Парадоксы квантовой механики

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Парадоксы квантовой механики — наглядные проявления противоречий между законами квантовой механики и законами классической механики. Обычные представления классической физики сталкиваются с большими трудностями в объяснении многих эффектов в микромире. Так например основополагающий квантовомеханический принцип неопределенности утверждает, что невозможно одновременно достаточно точно измерить координату и импульс частицы.

Проходит ли фотон сразу через две щели?[править | править вики-текст]

Рассмотрим непрозрачный для света экран с двумя щелями. Осветим его светом от монохроматического источника. На фотопластинке позади экрана появится согласующаяся с представлением о свете, как волне, дифракционная картина, вызванная интерференцией волн, прошедших через две щели.

Теперь рассмотрим свет как поток частиц - фотонов. С точки зрения классической механики, каждый фотон попадает на пластинку либо через первую, либо через вторую щель.

Найдем на фотопластинке точку с интерференционным минимумом освещенности. Закроем одну щель. С точки зрения представлений классической механики, никакого воздействия на фотоны, проходящие через другую щель, закрытие этой щели не окажет. Тем не менее, мы увидим, что интерференционный минимум освещенности исчезнет, на него начнут падать фотоны из другой щели. Каждый отдельный фотон начинает вести себя как волна.

Объяснение парадокса[править | править вики-текст]

В квантовой механике в эксперименте с двумя щелями складываются не вероятности прохождения фотонов через обе щели, как в классической механике, а амплитуды вероятностей. Обозначим E амплитуду вероятности света за экраном, E_{1} и E_{2} амплитуды вероятностей света от обеих щелей экрана. Вероятность найти фотон в точке за щелями равна квадрату амплитуды вероятности:

E^{2} = (E_{1}+E_{2})^{2} = E_{1}^{2} + E_{2}^{2} + 2 E_{1} E_{2}

Отсюда очевидно, что вероятность нахождения фотона в точке за экраном не равна сумме вероятностей прохождения фотоном обеих щелей.[1][2]

Нелокальное воздействие[править | править вики-текст]

Одно из проявлений нелокального характера силового воздействия в Квантовой механике — эффект Ааронова — Бома.

Проблема выбора интерпретации[править | править вики-текст]

Принципиальное значение для понимания интерпретации квантовой механики имело рассмотрение парадокса Эйнштейна — Подольского — Розена, заключающегося в том, что, согласно квантовой механике, возможны корреляции между различными измерениями, проводимыми в разных точках, разделённых пространственноподобными интервалами (что, согласно теории относительности, казалось бы, исключает возможность существования корреляций). Подобного рода корреляции возникают потому, что результат измерений в какой-либо одной точке меняет информацию о системе и позволяет предсказывать результаты измерения в другой точке (без участия какого-либо материального носителя, который должен был бы двигаться со сверхсветовой скоростью, чтобы обеспечить влияние одного измерения на другое).

Возможность проверить количественно при измерении указанных корреляций отличие предсказаний квантовой механики от предсказаний любой теории со скрытыми параметрами (в рамках специальной теории относительности) была указана Дж. Беллом в 1964 [3]. Экспериментальная проверка неравенства Белла свидетельствует в пользу принятой интерпретации квантовой механики. Общая теорема о невозможности нестатистической интерпретации квантовой механики (при условии сохранения одного из её положений — соответствия между физическими величинами и операторами) была доказана в 1927 Джоном фон Нейманом.[источник не указан 2448 дней]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Пайерлс, 1958, с. 199
  2. Пенроуз, 2003, с. 193
  3. J. S. Bell, On the Einstein Podolsky Rosen Paradox, Physics 1, 195

Литература[править | править вики-текст]

Классические труды[править | править вики-текст]

  • Гейзенберг В., Физические принципы квантовой теории
  • Паули В., Общие принципы волновой механики
  • Дирак П., Принципы квантовой механики
  • Нейман И., Математические основы квантовой механики

Учебная[править | править вики-текст]

  • Блохинцев Д. И., Основы квантовой механики
  • Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Квантовая механика (нерелятивистская теория). — («Теоретическая физика», том III). издание?
  • Шифф Л., Квантовая механика
  • Давыдов А. С, Квантовая механика
  • Фейнман Р., Лейтон , Сэндс М., Квантовая механика.
  • Мессиа А., Квантовая механика
  • Джеммер М Эволюция понятий квантовой механики

Научно-популярная[править | править вики-текст]