Квантовая механика Муравьев С.Е. 11.09.23 Лекция №2

Квантовая механика. Муравьев Сергей Евгеньевич. Семестр N05.

Расшифровка видео
0:00
так ребята ну Продолжаем наш курс знаете
0:05
я даже напечатал ваши списки чтобы провести перекличку обещал что я буду делать я посмотрел на эти списки и понял
0:13
что то что там нашей системе абсолютно не соответствует тому что есть в
0:19
реальной жизни я в двух группах веду семинары Там как бы все совсем другие люди по сравнению не совсем но как бы в
0:27
общем какая-то каша Так что ребят я буду отмечать но может быть там Подождем
0:35
пару недель еще дадим до канатам время чтобы они привели соответствие списки
0:41
которые в системе я какие-то каких-то студентов как-то перетасовывали в общем
0:48
как-то не очень так давайте посмотрим на чем там мы остановились
0:57
сегодня собственно переходим физики И сегодняшние лекция наверное будет самое
1:03
главное с точки зрения как бы принципов квантовой механики построение этой теории вообще о том что это
1:12
поэтому я начал в конце прошлой лекции говорить о том что квантовая механика
1:18
это наука о микромире микро он должен быть настолько чтобы
1:24
действие вот если мы берем какую-то механическую систему например частица которая движется в каких-то полях если
1:31
мы вычесть вычислим классическое действие для этой частицы
1:36
по порядку величины это величина абсолютно понятная нужно взять энергию
1:42
характерную для этой системы и умножить на характерное время период движения если мы говорим про атом если это
1:50
действие по порядку величины близко к постоянный планка который имеет
1:57
такую же размерность энергию на время то тогда для такой механической системы
2:04
законы классической механики абсолютно не работает Если же выполнена вот такой сильный
2:12
неравенство действие которое вычислено для этой системы
2:18
много больше постоянной планка то вот здесь работает классическая механика и
2:23
вообще ни о чем другом думать нам не надо что там нужно менять нашим описание
2:29
классическая механика [музыка]
2:35
ребята и конечно мы их вот наша цель она вот такая то есть мы должны С вами
2:41
сформулировать подход описание микро объектов вот настолько маленьких для
2:49
которых действия сравнимо с постоянной планка построить теорию описание таких микро
2:56
систем Теперь мы должны с вами поговорить о том
3:01
какие же эксперименты их было накоплено к началу XX века очень
3:07
много который показывали что что-то там вот в
3:13
этих микро системах Вот таких маленьких Ну совершенно не соответствует тому чему
3:18
Мы привык Какие факты экспериментальные факты говорили о том что я кратко перечислю
3:25
эти факты говорили о том что не работает классическая механика для этих систем
3:31
во-первых для микрообъектов для микросистем наблюдалось во многих по
3:38
крайней мере ситуациях какая-то непонятная дискретность измеряем энергию электронного
3:44
Ну вот если я как-то буду подразумевать вот какую-то энергетическую ось вот такое значение могло быть такое могло
3:52
такое могло А ничего в промежутках Вот чего мы не делали получиться не могло то
3:58
есть значение энергии электрона квантовались они принимали какие-то вполне определенные значения А вот
4:05
другие не могли понимать Почему не понятно причем вот эта квантование оно наблюдалось и каких-то
4:12
более хитрых ситуациях и более таких сложных и
4:18
менее понятных формах например проводились такой знаменитый эксперимент
4:24
опыт штерна герлаха брали атомы нагретые
4:30
помещали в какую-то камеру причем такие у которых есть магнитный момент мы знаем
4:37
что у некоторых атомов Они обладают собственным магнитным моментом почему-то
4:42
обладают сейчас нам это неважно вот отсюда из этой камеры делали канал и
4:47
пучок этих атомов он летел и пролетал область магнитного поля
4:52
допустим вот так было приложено магнитное поле а ребята Обратите внимание что эти атомы
4:59
поскольку у них есть магнитный момент Они с этим магнитным полем взаимодействовали но взаимодействовали
5:06
по-разному в зависимости от ориентации магнитного момента но мы знаем что
5:12
энергия взаимодействия даже можно вот так написать энергии взаимодействия
5:18
магнитного момента с магнитным полем это минус скалярное произведение
5:26
магнитный момент напряженность магнитного поля и понятно что взаимодействие вот этих
5:33
частиц атомов с магнитным полем зависимости от ориентации магнитного
5:38
момента они там как бы никто специально вот эти атомы не готовил что получил как
5:44
они там ориентирован был магнитный момент Ну вот как получилось так получилось
5:52
понятно что были такие атомы магнитный момент которых был ориентирован
5:58
перпендикулярно Они вообще не взаимодействуют они просто
6:04
были атомы магнитный момент которых был направлен по полю против поля разные
6:12
потенциальные энергии в частности те атомы у которых магнитный момент перпендикулярен полю должны быть
6:20
и вот просто оставить здесь ставили фотобумагу и смотрели куда идти атомы
6:25
попадают это оказалось что на фотобумаге появляется два пятна вот есть два места
6:34
условно говоря вот куда-то сюда и куда-то сюда а вот в промежутках никуда не попадали
6:41
атомы вообще Почему так получалось непонятно как бы получалось так что вроде бы магнитный
6:50
момент этих атомов которые вылетели он таков что его проекция на направление
6:57
поля могла принимать два значения Только какое-то вот такое это отвечала их
7:03
отклонение допустим сюда или только вот такое это отвечало отклонению атомов в
7:09
другую сторону еще целый ряд экспериментов такого же
7:15
плана указывал на дискретность многих величин в Микромир с
7:22
одной стороны как-то непонятно классической механики у нас такой дискретности нет с другой стороны так уж
7:29
сказать что это сильно чему-то там противоречит в нашем понимании природы
7:37
есть эксперимент было много но один который очень ярко
7:43
говорил о том что жизнь микромира она совсем другая
7:48
эксперимент так называемой дифракция электронов давайте сделаем такой опыт
7:54
возьмем экран в котором мы сделаем два маленьких отверстия
7:59
на этот экран направим
8:06
сзади поставим фотобумагу которую после проведения эксперимента после экспозиции
8:13
в этом пучке будем проявлять и смотреть куда там много электронов попала степень
8:20
засветки этой бумаги покажет нам какую точку на этой бумаге попадала много
8:26
электронов дальше я буду я построю такой график вот
8:31
он наглядный и как бы сразу понятно что происходит график будет такой вот здесь
8:36
я отложу просто координату вот в этом направлении А по этой оси я буду
8:43
откладывать количество электронов попавших в каждую точку
8:49
большая интенсивность большое количество много электронов
8:55
Давайте проведем этот эксперимент в несколько шагов первый шаг такой
9:01
закрыли оба отверстия провели облучение этим пучком
9:08
проявили фотобумагу Господа Как вы думаете что мы там увидим на фотобумаге
9:13
ничего не видно абсолютно действительно ничего не увидим
9:18
дальше делаем эксперимент вот так откроем Одно отверстие
9:24
что мы увидим на фотобумаге электроны будут попадать причем картинка кажется
9:31
такой И она тоже не противоречит как бы здравому смыслу напротив отверстия их
9:38
много правда появится какие-то Вот такие структуры
9:43
картинка получится почему-то похожие на дифракцию волны
9:51
то есть какие-то вот такие кольцами где-то много где-то Мало ли кто
9:57
с одной стороны как-то вот эти дифракционные такие вещи не очень
10:03
понятные с другой стороны смотрите напротив отверстия электронов много и
10:09
это понятно они там летят Почему структуры но мы можем так например рассуждать те электроны которые около
10:16
края летят Они же взаимодействия должны с этим экраном взаимодействовать как-то должны более того можно сказать так
10:22
смотрите-ка тут же это экран чего-то там сделан там какая-то структура есть его
10:28
внутренняя вот она и проявляется в этом взаимодействии должна проявляться вообще говоря должна поэтому сказать что это
10:35
что-то как-то из ряда вон выходящее ребята делаем следующее эксперимент
10:42
закрываем Вот это отверстие открываем вот
10:50
ответ увидим то же самое но напротив второго отверстия тоже как бы здравый
10:56
смысл работает все вроде бы хорошо то есть напротив второго отверстия Вот
11:02
здесь мы увидим Максимум Максимум количеством
11:07
[музыка] понятно как бы
11:13
более или менее понятно что происходит ребята теперь делаем следующее открываем
11:21
оба отверстия Давайте подумаем о чем мы должны получить
11:26
ответ довольно Понятный Электрон каждый это неделимая частица
11:33
никогда кусочек электрона ни в каких ситуациях мы не наблюдаем и никогда не
11:39
будем наблюдать а это значит что каждый Электрон может пролететь либо через первое либо Через
11:47
второе отверстие допустим Он пролетел через верхние тогда он в принципе не
11:55
может знать нижние открыто или нет может только через
12:00
там он не был значит он не знает открыто нижнее отверстие или нет И тогда все
12:08
электроны которые пролетели через верхние отверстие должны дать Вот такую картину
12:14
те электроны которые пролетели через нижнее отверстие
12:21
и значит эти две картины это запуск количество частиц должны сложиться Итак
12:27
должна получиться должна обязана получиться картина которая есть сумма
12:32
этих двух она не получается причем не получается не просто того чуть-чуть где-то какие-то неточности в
12:39
этом эксперименте она не получается как бы сильно не получается эта картина
12:45
будет Вот такой будет максимум между этими двумя отверстиями Ну и какие-то
12:52
структуры там дальше Это означает что
12:59
что-то очень фундаментальное мы должны менять в нашем понимании природы
13:07
потому что эксперимент не просто там какой там закон взаимодействия по закону
13:13
единственная квадрат кто-то взаимодействует или по закону единственная в кубе как-то что-то гораздо более
13:22
фундаментальное требует изменений потому что смотрите мы получили эксперимент
13:28
который противоречит никакому-то конкретному закону
13:34
противоречит значительной степени нашему здравому смыслу основанному конечно
13:39
нашем понимании того что такое вообще Природа вокруг нас вообще
13:45
и создатели квантовой механики Я перечислял этих людей Давайте может
13:51
быть еще раз перечислим это как бы хуже от этого никак не будет Это правильно Это есть целый ряд людей
13:59
вообще Коллективная наука Как это не удивительно Хотя любые идеи рождаются
14:05
только в одной голове в двух не бывают не бывает рождения и тем не менее наука
14:11
Коллективная значит если говорить о главных авторах
14:16
это гайзенберг Гейзенберг он пишется по-немецки
14:21
читается гайзинг гайзенберг шейдингер
14:31
Бор дирак
14:41
еще наверное забыл я думаю вот сюда его тоже нужно
14:56
второй уровень как бы создатели и даже был наверное
15:02
а вот фактически Они думали над тем вот как они ставили вопрос Нужно было понять
15:09
что нужно изменить в нашем понимании природы От
15:16
чего мы должны отказаться чтобы ну вот в частности вот этот эксперимент а он в
15:21
каком-то смысле был главным при обдумывание обсуждений того Какой должна
15:28
быть теория микромира о чем должна оказаться от чего-то должен от чего
15:36
это и Хотя конечно мы не скажем кто там из них
15:42
что конкретно кто Какие конкретно слова сказал и Кто конкретно что сделал Но
15:47
думаю что то сейчас о чем я буду говорить значительной степени принадлежит гайзенберг он был здесь
15:53
главным мотором вот такого главного принципа главного принципа теории
16:04
нужно убирать четко про себя сказал чтобы эксперимент
16:10
объяснить мы фактически должны допустить что Электрон может пройти через два
16:19
если он прошел через одно здравый смысл говорить Что картина должна быть
16:29
Как убрать Ну допустим давайте ребята А как вообще может частицы двигаться не по
16:35
траектории такое вообще в принципе то возможно нет невозможно тем не менее мы
16:40
должны как-то убрать как смотрите значит Допустим мы знаем
16:47
положение частицы в какой-то момент времени Вот в этой точке она находилась
16:53
и знаем ее скорость то тогда согласна просто определению всех этих величин мы будем знать где она
17:01
находится через где радиус Вектор этой точки плюс Иначе мы будем знать точку где она
17:08
находится и сможем найти скорость по законам динамики и Значит мы сможем
17:15
проследить То есть если мы знаем координаты и
17:20
скорости мы траектории точно а мы не должны не должно быть
17:26
как это сделать что нужно убрать чтобы не было траектории
17:33
не знаю как до этого дошел Как он это у себя там в голове придумал такие слова
17:41
допустим что эксперимент не имеет заданного результата
17:48
эксперимент есть а результаты а как это такое возможно вот у
17:55
эксперимента нет результата и фактически
18:02
слова-то гайзенберг придумал такие Давайте предположим что результат любого
18:08
эксперимента в микромире вещь случайная и это означает следующее это вот это был
18:16
ключевой принцип на основе которого строилась теория сам себе что у нас есть
18:23
несколько абсолютно тождественных микро систем например атомов водорода один
18:29
второй третий четвертый пятый десятый сок допустим эти микросистемы совершенно
18:36
одинаково там одинаковые электроны одинаковые поля и допустим что у этих
18:42
микро систем совершенно одинаковые предыстория То есть у них как бы
18:47
начальные условия тогда если бы это были классические системы которые
18:54
движутся по законам классической механики то тогда Измеряя
18:59
какую-то величину допустим координату электрона через там 10 секунд после того
19:04
как они начали двигаться здесь Если бы эта система были классические то
19:12
тогда проводя такие измерения мы получили бы совершенно одинаковый
19:17
результат вот здесь вот здесь вот здесь вот во всех этих микросистем
19:22
емах Давайте предположим сказал гайзенберг что в микро мире этого нет что мы имеем абсолютно тождественные
19:30
микросистемы у них одинаковые одинаковые поля
19:35
одинаковые частицы одинаковые взаимодействия одинаковые предыстория и
19:41
мы в этих микросистемах одним и тем же прибором в один и тот же момент времени
19:47
измеряем одну и ту же физическую величину
19:52
Давайте предположим что результат будет разный и вот тогда-то мы фактически должны
19:59
будем сказать что результат эксперимента не имеет как бы заданного значения
20:05
какого-то фиксированного значения и тогда как тут движется Электрон Вот как
20:11
он вообще непонятно вроде движется А как Вот это утверждение о том что
20:19
результат эксперимента любого эксперимента величина случайная Вот это фактически
20:27
главный принцип отличие природы от природы
20:34
То есть если мы имеем вот я повторю еще раз классические механические системы
20:41
с одинаковыми Ну абсолютно тождественны то результат эксперимента выполненного в
20:49
один и тот же момент времени одним и тем же прибором во всех этих микро системах
20:54
был бы одинаковым в микромире такого нет Давайте
21:00
предположим что вот Микромир живет по таким законам мы не знаем почему это так
21:06
Ну давайте предположим что это так то есть результат каждого заданного
21:11
эксперимента он не фиксирован он может быть совершенно разным
21:17
Ребята вы понимаете насколько вот такое предположение было революционно То есть
21:26
фактически Мы всегда привыкли к тому что любая физика это объяснение эксперимента
21:32
вот к нам приходит экспериментатор и говорит Вот я чет померил А вы вот
21:37
теоретики ну-ка давайте-ка Объясните то что я намерил что значит Объясните Например я измерял такую величину там
21:45
энергию электронного Посчитайте с помощью своей теории и если результаты
21:51
совпадут мы скажем что Ну по крайней мере ваша теория но какая-то наверное не
21:57
глупая Давайте Вот теперь в таких условиях Посчитайте Если результат эксперимента который я делаю и вашей
22:04
теории совпадают то наверное ваши теории имеет право на существование
22:11
фактически утверждение было такое главное Утверждение гайзенберга на
22:17
основе которого строилась эта теория
22:23
очень сильно не люблю когда девушка и молодой человек
22:44
да да вы и вы сейчас мы все вас ждем вот смотрите
22:50
нас тут 100 человек Давайте вот пожалуйста
22:58
[музыка]
23:18
ребята если приходим на лекцию давайте как бы друг друга минимальной степени
23:23
уважать я буду Выгонять вот есть кто-то будет прям вот явно не лежать буду Выгонять
23:33
а ты так эксперимент не имеет заданного результата знаете Несмотря на то что это
23:40
предположение кажется каким-то совершенно непонятным оно правильно вот оказалось что теория
23:47
которая построена на основе вот этого предположения она оказалась правильно
23:53
причем этого знаете конечно никто не принял реально это
24:00
предположение никто или подавляющее большинство физиков Они конечно не
24:05
приняли Эйнштейн всю свою жизнь боролся с квантовой механик
24:11
Эйнштейн говорил приблизительно кстати сохранилась очень большая переписка до сих пор кстати не до конца
24:18
разобраны не до конца как бы понятая переписка Эйнштейна с одной стороны и
24:24
вора и гайзенберг с другой по поводу главных принципов
24:30
Эйнштейн спрашивает не я спрашивал глубочайший человек Он говорил вам
24:37
кажется что результат эксперимента не имеет
24:42
заданного значения Объясните почему Ну как же вот смотри мы же делаем
24:48
эксперименты вот микросистема 1 2 3 если в это были классические системы
24:54
то что если вы это были классические системы у вас получились бы одинаковые результаты
25:01
Давайте говорит Эйнштейн Давайте выстрелим из пушки поставим 10 пушек
25:07
одинаковые снаряды одинаковый порох под одинаковым углом стреляем имеем
25:13
дальность полета она одинаковая конечно она может чуть-чуть там не
25:19
одинаковая Потому что тут ветер подул посильнее тут вот он встречный А тут не
25:24
встречный поэтому дальность чуть разная но если мы будем внимательно убирать все
25:31
случайные факторы то мы прекрасно понимаем что в классическом нашем мире
25:36
классической природе дальность полета будет одинако вая А вот
25:43
что-то спрашивает у них кронштейн А вот микромире вот как мы не следим что
25:49
делать убрать все случайные причем сильно разные
25:55
что-нибудь ребята Ну так Конечно вы изучаете микро объект очень маленькие
26:03
вот Представьте себе что у вас есть какой-то параметр за которым вы не
26:08
уследили который разные вот тут вот тут вот тут вот в этих ваших микро системах
26:15
про которые вы говорите что они тождественны более того Обратите внимание
26:20
что пусть есть тождественные с одинаковой предыстории
26:27
микросистем господа Мы можем быть уверены что у нас есть это вообще экспериментально проверяемая в принципе
26:34
не проверяет это утверждение что у вас есть тождественные микросистемы в
26:42
которых мы измеряем одну и ту же величину одним и тем же прибором в один и тот же момент
26:48
самоутверждение бессмысленное И что самое главное нельзя проверить в принципе нельзя Это
26:57
значит что вот только кажется что результаты ваших экспериментов они будут
27:03
разные они одинаковые а разные они потому что у вас эти микросистемы они не
27:10
тождественские и вы не проследили за каким-то случайным параметром
27:18
было чуть похолоднее Ну и так далее тут стол трясся вот во время эксперимента
27:23
все поэтому результат получились разные а сильно Они разные получились потому
27:28
что у вас микросистемы и вот какой-то вообще таким вот клопиком не проследили
27:35
он разный результат разные ребята возражение абсолютно правильно
27:42
правильнее действительно вот этот принцип Принцип вот я буду называть его
27:48
Принцип неопределенности результатов гайсинга Он ведь не проверяем его
27:55
экспериментально нельзя проверить точно нельзя проверить
28:02
и тем не менее Вот эти люди И не только они
28:08
Мы строили теорию на основе этого принципа Вот они сказали Мы не можем вот
28:14
представить чего-нибудь другого Чтобы объяснить вот этот вот эксперимент поэтому мы будем строить теорию на
28:23
основе этого принципа принципы неопределенности результатов измерений
28:29
ребята причем Конечно вы понимаете что они не пытались объяснить это
28:35
утверждение не пытались объяснить это принцип поскольку он настолько
28:40
фундаментальный любой любое утверждение объясняется на
28:46
основе чего-то более фундаментального поскольку это утверждение Принцип
28:52
неопределенности результаты измерений в микро Оно настолько фундаментальное что
28:58
как бы фундаментальные придумать невозможно то понятно что это утверждение они брали в качестве
29:05
постулата не пытались никак его объяснить фактически слова произносились такие
29:11
Пусть вот пусть это действительно имеет место быть в нашей природе а давайте-ка
29:18
попробуем построить на основе объяснять не будем конечно может сохраним никогда
29:23
этого не объясним точно так же как невозможно объяснить закон всемирного
29:29
тяготения почему там единицы квадрат Потому что его также этот принцип Почему
29:34
у нас неопределенность результатов измерений так есть Так этот принцип был
29:39
положен как бы в основу теории и на основе этого принципа не
29:46
строить при этом еще такая вот опять я вернусь
29:51
кенштейну который сильно боролся ерундовый какой-то делаете абсолютно с
29:57
этим вот с этой неопределенностью который конечно нету все это неправильно все это неверно
30:04
переписка тянулась несколько лет а потом Она довольно занятно закончилась очень
30:10
характерно закончилось сначала они писали как бы ну в равных количествах
30:16
условно говоря Эйнштейн одно письмо ему ответ одно письмо одно письмо
30:23
Прошло несколько лет Эйнштейн одно письмо или два письма А ему в ответ одно
30:31
что ин-2 а его ответ одно пошло Еще пару лет Эйнштейн 10 писем ему ответ одно
30:39
Эйнштейн 20 писем ответ одно а потом пишет они мне отвечают вообще перестали
30:47
отвечать Ребята почему они перестали отвечать а потому что не нужно было
30:52
потому что та теория которая не построили на основе вот этого
30:57
предположения предположения об устройстве природы неопределенности результатов
31:06
и оправдываться не нужно было фактически все все предыдущие вот эта переписка
31:12
носила характер как бы с их стороны оправдание они оправдывались а потом
31:18
вдруг получилось что теорию которая не строили на основе ключевым предположением было Вот именно
31:26
это что эксперимент не имеет заданного результата теория начала работать теория
31:33
все объяснял и как бы оправдываться был не нужно зачем а Энштейн писал
31:39
писал такая судьба у тебя как бы про себя по-видимо не так говорили
31:46
и теорию построили и теория начала работать и вот мы сейчас будем
31:52
еще раз вот этот принцип давайте я еще разочек повторю это Ключевое место
31:57
вообще в теории и даже не в теории Микромир теории мы еще не строили
32:03
а в том как он устроен если у нас есть абсолютно
32:08
тождественные Хотя экспериментальных мы не можем это как бы В каком-то смысле
32:13
это Символ веры в это верим что это пусть у нас есть абсолютно тождественны
32:20
микросистемы какое-то количество тождественное означает следующее у них
32:26
они построены из одинаковых частиц там все совершенно одинаковые поля
32:31
одинаковые взаимодействия в этих микро системах совершенно одинаковые истории
32:38
то есть в какой-то момент совершенно одинаковые начальные условия Вот они начали жить 1 2 3 4 Миллионная и
32:47
мы через какое-то время после этого начала одним и тем же прибором Или
32:52
точнее правильно искать одинаковым прибором вот здесь здесь здесь измеряем совершенно одну и ту же
33:00
величину это может быть энергии электрона импульс электрона координаты
33:06
электрона момент импульсы электронного что угодно измеряем одну и ту же величину для этой системы этой этой
33:14
так вот результат измерения может быть раз какие
33:20
это могут совпасть Но вообще говоря результаты измерения разные То есть
33:25
фактически результат каждого эксперимента В каком смысле случайная величина как-то Абсолютно без системно
33:33
вот здесь одной один результат та же система другой результат 3 4 а вот тут
33:39
например такой же как в первой микро системе следующие системы проводим
33:45
измерения а там еще один результат и так далее вот так есть и мы должны это может
33:53
нравится это может не нравится но так есть наша природа устроена вот так природа
34:02
Микромир причем знаете уже после квантовой механики где этот принцип был
34:08
сформулирован были придуманы самые разные теории микро мира и разных разных
34:14
аспектах вот везде принцип он клался в основу соответствующей теории
34:21
весь Микромир он вот такой результат каждого отдельного
34:28
эксперимента измерение в микромире величина случайная
34:33
вот никакой системы в этих как бы отдельных результатах и вот это к этому
34:41
вот с этим мы должны согласиться нравится нам это или не нравится так
34:47
есть и вот дальше мы должны с вами уже строить и вот создатели квантовый
34:54
механизм когда вот они как-то это поняли причем понятно что как-то Понимание шло
35:00
какие-то рывками что-то поняли что-то не поняли какая-то кашу не в голове совершенно Ясно что в такой ситуации все
35:07
это было значит и так вот мы берем этот принцип и мы должны на
35:16
основе этого принципа построить Конечно можно сохранить еще раз повторю
35:22
никак не объяснять почему это так мы должны строить ребята Обратите
35:29
внимание что даже теорию Как строить в принципе не понятно любая теория физическая должна объяснять
35:38
это как бы функция ее задача А тут
35:45
может нам уже разойтись ребята вот как бы Хорошая идея скажем так разведем руки
35:51
Вот так вот скажем ничего не может поделать но просто ничего жизнь такая
35:56
эксперимент не имеет заданного результата Значит понятно что теорию в этой ситуации невозможно построить
36:02
теории нету ну и будем там разбежимся
36:08
тебя в каком смысле у эксперимента нет результата что делать
36:15
создатели это конечно поняли Они поняли что теория должна быть построена
36:20
по-другому теории не имеет права таких условиях когда эксперимент не имеет заданного
36:27
результата претендовать на описание каждого эксперимента принципе не может
36:33
претендовать потому что эксперименты результатами значит теорию нужно строить
36:39
если к нам приходит экспериментатор и говорит У меня есть какая-то микро система я измеряю такую величину
36:45
предскажи что я намерение в этом эксперименте
36:52
такую теорию построить в принципе не можем потому что эксперимент не имеет
36:58
заданного результата значит А что же может теория теория
37:03
может претендовать на описание эксперимента в статистическом плане то
37:09
есть каждый эксперимент Конечно нет но Посмотрите Давайте проведем много
37:15
экспериментов вот много измерений и тогда например средняя по результатам
37:22
миллиона измерений это уже вещь заданной фиксированная Если вы будете проводить и
37:28
дальше и дальше все Новые эксперименты средние уже меняться не будет то есть
37:35
теория может описывать эксперимент в статистическом плане она может описывать
37:41
средние результатов многих экспериментов
37:47
условно говоря вот экспериментатор провел измерение Вот в этих микро
37:52
системах 100 штук усреднил все результаты сложил на 100 поделил к нам
37:58
пришел и сказал а вы можете построить такую теорию которые бы вычисляла вот
38:03
это средняя и мы ему скажем пока не можем Но мы движемся в этом направлении мы пытаемся такую теорию построить Вот
38:11
на это теория может рекомендовать это теория может претендовать на вот мы
38:17
должны так ее строить в этих условиях теория может претендовать на
38:22
описание возможных значений результатов эксперимента и вероятности и смотрите
38:29
поскольку у каждого эксперимента нет заданного результата то можно ставить
38:35
вопрос о вероятности каждого результата например экспериментатор сделал эти
38:42
тождественские 100 микро систем например
38:48
в этом в этом Вот в этих 100 атомах и составлять таблицу вот такое это
38:54
значение у него получилось в 10 случаях вот такое это значение для энергии у
39:00
него получилось в 15 случаях вот такой это значение в 30 случаях и так далее И
39:06
тогда экспериментатор нам скажет смотрите я померил энергию Вот это провел много измерений Вот это значение
39:13
У меня получилось вероятностью 15 сотых 15 экспериментов или там 10 раз оно
39:21
получилось из 100 измерений Вот это значение оно получается на опыте с
39:26
вероятностью 10 сотых Вот это значение 15
39:33
а теория не может претендовать на описание каждого эксперимента
39:39
индивидуально оно может претендовать на описание
39:44
всей совокупности экспериментальных данных возможные значения вероятности средний вот так теории нужно
39:53
строить чтобы она как бы сразу отвечала вот на такие вот вопросы не на вопросы
40:00
об отдельном опыте Вот это нельзя Еще одна очень важная вещь связанная с
40:08
построением теории это создатели на них все пальцем показывает
40:16
еще они конечно поняли что таких условиях когда
40:21
когда эксперимент не имеет задан вот каждый отдельный не имеет заданного
40:27
результата в теории нужно вводить величины двух
40:32
типов сейчас мы тоже важный момент об этом поговорим Посмотрите возьмем книгу
40:40
классической механике и спросим и поставим Вопрос филологически не по физике А по русскому
40:48
языку сколько раз вот эти два уважаемых автора
40:53
в книге классической механики называется просто механика использовали слово состояние
41:02
а вот сколько раз это надо в общем можно посчитать 1 2 или
41:09
3 раза всего во всей книге вот просто будем пальцем водить по строчкам и
41:14
смотреть сколько раз использовали слово состояние Ну так вот писали такие вот авторы что
41:22
делать как бы как говорил один небезызвестный персонаж других писателей у нас нет такие есть берем книгу тех же
41:30
самых авторов но по квантовой механике и ставим такой же вопрос сколько раз слова состояние
41:39
используется в этой авторы те же с тем же самым словарным
41:45
запасом с тем же бэкграундом который там у них был ребята по 20 раз на каждой странице А
41:52
почему авторы те же словарный запас такой же ребята поверьте не особо ничего нового
41:59
между этими двумя книгами написанием одной другой они не узнали вот а тем не
42:05
менее слово состояние в книге по квантовой механике используется много раз Почему
42:14
Принцип неопределенности результатов измерений смотрите для классической
42:20
механической системы значение наблюдаемых энергии импульсы координаты
42:27
и то какой является это микро система вот то что можно было бы назвать словом
42:34
состоянии скажите мне какая координата и Какая
42:41
скорость у электрона Вот в этих полях Я все знаю про эту систему все от начала
42:47
до конца значит для классических систем значение наблюдаемых величин и то какими
42:56
являются эти системы это вещи Ну совершенно по крайней мере так скажем
43:01
сильно связаны а также Прямо скажем тождественны то какая система и какими
43:07
являются координаты скорости энергии импульсы и так далее А вот микромире
43:12
совершенно не так смотрите мы с чего начали у нас тождественские микросистемы
43:17
про которые мы должны сказать они одинаковые значит у них используем этот
43:23
термин о котором я говорил у них одинаковые состояния а наблюдаемые величины Мы же мерили
43:30
одним и тем же прибором здесь здесь и получили разные результаты Это значит
43:36
что то какими являются эти микросистемы
43:41
или то какими являются их состояние и значение наблюдаемых
43:49
или по крайней мере жестко вот так вот привязаны
43:55
а поэтому нам нужно в условиях принципа или в условиях неопределенности
44:01
результата измерений Нам нужно в теорию вводить величины
44:07
которые являются не наблюдаемыми Но которые описывают сами микросистемы это
44:13
не энергия не импульс не моменты другой вот нужны какие-то величины которые
44:21
являются не наблюдаемыми Но которые описывают эти самые микросистемы
44:28
а и вот это то что мы будем называть состояниями и дальше теория должна быть так устроена
44:36
Что знание того какой является Эта система
44:41
Или другими словами Я снова используют состояние позволяет вычислять
44:47
вероятности и Средние и возможные значения уже наблюдаемых то есть в
44:54
условиях неопределенности результатов измерений которые мы полностью согласились
45:00
теории Нужно обязательно вводить величины двух типов наблюдаемый
45:06
и то что описывает состояние микросистемы Иначе мы не построим как бы нашу теорию
45:13
ребят Ну и вот с учетом вот всех этих это Входная информация мы сейчас начнем
45:19
с вами Ну на сейчас мы сделаем перерыв начнем строить теорию микромира
45:24
квантомеханика

Поделиться: