Аннотация. Принцип наименьшего действия используется во многих областях теоретической физики – в теоретической механике, в электродинамике, в общей теории относительности, в квантовой механике. В начале ХХ века М. Планк открыл квант действия. Однако до сих пор действие и принцип наименьшего действия не имеют единого физического смысла. Целью настоящей работы является интерпретация принципа наименьшего действия на примере моделирования локализации и движения свободной частицы. При моделировании использована идея проявления реальности в результате наложения систем. Движение частицы в пространстве Минковского моделировано наложениемнезависимых подсистем. Введено однородное пространство возможных состояний (или возможных подсистем), где возможные подсистемы не пересекаются (не наложены), а расположены последовательно относительно друг друга. Показано, что движение свободной частицы в пространстве Минковского можно рассматривать как распространение плоской волны впространстве возможных подсистем с определенной фазовой скоростью. При этом в нерелятивистском приближении волна совпадает с волной де Бройля, где фазовая скорость равна скорости частицы в пространстве Минковского. В случае учета конечной скорости распространения взаимодействия релятивистские эффектыотчетливо проявляются в пространстве возможных подсистем. На основе предложенного подхода из квантовых представлений движения частицы выведены основные уравнения релятивистской динамики. Дана интерпретация фазовой скорости движения частицы, с которой связано отрицательное значение лагранжиана свободной частицы. Выявлена связь между действием свободной частицы в релятивистской динамике и действием волныде Бройля. Рассмотрена возможность обобщения принципа наименьшего действия в пространстве возможных подсистем, из которого следуют принцип Ферма и принцип Мопертюи. Предлагаемое представление не противоречит таким популярным в настоящее время фундаментальным принципам, как квантовая запутанностьи квантовая нелокальность, а, наоборот, предполагает наличие этих феноменов.
Аннотация. Принцип наименьшего действия используется во многих областях теоретической физики – в теоретической механике, в электродинамике, в общей теории относительности, в квантовой механике. В начале ХХ века М. Планк открыл квант действия. Однако до сих пор действие и принцип наименьшего действия не имеют единого физического смысла. Целью настоящей работы является интерпретация принципа наименьшего действия на примере моделирования локализации и движения свободной частицы. При моделировании использована идея проявления реальности в результате наложения систем. Движение частицы в пространстве Минковского моделировано наложениемнезависимых подсистем. Введено однородное пространство возможных состояний (или возможных подсистем), где возможные подсистемы не пересекаются (не наложены), а расположены последовательно относительно друг друга. Показано, что движение свободной частицы в пространстве Минковского можно рассматривать как распространение плоской волны впространстве возможных подсистем с определенной фазовой скоростью. При этом в нерелятивистском приближении волна совпадает с волной де Бройля, где фазовая скорость равна скорости частицы в пространстве Минковского. В случае учета конечной скорости распространения взаимодействия релятивистские эффектыотчетливо проявляются в пространстве возможных подсистем. На основе предложенного подхода из квантовых представлений движения частицы выведены основные уравнения релятивистской динамики. Дана интерпретация фазовой скорости движения частицы, с которой связано отрицательное значение лагранжиана свободной частицы. Выявлена связь между действием свободной частицы в релятивистской динамике и действием волныде Бройля. Рассмотрена возможность обобщения принципа наименьшего действия в пространстве возможных подсистем, из которого следуют принцип Ферма и принцип Мопертюи. Предлагаемое представление не противоречит таким популярным в настоящее время фундаментальным принципам, как квантовая запутанностьи квантовая нелокальность, а, наоборот, предполагает наличие этих феноменов.
Аннотация. При моделировании физических объектов в качестве основного элементавыбирают модель материальной точки. Однако при исследовании фундаментальных структур реальности применение классической модели материальной точки нецелесообразно. Потому что в классической модели материальной точки априори вводится понятие пространства, независящее от нее, что приводит к противоречию с реляционной концепцией пространства и времени.Следует отметить также противоречие, которое возникает при попытке определения«кирпичика» мироздания в виде крохотной частицы с понятием квантовой нелокальности. Экспериментальные исследования, проведенные с целью проверки неравенства Белла доказали, что в фундаментальной структуре реальности имеет место квантовая нелокальность. Этоозначает, что каждая частица имеет некоторую таинственную связь с окружением. Поэтому пространству Минковского требуется обобщение, учитывающее наличие материи. В настоящей работе обобщается пространство Минковского. Вводится пространство состояний – однородное пространство возможных подсистем. Из наложения этих подсистем проявляется пространство Минковского, учитывающее наличие частиц. На примере моделирования локализации и движения свободной частицы показано, что из однородности пространства возможных подсистем следуют однородность и изотропность пространства, однородность времени. При этом однородное пространство проявляется при наложении подсистем однородного пространства состояний. Изотропное пространство проявляется при наложении подсистем под определенными углами. При последовательных переходах из одной подсистемы в другую внутри подсистемы индуцируется однородное время. В результате наложений подсистем и вышеуказанных переходов происходит и локализация частицы в пространстве Минковского. Дано объяснение принципу неопределенности Гейзенберга. Предложено оригинальное определение понятия спина частицы. Симметрии пространства и времени непосредственно связаны с параметрами частицы, а именно с импульсом, спином и энергией. Сохранение этих величин обуславливает свойства симметрии пространства Минковского. Если рассматривается более сложная система, например, из многих частиц,то она находится в запутанном состоянии. В этом случае задача намного усложняется, но идля этой системы также можно ввести волновую функцию. Поэтому предложенный подходпозволяет сказать, что наложение возможных подсистем и самосогласованные переходы из одной возможной подсистемы в другую могут локализовать объекты нашего пространства подобно явлению декогеренции. Abstract. When modeling physical objects, the material point model is chosen as the main element. However, in the study of the fundamental structures of reality, the application of the classicalmodel of the material point is inappropriate. Because, in the classical model of a material point,the concept of space independent of it is introduced a priori, which leads to a contradiction with therelational concept of space and time. It should be noted also the contradiction that occurs when trying to determine the "brick" of the universe in the form of a tiny particle with the concept of quantumnon-locality. Experimental studies to verify Bell's inequality proved that quantum nonlocality takesplace in the fundamental structure of reality. This means that each particle has some mysteriousconnection with the environment. Therefore, Minkowski space requires a generalization taking intoaccount the presence of matter. This paper generalizes the Minkowski space. The state space isintroduced – a homogeneous space of possible subsystems. From the superposition of these subsystems, the Minkowski space appears, taking into account the presence of particles. Using the modeling oflocalization and motion of a free particle as an example, it is shown that the uniformity and isotropyof space, the uniformity of time, follow from the homogeneity of the space of possible subsystems.In this case, a homogeneous space appears when superimposing subsystems of a homogeneousstate space. Isotropic space appears when superimposing subsystems at certain angles. During successive transitions from one subsystem to another, homogeneous time is induced inside the subsystem. As a result of overlapping subsystems and the above transitions, the particle is also localized in Minkowski space. Heisenberg's uncertainty principle is explained. An original definition of the particle spin concept is proposed. The symmetries of space and time are directly related to the parameters of the particle, namely, with momentum, spin and energy. The conservation of these quantities determines the symmetryproperties of Minkowski space. If we consider a more complex system, for example, of many particles,then it is in an entangled state. In this case, the task is much more complicated, but for this system youcan also introduce the wave function. Therefore, the proposed approach allows us to say that theimposition of possible subsystems and self-consistent transitions from one possible subsystem to anothercan localize objects of our space, similar to decoherence.
Среди всех физических теорий квантовая механика считается наиболее полным и глубоким описанием физического мира. Используемый ей понятийный аппарат существенно отличается от представлений классической физики. В самом деле, переход от классической к квантовой физике знаменует подлинную революцию в нашем понимании материального мира. Одно из наиболее ярких различий между классической и квантовой физикой состоит в следующем: классическая механика предполагает, что всем физическим величинам в одно и то же время могут быть приписаны точные значения, тогда как квантовая механика отрицает эту возможность. Хрестоматийный пример положение и импульс частицы. Согласно квантовой механике, чем точнее известна координата частицы, тем менее точно можно сказать, каков ее импульс (и наоборот). Такова упрощенная и предварительная формулировка принципа неопределенности положения и импульса в квантовой механике. Данный принцип сыграл важную роль во многих дискуссиях на тему философского значения квантовой механики, в особенности в дебатах по поводу согласованности т.н. копенгагенской интерпретации, которой придерживались основоположники квантовой механики Вернер Гейзенберг и Нильс Бор. Несомненно, принцип неопределенности вовсе не является единственным концептуальным различием между классической и квантовой физикой: представление квантовой механики о таких понятиях, как (не)локальность, запутанность и тождественность, полностью переворачивают классические воззрения на природу.
О ФИЗИЧЕСКОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ЧАСТИЧНЫХ СЛЕДОВ: ДВЕ НЕСТАНДАРТНЫЕ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ Смешанные состояния вводятся в физике для выражения нашего неведения относительно реального состояния физической системы и представляются в стандартной квантовой механике операторами плотности.Такие операторы также появляются при рассмотрении (чистого) зацепленного состояния составной системы Ω и вычислении частичных следов представляющего ее проекционного оператора.Однако в этом случае они не представляют смешанные состояния (или собственные смеси) подсистем, а несобственные смеси, поскольку выражающие их коэффициенты в выпуклых суммах никогда не несут интерпретацию неведения.Таким образом, подсистемы составной физической системы, находящейся в зацепленном состоянии, нельзя рассматривать как состояния (задача о подсущности).Обсуждаются два альтернативных предложения: в рамках брюссельского подхода и подхода, разработанного в Лечче.Сначала суммируются основные положения первого подхода, согласно которому несобственные смеси можно рассматривать как новые чистые состояния.Затем показано, что согласно второму подходу несобственные смеси также можно рассматривать как истинные (хотя и не чистые) состояния.
Первая не решенная до сих пор проблема теоретической физики – проблема квантовой гравитации – предполагает построение единой теории, объединяющей общую теорию относительности и квантовую теорию. До сих пор все предпринятые попытки ее построения не увенчались успехом. Но похоже, что один специфический ответ на этот вопрос существует, хотя в силу своей природы он не находился в центре внимания исследователей. Анализ логических проблем квантовой теории приводит к обнаружению общих логических оснований теории относительности и квантовой механики. Оказывается, логическая структура обеих дисциплин основывается на конструкции ортомодулярной решетки, а не булевой алгебры, характерной для классической физики. С другой стороны, учитывая, что и квантовая теория, и теория относительности представляют собой неклассические дисциплины, общая для квантовой теории и релятивистской теории ортомодулярная логическая структура, лежащая в основании квантовой логики и каузальной логики пространства-времени, может расцениваться как логическое основание неклассической науки в целом, как характерный признак неклассического типа научной рациональности, позволяющей учитывать связи между знаниями об объекте и характером средств и операций деятельности. Конструкция ортомодулярной решетки используется также и в релятивистской квантовой теории. В этом случае, как показано, например, в работе Марка Хэдли «Логика квантовой механики, выведенная из классической общей относительности» [Hadley, 1997], разумные допущения о роли измерительного прибора приводят к ортомодулярной решетке высказываний, характерной для квантовой логики. При этом ортомодулярная решетка не закладывается в основание теории, но обнаруживается в процессе исследования при детальном анализе. Она присутствует и в квантовой теории, и в теории относительности. Но может ли она лечь в основу единого формализма, дающего решение проблемы квантовой гравитации? Скорее всего, наличие ортомодулярной решеточной структуры в недрах квантовой теории и теории относительности является следствием неклассического характера этих дисциплин: отсутствие выделенной импликации (кондиционала) в ортомодулярной решетке (как показано в работе [Kalmbach, 1974], существует как минимум пять подобных кондиционалов) указывает на необходимость контроля за особенностями наших наблюдений, поскольку неявный выбор «импликативной» связи между квантовыми высказываниями способен повлиять на результаты наблюдения. DOI: 10.21146/2074-1472-2018-24-2-78-84
Считается, что естественные науки исключают возможность произвольного вмешательства в действие законов природы, в связи с чем существование свободы выбора и свободы воли ставится под вопрос. В статье представлено решение этой проблемы на основе квантовой теории. На примере простейшего эксперимента о движении частиц в магнитном поле показано, что в микроскопических процессах свободные решения – то есть решения, не предопределённые никаким алгоритмом природы – происходят постоянно в полном соответствии с законами физики. Эта «квантовая неопределенность», понимаемая как объективная многовариантность будущего, обнаруживает место для свободного выбора в физической картине мира. При этом свобода не противоречит детерминированным законам природы, а дополняет их в соответствии с нормами общечеловеческой этики. Соответственно принцип «психологического детерминизма» Рубинштейна-Брушлинского уточняется на основе квантово-теоретического понятия о вероятностной предопределенности. Статистические закономерности свободных решений при этом описываются обычными математическими средствами квантовой теории. Представленная концепция соотнесена с механизмом самоорганизации сложных систем, экспериментами по нейрофизиологическому предупреждению произвольных решений, а также со свободой выбора в других формах жизни.
Показано, что наряду с эволюционным механизмом изменения волновой функции квантовой частицы волновое уравнение в интегральном виде содержит также и математический механизм, позволяющий описать редукцию волновой функции как физический процесс.Такое описание представлено для процесса пространственной локализации квантовой частицы при измерении её координаты и показано, что в результате взаимодействия квантовой частицы со специфическим макроскопическим объектом измерительным прибором возникает коллапс волновой функции.Математический образ этого физического явления имеет вид мгновенной редукции множества виртуальных траекторий движения квантовой частицы к их подмножеству, определяемому условиями измерения, при возникновении макроскопических изменений в приборе.В традиционной квантовой механике такой редукции должна соответствовать не эволюция вектора состояния в гильбертовом пространстве, а коллапс самого гильбертова пространства.