태그 아카이브: 양자 역학

Quantum Field Theory

In this post on Quantum Mechanics (QM), we will go a bit beyond it and touch upon Quantum Field Theory – the way it is used in particle physics. In the last couple of posts, I outlined a philosophical introduction to QM, as well as its historical origin – how it came about as an ad-hoc explanation of the blackbody radiation, and a brilliant description of the photoelectric effect.
계속 읽기

Historical Origin of Quantum Mechanics

이 섹션에서, we will try to look at the historical origin of Quantum Mechanics, which is usually presented succinctly using scary looking mathematical formulas. The role of mathematics in physics, as Richard Feynman explains (in his lectures on QED given in Auckland, New Zealand in 1979, available on YouTube, but as poor quality recordings) is purely utilitarian.
계속 읽기

양자 역학

양자 역학 (QM) is the physics of small things. How do they behave and how do they interact with each other? Conspicuously absent from this framework of QM is why. Why small things do what they do is a question QM leaves alone. 그리고, if you are to make any headway into this subject, your best bet is to curb your urge to ask why. Nature is what she is. Our job is to understand the rules by which she plays the game of reality, and do our best to make use of those rules to our advantage in experiments and technologies. Ours is not to reason why. 정말로.

계속 읽기

불확실성의 원리

불확정성 원리는 대중의 상상력을 캡​​처 한 물리학에서 두 번째 일이다. (첫 번째는 E=mc^2.) 그것은 뭔가 겉으로는 간단 말한다 — 당신은 단지 특정 정밀도로 시스템의 두 무료 특성을 측정 할 수 있습니다. 예를 들면, 당신은 전자가 어디 있는지 알아 내려고 시도하는 경우 (그 위치를 측정, 즉) 더 정확하게, 그 속도는 점점 더 불확실하게 (또는, 운동량 측정이 부정확하게).

어디에서이 원칙은 오는가? 우리는 그 질문을하기 전에, 우리는 원칙 정말 말씀을 검토해야. 여기에 몇 가지 가능한 해석은:

  1. 입자의 위치와 운동량은 본질적으로 서로 연결되어. 우리 운동량을보다 정확하게 측정 바와, 입자의 종류 “밖으로 확산,” 조지 가모 프의 문자로, 씨. 톰킨스, 그것을두고. 환언, 그냥 그 것들 중 하나입니다; 세계가 작동하는 방식.
  2. 우리는 위치를 측정 할 때, 우리는 기세를 방해. 우리의 측정 프로브는 “너무 뚱뚱한,” 말하자면. 우리는 위치 정밀도를 높이면 (짧은 파장의 빛나는 빛으로, 예를 들어), 우리는 모멘텀이 더욱 더 방해 (짧은 파장의 빛은 높은 에너지 / 모멘텀을 가지고 있기 때문에).
  3. 이 해석에 밀접하게 관련 불확실성의 원리는 지각 한계가 있음을 볼 수있다.
  4. 우리는 미래의 이론은 이러한 한계를 넘어 설 수 있음을 고려한다면 우리는 또한인지 적 한계로 불확실성 원리를 생각할 수 있습니다.

괜찮아요, 마지막 두 해석은 내 자신이다, 그래서 우리는 여기에 자세하게 설명하지 않습니다.

첫 번째 뷰는 현재 인기가 양자 역학의 소위 코펜하겐 해석에 관한 것이다. 그것은 종류의 힌두교의 닫힌 문처럼 — “이러한는 절대의 본질이다,” 예를 들어. 정확한, 할 수있다. 그러나 약간의 실용화. 이 토론에 너무 열려 있지 위해 현실을 무시하자.

두 번째 해석은 일반적으로 실험적인 어려움으로 이해된다. 그러나 실험 장치의 개념은 피할 수없는 인간의 관찰자를 포함하도록 확장되어있는 경우, 우리는 지각 제한의 세 번째보기에 도착. 이보기에서, 그것은 실제로 가능 “유도” 불확정성 원리.

의 우리가 파장의 빛의 빔을 사용한다고 가정하자 \lambda 입자를 관찰. 우리가 달성 할 수 있도록 노력하겠습니다 수있는 위치의 정밀도는의 순서이다 \lambda. 환언, \Delta x \approx \lambda. 양자 역학에서, 광속 각 광자의 운동량은 파장에 반비례. 우리가 알 수 있도록 적어도 하나의 광자가 입자에 의해 반사. 그래서, 고전 보존 법칙에 의해, 입자의 운동량은 최소한으로 변경해야 \Delta p \approx 일정한\lambda 이 측정 전에 무슨에서. 따라서, 지각 인수를 통해, 우리는 하이젠 베르크의 불확정성 원리와 유사한 무언가를 얻을 \Delta x \Delta p = 일정한.

우리는이 인수가 더 엄격 할 수 있습니다, 상수의 값의 추정치를 얻을. 현미경의 분해능은 실험식으로 주어진다 0.61\lambda/NA, 여기서 NA 개구는, 하나의 최대 값을 갖는. 따라서, 최적의 공간 해상도는 0.61\lambda. 광 빔의 각 광자는 모멘텀이 2\pi\hbar/\lambda, 입자의 운동량의 불확실성은있다. 그래서 우리는 얻을 \Delta x \Delta p = (0.61\lambda)(2\pi\hbar) \approx 4\hbar, 양자 역학적 한계보다 더 큰 크기의 약 주문. 보다 엄격한 통계 인수를 통해, 공간 분해능과 관련하여 예상되는 모멘텀 전송, 그것은 가능한 추론이 라인을 통해 하이젠 베르크의 불확정성 원리를 도출 할 수있다.

우리는 철학적 관점을 고려하면 우리의 현실은 우리의 지각 자극의인지 모델입니다 (이는 나에게 의미가 있습니다 만이다), 인지 적 제한도되는 불확정성 원리의 나의 네 번째 해석은 약간의 물을 보유하고.

참고

이 게시물의 후반 부분은 내 책에서 발췌 한 것입니다, 언리얼 우주.

섹스와 물리학 — 파인만에 따르면

물리학은 한 동안 자기 만족의 시대를 통과. 자기 만족은 완전성의 감각에서 유래, 우리가 모든 것을 발견 한 느낌이 알아야 할, 경로는 명확하고 방법은 잘 이해.

역사적으로, 자기 만족의 이러한 관찰은 방법 물리학이 완료 혁명을 신속하게 개발이옵니다, 우리를 보여주는 우리가왔다 방법을 잘못. 역사의이 겸손 교훈은 말을 파인만를 묻는 메시지가 무엇인지 아마:

자기 만족의 이러한 연령은 19 세기의 전환기에 존재. 켈빈 같은 유명한 페르소나는 무엇을 방치 모든보다 정확한 측정을하는 것이라고 말했다. 미켈슨, 누가 따라 혁명에서 중요한 역할을, 를 입력하지 않는 것이 좋습니다했다 “죽은” 물리학 등의 분야.

20 세기에보다 10 년 생각 했 겠어요, 우리는 우리가 시간과 공간의 사고 방식을 변경 완료 것? 그들의 권리를 염두에 누가 우리가 다시 시간과 공간의 우리의 개념을 바꿀 것을 지금 말할 것? 내가 할. 그런 다음 다시, 아무도 제정신 날 비난하지 않았다!

또 회전 수는 지난 세기의 과정 동안 일어나는 — 양자 역학, 결정론의 우리의 개념을 멀리했고, 물리학의 시스템 관찰자 패러다임에 심각한 타격을하는. 비슷한 혁명이 다시 일어날 것입니다. 의 불변 우리의 개념에 개최하지 말자; 그들은하지 않습니다. 의는 전혀 틀림이 우리의 옛 주인을 생각하지 맙시다, 에 대한 그들은하지 않습니다. 파인만으로 자신이 지적하는 것, 물리학 혼자 옛 주인의 오류 가능성의 더 많은 예제를 보유하고. 그리고 생각에 완전한 혁명이 지금 연체하다고 생각합니다.

당신은이 모든 섹스와 무슨 상관이 궁금 할 것이다. 음, 난 그냥 섹스를 더 판매 할 것이라고 생각. 내가 맞았, 나는 아니었다? 내 말은, 당신은 여전히​​ 여기에있다!

파인만은 ​​말했다,

사진 : "원시인 척"코커 cc

하나님과 주사위에 아인슈타인

Although Einstein is best known for his theories of relativity, he was also the main driving force behind the advent of quantum mechanics (QM). His early work in photo-voltaic effect paved way for future developments in QM. And he won the Nobel prize, not for the theories of relativity, but for this early work.

It then should come as a surprise to us that Einstein didn’t quite believe in QM. He spent the latter part of his career trying to device thought experiments that would prove that QM is inconsistent with what he believed to be the laws of nature. Why is it that Einstein could not accept QM? We will never know for sure, and my guess is probably as good as anybody else’s.

Einstein’s trouble with QM is summarized in this famous quote.

It is indeed difficult to reconcile the notions (or at least some interpretations) of QM with a word view in which a God has control over everything. In QM, observations are probabilistic in nature. 즉 말을하는 것입니다, if we somehow manage to send two electrons (in the same state) down the same beam and observe them after a while, we may get two different observed properties.

We can interpret this imperfection in observation as our inability to set up identical initial states, or the lack of precision in our measurements. This interpretation gives rise to the so-called hidden variable theories — considered invalid for a variety of reasons. The interpretation currently popular is that uncertainty is an inherent property of nature — the so-called Copenhagen interpretation.

In the Copenhagen picture, particles have positions only when observed. At other times, they should be thought of as kind of spread out in space. In a double-slit interference experiment using electrons, 예를 들어, we should not ask whether a particular electron takes on slit or the other. As long as there is interference, it kind of takes both.

The troubling thing for Einstein in this interpretation would be that even God would not be able to make the electron take one slit or the other (without disturbing the interference pattern, 즉). And if God cannot place one tiny electron where He wants, how is he going to control the whole universe?