В пособии рассматриваются дополнительные главы к курсу физики, при решении задач внимание уделяется причинам необходимости появления квантования физических величин в микромире. Задачи разбираются с упором на операторный метод. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 14.03.01 «Ядерная энергетика и теплофизика», 14.05.02 «Атомные станции: проектирование, эксплуатация и инжиниринг», может быть использовано для студентов, обучающихся по направлениям 03.03.02 «Физика», 01.03.03 «Механика и математическое моделирование», 01.03.02 «Прикладная математика и информатика», 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов», 22.03.02 «Металлургия», 03.04.01_6 «Физика и прикладная математика в науке и образовании», а также предназначено для самостоятельной работы студентов и рекомендуется к использованию преподавателям физики. Пособие рекомендовано к изданию кафедрой физики института физики и математики СПбПУ и подготовлено в рамках поддержки фундаментальных дисциплин.
В пособии рассматриваются дополнительные главы к курсу физики, при решении задач внимание уделяется причинам необходимости появления квантования физических величин в микромире. Задачи разбираются с упором на операторный метод. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 14.03.01 «Ядерная энергетика и теплофизика», 14.05.02 «Атомные станции: проектирование, эксплуатация и инжиниринг», может быть использовано для студентов, обучающихся по направлениям 03.03.02 «Физика», 01.03.03 «Механика и математическое моделирование», 01.03.02 «Прикладная математика и информатика», 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов», 22.03.02 «Металлургия», 03.04.01_6 «Физика и прикладная математика в науке и образовании», а также предназначено для самостоятельной работы студентов и рекомендуется к использованию преподавателям физики. Пособие рекомендовано к изданию кафедрой физики института физики и математики СПбПУ и подготовлено в рамках поддержки фундаментальных дисциплин.
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.
Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлениям подготовки бакалавров 16.03.01 – «Техническая физика» и по направлениям подготовки магистров 16.04.01 – «Техническая физика». Пособие посвящено теме квантовой природы электромагнитного излучения оптического и рентгеновского диапазонов. Прослеживается эволюция теорий взаимодействия излучения с веществом – от описания спектров равновесного теплового излучения моделью Планка до квантовой электродинамики. Показано, как объяснение новых результатов исследований физиков-экспериментаторов требовало постоянного пересмотра теоретических моделей и все большего отхода от представлений классической физики. Приводится также описание ряда современных приборов (лазеров, спектрометров и др.), принцип действия которых основан на использовании квантовой природы электромагнитного излучения. Издание предназначено для студентов младших курсов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Техническая физика» и смежным специальностям.
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.
МЕТОД КОМПЛЕКСНОГО РОСТКА МАСЛОВА ДЛЯ СИСТЕМ СО СВЯЗЯМИ ВТОРОГО РОДА Исследуется квазиклассическая механика систем со связями второго рода.Предполагается, что квантовая механика такой системы строится с помощью метода Баталина-Фрадкина-Тютина, основанного на введении дополнительных координат и импульсов и превращении связей второго рода в связи первого рода.Также предполагается, что расширенная система проквантована методом алгебраического квантования.Квазиклассическое приближение строится с помощью теории комплексного ростка Маслова.Исследуются квазиклассические состояния для системы со связями второго рода, их скалярное произведение и действие квазиклассических наблюдаемых величин в первом порядке квазиклассического разложения.Рассмотрено преобразование квазиклассических состояний в ходе эволюции. Ключевые слова: системы со
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.
Статья посвящена анализу фундаментальных принципов квантовых вычислений: квантовый бит, суперпозиция, основные квантовые элементы. Актуальность работы обоснована тем, что ряд задач не может быть решен с помощью классических вычислительных машин. В результате поиска решения данной проблемы возникла квантовая информатика. В данной статье рассматривается возможность создания программы, позволяющей моделировать квантовые вычисления, а именно, квантовый алгоритм Саймона на классическом компьютере. Квантовый алгоритм Саймона, позволяет определить период некоторой функции за линейное количество вызовов этой функции.