Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Трейман С. -> "Этот странный квантовый мир" -> 8

Этот странный квантовый мир - Трейман С.

Трейман С. Этот странный квантовый мир — И.: НИЦ, 2002. — 224 c.
ISBN 5-93972-117-6
Скачать (прямая ссылка): etotstranniykvantoviymir2002.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 7 < 8 > 9 10 11 12 13 14 .. 108 >> Следующая

через многие десятилетия после появления квантовой механики, она
продолжает казаться необычной даже научным работникам, которые имеют с
ней дело каждый день, знают и используют многие ее тонкости и
особенности. Необычность квантовой механике проявляется скорее не на
операционном, а на философском уровне понимания. На этом уровне остаются
скрытыми многие глубокие вопросы. Мы не можем пока решить их полностью.
Скромная цель данной книги состоит в том, чтобы познакомить читателя с
некоторыми основами квантовой механики: ее принципами, следствиями и даже
курьезами.
Многие вопросы, рассматриваемые в рамках классической физики, оставались
нерешенными вплоть до конца XIX столетия, особенно вопросы, имеющие
отношение к природе атомов, а для некоторых твердолобых людей - даже сам
факт существования атомов. Но рамки нью-
Истоки
19
тоновой механики не вызывали сомнений. Тем не менее, сегодня в ее
недостатках можно обнаружить квантовые эффекты, вследствие которых
эмпирические отклонения от классически ожидаемых результатов были указаны
исследователями XIX столетия. Однако это лишь недостатки. В целом они не
являются ошибками, не портят общей системы взглядов, но далеки от ясности
и не могут быть решены в рамках по-прежнему развивающейся классической
картины.
До сих пор существуют обширные области современной макроскопической науки
и инженерии, которые успешно существуют без какого-либо отношения к
квантовомеханическим основам природы. Это происходит потому, что
классическое ньютоновское поведение для большинства явлений дает очень
хорошее приближение к квантовой механике макроскопических систем. Но
такое утверждение надо понимать в качественном смысле. Эту оговорку можно
проиллюстрировать на примерах. Рассмотрим течение масла по гладкой
цилиндрической трубе. В этом случае течение управляется разностью
давлений, которая устанавливается на концах трубы. Если разность давлений
не слишком большая, то течение будет ламинарным; его описание является
стандартной задачей во всех учебниках по динамике жидкости. Можно
рассчитать скорость движения и объем масла, переносимого за единицу
времени. Ответ зависит от длины и диаметра цилиндра, а также разности
давлений на концах трубы. Они являются параметрами, которые либо задаются
экспериментально, либо определяются условиями. Но ответ зависит и от
вязкости масла. Если значение этого параметра воспринимать как данный
факт природы, т. е. как величину, определяемую эмпирически, тогда
вычисление скорости течения можно произвести по чисто классическим
линиям, и никак не связывать с квантовой механикой. Однако, чтобы понять,
почему масло имеет вязкость и другие свойства, которые у него есть, надо
опуститься на атомный уровень. А здесь уже разница между классической и
квантовой механикой просто потрясающа.
Нужно сделать и другую оговорку. Квантовомеханические правила и
конкретные уравнения уже давно определены и хорошо проверены. В принципе,
можно установить структуру молекул масла, изучить, как эти молекулы
взаимодействуют между собой в объеме и отсюда получить вязкость масла. Но
полное детальное вычисление того, что происходит на различных масштабах,
начиная с одной молекулы масла и ее ингредиентов и кончая астрономическим
числом (около 1024) молекул, представленных даже в маленькой капле масла,
является совершенно немыслимым. Даже отдельная молекула уже довольно
сложна. Поэтому здесь должны быть использованы и собраны вместе подходы,
основанные на богатых и активных областях научного исследования;
например, на области статистической механики. Оператор, который хочет
знать точное значение расхода жидкости, конечно, должен обратиться к
эмпирическому значению вязкости. Но тот же оператор может проявить лю-
20
Глава 1
бопытство, а почему окружающие вещи именно такие, какие они есть? Более
того, существует возможность научиться проектировать молекулы на
микроскопическом уровне, так, чтобы изменять вязкость в желаемом
направлении.
Точно также, как с вязкостью, дела обстоят и с другой информацией,
которая в параметрической форме входит в различные области классической
науки и инженерии: упругие свойства материалов, теплопроводность,
электрическое сопротивление, уравнения состояния (соотношения между
давлением, плотностью и температурой) для различных газов и жидкостей,
оптические коэффициенты отражения и т. д. Различные области имеют свои
различные методологии и концепции. Никто из них не страдает от нехватки
интеллектуальных и практических проблем внутри своей области. Но как мы
уже знаем, наука едина. На глубоком уровне различные области являются
частью общей науки об атомах, где царят квантовые явления. Глубже
проявляется фантастический мир субатомных частиц, а еще дальше - мир
космоса.
Квантовая механика впервые привлекла к себе человеческое внимание в
первые годы двадцатого столетия. Это не означало скачок вверх до полного
развития. В это время истоки квантовой механики занимали очень скромное
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 7 < 8 > 9 10 11 12 13 14 .. 108 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed