Волновая функция

Моё уважение и приветствие.

Бросаемся в последний месяц весны, и хочу немного поговорить о весьма интересной концепции.

Ядро квантового мира.

В макромире подброшенная монетка упадёт на орёл, решку и с небольшой вероятностью на гурта, однако пока она летит, сложно предсказать результат, только если не использовать хитрости. И это суперпозиция монетки. Конечно, при использовании супер-камер и мощных компьютеров вывести результат возможно с хорошей вероятностью.

Всё не так в микромире.

Подброшенная «монетка» там «вращается в полёте» до схлопывания волновой функции, однако там у нас нет ни датчиков, ни алгоритмов, которые позволили бы однозначно получить результат. Вместо камер там и вовсе летящий кирпич, по рикошету которого мы понимаем часть параметров денежки, но при этом намертво сбиваем исходное состояние монетки. И если запулить второй кирпич, то мы получим вторую часть параметров, но уже не те, что были изначально, а те, что получились после первого строительного блока.

Ломать не строить.

И пришлось придумать волновую функцию, специальную математическую абстракцию в комплексном пространстве. Как раз для того, чтоб нести в себе всю возможную инфу о квантовой системе. Обычно эту сущность обозначают буквой Ψ (пси), и в квантовой механике это полный аналог ньютоновского понятия траектории.

Почему волновая?

Луи де Бройль в 1924 году предположил, что частицы материи обладают волновыми свойствами, а Эрвин Шрёдингер в 1926 году не только замучал, или нет, кота в своем ужасающем эксперименте, но и вывел уравнение, носящее его имя.

iℏ∂∂tΨ(r→,t)=[−ℏ22m∇2+V(r→,t)]Ψ(r→,t).

Даже не проси объяснить. Времена, когда я помогал с квантовой физикой и высшей математикой щедрым джентльменам и прекрасным дамам, давно прошли, и я уже половину тут не только не понимаю, но даже названия букв забыл.

Правило Борна

Если электрон это волна, то что же в нём колебается? Ответ дал Макс Борн. Волновая функция не имеет прямого физического смысла. Это всего лишь, или наоборот, ничо-си — облако вероятности. Волновая функция не скажет, где частица точно, однако скажет, где она есть с большим шансом, а где, скорее всего, нет. p-электрон это не гантелька, а s-электрон — не шарик, в обоих случаях мы видим форму орбиты.

Макс Борн не только тренировался скрытности, рукопашному бою, стрельбе и навыкам выживания, но и доказал, в основе физической реальности — случайность, строго управляемая математикой.

Потом за это в физика стреляли, бросили в Средиземное море, он принял имя Джейсон, и по его приключениям сняли серию фильмов, но это уже другая история.

Он очень силён в рукопашную.

Суперпозиция

Пока физик не кинул в частицу измерительный булыжник, частица спокойно себе поживает в суперпозиции и может даже мирно интерферировать сама с собой подобно волнам на воде дзен пруда. То есть она не так и не так, а одновременно и так и так.

Коллапс

Точно так же как монета в момент приземления или, если, допустим, поймать её ладонью, перестаёт быть в суперпозиции, так же и частица после измерения теряет своё состояние нирваны и детектируется в единственной точке, перестав быть волной, до следующего раза.

Почему так, физики до сих пор спорят и делают всякие интерпретации, иногда и регулярно доходя до мордобоя. Так, например, известный мастер ММА в стиле Теория Относительности Альберт Эйнштейн (не путай с Эпштейном) был поколочен экспертом по рукопашному бою в технике квантования — Нильсом Бором.

Хоть никто не понимает почему, но на практике формула работает безотказно: расчёт спектров атомов, проектировать лазеры и транзисторы получаются. То, что ты можешь читать этот текст — вина квантовой физики.

Запутанность

Если одну частицу можно поΨховать в трехмерном пространстве, то для расчёта двух — приходится прибегать к шестимерному. И если ты не можешь представить его себе, то не расстраивайся. Никто не может. Но математика говорит, что вот так оно и есть. Там где-то ещё улыбается теория струн, считающая, что надо одиннадцатимерное пространство, иначе вселенная не заработает, но про этих гитаристов в другой раз.

И это шестимерное пространство порождает странный эффект — запутанности. Специально связанные частицы реагируют на изменение состояния своей пары мгновенно, на любом расстоянии.

В макромире запутанность тоже есть. Вот, например, раскидал ты носки. Один перед тобой, а второй пропал, скорее всего, уже обращается вокруг чёрной дыры. И пока ты не надел носки на себя, то каждый из них и правый и левый разом. НО! Стоит надеть один из них на ногу — то он сразу потеряет суперпозицию и станет левым или правым. А второй, даже если в этот момент провалился через чёрную дыру, вышел через белую, и уже в новой вселенной, то он одновременно станет правым или левым. Магия. И вот на такие эксперименты физики тратят государственные гранты. Ну и иногда делают атомные бомбы, боевые лазеры и чаты ГПТ, чтоб честный налогоплательщик мог нарисовать непристойную картинку.

Только для ДН по физике. Не моложе 35 лет.

Физик-теоретик на практике доказывает квантовый эффект

.

Вот такие дела.

Хорошей рабочей недели.

Сегодня Иштар познакомится с волновой функцией, ну или у неё поехала крыша, а может это предсмертные видения.