Принципы квантовой Вселенной Виктор Первушин und Александр Павлов

У нас вы можете скачать книгу Принципы квантовой Вселенной Виктор Первушин und Александр Павлов в fb2, txt, PDF, EPUB, doc, rtf, jar, djvu, lrf!

При оформлении заказа до: World Scientific Publishing Рейтинг: Есть у поставщика Поставка под заказ. Presents a fresh approach to the subject of cosmology. Professor of Chemistry, McMas Название: The purpose of this monograph is to show that a theory can be developed to underpin the molecular structure hypothesis - that the atoms in a molecule are real, with properties predicted and defined by the laws of quantum mechanics.

Quantum information theory is at the frontiers of physics, mathematics and information science, offering a variety of solutions that are impossible using classical theory. This book provides an introduction to the key concepts used in processing quantum information and reveals that quantum mechanics is a generalisation of classical probability theory.

After a gentle introduction to the necessary mathematics the authors describe the geometry of quantum state spaces. Focusing on finite dimensional Hilbert spaces, they discuss the statistical distance measures and entropies used in quantum theory. The final part of the book is devoted to quantum entanglement - a non-intuitive phenomenon discovered by Schrodinger, which has become a key resource for quantum computation. This richly-illustrated book is useful to a broad audience of graduates and researchers interested in quantum information theory.

Exercises follow each chapter, with hints and answers supplied. This second volume of the Mechanical Universe studies electricity and magnetism, their relation to each other and light, and shows how the problem of light led to the special theory of relativity. Как создать уникальную историю вашего бренда и сделать ваши продукты неотразимыми: Нетривиальный подход к брендингу.

Сказка "Барбариска" Татьяна Вяткина. Рецензия на повесть "Последняя электричка". Виктор Первушин und Александр Павлов. Авторизуйтесь чтобы писать рецензии. Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии. Галилей в своей книге о предполагаемом диалоге между Птолемеем и Коперником ввёл целое множество наблюдателей с их инерциальными системами отсчёта.

Координаты тел и время в раз ных системах отсчёта связаны преобразованиями из группы Гали лея. Галилеевский принцип относительности прямолинейного и рав номерного движения был продемонстрирован с помощью мысленно го эксперимента с системами отсчёта двух кораблей. Физические яв ления, происходящие внутри неподвижного корабля не отличаются от аналогичных явлений внутри корабля, движущегося равномерно и прямолинейно относительно первого.

Галилеем также были вве дены основные характеристики классической частицы, движущейся прямолинейно равномерно и прямолинейно равноускоренно. Наблю дения за падением тел в поле тяжести Земли привели его к выводу, что все тела, падающие на Землю, имеют одно и то же ускорение сво бодного падения. С точки зрения принципа относительности Гали лея все инерциальные системы отсчёта математически и физически эквивалентны.

Относительность Галилея означает, что наблюдатели на одном корабле Вселенной наблюдают и измеряют те же явления в данном случае траектории планет , что и наблюдатели на дру гом корабле Вселенной, движущемся относительно первого с любой постоянной скоростью. Наблюдатели Птолемея в неинерциальной си 1. Введение стеме отсчёта, связанной с Землей, наблюдают траектории планет, которые принадлежат другому классу кривых, в отличие от наблю дателей Коперника, связывающих свою систему отсчёта с Солнцем.

Системы отсчёта Птолемея и Коперника физически не эквивалент ны. Формально, в механике все системы отсчёта равноправны, и тра ектории тел, полученные в одной системе отсчёта, можно рассчитать и в другой системе отсчета. Именно, такой пересчёт и был основ ным содержанием многолетней работы и научного подвига Николая Коперника. Коперник выбрал систему отсчёта, где уравнения дви жения планет имеют первые интегралы движения, названные впо следствии в небесной механике Ньютона сохраняющимися энергией и моментом импульса системы тел, характерным для центральных сил.

Таким образом, анализируя явления, наблюдаемые с разных то чек зрения, мы приходим к выводу, что формальное математическое равноправие систем отсчёта ещё не означает их физическую эквива лентность. Кеплер — Ученик Тихо Браге Иоганн Кеплер, получив бесценные данные от своего учителя, пересчитал траекторию движения Марса на небес ной сфере для системы Коперника и вывел в дальнейшем три зако на обращения планет вокруг Солнца. Оказалось, что планеты движутся не по окружностям, как думал Коперник, а по 1.

Галилей кеплеровы эллипсы решительно отверг. В году Галилей сооб щает Кеплеру об открытии спутников Юпитера. Но поз же, получив свой экземпляр телескопа, Кеплер изменил своё мнение, подтвердил наблюдение спутников и сам занялся теорией линз.

Система мира Кеплера претендовала не только на выявление законов движения планет, но и на гораздо большее.

Аналогично пифагорейцам, Кеплер считал мир реализацией некото рой числовой гармонии, одновременно геометрической и музыкаль ной;. Декарт — Наблюдатель Декарта мыслит логически по Аристотелю в неких априорных понятиях пространства и времени, населяя их космиче скими объектами и оставляя заботу о возникновении этих понятий Господу.

В абсолютном пространстве задана система координат, которая и получила на 1. Он писал Мерсенну об осуждении Галилея: Материя состоит из элементарных частиц, локальное взаимо действие которых и производит все природные явления. Ньютон — Исаак Ньютон, используя систему отсчёта Коперника, впервые сфор мулировал законы природы в виде дифференциальных уравнений и отделил их от начальных данных. Ньютон постулировал приоритет законов природы и свёл всю механику к математическому уравне нию, которое не зависит от выбора начальных данных и инерциаль ных систем отсчета и предсказывает эволюцию во времени коорди нат частицы, если заданы её начальное положение и начальная ско рость.

Для ньютоновского наблюдателя объяснить мир в терминах 1. Здесь можно вспомнить крыла тое изречение Лапласа: Слабым местом теории тяготения Ньютона, по мнению многих учё ных того времени, было отсутствие объяснения природы этой силы.

Ньютон изложил только математический аппарат, оставив открыты ми вопросы о причине тяготения и его материальном носителе. Для научной общественности, воспитанной на философии Декарта, это был непривычный и вызывающий подход, и лишь триумфальный успех небесной механики в XVIII веке заставил физиков временно примириться с ньютоновской теорией.

Физические основы тяготения прояснились только спустя более чем два века, с появлением Общей Теории Относительности. Теория Ньютона абсолютизировала резкое отличие понятий времени, пространства и материи, а всеобщий закон сохранения материи, как бы, реабилитировал её вечный непреходя щий статус в философии.

Ньютон ввёл абсолютные пространство и время. Они одни и те же для всех наблюдателей. Теологические ма нускрипты Исаака Ньютона говорят нам, что оправдание принципов логического построения этой первой физической теории и концепций 1.

Введение абсолютных пространства и времени и, следовательно, абсолютных единиц их измерения Ньютон искал в напряженной дискуссии с тео рией познания, официально принятой в Колледже Святой Троицы, где он был профессором 9.

Механика Ньютона задала структуру ма тематической формулировки современных фундаментальных физи ческих теорий, включая теорию гравитации Эйнштейна, Стандарт ную Модель элементарных частиц и современные теории струн, где в основу положены уравнения как законы природы. Лагранж — Жозеф Луи Лагранж записал дифференциальные уравнения дви жения Ньютона в ковариантной форме, введя обобщённые коорди наты.

Лагранж ввёл метод использования связей в вариаци онном принципе динамики при помощи неопределённых множите лей, причём ограничивался рассмотрением только голономных свя зей. Согласно этой теории разрешается существование двух дополняющих друг друга противоположных утверждений об одном и том же объекте познания, при условии что эти утверждения относятся к разным реальностям этого объекта John Meyendor.

Trends and Doctrinal Themes. Эйлер и Лагранж открыли принцип наименьшего действия в механике: Весь этот математический аппарат в дальнейшем будет необхо дим физикам-теоретикам при формулировке уравнений теории гра витационного поля сначала в лагранжевом ковариантном виде, а за тем,чтобы представить теорию как обобщённую гамильтонову дина мику.

Фарадей — Первые шаги к созданию современной релятивистской физики бы ли сделаны Майклом Фарадеем. Ему принадлежит огромное чис ло научных открытий, среди которых лабораторная модель элек тродвигателя, изменившего образ жизни современной цивилизации.

С поразительной последовательностью Фарадей экспериментально обосновывает и развивает свои концепции полевой природы материи и единства всех физических сил природы, которые стали знаменем физики ХХ века, где все частицы трактуют как возбуждения физи ческих полей.

Фарадей создал полевую концепцию учения об элек тричестве и магнетизме До него господствовало представление о прямом и мгновенном взаимодействии зарядов и токов через пустое пространство. Фарадей экспериментально доказал, что материаль ным переносчиком этого взаимодействия является электромагнитное В г.

Однако эти современные физические теории основаны не на механике Ньютона, а на концепции теории поля. Незнание матема тического аппарата ньютоновской механики не стало препятствием на пути экспериментатора Фарадея, а даже помогло ему сформули ровать новые основные понятия современной физики и предсказать полевую природу материи и единство сил природы, которые физики открыли уже в XX веке.

Первая ста тья Максвелла по теории электромагнитного поля так и называлась:. Из этих формул и состоит теория Максвелла, которая оказалась столь же всеобъемлю щей в области электромагнитных явлений, как и теория Ньютона в области небесных явлений.

Формулы электродинамики, записан ные на языке математической теории поля, стали жить своей жиз нью, проявляя заложенную в них симметрийную структуру. Наблю датель Максвелла обнаруживает зависимость описания результатов экспериментальных измерений электромагнитных явлений от опре деления измеряемых величин в теории поля и от выбора эталона их измерения.

Теория Фарадея — Максвелла, её симмет рии и понятия стали прототипом всех работающих релятивистских квантовых теорий XX века, где все элементарные частицы тракту ются как осцилляторные возбуждения соответствующих полей. Ра боты учёного не были оценены по достоинству его современниками. Только после того, как Генрих Герц экспериментально доказал су ществование электромагнитных волн, предсказанных Максвеллом, теория получила всеобщее признание.

Произошло это спустя десять лет после смерти Максвелла. Эйнштейн — Геометрии Лобачевского и Римана, полевая теория Фарадея и Макс велла подорвали доверие к абсолютному пространству и времени, а XX век стал веком относительности и принципов симметрии кванто ванных полей материи. Эйнштейн считается создателем двух теорий относительности.

Она основана на группе релятивистских преобразований уравнений Максвелла, полученных Лоренцем и Пу анкаре. СТО представляет собой адаптацию классической механики Ньютона к релятивистским преобразованиям. Общепринятой фор мой СТО является версия Эйнштейна и Минковского, которая от крыла путь к созданию современной квантовой теории поля.

Любой экспериментатор в физике высоких энергий знает, что время жизни 1. Введение нестабильной частицы, измеренное в лабораторной системе отсчёта, отличается от времени жизни той же частицы, измеренного в системе отсчёта, движущейся вместе с частицей.

Если эту частицу поместить в поезд, движущийся мимо станции, то машинист в поезде и стрелоч ник на станции будут измерять разные времена жизни частицы. Эти времена связаны релятивистскими преобразованиями, полученными Лоренцем из теории Фарадея — Максвелла. С точки зрения механи ки Ньютона два разных утверждения о времени жизни одной и той же частицы есть противоречие.

Чтобы избавиться от противоречия, следуя логике Тринити Колледж, можно утверждать, что частица имеет одну реальность для машиниста и другую — для стрелочника, далее построить две непротиворечивые механики: Именно по этому пути существования двух реальностей одной частицы пошло развитие релятивистской кванто вой теории поля. Начало этому развитию положил Эйнштейн, кото рый понял, что лоренцева симметрия теории Фарадея — Максвелла означает равноправие времени и пространственных координат ре лятивистской частицы.

Такое равноправие предполагает, что время и пространство образуют единое многообразие, которое носит назва ние пространства событий Минковского. При своём движении в этом пространстве частица описывает мировую линию, где роль парамет ра эволюции играет геометрический интервал.

Два времени одной и той же релятивистской частицы предполагают, что для полного опи сания движения частицы в мировом пространстве событий необходи мы измерения начальных данных как минимум двух наблюдателей 1. В верхней части рисунка изображён поезд с нестабильной частицей, движущийся со скоростью около км в сек мимо стрелочника. В квантовой теории поля, описывающей процесс рождения частицы, эти времена дополни тельны, а не противоречивы.

Машинист, рождающийся вместе с частицей, не может быть близнецом стрелочника. Первый измеряет длину геометрического интервала 10 сек , а второй — динамический параметр эволюции в простран стве событий 14 сек. В нижней части рисунка условно изображена Вселенная, где роль динамического параметра эволюции в пространстве событий исполняет космологический параметр эволюции, а роль длины геометрического интер вала — конформное время. Один и тот же наблюдатель имеет два различных способа измерения динамического параметра эволюции красное смещение и длины геометрического интервала расстояние до космических объектов.

Два наблюдателя стрелочник и машинист релятивистского объекта в квантовой геометродинамике не противоречат, а дополняют друг друга.

Один покоится, второй сопутствует частице. Первый измеряет своими часами время как переменную мирового простран ства событий, а второй измеряет своими часами время как геомет рический интервал на мировой линии частицы в этом пространстве событий. Возникает новый элемент теории — уравнение связи четы рёх импульсов, один из которых есть энергия.

Первые попытки обобщения полевой парадигмы Фара дея на другие взаимодействия были предприняты в начале прошлого века. Поиск принципов симметрии был той установкой Эйнштейна, которая выгодно отличала его от других исследователей.

Эйнштейн потребовал, чтобы наблюдаемые результаты его теории не зависели от параметров очень широкого класса преобразо ваний координатного времени общекоординатных преобразований.

В той работе Гильберт обнаружил, что четыре из десяти уравнений ОТО являются обобщёнными связями Лагранжа. ОТО есть теория со связями, возникающими как следствие общеко ординатных преобразований. Это утверждение сейчас известно как вторая теорема Нётер. Вейль — Герман Вейль, открывший калибровочную симметрию как всеобщий принцип построения всех современных физических теорий, пред ставлял совокупность всех физических измерений как некий мате: Именно эта задача определения группы симметрии совокуп ности всех физических измерений была ведущей идеей физики XX века.

Такие группы симметрии были определены как группа Пуан каре симметрии систем отсчёта, где измеряются начальные данные, группа классификации элементарных частиц и группа калибровоч ной симметрии физических теорий, ведущая к уравнениям связей полей и их начальных данных. Вейль предложил принцип масштабной симметрии законов природы, со гласно которому уравнения теории гравитации не зависят от выбора эталонов измерения и отличаются от ОТО. В геометрии Вейля дли ны объектов при обходе по замкнутому контуру петле являются 1.

Введение неинтегрируемыми и при этом отсутствие интегрируемости связы вается с наличием электромагнитного поля. Дирак — Наблюдатель Дирака решает проблемы последовательной вероят ностной интерпретации волновой функции, удовлетворяющей урав нению Дирака, и стабильности квантовой системы путем вторичного квантования и заполнения всех состояний с отрицательными энерги ями море Дирака.

Отрицательный знак энергии в СТО был ассоциирован Дираком с существованием античастицы — позитрона. Важнейшим элементом теории Дира ка является вакуум как состояние с минимальной энергией, которое исчезает, если на него действует оператор уничтожения частицы.

Та кое квантование в современной теории поля называется причинным квантованием, а сама теория получила название квантовой теории поля КТП. Предполагается, что модификация 1. Эта скалярная поле вая функция была названа дилатоном. Согласно Вейлю и Дираку выбирается эталон измерения длин, который расширяется вместе с измеряемыми этим эталоном длинами.

Если эталон тоже расширяет ся, то результаты измерения всех длин не содержат космологическо го масштабного фактора. Поэтому у наблюдателя с относительным эталоном Вселенная выглядит неподвижной, а все массы пропорци ональны космологическому масштабному фактору, ассоциируемым с дилатоном, и становятся исчезающе малыми в начале возникно вения Вселенной.

Современная космология на самом деле использу ет двойной стандарт при описании космической эволюции фотонов, испускаемых массивной материей на далёком космическом объекте:. Геометрические интервалы с относительными единицами измерения называемые координатным расстоянием до космического объекта и конформным временем испускания фотона первым ввёл сам Фридман, чтобы решить свои уравнения.

Эти относительные пе ременные используются в наблюдательной космологии для описания движения космических фотонов, которые оставляют свой след в ви де спектральных линий на фотопластинках, вставленных в телескоп. Сравнивая эти фотопластинки с теми, где свои спектральные ли 1.

Введение нии оставили фотоны земных атомов в настоящий момент времени, астрофизики измеряют красные смещения спектра энергий косми ческих атомов. Спектр энергий атомов, как известно из квантовой механики, определяется массой частиц, из которых эти атомы обра зованы. Относительный эталон изменяет массы, а абсолютный — геометрические интервалы. Наблюдатель Дирака, как в свое время наблюдатель Коперника, может сам выбрать эталон измерения, и определить, следуя Копернику, какой из этих эталонов даёт наибо лее простую классификацию наблюдательных данных.

Все эталоны в теории Эйнштейна математически эквивалентны, в той же мере, в какой формально равноправны системы отсчета Птолемея и Копер ника в небесной механике.

© Крушина - дерево хрупкое Валентин Сафонов 2018. Powered by WordPress