Бог не играет в кости со Вселенной

[Дмитрий777]

Сообщение от АлексУ

Дмитрий, вы физик? Мне показалось, что вы неплохо разобрались с основами квантовой физики. А я только пытаюсь их понять. И мне не хватает общения с живым носителем этих знаний. Можно я буду задавать вам возникающие у меня вопросы по этой теме?

Нет, я не физик к сожалению. Или физик-любитель, такой же как и Вы.
Так что не вопросы, а обмен мнениями. Было бы очень здорово.

[АлексУ]

Сообщение от Дмитрий777

Нет, я не физик к сожалению. Или физик-любитель, такой же как и Вы.
Так что не вопросы, а обмен мнениями. Было бы очень здорово.

Жаль! Мне бы квантового физика попытать ... Ну, не чистого, а с уклоном в философию. Как я понял "чистые" квантовые физики этими концептуальными проблемами свою голову не заморачивают. Занимаются чисто формальными, или, наоборот, чисто прикладными вещами, не задумываясь о соотнесении предметной области своей науки с реальным мироустройством.

Один вопрос я все же задам. Может не Вам, Дмитрий, а в пространство ...
Какова связь между теорией и прикладными применениями квантовой физики? Если эта теория не дает точных формул, а только вероятности альтернативных событий, или кучу альтернативных "коридоров путей" вместо одного конкретного пути в классической физике? Я правильно понял суть волновой функции? Ведь в классической физике мы можем, зная вектор скорости и начальные координаты, вычислить весь путь некоторого классического объекта. Т.е. есть возможность делать некоторые предсказания в поведении физических объектов. А в квантовой физике такие предсказания возможны для объектов квантового мира? Или только предсказание того, с какой вероятностью квантовый объект перейдет в одно из возможно бесконечного количества альтернативных состояний? Я еще очень слабо понимаю суть квантовой физики, поэтому не вижу, как при таких неопределенных условиях можно делать конкретные практические разработки на основе квантовой физики. Может, на каком-нибудь примере? Например, нам нужно построить лазер со строго определенной частотой излучения. А как это сделать, если мы можем вычислить только вероятности: что с такой-то вероятностью излучение будет такой-то частоты, с такой-то вероятностью - второй частоты, и т.д. ...

Обмену мнениями я буду рад, но наверное я к нему еще не готов. Еще слишком слабо освоил эту область. Но буду Вам благодарен за любые Ваши, или чужие, мысли по этой теме.

[DEI]

А чем Вас, АлексУ, не устраивает вероятностный подход в квантовой механике ? Это точные формулы. Есть, конечно, мнение, что вообще, уравнение волновой функции - подгоночное уравнение, которым можно приблизить любое распределение...

Но в примере с лазером, насколько я понимаю, частота звисит от структуры уровней и будет определенна. Это местоположение и импульс частиц микромира подлежат правилу "неопределенности".

Кроме того, на практике некоторая доля вероятности есть всегда - даже в классике . Нет ничего идеального. Ни в постановке опытов, ни в результатах измерений. Набегающие ошибки, возможно, имеют роль такого же сдерживающего фактора. Ибо происходят они из-за малых флуктуаций, корни которых, могут быть ... в том же микромире. Но не обязательно. Это только теория идеальна.

Вероятность - неизбежное следствие Бесконечности Вселенной и неисчерпаемости ее Причин.

[АлексУ]

Сообщение от DEI

А чем Вас, АлексУ, не устраивает вероятностный подход в квантовой механике ? Это точные формулы. ...

Но в примере с лазером, насколько я понимаю, частота звисит от структуры уровней и будет определенна. Это местоположение и импульс частиц микромира подлежат правилу "неопределенности".

....

Да ничем ... Просто я не понимаю, пока, а потому и хочу разобраться - как все это благолепие работает. Т.е. как происходит переход от красивой теории к практическим ее применениям. И вообще, обладает ли квантовая механика предсказательной способностью. Например мы знаем, что планета, если не ошибаюсь, Нептун была открыта вначале "на кончике пера", т.е. предсказана. И только потом, наведя телескопы в теоретически вычисленную область звездного неба, астрономы обнаружили там искомую планету.
А в квантовой механике? Пока, читая научно-популярные книги, я в основном встречаю следующее: эксперементально был открыт такой-то поразительный эффект; и после нескольких лет упорных трудов этот эффект был объяснен с позиций квантовой механики ... А есть обратные примеры? Когда исходя из квантовой теории были предсказаны реальные физические эффекты? Вот в этом я хочу разобраться, в частности.

Пример с лазером, может быть, и не очень удачен. Но давайте разберем его более подробно.
Насколько я понял из прочитанного, существенную роль в генераторе лазерного излучения играет резонатор. Т.е. объект не квантовый, а макроскопический - некая классически-физическая уловка, призванная из всего квантового вероятностного хаоса выделить и применить для своих нужд излучения вполне конкретной, нужной нам частоты. А именно, находящиеся в резонаторе атомы, "активная среда", излучают энергии самых разных частот, каждую со своей вероятностью. Но за счет подбора длины резонатора, кратной длинне волны нужного нам излучения, происходит селективный отбор нужной нам частоты. Для этого "активная среда" резонатора, каждый атом этой среды, должен обладать парой энергетических уровней, разница между которыми и дает нужную нам частоту.
Тут возникает еще один попутный вопрос - каков вклад квантовой механики в подбор этой "активной среды"? Т.е. возможные энергетические уровни атома такого-то химического элемента вычисляются с помощью вероятностных подходов квантовой механики? Или подбираются экспериментально? Если первый вариант - то насколько в процессе этого вычисления существенны волновые функции и распределения вероятностей поздней квантовой механики, или достаточны простые и наглядные вычисления (вполне детерминистические) Нильса Бора, которые он приводил при введении принципа квантования излучений атома?
Пойдем дальше. После этой макроскопической уловки по выделению нужной нам частоты излучения, в действие вступает эффект индуцированного излучения. Т.е. наличие в резонаторе достаточного числа фотонов нужной нам частоты провоцирует резкое повышение вероятности именно нужного нам перехода между этими двумя выделенными энергетическими уровнями, дающими фотоны нужной нам частоты. Вопрос. В той книжке, которую я читал, написано, что этот эффект индуцированного излучения происходит под влиянием окружающего электромагнитного поля. Которое, насколько я понимаю, описывается уравнениями классической физики. Т.е. опять вопрос в том, какова роль в описании и объяснении этого эффекта именно квантовой механики?
Это все вопросу к роли квантово-механической теории в описании и объяснении принципов работы лазеров. А еще один вопрос - к предсказательной способности квантовой механики. Т.е. создание лазеров (принцип их работы) было предсказано квантовой механикой? Или вначале был экспериментально открыт эффект когерентного излучения, а потом он был обоснован с позиций квантовой механики?

Да, может быть Вы приведете свой пример предсказательной способности квантовой физики?

Извините, если мои вопросы несколько наивны. Но пока это мой уровень понимания квантовой физики ...

[DEI]

Хотя я и сам не очень люблю квантовую механику, признаться, придется отвечать - что-то никто не спешит.

Сообщение от АлексУ

Насколько я понял из прочитанного, существенную роль в генераторе лазерного излучения играет резонатор. Т.е. объект не квантовый, а макроскопический - некая классически-физическая уловка, призванная из всего квантового вероятностного хаоса выделить и применить для своих нужд излучения вполне конкретной, нужной нам частоты. А именно, находящиеся в резонаторе атомы, "активная среда", излучают энергии самых разных частот, каждую со своей вероятностью.
Но за счет подбора длины резонатора, кратной длинне волны нужного нам излучения, происходит селективный отбор нужной нам частоты.

Имхо, длина резонатора тут не причем. Нет здесь макроскопических эффектов. Переходы между уровнями не равновероятны в данном типе активной среды изначально в силу строения энергетических уровней атомов (или молекул) данной среды. Да, здесь важна именно среда и ее состояние. Взаимодействие фотона с атомом в возбужденном метастабильном состоянии способно вызвать вынужденное его излучение, - при этом не теряется и исходный фотон. Так коэффициент усиления становится больше единицы. Для усиления эффекта используется многоуровневая система с промежуточными долгоживущими (метастабильными) состояниями и «быстрорелаксирующие» .
Посмотрите в Инете "инверсия электронных населенностей" в строке поиска на : http://ru.wikipedia.org

Сообщение от АлексУ

Для этого "активная среда" резонатора, каждый атом этой среды, должен обладать парой энергетических уровней, разница между которыми и дает нужную нам частоту.
Тут возникает еще один попутный вопрос - каков вклад квантовой механики в подбор этой "активной среды"? Т.е. возможные энергетические уровни атома такого-то химического элемента вычисляются с помощью вероятностных подходов квантовой механики?

Энергетические уровни рассчитываются по квантовым формулам, насколько мне известно. Обратно, расчеты соответствуют экспериментальным данным.

Сообщение от АлексУ

Пойдем дальше. После этой макроскопической уловки по выделению нужной нам частоты излучения, в действие вступает эффект индуцированного излучения. Т.е. наличие в резонаторе достаточного числа фотонов нужной нам частоты провоцирует резкое повышение вероятности именно нужного нам перехода между этими двумя выделенными энергетическими уровнями, дающими фотоны нужной нам частоты. Вопрос. В той книжке, которую я читал, написано, что этот эффект индуцированного излучения происходит под влиянием окружающего электромагнитного поля. Которое, насколько я понимаю, описывается уравнениями классической физики.
Т.е. создание лазеров (принцип их работы) было предсказано квантовой механикой? Или вначале был экспериментально открыт эффект когерентного излучения, а потом он был обоснован с позиций квантовой механики?

Исторически (если не говорить об Атлантиде то сначала экспериментально.

Сообщение от АлексУ

Да, может быть Вы приведете свой пример предсказательной способности квантовой физики?

Во-первых, расчет всех энергетических уровней производится по квантовой теории, потому каждый экспериментальный материал, полупроводник, к примеру, рассчитывается и теоретически.
Во-вторых, созданная на основе квантовой теории модель или формула работают для всех новых явлений в этой области. Особенности фотоэлектрического эффекта по квантовому уравнению А.Эйнштейна 1905г (классика не работала). Опыты Штерна-Герлаха.
Джозефсона эффект, предсказание открытия античастиц, позитрона, аннигиляции, квантовых компьютеров … А говорят, что вся электроника без этих расчетов не может существовать.
Иное дело, что интерпретировать уравнения и достижения можно по-разному…
Разные теории могут давать одинаковые в некоторых условиях приближенные формулы.

[Miona]

АлексУ
По простому.
Температура.
Температурные микроколебания частиц , движение, создает уровень энергетики, она распределяется и излучается в пространство в инфрокрасном диапазоне. .
Мы измеряем температуру градусником и наблюдаем как столбик ртути поднимается до какого то предела., но мы же не говорим об одной частичке ртути.

[Нарада]

Сообщение от DEI

… А говорят, что вся электроника без этих расчетов не может существовать.
.

DEI, Вым, когда-нибудь приходилось разрабатывать электронные или радиотехнические устройства?

[Dar]

в копилку...
квант это "кусочек" энергии..
грубо говоря если сравнить атом с ведром воды
то выплескиваться оттуда (как-бы вы не старались)
всегда будет по литру... (или по два литра)

"накачка" в лазере происходит за счет того
что электроны перескакивают на орбиту выше..
"запасаясь энергией"..
а вот когда они "падают" обратно.. то выделяется
квант(литр ) энергии...

квантовую физику я изучал лет 15 назад..
к сожалению наш препод мог читать лекции
только по своим конспектам...

кстати говоря есть еще квант действия..

[Слович]

Уравнение, описывающие закон, которое человек способен проверить в пределах круга своего сознания, более или менее точно, в силу равенства или подобия систем наблюдаемого явления и наблюдателя. Но как только мы продвигаемся в сторону, например в глубь микромира, все изменяется. Практически любое уравнение содерижит своей составляющей время - явно (t) или выраженное через расстояние и скорость. Хотя время и выражено через переменную t, но это время разное для системы-человек физический и системы-человек ментальный, духовный (микромир). Вот это неназванная переменная или параметр - есть сознание наблюдателя. Оно влияет на ход эксперимента: как в силу разницы точек наблядения микро и макромира, да и собстенно и напрямую, ибо макромир есть область доступная влиянию человека.

[DEI]

Сообщение от Нарада

DEI, Вым, когда-нибудь приходилось разрабатывать электронные или радиотехнические устройства?

На уровне, не требующем сложных расчетов (не являюсь практиком в этой области). Слышал факты, когда в сложных схемах теория не работала и расчеты заменяли подстроечными элементами
Правда, это не совсем по теме волновой механики.
Вы хотите поделиться каким-то опытом ?

Дмитрий777 - в принципе, всякое знание есть результат распознания отношений. А не подменяете ли Вы понятие неопределенности на понятие изолированности ? Но гейзенберговская неопределенность - вычисляется вполне определенно. А степень изолированности в данном случае ? То есть, как применить модель ?
И о каком пределе деления идет речь ? Если материя делима бесконечно ? Можно подробнее ? Если в смысле целостного качества частицы - то почему не наступает предела неопределенности при рассмотрении макрообъектов ?

Такур, согласен, что модель спирального движения частиц и квантов - это вообще интересная концепция, и в духе АЙ. Конечно, не новая, но ничто в мире не ново. Наверняка за ней будущее (в той или иной форме данной гипотезы).
А вот фактор времени при измерениях, возможно, не воздействует через сознание человека на явление - ибо опосредован прибором. Мы не можем утверждать, что во всех случаях вмешивалось сознание человека. Правда, сознание разного уровня - всюду, даже у самого кванта , но что можно вывести этим путем ?

[АлексУ]

Сообщение от DEI

Имхо, длина резонатора тут не причем. Нет здесь макроскопических эффектов. Переходы между уровнями не равновероятны в данном типе активной среды изначально в силу строения энергетических уровней атомов (или молекул) данной среды. Да, здесь важна именно среда и ее состояние. Взаимодействие фотона с атомом в возбужденном метастабильном состоянии способно вызвать вынужденное его излучение, - при этом не теряется и исходный фотон. Так коэффициент усиления становится больше единицы. Для усиления эффекта используется многоуровневая система с промежуточными долгоживущими (метастабильными) состояниями и «быстрорелаксирующие» .
Посмотрите в Инете "инверсия электронных населенностей" в строке поиска на : http://ru.wikipedia.org

Спасибо за популярную статью!
Она вызвала у меня ряд вопросов.

.. из ... атомов, каждый из которых может находиться в одном из двух энергетических состояний

Это ведь упрощение, или идеализация? В реальности атомы, кроме разве атома водорода, имеют не два, а несколько энергетических уровней, или состояний. И атом, с определенной вероятностью, может находится на любом из них. И, соответственно, атом может излучать на нескольких частотах. Так за счет чего достигается сведение к двум, или трем-четырем энергетическим состояниям атома? Из множества возможных.
Попутно более общий вопрос. Но, возможно, как-то связанный с этим. Вот говорят волновая функция представляет собой плотность вероятности нахождения квантового объекта (системы) в определенном состоянии. Но ведь эта волновая функция, графически, имеет не один пик? Т.е. квантовый объект, обычно, имеет не одно самое вероятное состояние? А несколько пиков плотности вероятности, и, соответственно, несколько вероятных состояний. Я правильно понимаю? А при измерении происходит редукция волновой функции - и из нескольких (равно)вероятных сотояний квантовый объект оказывается в каком-то одном из них? И не понятно, за счет чего это происходит? Я правильно понял проблему измерений в квантовой физике?
Далее, в статье из векипедии написано:

Эти фотоны возвращаются в рабочее тело лазера с помощью оптического резонатора, элемента конструкции лазера. ...
...на практике рабочее тело лазера выбирают так, чтобы переход 3→2, ...проходил без излучения, а энергии тратилась на нагрев рабочего тела.

Т.е. макроскопическая конструкция лазера тоже имеет значение? Как я понимаю, за счет конструкции лазера происходит задержание в рабочем теле лазера фотонов нужной нам частоты, и свободное (некогерентное) излучение фотонов не нужной нам частоты. Т.е. происходит некая селекция нужных нам фотонов для достижения некой их "критической массы".
И еще один вопрос. В статье написано, что в трех- и четырех-уровневых лазерах есть быстрые и медленные переходы между уровнями. А от чего это зависит, что переход между одной парой уровней является быстрым, а между другой парой - медленным? Это вызывается как-то искусственно, или зависит от микроскопических параметров или характеристик самих энергетических уровней?

[DEI]

Сообщение от АлексУ

Это ведь упрощение, или идеализация? В реальности атомы, кроме разве атома водорода, имеют не два, а несколько энергетических уровней, или состояний. И атом, с определенной вероятностью, может находится на любом из них. И, соответственно, атом может излучать на нескольких частотах. Так за счет чего достигается сведение к двум, или трем-четырем энергетическим состояниям атома? Из множества возможных.

Ув. Алекс, думаю, дело в том, что у атомов рабочего тела (среды) лезера при данных условиях, в особенности, при данной температуре, находятся преимущественно в основном состоянии, на начальном энергетическом уровне. К этому приводят законы термодинамики в равновесном состоянии. И только если происходит обмен энергией, или поглощение кванта, атомы переходят на следующий или перескакивая, на более высокие уровни. Но частота возбуждающего излучения как раз и подбирается специально равной расстоянию между основным и каким-либо следующим за ним уровнем. Пребывание на некоторых уровнях кратковременно, а некоторые состояния "метастабильны", и это позволяет создать инверсную заселенность. Насколько я себе представляю. Об этом подробнее в статье.

Сообщение от АлексУ

Попутно более общий вопрос. Но, возможно, как-то связанный с этим. Вот говорят волновая функция представляет собой плотность вероятности нахождения квантового объекта (системы) в определенном состоянии. Но ведь эта волновая функция, графически, имеет не один пик?

Волновая функция, как учат в кв. механике, физического смысла не имеет. Это комплексная функция.
Имеет смысл квадрат ее модуля (как комплексного числа). Он-то и дает плотность вероятности. А интеграл по объему плотности вероятности и даст вероятность найти частицу в данном объеме.

Сообщение от АлексУ

Т.е. квантовый объект, обычно, имеет не одно самое вероятное состояние? А несколько пиков плотности вероятности, и, соответственно, несколько вероятных состояний. Я правильно понимаю? А при измерении происходит редукция волновой функции - и из нескольких (равно)вероятных сотояний квантовый объект оказывается в каком-то одном из них? И не понятно, за счет чего это происходит? Я правильно понял проблему измерений в квантовой физике?

Много чего говорят в теории. Есть мнение, что понятие "редукция" необязательно, не является неотъемлемой частью квантовой теории. Вообще, квантовая теория - некоторая эклектическая система. На разных этапах применяются различные методы - но и в классической физике, скажем, в теории колебаний, прочности, удара есть не совсем гладкие моменты стыка областей действия моделей.
А измерение принципиально не может давать одно и то же значение для более-менее сложной системы. Всегда есть разброс.
А каким образом обходятся без понятия редукции ? Можно ознакомиться со статьей http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2000/053.pdf
Их свежие мысли я и сам еще недочитал.
А пока физики просто пользуются формализмом, наверное.

Сообщение от АлексУ

Т.е. макроскопическая конструкция лазера тоже имеет значение? Как я понимаю, за счет конструкции лазера происходит задержание в рабочем теле лазера фотонов нужной нам частоты, и свободное (некогерентное) излучение фотонов не нужной нам частоты. Т.е. происходит некая селекция нужных нам фотонов для достижения некой их "критической массы".

Нет, только за счет подбора рабочего тела и излучения накачки. То есть, энергетических уровней и метастабильных состояний на атомном уровне. Если коэффициент усиления превышает единицу, то имеет место излучение лазера.

Сообщение от АлексУ

А от чего это зависит, что переход между одной парой уровней является быстрым, а между другой парой - медленным? Это вызывается как-то искусственно, или зависит от микроскопических параметров или характеристик самих энергетических уровней?

Полагаю, это свойства вещества. Опять же, если подумать, - переходы между уровнями определяются вероятностно. Метастабильное состояние обусловлено высокой вероятностью пребывания в данном состоянии, судя по полной волновой функции системы. Для достоверности расчета нужно рассмотреть и обмен энергией в кристалле или между атомами рабочего тела.

[Кайвасату]

Квантовая физика возлагает всю ответственность за то, что происходит с человеком на него самого, как наблюдателя. Вездесущий Бог предусмотрел все возможности и все последствия того или иного поступка, но совершить этой поступок - выбрать между двух возможностей - выбор человека. И чем более ответственно и сознательней он будет это делать, тем лучше для него же самого в первую очередь.
Есть, конечно, вопросы относительно того, насколько правомерно и как далеко можно распространять аналогию законов мира субатомных частиц на мир людей, но в целом квантовая физика очень хорошо подходит для обоснования основных религиозно-философских доктрин.

[Дмитрий777]

Сообщение от Кайвасату

Квантовая физика возлагает всю ответственность за то, что происходит с человеком на него самого, как наблюдателя. Вездесущий Бог предусмотрел все возможности и все последствия того или иного поступка, но совершить этой поступок - выбрать между двух возможностей - выбор человека. И чем более ответственно и сознательней он будет это делать, тем лучше для него же самого в первую очередь.
Есть, конечно, вопросы относительно того, насколько правомерно и как далеко можно распространять аналогию законов мира субатомных частиц на мир людей, но в целом квантовая физика очень хорошо подходит для обоснования основных религиозно-философских доктрин.

Да, такая иллюстрация универсальности Законов Мироздания.