Рассмотрены проблемы, возникающие при изложении принципов квантовой физики в курсе общей физики в связи с доказательством неравенств Белла и экспериментальной проверкой их нарушения. Приводится критика некоторых ошибочных или неточных утверждений, имеющихся в современных учебниках общей физики. Предлагаются рекомендации по их устранению.
Рассмотрены проблемы, возникающие при изложении принципов квантовой физики в курсе общей физики в связи с доказательством неравенств Белла и экспериментальной проверкой их нарушения. Приводится критика некоторых ошибочных или неточных утверждений, имеющихся в современных учебниках общей физики. Предлагаются рекомендации по их устранению.
Пособие посвящено изучению фундаментальных вопросов квантовой механики и описанию принципиально нового типа вычислений – квантовых вычислений. Представлены фундаментальные постулаты квантовой механики и даны основы квантовых вычислений с применением квантовых симуляторов. Для специалистов в различных областях теоретической и экспериментальной физики, медицинской биофизики, информатики и компьютерного моделирования, аспирантов и студентов вузов естественнонаучных и физико-технических направлений подготовки.
В статье подвергается критике необоснованное внедрение принципов квантовой механики в биологию и медицину, а именно принципа квантования, принципа неопределенности Гейзенберга и принципа корпускулярно-волнового дуализма. Рассмотрено значение этих принципов в современной физике, затем описаны представления некоторых исследователей о том, как эти принципы могут быть использованы в биологии и медицине. Показано, что квантово-механические представления не могут играть существенной роли в биологической науке, за исключением случаев рассмотрения строения живых систем на субмолекулярном уровне. В конце статьи даются собственные представления авторов о соответствии биологических явлений некоторым квантово-механическим принципам. Принципу квантования соответствует дискретность живых систем, однако на этом соответствие заканчивается, поскольку живая система не является в отличие от квантов неделимой, ее структура известна, поэтому живая система не может быть названа элементарной в отличие от элементарных частиц, структура которых в настоящее время еще неизвестна. Принцип неопределенности корректно трансформирован Рашмером в принцип биологической неопределенности, заключающийся в невозможности точно предсказать поведение конкретной живой системы при внешних воздействиях (например, при введении медикаментов), а также в том, что неопределенностью состояния обладает не одна живая система, а их большая совокупность, что делает медицину как науку статистической, а как профессию — искусством. Корпускулярно-волновому дуализму можно привести в соответствие невозможность измерения параметров живой системы без влияния на них, а также биологическое явление, известное как «волны жизни».
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.
Формирование основ квантовой механики у студентов невозможно без приобретения ими знаний и умений для решения соответствующих задач по данному разделу теоретической физики. Вместе с тем, в квантовой механике точное решение задач не всегда возможно, особенно если это нестационарные и многочастичные задачи. Разработаны различные приближенные методы (теория возмущений, вариационный метод, квазиклассическое и адиабатическое приближения) для решения квантовомеханических задач.В некоторых случаях возможно сведение задач, которые изучаются в стандартном курсе квантовой механики, к решению одномерного уравнения Шредингера, но метод разделения переменных является, по сути, исключительным, и подобные решения могут иметь особые свойства, не характерные для решений общего вида. Количество методов решения, применяемых к этому классу задач, ограничено. В данной статье показано, что ряд основных представлений квантовой механики может быть сформирован у студентов без предварительного изучения её математического аппарата, путём использования волн де Бройля.
Практикум включает обсуждение основных физических законов и соотношений, на основе которых проводится подробный анализ и решение большого числа задач и примеров. Книга предназначена для студентов, обучающихся на физических и инженерно-физических направлениях подготовки, изучающих курс общей физики в соответствии с рабочей программой курса «Физика» и образовательными стандартами. Использование студентами настоящего практикума позволит улучшить уровень их подготовки по данному разделу курса.
В работе рассматривается проверяемая гипотеза о том, что измерительная метка в двухщелевом эксперименте может не только обеспечивать различимость путей и уменьшать видимость интерференции, но и оказывать дополнительное физически направляющее воздействие на квантовое состояние фотона, проявляющееся как фазовый или поперечный импульсный сдвиг. Предлагается экспериментальная схема с изменением поляризационной метки в одной из щелей и регистрацией положения интерференционных максимумов. Стандартная модель предсказывает изменение контраста полос без их смещения при отсутствии дополнительной разности фаз. Гипотеза предполагает возможность остаточного систематического смещения интерференционной картины после учёта известных оптических эффектов, включая фазовую задержку, преломление, наклон элементов и геометрическую фазу Панча—Ратнама—Берри. Работа не заявляет об опровержении квантовой механики, а формулирует экспериментально проверяемое предположение и критерии его подтверждения или опровержения.