Угловой момент является одним из фундаментальных понятий в физике, как классической, так и квантовой. В классической физике угловой момент связан с движением тел в пространстве и описывается через векторное произведение радиус-вектора и импульса. В квантовой физике угловой момент описывается через операторы и квантован. Основной целью данной статьи является рассмотрение основных различий в определении, описании и интерпретации углового момента в классической и квантовой физике. Анализируется структура углового момента в двух этих теориях, принципы квантования и его связь с фундаментальными законами симметрии.
Угловой момент является одним из фундаментальных понятий в физике, как классической, так и квантовой. В классической физике угловой момент связан с движением тел в пространстве и описывается через векторное произведение радиус-вектора и импульса. В квантовой физике угловой момент описывается через операторы и квантован. Основной целью данной статьи является рассмотрение основных различий в определении, описании и интерпретации углового момента в классической и квантовой физике. Анализируется структура углового момента в двух этих теориях, принципы квантования и его связь с фундаментальными законами симметрии.
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.
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.
Показана еще одна причина пространственного квантования проекции углового момента в магнитном поле. Квантовый «магический» угол прецессии углового момента соответствует экстремальной энергии взаимодействия его магнитного момента с внешним магнитным полем и индуцированным прецессией магнитным моментом, что приводит к образованию дискретных уровней энергии в атомах и ядрах с образованием физических кубитов. Сделан вывод по устойчивости физических кубитов к помехам в зависимости от квантового числа и угловой скорости прецессии углового момента.
Рассматриваются общепринятые ключевые понятия копенгагенской интерпретации квантовой механики: волновая функция и ее коллапс, наблюдение. Формулируются три тезиса, уточняющие взаимоотношения понятий волновой функции и наблюдения. Указывается на необходимость проведения границы между волновой функцией как средством описания квантовой системы в абстрактном математическом пространстве и эволюцией квантовой системы в физическом мире. Снимается представление о коллапсе волновой функции в момент наблюдения как о ее разрушении. Предлагаемый подход применяется к анализу классического эксперимента Юнга с двумя щелями. Приводится наглядное объяснение эффекта исчезновения интерференционной картины в эксперименте Юнга при любой попытке наблюдения за траекторией частиц в окрестности щелей. Обсуждается взаимосвязь наблюдения и информации о состоянии квантовой системы. В качестве одного из выводов излагаемого подхода высказывается мнение о парадоксе кота Шредингера.
В статье рассматривается понятие момента импульса в квантовой механике, являющееся фундаментальной характеристикой микрочастиц. Описываются операторы момента импульса, их квантование и коммутационные соотношения. Особое внимание уделено различию между орбитальным моментом импульса, возникающим вследствие движения частицы в пространстве, и спином — внутренним моментом импульса, не связанным с пространственным положением. Приводятся собственные значения операторов момента импульса и проекции на оси, обсуждаются их физические интерпретации. Важное место занимают сферические гармоники как решение задач с центральными силами, а также роль момента импульса в симметриях квантовых систем.
Предлагаемая книга состоит из двух частей и посвящена систематическому анализу квантовой механики и современной теории электромагнитных явлений. Обсуждаются некоторые некорректности применения математики в теоретической физике. В данной первой части подробно разбираются базовые понятия квантовой механики, её аппарат, методы и применения и демонстрируется их необоснованность, а часто и внутренняя противоречивость наиболее распространённой версии - копенгагенской интерпретации квантовой механики. Книга содержит критический анализ экспериментов, положенных в основу данной теории. Всё это в совокупности доказывает, что общепринятая версия квантовой механики представляет собой временную конструкцию, и требуется создание новой непротиворечивой теории микромира. Также в книге обсуждаются некоторые альтернативные идеи, применимые к микромиру. Данная книга может оказаться полезной для студентов, аспирантов, преподавателей, научно-технических работников и всех, кто интересуется основаниями физики. Здесь помещена допечатная версия книги. В печатном виде книгу можно приобрести в редакции: http://urss.ru/cgi-bin/db.pl?lang=Ru&blang=ru&page=Book&id=180585