apoudy (apoudy) wrote in science_freaks,
apoudy
apoudy
science_freaks

Categories:

Авгиевы конюшни

К вопросу о правильной популяризации физики: не было ли бы бы полезным очистить популярные описания достижений физики от некорректных формулировок, ошибок, фантазий и т.п.? Конкретно интересует КМ, ссылки на которую давно уже используют даже в доказательствах существования бога («ученые доказали...») журналисты и православные физики. Поскольку КМ вопрос сложный, предлагаю начать с чего попроще: принципа неопределенности. В конце концов, начнет журналист или студент-философ искать популярное объяснение и наткнется чёрти знает на что.

По порядку: математическая часть определения из БЭС (bse.sci-lib.com/article081150.html) вполне себе ничего, разве что умалчивается система отсчета и ничего не говорится собственно об открытии: операторах, матричной механике и т.п. - но эту часть и так читать не станут. А вот там, где начинают объяснять формулы, читаем: «Никакой эксперимент не может привести к одновременно точному измерению таких динамических переменных». Т.е. появляется слово "одновременно", которое никакого отношения к делу не имеет, и всплывает уже в совсем подозрительных формулировках на других сайтах и в литературе (nuclphys.sinp.msu.ru/enc/e054.htm). Т.е., честно так, у журналиста или студента возникает следующее впечатление: «одновременно измерить нельзя - видимо можно неодновременно, раз делают акцент». Далее идет шифрованное сообщение: «Состояние частицы полностью определяется волновой функцией. Частица может быть обнаружена в любой точке пространства, в которой волновая функция отлична от нуля. Поэтому результаты экспериментов по определению, например, координаты, имеют вероятностный характер. Это означает, что при проведении серии одинаковых опытов над одинаковыми системами получаются каждый раз, вообще говоря, разные значения.» И хотя дальше пытаются разъяснить, всё равно непонятно, зачем давать повод думать, что частица - это некая волновая функция. Тут вот, кстати, вопрос: есть магическое понятие свёртки из копенгагенской интерпретации, и есть конкретные опыты или лекция Фейнмана, например, где он говорит: «нет, нет... забудьте, нет никакой волны. частица - это совершенно точно частица, и фотоумножитель дает "тик... тик .... тик-тик... тик"» (video.google.com/videoplay). Совершенно понятно, что если говорить о свертках, частицах, пролетающих через 2 дырки и т.п., можно представить, что будет написано в глянцевом журнале, рассказано по ТВ, и какие далеко идущие аналогии могут быть сделаны.

Ну ладно, текст из БЭС появится в каждом реферате, но мнение человек будет составлять по Википедии. Конечно, по сравнению со многими другими ресурсами статья http://ru.wikipedia.org/wiki/Принцип_неопределённости_Гейзенберга написана на уровне. Даже упоминаются «частые неправильные понимания». Но можно и лучше. Например, написано: «Отношения неопределённости Гейзенберга — это теоретический предел точности любых измерений», т.е. сразу вижу картинку: «преподаватель философии: а вот насколько точно можно измерить расстояние до Солнца? студент: как угодно точно! преподаватель: нет! нет! есть соотношение неопределенностей!» (ну полный бред, понятно), или даже так: «аргумент: КМ подтверждается очень точно, например в измерении магнитного момента электрона там точность... ответ: да что вы мне тут - ничего нельзя измерить так точно, это даже в Википедии написано». Нахрена это писать? Идем дальше: «Существует точная, количественная аналогия между отношениями неопределённости Гейзенберга и свойствами волн или сигналов. ... Временно́е положение и частота волны во времени походят на координату и импульс частицы в пространстве.» Т.е. в попытке объяснить и провести аналогии дали пищу недоразумениям. Опять частица стала волной вероятности, опять эфир с его абсолютной системой отсчета + "временно́е положение".

Ах, ах, вот бы выработать нормальные корректные формулировки и повесить на видном месте. Осилим?

Еще больше мне не нравится: «картина (распределение вероятности) произведённая миллионами фотонов, дифрагирующими через щель может быть вычислена при помощи квантовой механики, но точный путь каждого фотона не может быть предсказан никаким известным методом», т.е. от принципа неопределенности рассказ уходит к траекториям, к интерпретации КМ, а про интерпретацию самого принципа так ничего и не говорится. Уже забыли про ансамбли. И почему-то ничего о парадоксе ЭПР, ничего о физическом вакууме.

Кстати, может кто-нибудь внятно объяснить, откуда берется и чем обосновано мнение (а то, может, я неправ сильно): "Теперь про "ансамбль частиц": да, это удивительно, но одна единственная микрочастица ведёт себя в точности так же, как целый ансамбль таких же частиц. Может быть Вы и правы, что "понятие "вероятность" в принципе к единичным событиям не относится", но только в том случае, когда имеете в виду события относящиеся к классическим объектам."? (как раз по теме нашел: http://ru.wikipedia.org/wiki/Обсуждение_участника:Kzv)

Собственно, для начала я предлагаю составить список того, чем действительно является принцип неопределенности и что из него следует - уже на этом этапе можно посраться серьезно. Мои кандидаты:
  1. ПНГ выражается в виде существования для некоторых пар физических величин некоммутирующих операторов, математически описывающих процессы измерения этих величин для квантовой системы, где квантовая система - специальное понятие, означающее фиксацию определенного набора критериев (квантовые числа и т.п.), которым должны удовлетворять интересующие части физического объекта (тестовой установки, устройства и т.п., на бытовом уровне - условия задачи);
  2. На практике это означает, что для конкретного экземпляра квантовой системы эти величины связаны в том смысле, что в рамках КМ о них нельзя говорить как о независимых - вне зависимости от порядка, в котором производятся измерения и временного промежутка между ними (при условии, что между измерениями не происходит других квантовых событий) значение одной величины так отражается на значении другой, что результат измерения не будет соответствовать законам сохранения, если не принять, что эти результаты имеют такую-то вот погрешность. А если принять, то теория верна. Но это не трюк, т.к. у него есть далеко идущие последствия - в попытках понять трюк это или нет придумали много опытов, которые дали потрясающие результаты;
  3. В некоторых случаях можно считать, что всё это результат изменения состояния экземпляра квантовой системы в результате измерения, но с позиций математической части теории и вообще гораздо чаще это можно рассматривать как фундаментальную связанность таких пар величин, на бытовом уровне: «чем меньше размером, тем сложнее попасть, и наоборот»;
  4. Неведомая таинственная продерура, в результате которой результат измерения на ансамбле приводит к такому соотношению, математически идентичен процессу, в результате которого в КМ "случайные" траектории частиц на большой выборке чудесным образом всегда приводят к интеренференционной картине. На бытовом уровне: как бы деньги ни тратил, к концу месяца аккурат вся зарплата закончилась.

Попытка №2:
«Принцип неопределенности Гейзенберга задает ограничения на описание движения квантовой системы в терминах классической механики, таких как масса, координата, скорость движения и т.п.  В частности он постулирует, что одновременное задание координаты и импульса в каждый момент времени не имеет физического смысла для любой квантовой системы, начиная от вакуума или отдельной частицы, и заканчивая системами из множества частиц, таких как атомы или звездные системы. В квантовой механике движение описывается не траекторией, в каждой точке которой известны скорость и направление, а волновой функцией, для которой положение, скорость движения, направление и другие классические величины, взятые все вместе и одновременно, могут быть известны только до некоторой степени или даже вовсе не иметь самостоятельного значения, т.к. они связаны в соотношениях неопределенности вида ... . Соотношения неопределенности численно отражают насколько адекватно движение квантовой системы может быть описано как классическое движение материальной точки.  Принцип гласит, что значения таких связанных величин для одного и того же момента времени - измеренные непосредственно, вычисленные по данным многоступенчатого опыта или из каких-то других соображений, - не могут считаться правильными или точными, если они противоречат соотношениям неопределенности.  Для «больших» и нагретых систем, которые фактически изучает классическая физика, называя их «телами», вводимые принципом ограничения практически незаметны.  Но они становятся существенными при переходе к малым размерам или особым квантовым состояниям. Физические следствия соотношений выражаются в том, что естественные или искусственные ограничения на один из физических параметров неизбежно влияют на связанный (например, после некоторого предела, чем уже мы делаем дырочку для пролета частиц, тем из большей области они начинают в неё прилетать, и тем по большей затем рассеиваются).»

Какие у кого будут комментарии и исправления?
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 236 comments