Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Вихман Э. -> "Квантовая физика" -> 126

Квантовая физика - Вихман Э.

Вихман Э. Квантовая физика — М.: Наука, 1972. — 396 c.
Скачать (прямая ссылка): kvantovayafizika1972.pdf
Предыдущая << 1 .. 120 121 122 123 124 125 < 126 > 127 128 129 130 131 132 .. 194 >> Следующая


Все сказанное приводит к следующему основному принципу квантовой механики: чистые состояния частицы описываются волнами. Ансамбль состояний частицы является чистым тогда и только тогда, если каждый элемент ансамбля описывается одной и той же волновой функцией. Если можно задать волновую функцию, которая описывает все частицы ансамбля, то имеется максимально возможный контроль над источником. Ничто не может быть более чистым, чем определенная волна.

55. Интересно сравнить некоторые аспекты классического мира фантазии и реального мира. Понятия статистического ансамбля, статистических смешанных и чистых состояний не чужды классической физике. Действительно, идея статистического ансамбля возникла в классической статистической физике задолго до открытия квантовой механики. Добрая часть наших рассуждений о процессе измерения остается применимой в рамках классического описания. И здесь чистое состояние возникает в том случае, когда мы имеем полный контроль над стадией приготовления системы, тогда как статистическая смесь состояний проявляется тогда, когда наш контроль значительно менее совершенен. Решающее различие между классическим и квантовомеханическим описаниями заключается в природе чистого состояния. В классической теории свойства чистого состояния таковы, что исход любого одиночного измерения точно предсказуем. Если данный счетчик срабатывает в данном одиночном опыте, то он хорошо сработает и в каждом последующем. Каждый последующий опыт повторяет то же самое, что было в предыдущем. Чистое состояние не дает статистического разброса любой физической переменной.

Задолго до появления квантовой механики физики понимали, что происходящее в микроскопическом мире практически невозможно предсказать с неограниченной точностью. Тепловые шумы и многие другие всегда существующие «возмущения», над которыми у нас нет контроля в макроскопической ситуации, создают неопределенность в значениях физических переменных, которая полностью маскирует характерную для квантовой механики неопределенность. Классическая физика считала очевидным, что в чистых

252
состояниях у физических переменных нет статистического разброса. Критический анализ микроскопических ситуаций обнаруживает, что эта вера была заблуждением.

56. Установление статистического характера всех предсказаний, даже в случае чистого ансамбля, было существенным шагом в развитии физической теории. Возвращаясь к ранней истории квантовой физики, мы замечаем, что идея о вероятностном описании физических явлений была для физиков очень трудной и непривычной. Двойная природа света, который обнаружил свойства волны и частицы, казалась весьма смущающим открытием. Оно получило название «дуализма» волн и частиц. В гл. 4 мы показали, что этот дуализм может быть ясно понят, но на ранней стадии квантовой физик!! ситуация была иной. Никому не приходило в голову интерпретировать квадрат амплитуды волны в понятиях вероятностей, а без этой идеи, которая представляет собой радикальный отход от классической физики, «дуализм» света не может быть понят.

Существование принципиального предела для нашей возможности предсказать будущие явления было воспринято многими, особенно нефизиками, настроенными философски, как весьма глубокая и революционная идея. По этому поводу неизбежно было написано достаточно нелепостей (как и по поводу соотношения неопределенностей), авторы которых делали далеко идущие выводы

о влиянии квантовой механики на человеческие дела вообще.

• Нельзя отрицать, что вопрос о предсказуемости и непредсказуемости в принципе может вызывать большой интерес у философов. Следует, однако, заметить, что в настоящее время физики уделяют этой стороне дела очень мало внимания. Не будет ошибкой считать, что большинство из них возвращается к теории измерений в квантовой механике лишь при необходимости прочесть вводный курс на эту тему.

Поляризованный и неполяризованный свет

57. Поляризация света является прекрасной иллюстрацией различия между чистым состоянием и статистической смесью состояний в квантовой механике. Рассмотрим опыт, показанный на рис. 57А. Почти монохроматические фотоны (с частотой со) проходят через поляризующий фильтр F s и расположенную за ним щель в экране S. Таким образом, приготовление статистического ансамбля происходит слева от S. Фотоны регистрируются фотоэлементом Я» перед которым помещен поляризующий фильтр />. Фотоэлемент совместно с этим фильтром можно считать измерительным прибором, измеряющим счетную переменную D.

Можно разработать поляризующие фильтры весьма высокого совершенства, пропускающие волны с определенным состоянием поляризации и полностью поглощающие волны с другим состоянием поляризации. Предположим, что фильтры Fs и Fp являются такими совершенными фильтрами, свойства которых мы можем подобрать по желанию.

253
58. Пусть фильтр Fs пропускает только левополяризованный по кругу свет. Прошедшие через фильтр фотоны будут элементами статистического ансамбля pL. Определим скорость счета в отсутствие фильтра Fp. Эта величина даст нам число фотонов за единицу
Предыдущая << 1 .. 120 121 122 123 124 125 < 126 > 127 128 129 130 131 132 .. 194 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed