная величина, имеющая размерность ДЕЙСТВИЯ и названная в последствии постоянной Планка.

В связи с этим 1900 год считается годом рождения квантовой механики.

В настоящее время выражение для фотона обычно пишется в виде:

ε = ћω,

где ω- так называемая циклическая частота, она равна ω = 2πиν, а величина

ћ = h/2пи 

– также называется постоянной Планка.

Следующий шаг в развитии квантовой механики был сделал в 1905 году Альбертом Эйнштейном. Он пришел к выводу, что электромагнитное излучение не только излучается квантами, но и переносится и поглощается квантами. Иначе говоря, свет представляет собой поток частиц – фотонов. Используя это предположение, Эйнштейн смог очень просто объяснить и количественно описать такое явление, как фотоэффект.

Вот уравнение, которое было предложено Эйнштейном для объяснения фотоэффекта:

K = ћω – W

Здесь ћω – энергия падающего на металл фотона, К – кинетическая энергия выбитого электрона, а W – работа выхода, т.е минимальная энергия, необходимая для выбивания электрона за пределы металла.

В 1909 году Эрнст Резерфорд провел ряд опытов по рассеянию α-частиц очень тонкой золотой фольгой. Эти знаменитые экскременты дали основания Резерфорду высказать следующее предположение об устройстве атома. Атом состоит из очень маленького положительно заряженного ядра (примерно 1E-14 м), в котором сосредоточенна практически вся масса атома, и это ядро окружено облаком из отрицательно заряженных электронов (примерно 1E-10 м).

Открытие Резерфорда поставило перед физиками новую проблему: почему атомы стабильны?

В 1913 году Нильс Бор для объяснения феномена устойчивости атомов предложил модель атома, основанную на следующих постулатах.

1) Электрон движется вокруг ядра по круговой орбите под действием кулоновской силы и в соответствии с законом Ньютона.

2) Электрон может двигаться только по такой орбите, на которой момент импульса электрона L равен целому числу, умноженному на постоянную Планка:

L = mVr = nћ, n = 1, 2, 3, 4 …

Здесь m – масса электрона, V – скорость его движения по орбите, r – радиус орбиты.

3) Двигаясь по такой орбите, электрон не излучает.

4) При переходе электрона с орбиты с порядковым номером k на орбиту с номером l (k>l) излучается фотон с частотой ω:

ω = (Ek - El)/ћ, где Еk, El - энергии соответствующих орбит

В 1923 году Луи де Бройль выдвинул идею, что не только фотон, но другие частицы, например электрон, должны обладать волновыми свойствами. Он предположил, что с любой частицей, имеющей импульс p, связан некоторый волновой процесс с длиной волны λ. При этом:

λ = 2πић/p

Уже через год гипотеза де Бройля была подтверждена экспериментально в опытах по дифракции электронов. Исходя из того, что электрон обладает волновыми свойствами, де Бройль очень просто объяснил существование стационарных орбит в боровской модели атома. Стационарная орбита – это такая орбита, на которой укладывается целое число волн. Т.е. электрон, вращаясь вокруг ядра, образует как бы стоячую волну.

Основываясь на идеях де Бройля, в 1926 году Эрвин Шрёдингер написал своё знаменитое волновое уравнение, описывающее движение частицы в поле U(x,y,z).

(Я не могу написать его здесь, на страницах форума из-за сложности принятых обозначений для этой формулы. Прим. Сергей)

Основным элементом этой формулы является шрёдингеровская волновая комплексная функция (амплитуда волны де Бройля) Ѱ(x,y,z,t).

Если Ѱ-функция известна в начальный момент времени, то из уравнения Шрёдингера можно найти Ѱ-функцию в последующие моменты времени.

С точки зрения квантовой механики движение электрона (и другой микрочастицы) может быть описана с помощь волновой Ѱ-функции. В принципе уравнение Шрёдингера способно объяснить все атомные явления, кроме тех, которые связаны с магнетизмом и теорией относительности.

Волновую Ѱ-функцию, которая отлична от нуля только в некоторой небольшой области пространства, иногда называют волновым пакетом.

Вероятность же обнаружить частицу в малой части объема dV=dxdydz в момент времени t равна

dW = | Ѱ(x,y,z,t)|²dxdydz.

Т.е. плотность вероятности (распределение меры вероятности по объему) пропорциональна квадрату модуля волновой функции. При этом полный интеграл от плотности вероятности по всему объему равен 1.

Важно отметить, что вероятность обнаружить частицу в какой-нибудь данной точке пространства всегда равна нулю, потом что объем точки равен нулю. Т.е. имеет смысл говорить только о плотности вероятности нахождения частицы в данной точке.

Наконец, в 1927 году Вернер Гейзенберг, пытаясь устранить противоречия «волна-частица», сформулировал принцип неопределенности (соотношение неопределенностей). Этот принцип выражает фундаментальный предел возможности одновременного измерения положения частицы и её импульса:

ΔxΔp(x)>=ћ/2

Здесь Δx – неопределенность в положении частицы, а Δp(x) – неопределенность в проекции её импульса вдоль оси x.

Не сразу стало ясно, что именно выражает это соотношение. Только ли принципиальную невозможность получить более полное знание о движении частицы или же объективную неопределенность в её движении.
Гейзенберг также установил соотношение для неопределенности в измерении энергии частицы ΔE и промежутка времени Δt, в течение которого производится данное измерение:

Δt ΔE>=ћ/2.

..."

________
Еще раз о волновом пакете на примере электрона.

Его нахождение (движение) в некоторой малой области пространства, находящейся в окрестности некой точки, можно описать не нулевой Ѱ-функцией. Это будет начальный волновой пакет электрона.
С течением времени размер области, где волновая функция отлична от нуля, увеличивается, и происходит так называемое расплывание волнового пакета.

Это происходит потому, что электрон (или любая другая частица) согласно принципу неопределенности Гейзенберга не только не имеет точной координаты своего местоположения в пространстве, но он также не имеет определенной скорости движения.
Электрон как бы «размазывается» в обычном пространстве, хаотично двигаясь в различных направлениях и различными скоростями.

Такое хаотичное и ничем неограниченное движение электрона приводит к постепенному расширению той области пространства, в которой плотность вероятности обнаружения электрона не равна нулю, т.е. к реальному расширению области его физического существования. Эту область принято называть виртуальным облаком электрона.

________

"...

Электрон может получить более точную координату своего местоположения только в результате взаимодействия с классическим измерительным прибором (объектом, неопределенность в положении которого достаточно мала). При этом размеры виртуального облака электрона уменьшаются практически до нуля, происходит так называемая редукция волновой функции, что приводит к образованию нового волнового пакета электрона, соответствующего новой волновой функции.

Сразу же с момента завершения создания квантовой механики в научном мире разгорелись ожесточенные споры по поводу её интерпретации. Что в действительности описывает волновая функция? То ли объективную неопределенность в движении электрона (или другой частицы), то ли она отражает лишь наше незнание истинной траектории движения электрона?

В результате возникли две различные точки зрения на волновую функцию.

1) Статистическая интерпретация. В каждый момент времени электрон (или другая частица) находится в определенном месте пространства. Волновая же функция описывает только возможную вероятность его нахождения в том или ином месте и не дает знания о реальном местоположении электрона. И в этом смысле квантовая механика не полна.

2) Копенгагенская интерпретация. В каждый момент времени электрон не имеет определенного местоположения. Он действительно находится с различной плотностью вероятности (а именно |Ѱ|²) в различных точках некоторой области. То есть волновая функция дает полное описание движения даже одного электрона.

Принципиальное различие этих интерпретаций было сформулировано Эйнштейном на пятом Сольвеевском конгрессе. Уже тогда он высказал возражения против второй точки зрения.

Вот что он пишет об этом в статье «Вводные замечания об основных понятиях»:

«Если бы Ѱ-функция давала полное описание реального состояния, то это бы означало, что измерение, производимое над второй подсистемой, оказывает влияние на реальное состояние первой подсистемы. Это соответствовало бы существованию какой-то непосредственной связи между двумя пространственно разделенными событиями. Однако этот случай также отвергается интуицией. Таким образом, и в этом случае приходим к выводу, что описание состояния волновой Ѱ-функции следует считать не полным».

Нильс Бор не согласился с таким выводом. В парадоксальности квантовой механики он видел отражение парадоксальности, наблюдаемой в микромире. Таким образом, из его точки зрения следовало, что необычность квантовой механики является косвенным подтверждением её истинности и полноты. Он считал, что рассуждения, приводимые Эйнштейном и основанные на понятиях классической физики, не применимы для описания квантовых объектов. Вот как он возражал Эйнштейну в ответной статье «Можно ли считать, квантово-механическое описание физической реальности является полным? »:

«Однако такое рода аргументация едва ли пригодна для того, чтобы подорвать надежность квантово-механического описания, основанного на стройной математической теории, которая автоматически охватывает все случаи измерения, подобные указанному. Кажущееся противоречия на самом деле вскрывают только существующую непригодность обычной точки зрения натуральной философии для описания физических явлений того типа, с которыми мы имеем дело в квантовой механике».

Ответ Бора по своей сути является верным, но недостаточно убедительным. Верным, потому, что дальнейшее развитие физики, а также изящные эксперименты последних лет подтвердили нелокальный характер и полноту квантовой механики. А недостаточно убедительным потому, что этот ответ показался не убедительным и непонятным даже Эйнштейну. Эрнст Резерфорд, у которого одно время учился Бор, говорил, что если теория представляет собой хоть какую-либо ценность, то её можно объяснить даже буфетчице. Бора можно упрекнуть в том, что он не смог ясно и просто объяснить квантовую механику хотя бы Эйнштейну.

В 1982 году А. Аспект, Ж. Далибар и Ж. Роже из Оптического института Парижского университета реально (!) провели эксперимент по проверки справедливости выводов квантовой механики.
По иронии судьбы авторы – сторонники локальных теорий со скрытыми параметрами (альтернативных квантовой механики).

Однако, вопреки замыслу авторов, эксперимент подтвердил «одно из самых странных свойств квантового мира – нелокальность»:

«Полученные результаты отчетливее, чем когда-либо показывают, что мы живем в странном «квантовом мире», не поддающегося интерпретации на основе очевидного здравого смысла.
Вот несколько новых необычных выводов, справедливость которых мы вынуждены признать.

Во-первых, два объекта, разделенные многометровым расстоянием и никак между собой не связанные, тем не менее «чувствуют» присутствие друг друга. Их поведение поразительным образом скоррелировано, так что измерения, выполненные над одним из них, мгновенно влияют на результаты измерения, выполняемых над другим. Этот вывод не возможно объяснить с точки зрения классической науки, но он полностью согласуется с квантовой механикой.

Во вторых, фотон – квант электромагнитного излучения – может вести себя и как частица, и как волна. В таком неопределенном состоянии он существует до тех пор, пока над ним не проведут какого-то физического измерения».

А вот, что написано в статье Хорган Дж. «Квантовая философия» («В мире науки» №9-10, 1992) о таком странном поведении квантовых объектов:

«Вплоть до настоящего времени эксперименты подтверждают худшие опасения Эйнштейна. Фотоны, нейтроны, и даже целые атомы иногда ведут себя как волны, а иногда – как частицы, однако в действительности они не имеют никакой определенной формы до тех пор, их не подвергают измерениям…

Измерение одного квантового объекта может мгновенно повлиять на другой, расположенный далеко от него. Такое странное поведение может встречаться не только в микромире, но и у достаточно больших объектов, видимых невооруженным глазом. Эти открытия стимулировали возрождение интереса к определенной трактовке (интерпретации) квантовой механики, где делаются попытки ввести её в разумные рамки. Но существующие в настоящее время интерпретации выглядят какими угодно, только не разумными.
В некоторых из них предлагается концепция «множественности миров», в других требуется поверить в логику, допускающую, чтобы два противоположных по смыслу утверждения были истинны».

Нужно отметить, что из уравнений квантовой механики действительно вытекает «шизофренический» (термин из статьи Бора - Бор Н, Избранные научные труды. т.2. М. Наука 1971, с.417) характер квантовых процессов. И в этом смысле квантовая механика является вполне законченной теорией, в полном мере описывающей всю необычность поведения квантовых объектов. Тем не менее, вопрос о физическом смысле квантовых явлений и о причинах странного поведения квантовых объектов до сих пор остается открытым. Остается открытым вопрос о том, что физически представляет собой квантовый объект до тех пор, пока над ним не произведено измерение (наблюдение).

Чтобы лучше разобраться в особенностях квантовой механики, следует выяснить, чем именно квантовая механика отличается от классической и что в ней наиболее противоречит здравому смыслу.
…»
____________
На этом я временно прерву мысли В.Л. Янчилина.
Продолжение следует…