Реферат на тему Квантово-релятивистская физика и философское мировоззрение

Содержание:

Введение. 1

1. Квантовая
теория. 2

2. Подходы к
проблеме измерения. 6

3.Скрытые
переменные и модальные интерпретации. 8

4.Вопрос о
реализме квантовых состояний. 13

Заключение. 18

Список литературы.. 20

Введение:

Несмотря
на то, что она является основной частью современной физики, среди физиков и философов
физики нет единого мнения по вопросу о том, что, эмпирический успех квантовой теории
говорит нам о физическом мире. Это порождает сборник философских вопросов, известных
как «интерпретация квантовой механики». Не следует вводить эту терминологию в заблуждение,
полагая, что мы имеем не интерпретированный математический формализм, не связанный
с физическим миром. Скорее, существует общее ядро интерпретации, которое состоит
из рецептов для расчета вероятностей результатов экспериментов, проводимых на системах,
подвергнутых определенным процедурам подготовки состояния. То, что часто называют
разными «интерпретациями» квантовой механики, различается по поводу того, что, если
вообще что-то, добавляется к общему ядру. Возможно, два основных подхода, теории
скрытых переменных и теории коллапса, включают формулировку физических теорий, отличных
от стандартной квантовой механики; это делает терминологию «толкование» еще более
неуместной.

Большая
часть философской литературы, связанной с квантовой теорией, сосредоточена на проблеме
того, следует ли нам истолковывать теорию или подходящее ее расширение или пересмотр
в реалистических терминах, и если да, то как это должно быть сделано. Различные
подходы к «проблеме измерения» предлагают разные ответы на эти вопросы. Однако есть
и другие вопросы, представляющие философский интерес. К ним относятся влияние квантовой
не локальности на наше понимание структуры пространства-времени и причинности, вопрос
об онтологическом характере квантовых состояний, значение квантовой механики для
теории информации и задача сопоставления квантовой теории с другими теориями, которые
являются актуальными и гипотетическими.

Заключение:

Квантовая
физика лежит в основе того, как работают атомы, и почему химия и биология работают
именно так. Вы, я и столб ворот — по крайней мере, на каком-то уровне мы все танцуем
под квантовую мелодию. Если вы хотите объяснить, как электроны движутся через компьютерный
чип, как фотоны света превращаются в электрический ток в солнечной панели или усиливаются
в лазере, или даже как солнце продолжает гореть, вам нужно будет использовать квантовую
физику.

Единой
квантовой теории не существует. Есть квантовая механика, основная математическая
структура, лежащая в основе всего этого, которая была впервые разработана в 1920-х
годах Нильсом Бором, Вернером Гейзенбергом, Эрвином Шредингером и другими. Он характеризует
простые вещи, такие как изменение положения или импульса отдельной частицы или группы
из нескольких частиц с течением времени.

Но
чтобы понять, как все работает в реальном мире, квантовая механика должна быть объединена
с другими элементами физики — в основном, специальной теорией относительности Альберта
Эйнштейна , которая объясняет, что происходит, когда вещи движутся очень быстро,
— чтобы создать то, что известно как квантовая теории поля.

Три
разные квантовые теории поля имеют дело с тремя из четырех фундаментальных сил,
посредством которых взаимодействует материя: электромагнетизмом, который объясняет,
как атомы удерживаются вместе; сильное ядерное взаимодействие, которое объясняет
стабильность ядра в сердце атома; и слабое ядерное взаимодействие, которое объясняет,
почему некоторые атомы подвергаются радиоактивному распаду.

За
последние пять десятилетий эти три теории были объединены в ветхую коалицию, известную
как «стандартная модель» физики элементарных частиц. Несмотря на все впечатление,
что эта модель слегка скреплена липкой лентой, это наиболее точно проверенная картина
основной работы материи из когда-либо созданных. Его коронная слава пришла в 2012
году с открытием бозона Хиггса, частицы, придающей всем другим фундаментальным частицам
их массу, существование которой было предсказано на основе квантовых теорий поля
еще в 1964 году.

Обычные
квантовые теории поля хорошо работают при описании результатов экспериментов на
ускорителях частиц высокой энергии. Миллиарды взаимодействий в этой многолюдной
среде требуют разработки «эффективных полевых теорий», которые затушевывают некоторые
кровавые детали. Трудность построения таких теорий состоит в том, почему многие
важные вопросы физики твердого тела остаются нерешенными — например, почему при
низких температурах некоторые материалы являются сверхпроводниками, пропускающими
ток без электрического сопротивления, и почему мы не можем заставить этот трюк работать
при комнатной температуре.

Но за всеми этими практическими
проблемами кроется огромная квантовая загадка. На базовом уровне квантовая физика
предсказывает очень странные вещи о том, как работает материя, которые полностью
расходятся с тем, как вещи работают в реальном мире. Квантовые частицы могут вести
себя как частицы, расположенные в одном месте; или они могут действовать как волны,
распространяясь по всему пространству или сразу в нескольких местах. Как они выглядят,
кажется, зависит от того, как мы их измеряем, и до того, как мы измерим, кажется,
что они вообще не имеют определенных свойств, что приводит нас к фундаментальной
загадке о природе базовой реальности

Фрагмент текста работы:

В классической
физике с любой физической системой связано пространство состояний, которое представляет
совокупность возможных способов присвоения значений динамическим переменным, которые
характеризуют состояние системы. Например, для системы, состоящей из \ (n \) точечных
частиц, состояние системы задается указанием положений и импульсов всех частиц относительно
некоторой системы отсчета. Для систем с большим количеством степеней свободы полное
описание состояния системы может быть недоступным или громоздким; Классическая статистическая
механика работает с такой ситуацией, используя распределение вероятностей в пространстве
состояний системы. Распределение вероятностей, которое присваивает любую вероятность,
отличную от единицы или нуля, некоторым физическим величинам, считается неполным
описанием состояния системы [11].

Для систем с
большим количеством степеней свободы полное описание состояния системы может быть
недоступным или громоздким; Классическая статистическая механика работает с такой
ситуацией, используя распределение вероятностей в пространстве состояний системы.

Распределение
вероятностей, которое присваивает любую вероятность, отличную от единицы или нуля,
некоторым физическим величинам, считается неполным описанием состояния системы.

В квантовой механике все иначе. Нет квантовых состояний,
которые присваивают определенные значения всем физическим величинам, а вероятности
встроены в стандартную формулировку теории. Построение квантовой теории некоторой
физической системы начинается с того, что сначала динамические степени свободы связываются
с операторами в правильно построенном гильбертовом пространстве. Состояние можно
охарактеризовать путем присвоения математических величин ожидаемых значений («наблюдаемых»).
Эти присвоения должны быть линейными