АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ОПИСАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ОСНОВАННЫЕ НА ТЕОРИИ ВОЗМУЩЕНИЙ В квантовой физике теория возмущений до какого-либо конечного порядка по константе связи содержит в себе неположительно определенное скалярное произведение физических волновых функций или неунитарную эволюцию состояний.Из-за этого нельзя считать ее согласованной теорией, описывающей реальность.Эта проблема решается за счет модификации скалярного произведения волновых функций и умножения динамических переменных.Полученные решения могут быть использованы для альтернативного описания квантовых физических систем, согласующегося с экспериментом с заданной точностью.
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ОПИСАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ, ОСНОВАННЫЕ НА ТЕОРИИ ВОЗМУЩЕНИЙ В квантовой физике теория возмущений до какого-либо конечного порядка по константе связи содержит в себе неположительно определенное скалярное произведение физических волновых функций или неунитарную эволюцию состояний.Из-за этого нельзя считать ее согласованной теорией, описывающей реальность.Эта проблема решается за счет модификации скалярного произведения волновых функций и умножения динамических переменных.Полученные решения могут быть использованы для альтернативного описания квантовых физических систем, согласующегося с экспериментом с заданной точностью.
Проблема квантового измерения остаётся одной из центральных нерешённых проблем физики спустя почти столетие после создания квантовой механики. Существующие интерпретации либо требуют введения наблюдателя как причины коллапса волновой функции, либо постулируют бесконечное множество ненаблюдаемых вселенных, либо описывают потерю когерентности, но не объясняют сам механизм выбора. В работе предложена теоретическая модель, в которой коллапс волновой функции рассматривается как объективный физический процесс селекции, а не как следствие измерения. Модель вводит минимальный набор базовых элементов, необходимых для описания этого процесса, и показывает, что они образуют замкнутую архитектуру, совместимую со стандартной квантовой механикой. Показано, что модель не противоречит ни одной из фундаментальных физических теорий. Она предлагает решение информационного парадокса чёрных дыр, даёт новую интерпретацию квантовой запутанности, суперпозиции и декогеренции, а также объясняет парадокс Уэбба и природу тёмной материи в рамках циклической космологии. Модель фальсифицируема. Предложены конкретные экспериментальные методы проверки, включая поиск энергетического следа акта селекции, анализ статистических аномалий в прецизионных квантовых экспериментах и поиск темпоральных корреляций.
Работа посвящена методике изучения явления квантовой запутанности в курсе квантовой механики для студентов специальности "физика". Показано, что студентам университетов важно знать о квантовой запутанности, являющейся ключевой частью квантовой механики, поскольку она необходима для понимания различных трактовок квантовой механики и будущих технологий, связанных с этой областью. Эксперименты, проведенные на интерферометре Маха-Цендера, являются одним из множества экспериментов, которые убедили физиков в том, что квантовая механика не может быть описана с точки зрения классической механики. В случае изучаемого явления фотон не следует по одной определенной траектории, а должен описываться в терминах квантовой суперпозиции множества траекторий. Предлагается изучение феномена квантовой запутанности после освоения таких тем, как постулаты квантовой механики, уравнение Шредингера, принцип суперпозиции, проблема измерения, а также после решения известных традиционных задач, касающихся квазиклассического случая. Эти темы создают необходимый фон и мотивацию для понимания концепции запутанности и её последствий для квантовых систем. В качестве экспериментальной техники предлагается демонстрация работы самого простого интерферометра Маха-Цендера, изготовленного фирмой LD Didactic GmbH. Для компьютерной демонстрации изучаемого явления используется система компьютерной алгебры Mathematica и продукты фирмы Wolfram. В результате этого становится возможным наглядно показать, что квантовые частицы могут находиться в состоянии суперпозиции, и, таким образом, используемый интерферометр является мощным инструментом для выявления фундаментальной природы квантовой механики.
Работа выдвигает гипотезу, что волновая функция может быть представлена в виде произведения бесконечного ряда волновых функций, которые отражают динамику элементарного объекта, например, электрона, на соответствующем масштабе. Подобный ряд является свидетельством алокальности системы и её присутствия на всех масштабах взаимодействия. Например, такую структуру имеет известная функция Блоха, состоящая из произведения собственной волновой функции ячейки Бриллюэна и собственной функции соответствующей кристаллу. В случае свободной частицы такой ряд волновых функций появляется при разложении релятивистской энергии в ряд Тейлора по степеням отношения скорости частицы к скорости света. При этом первыми членами такого ряда, являются функции, соответствующие волнам Комптона и де Бройля.
Рассматривается проблема трактовки понятия “реальность”, а также её методологическое представление в физике и психологии. Обсуждаются различные подходы к вопросу о существовании “объективной реальности”, независимой от позиции наблюдателя. С точки зрения А. Эйнштейна, единственной задачей науки является определение “того, что есть”, а с точки зрения Н. Бора и В. Гейзенберга, переход от возможного к реальному происходит во время акта наблюдения, и нет независимой от наблюдателя реальности. Более сильное выражение последней позиции заключено в утверждениях Р. Пенроуза и М.Б. Менского об участии сознания в редукции волновой функции. С позиции психологической науки авторы статьи рассматривают данную проблему как переход в описании мира от языка волновых процессов, обладающих “связностью” или “спутанностью” (язык гильбертовых пространств, на котором “говорит” бессознательное), к предметному языку сознания, для которого процессы более адекватно описываются в пространстве-времени с соответствующей метрикой (Евклида, Лобачевского или Римана).
В данном учебном пособии, предназначенном для студентов технических университетов, предложена современная трактовка квантовой механики и ее формальная схема. Из материала полностью исключены традиционные для большинства изданий по этой теме полуклассические (полуквантовые) положения, являвшиеся в свое время переходными. Дан общий алгоритм расчета физических характеристик квантовых систем. Рассмотрен метод Гиббса в статистической физике и его применение для определения физических характеристик различных макроскопических систем. В работе особо подчеркивается роль вероятностных законов, лежащих в основе описания закономерностей микро- и макромира.
В статье рассматриваются парадоксы квантовой механики с точки зрения психологии восприятия. Одним из наиболее существенных является влияние наблюдателя на результат квантового измерения, связанный с так называемой редукцией волновой функции, о котором писал еще Норберт Винер в своей фундаментальной работе «Математические основы квантовой механики». Основной проблемой здесь является то, что этот процесс не описывается в парадигме и средствами квантовой физики. Однако и влияние сознания наблюдателя на физический процесс, который рассматривается многими, также создает парадокс. Если есть такое взаимодействие, оно должно проходить по физическим законам, но это не приведет к редукции волновой функции. Если же это не физический фактор, то он не может воздействовать на физическую систему. В настоящей работе рассматривается модель трансляции информации о реальности из системы бессознательного, представленного в виде состояний в пространстве Гильберта, в сознание в виде объектного пространственно-временного представления. Отметим, что квантовая система описывается волновой функцией, которая представлена в многомерном пространстве Гильберта, причем представление реальности в этом пространстве дает эффекты, схожие с явлениями нашего бессознательного. Напротив, в сознании реальность представлена в физическом пространстве-времени в объектном виде. Преобразование одного представления в другое дает те же соотношения неопределенности и другие эффекты, что и квантовая механика. Поскольку для системы сознания источником новой информации является то, что находится за его границей, если «не вводить лишних сущностей», единственную реальностью для него составляет бессознательное. Причем индивидуальные сознания могут быть связаны с коллективным бессознательным, как это предполагали психолог К. Юнг и физик В. Паули.