Этот странный квантовый мир - Трейман С.
ISBN 5-93972-117-6
Скачать (прямая ссылка):
Предметный указатель.............................................216
Предисловие
Эта книга появилась после того, как я однажды провел односеместровый
вводный семинар для первокурсников в Принстонском университете. Программа
семинара, предназначенного только для студентов первого года обучения,
предлагала широкий спектр специальных вопросов, многие из которых
достаточно сложны. Студенты участвовали в семинаре добровольно и были
отобраны по особым критериям, так как размер классов был ограничен. Тема,
вынесенная в заголовок семинара, формулировалась как "От атомов к
кваркам, по квантовым следам". Я заранее предвидел, и позднее это
подтвердили студенты, что материал семинара был достаточно трудным. Но
студенты жаждали получить новые знания и сделать новые открытия.
Большинство из них уже погружалось на различные глубины в популярную
литературу по относительности, космологии, атомам, ядрам, физике частиц и
т.д.; некоторые почувствовали влияние этих предметов в средней школе. Но
они хотели знать больше. Кажется вполне вероятным, что многие из этих
студентов позднее, на второй год обучения, выберут в качестве
специализации те или иные естественные науки, или инженерное дело.
Некоторые увлекутся другими направлениями, в социальных или гуманитарных
науках, но всех их объединяло любопытство к атомам, электронам, нейтрино,
кваркам, к квантовой механике, относительности и т.п.
Для ряда разделов, охватываемых семинаром, существует много замечательной
литературы, которую можно порекомендовать для чтения. Эти книги часто
носят описательный характер, содержат не сильно математизированное
изложение развития атомной гипотезы в девятнадцатом столетии,
последующего открытия ядер и их компонент, затем изобилия элементарных
частиц различного типа, современную кварковую картину; и так далее.
Однако для того чтобы воспринять изложенную ниже качественную картину и
обеспечить более глубокое понимание, я хотел посвятить некоторое время
основополагающим теоретическим идеям, позволяющим ввести в курс основных
идей квантовой механики и возможных приложений. Конечно, в настоящее
время не существует дефицита в книгах по квантовой механике для
университетских курсов, курсов для аспирантов и профессионалов в
различных разделах науки и технологии. С другой стороны, существует много
чудесных книг, в которых квантовая механика представлена в основном на
качественном уровне, с помощью аналогий, метафор, ссылок и тому
подобного.
8
Предисловие
Многие используют образную графику, включают интересные моменты биографии
создателей квантовой механики, привлекают другие возможности для
поддержания читательского интереса.
То, что я не смог действительно найти, так это книги, лежащие посередине,
изложение которых является все-же достаточно поверхностным и
математически верно отражающим реальную действительность, методы и
курьезы квантовой механики, но в то же время не чрезмерно техническим и
профессиональным. Написание этой небольшой книги как раз и явилось
попыткой заполнить эту промежуточную стадию. Книга предназначается для
широкой аудитории любопытствующих - как исследователей, так и людей,
вообще не относящихся к науке - которые не хотели бы полностью пренебречь
уравнениями и техническими деталями. Эти люди, может быть, и не станут
больше чем новичками, но, по-крайней мере, окажутся среди них. Я был бы
рад, если бы книга воспринималась как серия коротких, связанных разделов.
Несколько слов относительно математики: здесь приводятся точные выражения
для концепций, которые часто понимаются лучше через их конкретное
выражение в уравнениях и их интерпретацию, восходящую к этим уравнениям.
Например, с одной стороны, можно расплывчиво утверждать, что квантовая
механика связана с вероятностями, а другое - воплотить это в определенный
математический объект, волновую функцию, эволюция которой во времени
обусловлена определенным уравнением и информационное содержание которой
иногда является чисто математическим. От читателя, действительно, не
требуется решать какие-либо уравнения, кроме самых легких, но читатель
приглашается время от времени - и совсем не обязательно - проверить
решение, которое ему предлагается.
Квантовая механика является основной темой этой книги; но я не могу
отказаться от коротких обзоров по классической механике,
электромагнетизму, специальной теории относительности, физике частиц и
других разделов.
Я благодарен Джоан Трейман за ее ободряющие слова и снисходительность.
Глава 1
Введение
В физическом разделе каталога Чикагского университета за 1898-99 годы
можно прочитать следующее:
"Поскольку нельзя твердо утверждать, что будущее физических наук хранит в
себе загадки, более удивительные, чем это было в прошлом, кажется вполне
вероятным, что большинство основополагающих принципов являются твердо
установленными и что дальнейшее продвижение надо в основном искать в
строгом приложении этих принципов ко всем явлениям, которые
