Сто лет недосказанности: Квантовая механика для всех в 25 эссе - Семихатов Алексей
Сто лет недосказанности: Квантовая механика для всех в 25 эссе читать книгу онлайн
Квантовая механика – самый точный из известных человечеству способов описания мира на той фундаментальной глубине, которая определяет его структуру, но недоступна прямому наблюдению. Только благодаря квантовой природе удается существовать атомам, людям, звездам и почти всему остальному. Квантовые эффекты, которые уже задействованы в технологиях, максимально приближаются к нашим представлениям о чудесах. Но в силу самого своего устройства квантовая механика оставляет недосказанности в отношении поведения квантовых объектов и свойств реальности.
На заре второго квантового столетия Алексей Семихатов, автор бестселлера «Всё, что движется», предлагает последовательное изложение современного состояния квантовой механики. Каковы принципиальные особенности квантового мира и какой ценой их можно примирить с интуицией? По каким правилам развиваются квантовые системы во времени и как в это развитие вмешиваются вероятности? Как различные интерпретации квантовой механики подталкивают нас к глубоко философским заключениям о возможном устройстве реальности – от параллельных вселенных до разрывов в восприятии? И как привычная нам реальность возникает из чуждой ей квантовой? Что все-таки делает квантовый компьютер, что и как вовлекается в квантовую запутанность и почему квантовым объектам приходится существовать без некоторых свойств? Оказывается, о квантовой механике можно всерьез говорить понятным языком, а обсуждение ее сложных мест делает этот разговор только интереснее.
Согласно квантовым законам и только лишь благодаря квантовым законам существуют атомы, из которых состоим и мы сами, и почти все на планете Земля; благодаря квантовым законам горит Солнце; квантовые процессы определяют взаимодействие света и вещества; весь наш мир собран из квантовых объектов. Но фундаментальная квантовая природа в глубине мира остается в основном незаметной из-за мельтешения огромного числа мельчайших участников. По отдельности они ведут себя квантово и взаимодействуют друг с другом тоже по квантовым правилам, но все вместе образуют привычный нам наблюдаемый, и почти ничем не квантовый, мир…. Парадоксальным образом привычные свойства окружающего мира основаны на чуждых ему квантовых явлениях.
Особенности
26 иллюстраций, нарисованных специально для книги. Иллюстратор Нюся Красовицкая предложила философско-метафорическое видение предмета, определяющая черта которого – отсутствие наглядности.
Квантовая механика не похожа на другие физические теории. Она поразительно успешна на практике, а ее логическая структура приводит к интригующим проблемам философского порядка. Ее вычислительная схема основана на строгих формальных предписаниях, но знаменательным образом обходит стороной вопрос о том, что же физически происходит в пространстве-времени. И в соответствии со своей собственной логикой квантовая механика ставит перед нами вопросы об устройстве реальности, но не затрудняет себя однозначными ответами.
Для кого
Для тех, кому интересно, какие правила игры, радикально отличающиеся от привычных, лежат в самой основе мира и определяют устройство и нас самих, и почти всего, что нас окружает.
Мир выглядел бы совершенно безумным, если бы в нашем восприятии отражалась даже малая часть экзотически запутанных состояний, которые в огромном количестве возникают в ходе эволюции волновой функции под управлением уравнения Шрёдингера. Общим местом была бы неопределенность положения и ориентации в пространстве; объекты находились бы в самых немыслимых комбинациях запутанных свойств.
Розен, Натан (Nathan Rosen; 22 марта 1909 г., Бруклин, Нью-Йорк, США – 18 декабря 1995 г., Хайфа, Израиль) – американский и израильский физик-теоретик.
ТТаунс, Чарлз Хард (Charles Hard Townes; 28 июля 1915 г., Гринвилл, Южная Каролина, США – 27 января 2015 г., Окленд, Калифорния, США) – американский физик, работавший в области квантовой электроники, лауреат Нобелевской премии по физике (1964) «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию излучателей и усилителей на лазерно-мазерном принципе».
Томсон, сэр Джозеф Джон (Joseph John Thomson; 18 декабря 1856 г., Читем-Хилл, Большой Манчестер, Великобритания – 30 августа 1940 г., Кембридж, Великобритания) – английский физик, первооткрыватель электрона. Лауреат Нобелевской премии по физике (1906) «за исследования прохождения электричества через газы».
УУилер, Джон Арчибальд (John Archibald Wheeler; 9 июля 1911 г., Джэксонвилл, Флорида, США – 13 апреля 2008 г., Хайтстаун, Нью-Джерси, США) – американский физик-теоретик, оказавший значительное влияние на развитие теоретической физики, в том числе благодаря немалому числу своих выдающихся учеников; популяризатор термина «черная дыра».
ФФейнман, Ричард Филлипс (Richard Phillips Feynman; 11 мая 1918 г., Куинс, Нью-Йорк, США – 15 февраля 1988 г., Лос-Анджелес, США) – американский физик-теоретик, один из создателей квантовой электродинамики. Лауреат Нобелевской премии по физике (1965) за «фундаментальные работы по квантовой электродинамике, с глубокими последствиями для физики элементарных частиц».
Ферми, Энрико (Enrico Fermi; 29 сентября 1901 г., Рим, королевство Италия – 28 ноября 1954 г., Чикаго, США) – итальянский и американский физик. Руководил созданием первого в мире ядерного реактора, внес большой вклад в развитие ядерной физики, физики элементарных частиц, квантовой механики и статистической механики. Лауреат Нобелевской премии по физике (1938) «за доказательство существования новых радиоактивных элементов, полученных при облучении нейтронами, и связанное с этим открытие ядерных реакций, вызываемых медленными нейтронами».
Финетти, Бруно де (Bruno de Finetti; 13 июня 1906 г., Инсбрук, Австро-Венгрия – 20 июля 1985 г., Рим, Италия) – итальянский математик и актуарий, специалист по теории вероятностей и математической статистике; известен субъективно-операционалистской концепцией вероятности.
Фок, Владимир Александрович (10 (22) декабря 1898 г., Санкт-Петербург, Российская империя – 27 декабря 1974 г., Ленинград, СССР) – советский физик-теоретик, автор фундаментальных трудов по квантовой теории поля и общей теории относительности.
ХХалмош, Пол Ричард (Paul Richard Halmos, также Halmos Pál; 3 марта 1916 г., Будапешт, Австро-Венгрия – 2 октября 2006 г., Лос-Гатос, Калифорния, США) – американский математик, известный своими работами в области теории вероятностей, статистики, теории операторов, эргодической теории, функционального анализа и математической логики.
Херманн (Герман), Грета (Grete Hermann; 2 марта 1901 г., Бремен, Германская империя – 15 апреля 1984 г., Бремен, ФРГ) – немецкий математик и философ.
Хорн, Майкл Аллан (Michael Allan Horne; 18 января 1943 г., Галфпорт, Миссисипи, США – 19 января 2019 г., Дорчестер, Массачусетс, США) – американский физик, известный своими работами по основаниям квантовой механики.
ЦЦайлингер, Антон (Anton Zeilinger; род. 20 мая 1945 г., Рид, Австрия) – австрийский физик, известный своими работами в области квантовой информации и впервые осуществивший квантовую телепортацию с использованием фотонов. Лауреат Нобелевской премии по физике (2022) «за эксперименты с запутанными фотонами, проверку нарушения неравенств Белла и пионерские работы в области квантовой информатики». 342
ШШрёдингер, Эрвин Рудольф Йозеф Александр (Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger; 12 августа 1887 г., Вена, Австро-Венгрия – 4 января 1961 г., Вена, Австрия) – австрийско-ирландский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики. Лауреат Нобелевской премии по физике (1933) «за открытие новых плодотворных форм атомной теории».
Штерн, Отто (Otto Stern; 17 февраля 1888 г., Зорау, Германская империя, ныне Жоры, Польша – 17 августа 1969 г., Беркли, Калифорния, США) – немецкий и американский физик-экспериментатор, лауреат Нобелевской премии по физике (1943) «за вклад в развитие метода молекулярных пучков и открытие и измерение магнитного момента протона».
ЭЭверетт, Хью (Hugh Everett III, 11 ноября 1930 г., Вашингтон, США – 19 июля 1982 г., Маклин, Вирджиния, США) – американский физик, в своей диссертации предложивший многомировую интерпретацию квантовой механики, а в дальнейшем занимавшийся исследованиями в интересах Пентагона.
Эйнштейн, Альберт (Albert Einstein; 14 марта 1879 г., Ульм, королевство Вюртемберг, Германская империя – 18 апреля 1955 г., Принстон, штат Нью-Джерси, США) – швейцарский, немецкий и американский физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики. Лауреат Нобелевской премии по физике (1921) «за заслуги перед теоретической физикой и особенно за открытие закона фотоэлектрического эффекта».
ЯЯша (более известен как Bob) – ассистент в проведении мысленных экспериментов.
