Квантовую механику невозможно понять просматривая красивые анимации и научно-популярные лекции без формул.
Расшифровка видео
0:00
Квантовая механика. Часть 5.
0:04
Почему мы не можем избежать математики
0:11
В квантовой механике есть один интересный факт, который отличает ее от ньютоновской механики — она неинтуитивна.
0:18
Фундаментальные понятия классической механики, такие как сила, ускорение или траектория, можно понять на уровне интуиции.
0:26
Нетрудно представить себе поведение классической системы в различных ситуациях.
0:33
Переходя дорогу, мы интуитивно оцениваем скорости машин, их расстояние от нас и время, необходимое им для преодоления этих расстояний.
0:42
А за рулем приходится учитывать еще больше разных факторов одновременно.
0:48
Все это происходит автоматически.
0:51
На самом деле наш мозг производит множество расчетов классической механики даже без нашего сознания.
0:58
Например, чтобы просто удержать равновесие на двух ногах, наш мозг обрабатывает информацию от миллионов нейронов органов чувств в режиме реального времени и передает управляющие сигналы сотням мышц.
1:12
Все это результат миллионов лет эволюции и естественного отбора.
1:17
Эти навыки были необходимы для охоты, выживания и размножения.
1:23
Гениальность Ньютона позволила осознать и выразить эти интуитивные законы на языке математики.
1:30
Математика в этом смысле является объективной заменой интуиции.
1:35
В классической механике не так уж много неинтуитивных явлений.
1:39
Обычно они связаны с чем-то, что редко встречается в природной среде, и поэтому интуиция на такие вещи не развита.
1:46
Но понять их все сможет даже ребенок после более подробного объяснения с использованием математики средней школы.
1:55
Интуиция также начинает давать сбои, когда мы рассматриваем вещи, недоступные нашим чувствам.
2:03
Все стандартные единицы измерения (секунда, килограмм, метр) исторически связаны с анатомией человеческого тела.
2:10
Мы можем оценить их интуитивно.
2:13
Именно поэтому они так удобны и привычны для нас.
2:16
Но при отклонении в большую или меньшую сторону интуиция начинает подводить.
2:21
Например, тот факт, что движение планет и звезд подчиняется одним и тем же ньютоновским законам, несколько неинтуитивен.
2:28
За все годы эволюции мы не сталкивались с такими массивными телами, непрерывно движущимися миллиарды лет в нашей повседневной жизни.
2:37
Но как только мы попадаем в диапазон значений, где ньютоновская механика уже неприменима, интуиция просто перестает работать.
2:47
Человек никогда не двигался со скоростью даже 1% от скорости света, поэтому у нас нет интуитивных представлений об этом движении.
2:56
В результате мы имеем неинтуитивную специальную теорию относительности для таких скоростей.
3:01
Человеческий глаз не способен видеть атомы.
3:05
В процессе эволюции не было необходимости развивать интуицию относительно поведения молекул.
3:11
Мозг человека не способен представить и интуитивно понять мир элементарных частиц.
3:17
Поэтому при рассмотрении очень малых расстояний мы имеем неинтуитивную квантовую механику.
3:23
Проблему с интуицией можно решить только с помощью математики.
3:26
К сожалению, квантовую механику невозможно понять, слушая научно-популярные лекции или глядя на красивую анимацию.
3:34
Каких-либо классических аналогий, доступных нашему мозгу для понимания и визуализации, просто не существует.
3:41
Только математика позволяет нам заглянуть в этот загадочный мир.
3:45
Отчасти это причина того, почему наш мозг сопротивляется принятию квантовой механики.
3:50
Он оперирует такими абстрактными объектами, которые, кажется, вообще не имеют отношения к реальному физическому миру.
3:58
Например, какое отношение к реальности имеют комплексные числа?
4:03
Но квантовая механика без них немыслима.
4:05
Мы не видим вокруг себя никаких воображаемых единиц.
4:09
С другой стороны, такие интуитивные вещи, как траектории, в квантовой механике полностью отсутствуют.
4:16
Элементарные частицы не движутся по траекториям.
4:20
Обычно нетрудно принять ньютоновские постулаты.
4:24
В отсутствие сил тела движутся с постоянной скоростью, а ускорение пропорционально приложенной силе.
4:31
К сожалению, мы не можем интуитивно понять не только выводы, но даже постулаты квантовой механики.
4:39
Однако они приводят к результатам, подтвержденным экспериментами.
4:42
И это надо учитывать.
4:45
Классическая механика является приближением к квантовой механике, но не наоборот.
4:49
Квантовая механика точнее описывает окружающий мир.
4:53
Но этот мир недоступен нашим чувствам и даже воображению.
4:57
Поэтому квантовая механика неизбежно несет в себе некоторые философские аспекты.
5:03
Отсюда многочисленные попытки интерпретировать его в более удобном для нашего воображения виде.
5:13
Квантовая механика — одна из немногих теорий, которые могут шокировать и изменить ваш взгляд на работу.
5:19
Даже ради этого стоит потратить немного времени на его изучение.
5:24
К сожалению, без математики это сделать просто невозможно.
5:28
К счастью, математика квантовой механики не так сложна.
5:32
Почти все, что нужно, изучается в средней школе по математике.