Исследована квантовая динамика пульсирующей капли ртути. Показано, что энергетическая характеристика пульсирующей капли ртути может квантоваться, поэтому она способна генерировать электромагнитное излучение с дискретным спектром, что позволит создать квантовый генератор и усилитель радиоволн. Существование квантового решения классического уравнения Ньютона обусловлено нестационарностью потенциала соответствующего типа и теоремой Эренфеста. При этом соответствующее решение не зависит от постоянной Планка. Квантовые решения уравнений классической физики обладают всеми атрибутами квантовой механики: корпускулярно-волновым дуализмом, принципом неопределенности, принципом суперпозиции, принципом причинности, квантовой интерференцией, излучением с дискретным спектром, туннелированием, спиновыми эффектами.
Исследована квантовая динамика пульсирующей капли ртути. Показано, что энергетическая характеристика пульсирующей капли ртути может квантоваться, поэтому она способна генерировать электромагнитное излучение с дискретным спектром, что позволит создать квантовый генератор и усилитель радиоволн. Существование квантового решения классического уравнения Ньютона обусловлено нестационарностью потенциала соответствующего типа и теоремой Эренфеста. При этом соответствующее решение не зависит от постоянной Планка. Квантовые решения уравнений классической физики обладают всеми атрибутами квантовой механики: корпускулярно-волновым дуализмом, принципом неопределенности, принципом суперпозиции, принципом причинности, квантовой интерференцией, излучением с дискретным спектром, туннелированием, спиновыми эффектами.
Осуществлено вторично-квантованное рассмотрение решения уравнения классической механики. Показано, что вся информация о многочастичном процессе рождении пар скалярных частиц нестационарным потенциальным барьером содержится в решениях одночастичного уравнения Ньютона. При этом соответствующее решение не зависит от постоянной Планка. Показано, что для любой пространственной квантовой задачи существует временной «классический» аналог. Полученные результаты могут быть использованы в квантовой геометродинамике.
Для процесса внутрирезонаторной генерации субгармоники исследована динамика корреляции флуктуаций числа фотонов взаимодействующих мод. Показано, что эта корреляция сильно зависит от коэффициента нелинейной связи между модами. В случае малых коэффициентов связи корреляция флуктуаций числа фотонов мала. При росте коэффициента связи корреляция растет (состояние подсистем начинает перепутываться) и, начиная от некторого значения коэффициента связи, при его дальнейшем росте начинает заново уменьшаться, и постепенно стремится к нулю (перепутанность между состояниями подсистем уменьшается). Исследована также квантовая динамика числа фотонов, квантовой энтропии и функции Вигнера стационарного состояния фундаментальной моды и моды субгармоники. Показано, что динамики этих величин тоже сильно зависят от значения коэффициента связи между взаимодействующими модами. Для больших значений коэффициента связи между модами показано, что мода субгармоники в больших временах взаимодействия локализуется в двухкомпонентном состоянии с одинаковой вероятностью обнаружения моды в каждой компоненте состояния. Квантовая энтропия этого состояния меньше максимальной энтропии двухкомпонентного состояния ln2, что показывает наличие квантово-механической интерференции между компонентами состояния моды субгармоники.
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.
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
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.
Присущие микрочастицам корпускулярно-волновые (КВ) величины и корпускулярно-волновой дуализм (КВД) привели меня к мысли, что микрочастицы являются КВ объектами и им присущи КВ величины. А КВ величинами микрочастиц оказались постоянная Планка и связанные с ней другие константы. КВ величины микрочастиц, будучи константами, оказались замкнутыми по отношению к базисным пространствам Евклида, Минковского и Клейна-Гордона и по отношению к ним проявлялись ввиде внепространственных величин, хотя в это время сами микрочастицы находились непосредственно в рамках базисных пространств. При этом, микрочастицы, также, являлись замкнутыми объектами по отношению к окружающему миру и их невозможно было фиксировать без внешнего воздействия. По этой же причине, невозможно было выяснить местоположению микрочастиц, а потому, требовалась вероятностная волновая функция для определения их местоположения. Вдобавок, существования у замкнутых КВ величин внутренних сомножителей позволяла им проявлятся в рамках базисных пространств ввиде внутри пространственных (ВП) корпускулярных, смешанных и волновых величин. В свете данного новшества корпускулярные величины классической механики Ньютона (КМН) и волновые величины волновой оптики оказались ВП величинами, а сами КМН и волновая оптика ВП теориями физики. Поэтому, выяснилось, что предложенный Эйнштейном метод дополнения корпускулярных величин КМН волновыми величинами волновой оптики являлась недостаточным методом для описания замкнутых КВ величин микрочастиц. Также, удалось выяснить, что созданное Шрёдингером волновая квантовая механика (ВКМ) нерелятивистского электрона (НЭ) на самом деле являлась неполной частью корпускулярно-волновой механики (КВМ) НЭ. Таким образом, вплоть до наших дней в физике были известны корпускулярные величины КМН и волновые величины волновой оптики, а мне удалось обнаружить, что кроме них имеются неизвестные вплоть до наших дней в физике замкнутые КВ величины КВМ.